示波器探頭(3)

現(xiàn)代的高帶寬有源探頭都采用分離式的設(shè)計(jì)方法，即：探頭放大器與探頭附件部分分開(kāi)。這樣設(shè)計(jì)的好處是：
1、支持更多的探頭附件，使得探測(cè)更加的靈活；
2、保護(hù)投資，最貴的是探頭放大器（一個(gè)探頭放大器可以支持多種探測(cè)方式，以前需要幾個(gè)探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)）；同時(shí)探頭附件保護(hù)探頭放大器（探頭附件即使損壞，價(jià)格也相對(duì)便宜）；
3、這種設(shè)計(jì)方式容易實(shí)現(xiàn)高帶寬。

這些探頭附件，主要包括以下幾種：
1、點(diǎn)測(cè)探頭附件（包括：?jiǎn)味它c(diǎn)測(cè)和差分點(diǎn)測(cè)）；
2、焊接探頭附件（包括：?jiǎn)味撕附雍筒罘趾附?，分離式的ZIF焊接）；
3、插孔探頭附件；
4、差分SMA探頭附件（示波器一般直接支持SMA連接，但是如果被測(cè)信號(hào)需要上拉如HDMI，則必須使用SMA探頭附件）。
探頭附件的電路結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1、在探頭附件尖端部分會(huì)有一對(duì)阻尼電阻（一般82ohm），這對(duì)阻尼電阻的作用是消除探頭附件尖端部分的電感的諧振影響；
2、探頭尖端部分的后面是25Kohm的電阻，這個(gè)電阻決定了探頭的輸入阻抗（直流輸入阻抗即電阻：?jiǎn)味?5Kohm，差分50Kohm），這個(gè)電阻使得被測(cè)信號(hào)傳輸?shù)教筋^放大器部分的功率是非常小的，不至于對(duì)被測(cè)信號(hào)有較大影響。
3、25Kohm的電阻后面是同軸傳輸線部分，這個(gè)傳輸線負(fù)責(zé)把小信號(hào)傳輸?shù)椒糯笃?。這個(gè)傳輸線的長(zhǎng)度可以很長(zhǎng)，也可以很短，中間可以加衰減器，也可以加耦合電容。
4、同軸傳輸線連接到放大器，放大器是50ohm匹配的（差分100ohm匹配）。

有源探頭為了保持探頭的精確度，需要工作在恒溫狀態(tài)，所以探頭放大器不能放置到高低溫箱里進(jìn)行高低溫環(huán)境下被測(cè)電路板的測(cè)試。從探頭附件結(jié)構(gòu)中可見(jiàn)中間的 50ohm傳輸線的長(zhǎng)短不影響探測(cè)，所以可以用很長(zhǎng)的同軸電纜或擴(kuò)展同軸電纜，讓這個(gè)同軸電纜伸進(jìn)高低溫箱里進(jìn)行高低溫?fù)Q進(jìn)下被測(cè)電路板的測(cè)試。如下圖是 N5450A擴(kuò)展電纜，使用N5381A焊接探頭附件，可以工作在-55°到150°溫度范圍。

使用N5450A擴(kuò)展電纜和N5381A探頭附件，使用1169A 12GHz探頭放大器，在-55°和150°環(huán)境下的頻響曲線如下圖所示，可見(jiàn)能夠滿(mǎn)足高速信號(hào)測(cè)試的要求。