有源探头前端对测量的影响大吗?
微信号:数字科技 2023-03-23

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,其中最常见的就是探头和被测件之间的连接方式。通常的探头为了使用的方便都会提供很多种可选的连接方式(比如前面介绍过的无源探头的各种附件),每种连接方式适用于不同的测试场合,但是不同的连接方式提供的系统带宽可能会不一样。更极端地,有些用户为了连接的方便,可能还会额外引入一些引线,这有可能会减小系统的带宽或者引入信号的变形。

下图是典型的有源探头的前端部分的等效电路图。放大器前面的连接部分是一段阻抗不受控的连接线,有很多的等效电容和等效电感,这部分对系统带宽、高频下的输入阻抗、频响特性影响很大;放大器后面通常都是50Ω的传输线,这部分是阻抗受控的,对于系统带宽的影响较小。

有源探头前端对测量的影响

减小引线对系统带宽影响的最简单方法是缩短探头和被测件的连接线的长度。下图是一个例子,测试中使用2GHz单端有源探头,在使用不同的连接附件时,系统的带宽是不一样的,使用的前端附件越短,系统的带宽越高。

有源探头前端对测量的影响

下图是使用这几种不同的连接方式对同一个1ns的上升时间信号的测量结果,可以看到,用的连接方式越短,系统的带宽越高,测得的上升沿越陡。

有源探头前端对测量的影响

但是在有些场合下,为了使用的方便,探头的放大器距离测试点必须有一定的距离,这一段连接线通常表现为感性,如果不对这段引线引起的电感效应进行补偿,这段长的连接线很容易引起信号的震荡。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的时钟信号测量的结果。左边的图中2英寸长的引线没有经过任何匹配,测量到的时钟信号震荡和变形非常严重;右边的图中在2英寸长引线的源端通过一个合适的电阻进行了匹配,信号的震荡和变形明显减弱。

有源探头前端对测量的影响

因此,在探头和被测件的引线长度已经不能再缩短时,采用合适的电阻在靠近测试点的一端对信号进行匹配可以改善引线电感造成的影响,具体使用的匹配电阻的大小应该根据引线的长度等特性进行仿真和计算。下图是两种差分探头使用的差分焊接和点测探头,可以看到,在高频的情况下,为了提高信号测量的保真度,即使对很短的引线也需要进行合适的匹配。关于电阻匹配需要注意的一点是,这个匹配电阻只是减小了长线引起的信号的震荡,对于带宽的提升有限,如果前端引线长度太长,系统的带宽还是会下降的。

有源探头前端对测量的影响

如前所述,要提高有源探头的带宽,除了需要使用高带宽的放大器以外,还需要尽可能减小测试点到探头放大器这段阻抗不受控的传输线的长度以及在连接线的前端进行电阻匹配。但是通常高带宽的放大器需要进行复杂的屏蔽、匹配和供电,体积不会特别小,如果这个放大器设计得距离测试点太近,会造成使用很不方便。为了同时保证使用的方便以及很高的测量带宽,现在市面上很多高带宽的探头都采用了分体式结构。

这种探头由探头放大器和探头前端两部分组成,中间通过50Ω的同轴连接器连接。通常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探头的前端中只有前面很短的一段(约5mm左右)是阻抗不受控的,这部分引线很短从而可以保证高的测量带宽;而探头前端后面的部分(约10cm)都是50Ω的同轴传输线,这部分的长度对于系统带宽影响不大。因此采用了这种结构以后,一方面探头带宽可以做的比较宽,另一方面探头放大器又可以距离测试点比较远一些,使得探头前端的尺寸较小从而方便使用。同时这样分体式的结构方便了用户可以根据不同的测试需要更换不同的测试前端,比如点测的、焊接的、插孔的等等。

有源探头前端对测量的影响

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 【上海/北京/深圳】立即报名SiFive RISC-V论坛


  • 相关技术文库
  • 测试
  • 测量
  • 示波器
  • 探头
  • MOSFET/IGBT的开关损耗测试

    MOSFET/IGBT的开关损耗测试是电源调试中非常关键的环节,但很多工程师对开关损耗的测量还停留在人工计算

    昨天
  • 如何测量LDO 产生的噪声?

    噪声分为两类:内部噪声和外部噪声。内部噪声是不可避免的,每个电子设备都会产生内部噪声。LDO 由理想的源供电

    06-05
  • 电池基本原理及基本术语

    电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间,能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步,电池泛指能产生电能的小型装置。

    06-02
  • 光伏发电中的高电压穿越测试、穿越能力验证

    当电网发生故障或扰动引起电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,光伏发电站可保证不脱网连续运行。PA系列功率分析仪具有快达200KS/s的实时录波,可检测

    06-02
  • 示波器的选型:采样率,带宽该注意些什么?

    示波器的选型示波器是电子工程师经常使用的一个产品,但是我们很多人对示波器的采样率和带宽和存储深度这些定义很多

    05-31
  • 纹波产生的原因以及纹波的测量

    什么是纹波:纹波(ripple):是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号。指在额定输出电压、

    05-31
  • FLY高低压输出-以FLY为例来进行理论和实际的测试分析

    现在的电子产品&设备,我们应用开关电源方式除了效率以外,空载或者待机功耗也变得越来越重要了!这不仅是因为各种各样的能效标准的执行,也符合实际应用的需求;特别对于

    05-30
  • 了解不同型号示波器的噪声特性

      所有示波器在模拟通道与数字转换过程中都会产生垂直噪声,这是不可避免的。很多用户在购买示波器时都忽略了这一重要参数,甚至示波器厂商也都刻意回避这个指标,数据手

    05-29
  • 六条基于示波器使用者的常见问题分享

      示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子

    05-28
  • 如何实现高精度直流电压的测量

      一位同事曾经问道,“测试中我该如何测量微伏电压?”高精度直流电压测量可能十分复杂。测量过程中,时间就是金钱。因此,实现快速准确的测量一直是一项挑战。  传统

    05-28
  • 分析万用表知识(超级全)

    万用表是电子爱好者最常用的测量仪器之一,是一种集成多种常用电学测量功能的仪器。如今不少万用表都向智能化方向发展,市面上的万用表种类、功能都较多,如何选择一款适合

    05-27
  • 一文全面分析电工常用的仪表使用方法及注意事项

      本文介绍几种电工常用的仪表使用方法及注意事项,主要有万用表、欧姆表、电压表、电流表、电阻测量仪等的简单介绍。  一、万用表的使用方法  万用表能测量直流电流

    05-27
下载排行榜
更多
广告