探頭在捕獲高速信號上的技術(shù)進(jìn)步

查看Figure 1中的等效電路，可以看到諧振頻率（1/(2*PI*sqrt(LC))給出）點(diǎn)的探頭輸入阻抗是0歐姆——完全消除了被測信號！最近一些制造商開始注意這個問題并設(shè)計(jì)具有更好輸入特性的探頭。Figure 3展示了這種探頭（Probe A)的等效電路。這是許多給出這個探頭精確依賴于尖端和地夾的等效負(fù)載模型之一。這個探頭還有一個諧振點(diǎn)大概是2GHz，該頻點(diǎn)的阻抗被電阻限制到大約165歐姆。


新的WaveLink差分探頭的等效電路如Figure 4所示。設(shè)計(jì)包括抑制諧振阻抗的電阻，也能通過消除地夾電感減少電感。輸入電容進(jìn)一步減少到非常低的水平，有效的是諧振頻率移到7GHz，好于單端探頭。



新設(shè)計(jì)的探頭輸入阻抗效應(yīng)如何？Figure 5展示了Probe A阻抗 Vs 頻率在有另外一個制造商沒有仔細(xì)考慮減少輸入諧振負(fù)載的Probe B之上。同時，新的WaveLink探頭的負(fù)載效應(yīng)也展示出來。由于是差分探頭，有兩條跡線——第一條顯示了當(dāng)做是單端探頭（負(fù)輸入當(dāng)成是地連接）是時的阻抗，第二條顯示了用平衡源驅(qū)動時的負(fù)載。跡線在每個探頭的最大規(guī)定頻率截止。




WaveLink和單端探頭的一個明顯區(qū)別是較低的DC電阻：4k 歐姆差分 vs 100k 歐姆。這是一個顯著的不同，當(dāng)檢查阻抗 vs 頻率曲線時，可以看到頻率遠(yuǎn)大于幾十MHz（事實(shí)上是這么一個探頭所有關(guān)注的頻率），8nH 130電抗器件占據(jù)了負(fù)載效應(yīng)的主導(dǎo)。較低的輸入電容提供了WaveLink探頭一個較大的輸入阻抗。

決定被測信號的阻抗效應(yīng)并不簡單，因?yàn)橐蕾囉诖郎y電路的阻抗。出于這個原因，阻抗 vs 頻率曲線是不夠的；精確的等效電路是首要的，因?yàn)樘囟ù郎y電路的效應(yīng)可以計(jì)算出來。

為了比較差分探頭的性能，通常在良好定義和常數(shù)電路中畫出負(fù)載效應(yīng)。比如，每個探頭在50歐姆理想環(huán)境中產(chǎn)生的插損如Figure 6所示。插損用dB表示；作為電壓表示，必須除以20，采用反對數(shù)。比如Probe B導(dǎo)致的4.6dB的插損會產(chǎn)生41%的幅度損失。這對于被探測的信號有顯著影響。



除了損失，待測電路的探頭阻抗產(chǎn)生的時間誤差。探頭負(fù)載可對被測信號產(chǎn)生延遲，甚至比幅度損失更嚴(yán)重，因?yàn)檫@些通過系統(tǒng)傳播。如果檢測多個點(diǎn)，當(dāng)探頭放置到信號連接每個點(diǎn)產(chǎn)生一個時間偏移，這些延遲會增加。