示波器有源探頭對測量的影響有哪些
下圖是典型的有源探頭的前端部分的等效電路圖。放大器前面的連接部分是一段阻抗不受控的連接線(xiàn)，有很多的等效電容和等效電感，這部分對系統帶寬、高頻下的輸入阻抗、頻響特性影響很大；放大器后面通常都是50Ω的傳輸線(xiàn)，這部分是阻抗受控的，對于系統帶寬的影響較小。
減小引線(xiàn)對系統帶寬影響的最簡(jiǎn)單方法是縮短探頭和被測件的連接線(xiàn)的長(cháng)度。下圖是一個(gè)例子，測試中使用2GHz單端有源探頭，在使用不同的連接附件時(shí)，系統的帶寬是不一樣的，使用的前端附件越短，系統的帶寬越高。
下圖是使用這幾種不同的連接方式對同一個(gè)1ns的上升時(shí)間信號的測量結果，可以看到，用的連接方式越短，系統的帶寬越高，測得的上升沿越陡。
但是在有些場(chǎng)合下，為了使用的方便，探頭的放大器距離測試點(diǎn)必須有一定的距離，這一段連接線(xiàn)通常表現為感性，如果不對這段引線(xiàn)引起的電感效應進(jìn)行補償，這段長(cháng)的連接線(xiàn)很容易引起信號的震蕩。下面兩張圖是用4GHz的單端有源探頭經(jīng)過(guò)2英寸長(cháng)的引線(xiàn)對同一個(gè)500MHz、上升時(shí)間為100ps的時(shí)鐘信號測量的結果。左邊的圖中2英寸長(cháng)的引線(xiàn)沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何匹配，測量到的時(shí)鐘信號震蕩和變形非常嚴重；右邊的圖中在2英寸長(cháng)引線(xiàn)的源端通過(guò)一個(gè)合適的電阻進(jìn)行了匹配，信號的震蕩和變形明顯減弱。
因此，在探頭和被測件的引線(xiàn)長(cháng)度已經(jīng)不能再縮短時(shí)，采用合適的電阻在靠近測試點(diǎn)的一端對信號進(jìn)行匹配可以改善引線(xiàn)電感造成的影響，具體使用的匹配電阻的大小應該根據引線(xiàn)的長(cháng)度等特性進(jìn)行仿真和計算。下圖是兩種差分探頭使用的差分焊接和點(diǎn)測探頭，可以看到，在高頻的情況下，為了提高信號測量的保真度，即使對很短的引線(xiàn)也需要進(jìn)行合適的匹配。關(guān)于電阻匹配需要注意的一點(diǎn)是，這個(gè)匹配電阻只是減小了長(cháng)線(xiàn)引起的信號的震蕩，對于帶寬的提升有限，如果前端引線(xiàn)長(cháng)度太長(cháng)，系統的帶寬還是會(huì )下降的。
如前所述，要提高有源探頭的帶寬，除了需要使用高帶寬的放大器以外，還需要盡可能減小測試點(diǎn)到探頭放大器這段阻抗不受控的傳輸線(xiàn)的長(cháng)度以及在連接線(xiàn)的前端進(jìn)行電阻匹配。但是通常高帶寬的放大器需要進(jìn)行復雜的屏蔽、匹配和供電，體積不會(huì )特別小，如果這個(gè)放大器設計得距離測試點(diǎn)太近，會(huì )造成使用很不方便。為了同時(shí)保證使用的方便以及很高的測量帶寬，現在市面上很多高帶寬的探頭都采用了分體式結構。
這種探頭由探頭放大器和探頭前端兩部分組成，中間通過(guò)50Ω的同軸連接器連接。通常的探頭放大器前面部分的阻抗是不受控的，所以這部分長(cháng)度對信號影響很大，而InfiniiMax探頭的前端中只有前面很短的一段（約5mm左右）是阻抗不受控的，這部分引線(xiàn)很短從而可以保證高的測量帶寬；而探頭前端后面的部分（約10cm）都是50Ω的同軸傳輸線(xiàn)，這部分的長(cháng)度對于系統帶寬影響不大。因此采用了這種結構以后，一方面探頭帶寬可以做的比較寬，另一方面探頭放大器又可以距離測試點(diǎn)比較遠一些，使得探頭前端的尺寸較小從而方便使用。同時(shí)這樣分體式的結構方便了用戶(hù)可以根據不同的測試需要更換不同的測試前端，比如點(diǎn)測的、焊接的、插孔的等等。
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