Wat is het effect van de actieve sondes van de oscilloscoop op de metingen?
Het aansluitgedeelte voor de versterker is een gedeelte met een ongecontroleerde impedantie-verbindingslijn met veel equivalente capaciteit en equivalente inductantie, wat een grote impact heeft op de systeembandbreedte, ingangsimpedantie bij hoge frequenties en frequentieresponskarakteristieken; de achterkant van de versterker is meestal een transmissielijn van 50 Ω, die een gecontroleerde impedantie heeft en een kleinere impact heeft op de systeembandbreedte.
De eenvoudigste manier om de impact van de kabels op de systeembandbreedte te verminderen, is door de lengte van de verbindingslijn tussen de sonde en het DUT te verkorten. Een voorbeeld hiervan wordt weergegeven in het onderstaande diagram, waarbij in de test een 2GHz single-ended actieve probe werd gebruikt. De bandbreedte van het systeem is anders bij gebruik van verschillende verbindingsaccessoires. Hoe korter de gebruikte front-endaccessoires, hoe hoger de bandbreedte van het systeem.
Door deze verschillende verbindingen te gebruiken voor hetzelfde 1ns stijgtijdsignaal, kan worden gezien dat hoe korter de gebruikte verbindingen zijn, hoe hoger de bandbreedte van het systeem en hoe steiler de gemeten stijgende flank.
Om gebruik te kunnen maken van het gemak moet de sondeversterker zich echter in sommige gevallen op een bepaalde afstand van het testpunt bevinden. Dit gedeelte van de verbindingslijn wordt meestal als inductief weergegeven, als het door deze kabel veroorzaakte inductieve effect niet wordt gecompenseerd. In dit gedeelte van de lange verbindingslijn is het heel gemakkelijk om signaaloscillatie te veroorzaken. De volgende twee grafieken tonen de resultaten van een 4GHz actieve sonde met één uiteinde en een 2-inch lange kabel op een 500MHz kloksignaal met een stijgtijd van 100ps. In de figuur aan de linkerkant komt de 2-inch lange leiding niet overeen, en vertoont het gemeten kloksignaal ernstige oscillaties en vervormingen; in de figuur rechts wordt de bron van de 2-inch lange kabel geëvenaard door een geschikte weerstand, en worden de oscillaties en vervormingen van het signaal aanzienlijk verminderd.
Daarom kunnen in de sonde en de lengte van de leiding niet worden ingekort, het gebruik van een geschikte weerstand nabij het testpunt van het einde van de signaalaanpassing kan de impact van de leidinginductie verbeteren, het specifieke gebruik van de grootte van de aanpassing weerstand moet gebaseerd zijn op de lengte van de kabel en andere kenmerken van de simulatie en berekening. De onderstaande afbeelding toont twee differentiële sondes die worden gebruikt voor differentieel solderen en punttestsondes. Het blijkt dat het in het geval van hoge frequentie, om de betrouwbaarheid van de signaalmeting te verbeteren, zelfs voor zeer korte leidingen, noodzakelijk is om een geschikte afstemming uit te voeren. Eén ding om op te merken bij het matchen van weerstanden is dat deze matching-weerstand alleen de oscillatie van het signaal vermindert die wordt veroorzaakt door de lange kabels, en een beperkte verbetering in bandbreedte heeft; als de front-end leadlengte te lang is, zal de bandbreedte van het systeem nog steeds afnemen.
Zoals eerder vermeld is het, om de bandbreedte van een actieve sonde te vergroten, naast het gebruik van een versterker met hoge bandbreedte, noodzakelijk om de lengte van de ongecontroleerde impedantietransmissielijn van het testpunt naar de sondeversterker te minimaliseren, en om de weerstand op elkaar af te stemmen. het voorste uiteinde van de verbindingslijn. Versterkers met hoge bandbreedte vereisen echter complexe afscherming, afstemming en voeding, en zijn niet bijzonder klein, waardoor ze lastig te gebruiken zijn als ze te dicht bij het testpunt zijn ontworpen. Om zowel gebruiksgemak als een hoge meetbandbreedte te garanderen, hebben veel van de sondes met hoge bandbreedte die momenteel op de markt zijn, een gesplitste structuur.
Dit type sonde bestaat uit twee delen, de sondeversterker en het voorste deel van de sonde, die met elkaar zijn verbonden door een 50Ω coaxiale connector. Meestal is de impedantie van het voorste deel van de sondeversterker ongecontroleerd, dus de lengte van dit deel heeft een grote invloed op het signaal, terwijl de voorkant van de InfiniiMax-sonde slechts een kort gedeelte aan de voorkant heeft (ongeveer 5 mm of zo), namelijk ongecontroleerde impedantie, wat een zeer korte leiding is en daardoor een hoge meetbandbreedte garandeert; en het achterste deel van het voorste deel van de sonde (ongeveer 10 cm) is een coaxiale transmissielijn van 50Ω, die weinig invloed heeft op de bandbreedte van het systeem. Het gedeelte achter het sondefront (ca. 10 cm) is een 50 Ω coaxiale transmissielijn, waarvan de lengte weinig invloed heeft op de systeembandbreedte. Daarom kan met deze structuur enerzijds de bandbreedte van de sonde breder worden gemaakt, anderzijds kan de sondeversterker verder van het testpunt verwijderd zijn, zodat de grootte van de voorkant van de sonde kleiner en dus gemakkelijker is. gebruiken. Tegelijkertijd maakt deze gesplitste structuur het voor gebruikers gemakkelijk om verschillende testfrontends te veranderen op basis van verschillende testbehoeften, zoals puntmeting, lassen, vijzels enzovoort.
