探頭在捕獲高速信號(hào)上的技術(shù)進(jìn)步
查看Figure 1中的等效電路,可以看到諧振頻率(1/(2*PI*sqrt(LC))給出)點(diǎn)的探頭輸入阻抗是0歐姆——完全消除了被測(cè)信號(hào)!最近一些制造商開(kāi)始注意這個(gè)問(wèn)題并設(shè)計(jì)具有更好輸入特性的探頭。Figure 3展示了這種探頭(Probe A)的等效電路。這是許多給出這個(gè)探頭精確依賴于尖端和地夾的等效負(fù)載模型之一。這個(gè)探頭還有一個(gè)諧振點(diǎn)大概是2GHz,該頻點(diǎn)的阻抗被電阻限制到大約165歐姆。
新的WaveLink差分探頭的等效電路如Figure 4所示。設(shè)計(jì)包括抑制諧振阻抗的電阻,也能通過(guò)消除地夾電感減少電感。輸入電容進(jìn)一步減少到非常低的水平,有效的是諧振頻率移到7GHz,好于單端探頭。
新設(shè)計(jì)的探頭輸入阻抗效應(yīng)如何?Figure 5展示了Probe A阻抗 Vs 頻率在有另外一個(gè)制造商沒(méi)有仔細(xì)考慮減少輸入諧振負(fù)載的Probe B之上。同時(shí),新的WaveLink探頭的負(fù)載效應(yīng)也展示出來(lái)。由于是差分探頭,有兩條跡線——第一條顯示了當(dāng)做是單端探頭(負(fù)輸入當(dāng)成是地連接)是時(shí)的阻抗,第二條顯示了用平衡源驅(qū)動(dòng)時(shí)的負(fù)載。跡線在每個(gè)探頭的最大規(guī)定頻率截止。
WaveLink和單端探頭的一個(gè)明顯區(qū)別是較低的DC電阻:4k 歐姆差分 vs 100k 歐姆。這是一個(gè)顯著的不同,當(dāng)檢查阻抗 vs 頻率曲線時(shí),可以看到頻率遠(yuǎn)大于幾十MHz(事實(shí)上是這么一個(gè)探頭所有關(guān)注的頻率),8nH 130電抗器件占據(jù)了負(fù)載效應(yīng)的主導(dǎo)。較低的輸入電容提供了WaveLink探頭一個(gè)較大的輸入阻抗。
決定被測(cè)信號(hào)的阻抗效應(yīng)并不簡(jiǎn)單,因?yàn)橐蕾囉诖郎y(cè)電路的阻抗。出于這個(gè)原因,阻抗 vs 頻率曲線是不夠的;精確的等效電路是首要的,因?yàn)樘囟ù郎y(cè)電路的效應(yīng)可以計(jì)算出來(lái)。
為了比較差分探頭的性能,通常在良好定義和常數(shù)電路中畫(huà)出負(fù)載效應(yīng)。比如,每個(gè)探頭在50歐姆理想環(huán)境中產(chǎn)生的插損如Figure 6所示。插損用dB表示;作為電壓表示,必須除以20,采用反對(duì)數(shù)。比如Probe B導(dǎo)致的4.6dB的插損會(huì)產(chǎn)生41%的幅度損失。這對(duì)于被探測(cè)的信號(hào)有顯著影響。
除了損失,待測(cè)電路的探頭阻抗產(chǎn)生的時(shí)間誤差。探頭負(fù)載可對(duì)被測(cè)信號(hào)產(chǎn)生延遲,甚至比幅度損失更嚴(yán)重,因?yàn)檫@些通過(guò)系統(tǒng)傳播。如果檢測(cè)多個(gè)點(diǎn),當(dāng)探頭放置到信號(hào)連接每個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間偏移,這些延遲會(huì)增加。
評(píng)論