Как влияют активные щупы осциллографа на измерения?
Секция подключения перед усилителем представляет собой участок соединительной линии с неконтролируемым сопротивлением с большой эквивалентной емкостью и эквивалентной индуктивностью, что оказывает большое влияние на полосу пропускания системы, входное сопротивление на высоких частотах и характеристики частотной характеристики; задняя часть усилителя обычно представляет собой линию передачи с сопротивлением 50 Ом, которая имеет контролируемый импеданс и оказывает меньшее влияние на полосу пропускания системы.
Самый простой способ уменьшить влияние проводов на полосу пропускания системы — сократить длину линии соединения между пробником и тестируемым устройством. Пример этого показан на диаграмме ниже, где в тесте использовался несимметричный активный пробник с частотой 2 ГГц. Пропускная способность системы различается при использовании различных соединительных аксессуаров: чем короче используемые внешние аксессуары, тем выше пропускная способность системы.
Используя эти разные соединения для одного и того же сигнала с временем нарастания 1 нс, можно увидеть, что чем короче используемые соединения, тем выше полоса пропускания системы и тем круче измеренный нарастающий фронт.
Однако в некоторых случаях для удобства использования усилителя щупа необходимо находиться на определенном расстоянии от контрольной точки, этот участок линии подключения обычно изображается как индуктивный, если индуктивный эффект, вызванный этим выводом, не компенсируется. На этом участке длинной соединительной линии очень легко вызвать колебание сигнала. На следующих двух графиках показаны результаты работы несимметричного активного пробника 4 ГГц с выводом длиной 2- дюйма при тактовом сигнале 500 МГц и времени нарастания 100 пс. На рисунке слева вывод длиной 2- дюймов не согласован, а измеренный тактовый сигнал имеет серьезные колебания и искажения; на рисунке справа источник провода длиной 2- дюймов согласован с подходящим резистором, и колебания и искажения сигнала значительно уменьшаются.
Таким образом, в зонде и длине провода нельзя укорачивать, использование подходящего резистора рядом с контрольной точкой конца согласования сигнала может улучшить влияние индуктивности вывода, конкретное использование размера согласования Резистор должен выбираться с учетом длины провода и других характеристик моделирования и расчета. На рисунке ниже показаны два дифференциальных щупа, используемые для дифференциальной пайки и точечных тестовых щупов. Видно, что в случае высокой частоты для повышения точности измерения сигнала даже для очень коротких выводов необходимо провести соответствующее согласование. При согласовании резисторов следует отметить одну вещь: этот согласующий резистор только уменьшает колебания сигнала, вызванные длинными выводами, и имеет ограниченное улучшение полосы пропускания; если длина входного кабеля слишком велика, пропускная способность системы все равно упадет.
Как упоминалось ранее, для увеличения полосы пропускания активного пробника, помимо использования широкополосного усилителя, необходимо минимизировать длину линии передачи неконтролируемого импеданса от контрольной точки до усилителя пробника и согласовать резистор на передний конец линии связи. Однако усилители с высокой пропускной способностью требуют сложного экранирования, согласования и источника питания, и они не особенно малы, что делает их неудобными в использовании, если они расположены слишком близко к контрольной точке. Чтобы обеспечить простоту использования и широкую полосу измерения, многие из датчиков с высокой полосой пропускания, представленных сегодня на рынке, имеют разделенную структуру.
Пробник этого типа состоит из двух частей: усилителя пробника и передней части пробника, которые соединены коаксиальным разъемом 50 Ом. Обычно сопротивление передней части усилителя пробника не контролируется, поэтому длина этой части оказывает большое влияние на сигнал, в то время как передняя часть пробника InfiniiMax имеет лишь короткий участок спереди (около 5 мм), который неконтролируемый импеданс, который имеет очень короткий вывод и, таким образом, обеспечивает широкую полосу измерения; а задняя часть передней части зонда (около 10 см) представляет собой коаксиальную линию передачи 50 Ом, которая мало влияет на пропускную способность системы. Часть за фронтом зонда (около 10 см) представляет собой коаксиальную линию передачи сопротивлением 50 Ом, длина которой мало влияет на полосу пропускания системы. Таким образом, с помощью этой структуры, с одной стороны, полосу пропускания пробника можно сделать шире, с другой стороны, усилитель пробника может быть расположен дальше от контрольной точки, так что размер входного конца пробника будет меньше и, следовательно, проще. использовать. В то же время такая разделенная структура позволяет пользователям легко менять различные интерфейсы тестирования в соответствии с различными потребностями тестирования, такими как измерение точек, сварка, домкраты и т. д.
