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有源探头前端对丈量的影响

很多人使用探头测试时以为只要探头的带宽足够,测量的结果就是正确的,其实并不是这样的。具体使用环境下的很多因素都会影响到测量的结果,其中最常见

许多人运用探头测验时认为只需探头的带宽满足,丈量的成果便是正确的,其实并不是这样的。详细运用环境下的许多要素都会影响到丈量的成果,其间最常见的便是探头和被测件之间的衔接办法。一般的探头为了运用的便利都会供给许多种可选的衔接办法(比方前面介绍过的无源探头的各种附件),每种衔接办法适用于不同的测验场合,可是不同的衔接办法供给的体系带宽或许会不一样。更极点地,有些用户为了衔接的便利,或许还会额定引进一些引线,这有或许会减小体系的带宽或许引进信号的变形。

下图是典型的有源探头的前端部分的等效电路图。放大器前面的衔接部分是一段阻抗不受控的衔接线,有许多的等效%&&&&&%和等效电感,这部分对体系带宽、高频下的输入阻抗、频响特性影响很大;放大器后边一般都是50Ω的传输线,这部分是阻抗受控的,关于体系带宽的影响较小。

减小引线对体系带宽影响的最简略办法是缩短探头和被测件的衔接线的长度。下图是一个比方,测验中运用2GHz单端有源探头,在运用不同的衔接附件时,体系的带宽是不一样的,运用的前端附件越短,体系的带宽越高。

下图是运用这几种不同的衔接办法对同一个1ns的上升时间信号的丈量成果,能够看到,用的衔接办法越短,体系的带宽越高,测得的上升沿越陡。

可是在有些场合下,为了运用的便利,探头的放大器间隔测验点必须有必定的间隔,这一段衔接线一般表现为理性,假如不对这段引线引起的电感效应进行补偿,这段长的衔接线很简单引起信号的震动。下面两张图是用4GHz的单端有源探头经过2英寸长的引线对同一个500MHz、上升时间为100ps的时钟信号丈量的成果。左面的图中2英寸长的引线没有经过任何匹配,丈量到的时钟信号震动和变形十分严峻;右边的图中在2英寸长引线的源端经过一个适宜的电阻进行了匹配,信号的震动和变形显着削弱。

因而,在探头和被测件的引线长度现已不能再缩短时,选用适宜的电阻在接近测验点的一端对信号进行匹配能够改进引线电感形成的影响,详细运用的匹配电阻的巨细应该依据引线的长度等特性进行仿真和核算。下图是两种差分探头运用的差分焊接和点测探头,能够看到,在高频的情况下,为了进步信号丈量的保真度,即便对很短的引线也需求进行适宜的匹配。关于电阻匹配需求留意的一点是,这个匹配电阻仅仅减小了长线引起的信号的震动,关于带宽的进步有限,假如前端引线长度太长,体系的带宽仍是会下降的。

如前所述,要进步有源探头的带宽,除了需求运用高带宽的放大器以外,还需求尽或许减小测验点到探头放大器这段阻抗不受控的传输线的长度以及在衔接线的前端进行电阻匹配。可是一般高带宽的放大器需求进行杂乱的屏蔽、匹配和供电,体积不会特别小,假如这个放大器规划得间隔测验点太近,会形成运用很不便利。为了一起确保运用的便利以及很高的丈量带宽,现在市面上许多高带宽的探头都选用了分体式结构。

这种探头由探头放大器和探头前端两部分组成,中心经过50Ω的同轴衔接器衔接。一般的探头放大器前面部分的阻抗是不受控的,所以这部分长度对信号影响很大,而InfiniiMax探头的前端中只要前面很短的一段(约5mm左右)是阻抗不受控的,这部分引线很短然后能够确保高的丈量带宽;而探头前端后边的部分(约10cm)都是50Ω的同轴传输线,这部分的长度关于体系带宽影响不大。因而选用了这种结构今后,一方面探头带宽能够做的比较宽,另一方面探头放大器又能够间隔测验点比较远一些,使得探头前端的尺度较小然后便利运用。一起这样分体式的结构便利了用户能够依据不同的测验需求替换不同的测验前端,比方点测的、焊接的、插孔的等等。

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