從化PP066-7.5GHz低容抗無源探頭美國力科LeCroy技術說明

 輸電線路調查

輸電線路探測是一種特殊類型的被動探頭設計用于在非常高的頻率。 他們取代高阻抗探頭電纜發現在傳統的被動探測與的輸電線路,用特性阻抗匹配的示波器的輸入(50?)。 這大大減少了輸入電容的一小部分微微法拉,降低高頻信號的加載。 匹配網絡端增加直流輸入電阻。 直流輸入電阻較低時比傳統的被動探測(通常500?5 k?),這些探針的輸入阻抗仍然幾乎不變的整個頻率范圍。 傳統÷10被動探頭將10 MW直流輸入阻抗,然而這種阻抗與頻率迅速下降,通過下面的輸入阻抗傳輸線探測不到100 MHz。

在某些應用程序中,輸電線路探測提供優勢積極調查。 除了便宜,他們的被動設計更健壯的過電壓和ESD曝光。 他們是有用的在應用程序產生快速上升,窄脈沖的振幅超過主動探測的動態范圍。 他們也傾向于減少寄生對頻率響應的影響。 高BW傳輸線探針驅動取樣示波器可以用作“黃金標準"的情況下當有源探頭測量的響應是質疑。

輸電線路調查

PP066是一個高帶寬被動探頭設計的使用WaveMaster™和其它高帶寬示波器50Ω輸入終止。 這非常低的電容探針更高頻率的應用程序提供了一個很的解決方案,特別是探索20 - 100Ω阻抗的傳輸線。

靈活性

可互換的衰減器提示為用戶選擇輸入電阻和敏感性。 是一個標準的SMA探頭電纜連接。 PP066探針也適合各種模擬和數字集成電路設計應用程序包括探測"年代通常存在于計算機,通訊、數據存儲、和其他高速設計。

在高帶寬的信號完整性

在測量頻率很高,使用較低的探針輸入電容保持信號完整性的關鍵。 1 pf有源探頭,盡管名義上高阻抗、負載1 GHz信號159歐姆容抗(X = 1/2πfC)。 PP066保護高帶寬信號的內容,保留適當的信號形狀甚至非常快的邊緣。

探索高速信號

準確地測量數字波形與示波器變得越來越有挑戰性的邊緣速度變得更快。 通常,連接示波器測試電路是困難的問題的一部分。 設計師經常選擇一個有源探頭的選擇的工這一任務。 然而,在許多情況下一個少有人知的類型的被動探頭可以以更低的成本提供更的性能。

探索任何電路為目的的測量將改變其操作。

這是通常情況下在測量波形和高頻率的內容。 極其微小的寄生蟲元素添加到探測器電路可以極大地扭曲了被測信號。

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探頭負載通常是造成波形失真的重要因素。任何真實的電壓信號都可以用Thévenin等效模型來表示，它是一個理想的電壓源，在它和連接探頭的測試點之間有一個串聯阻抗(見后面的圖)。探頭對地的阻抗形成了一個分壓器，它衰減了被測信號。如果阻抗是純電阻的，這種效應可以很容易地通過在測量的波形振幅上加一個標量乘法器來補償。然而，電路的源阻抗和測量探頭的無功部分產生了一個與頻率相關的衰減，不能被有效地糾正。隨著被測信號的頻率含量的增加，即使是微小的寄生電容和電感也會造成顯著的衰減，極大地扭曲了被測波形的外觀。

考慮一個例子，我們使用高質量的無源探頭探測一個過渡時間為1 ns的快速數字信號。這些探頭的輸入阻抗通常為1MΩ并聯約10pf。如果被測電路的源阻抗為30 Ω，探頭的1MΩ電阻分量幾乎不會產生直流衰減。然而，電容的影響是顯著的。使用基本規則將上升時間轉換為頻率，1 ns上升時間大約對應350 MHz。在350 MHz時，10pf的容抗為45Ω。因此，在1 ns過渡期間，電壓分壓器下部分支的阻抗將是45 Ω而不是1 MΩ，信號衰減約40%。

由于我們通常不能容忍包含40%或更大誤差的測量，主動探頭通常用于測量高速信號。有源探頭的典型輸入電容為1pf，比高質量的無源探頭提高了十倍。

然而，即使在1pF，有源探頭也會在非常快的電路中呈現太多的負載。在3.5 GHz時，1 pf的有源探頭加載的信號有與在350 MHz時10 pf的無源探頭相同的45 Ω容抗。

在許多應用程序中，一種相對未知的無源探針類型將比有源探針提供更的性能，而且成本相當低。這些探頭有幾個名字，包括傳輸線、低電容、低阻抗或Zo探頭。不管它們叫什么，它們都在相同的原則下工作。在這些探頭中，一個50 Ω控制阻抗傳輸線被用來代替探頭電纜。探針不是驅動1 MΩ示波器輸入，而是要求示波器輸入被設置為50 Ω終止。在傳輸線上增加一個端電阻可以提供衰減并提高輸入電阻以減少被測電路的直流負載。

在規定的頻率工作范圍內，傳輸線的輸入阻抗將出現純電阻，在本例中為50 Ω。在衰減器的下部缺少電容元件，不需要分流電容通過端電阻來補償分壓器。

理論上，這種探頭的輸入電容為零;真實的探針有一個小的電容，這是由于接地連接相對于端的接近。然而，電容非常低，往往0.2 pf或更少。

傳輸線探頭的維一潛在缺點是輸入電阻較低。÷10探頭的輸入電阻為500 Ω， ÷20探頭的重量為1 kΩ。這種低輸入電阻是許多設計師在過去避免使用它們的原因。隨著現代數字系統發展速度的加快，傳輸線探頭問題值得重視。大多數現代高速數字電路不受電阻負載的影響。電壓波動更小，集成電路可以驅動更低的阻抗負載。1 KΩ負載不會對傳輸線總線的運行產生不利影響，而傳輸線總線在現代數字系統中正變得越來越普遍。

當你打開其中一個傳輸線探頭的包裝時，你會注意到一件事，那就是相對缺乏探頭互連附件。這是有實際原因的。為了欣賞這些探頭可以提供的高帶寬性能，避免在輸入連接中引入寄生反應元件是非常重要的。如果你真的需要用快速邊緣探測電路，不要使用帶有10厘米接地引線的探頭，也不要在探頭端前面安裝帶有5厘米延伸引線的微型SMD引線夾。這些做法將對波形保真度產生破壞性的影響，并可能改變電路的運行。通過提供一個簡單而優雅的解決方案來探測高頻信號，Teledyne LeCroy的電容傳輸線探頭保持了信號的保真度，并允許高帶寬測試設備適當地測量電路。