关于示波器探头探讨（四）

樱桃海弥

4 I1 w6 E# K/ l
% l9 ~8 L; z: G3 m+ X8 E6 T

    示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用范围，使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路，如下图：

. ]/ J$ c5 j% p1 E4 I* k

* I4 |; P- t6 B

5.探头及附件准确性度验证

    下图是一个例子：被测信号是一个频率456MHz，边沿时间约65ps的时钟信号，分别使用不同类型的探头和探头附件的测试结果。
0 N2 o$ k: t! K2 k        A图是使用12GHz的1169A差分探头和N5381A 12GHz焊接探头附件的测试结果，几乎完全复现被测信号；
        B图是使用500MHz的无源探头的测试结果，显示的信号完全失真；
$ W* A0 S$ {/ ?$ u9 ~( z        C图是使用12GHz的1169A差分探头和较长的测试引线的测试结果，显示的信号出现很大的过冲；
6 s* l# t5 {1 r6 _        D图是使用4GHz的1158A单端探头和较长的测试引线的测试结果，显示的信号几乎是正弦波，失真较大。

( R" u2 h6 M# [: [. _2 @

" [. K+ d: `0 ~3 Z' j

    从图中可见探头和探头附件对测试精确度的影响是非常大的，是我们测试高速信号应该重点注意的内容之一。那我们应该如何验证探头和探头附件呢？
9 R/ B2 c6 x) C) J0 ~  |    验证探头和探头附件需要使用一台脉冲码型发生器（如:81134A，3.35GHz速率，60ps边沿的脉冲码型发生器），如果示波器自带高速信号输出功能，也可以使用示波器的这个辅助输出口代替脉冲码型发生器（如: Infiniium示波器的AUX OUT端口可以发一个高速时钟：456MHz频率，约65ps边沿）。另外，需要同轴电缆和测试夹具（Infiniium示波器配置的探头校准夹具可以作为探头和探头附件验证测试夹具）。测试夹具的外表是地(Ground)，里面走线是信号(Signal)，如下图所示。使用时，通过同轴电缆把一端接到脉冲码型发生器或示波器的辅助输出AUX OUT端口，另外一端通过适配器连接到示波器的通道1上。

- d7 {1 ~( w9 ?" Y7 B: U

    然后把被验证的探头连接到通道2上，探头通过探头附件可以接触到测试夹具的信号和地（如果是差分探头，那么把+端连接到测试夹具的信号线，把-端连接到测试夹具的地上）。
        1、如果探头不接触信号线，则屏幕上会出现一个原始波形，存为参考波形；
        2、当用探头探测信号线时，通道1的波形会发生变化，这个变化后的波形就是被探头和探头附件影响后的被测信号；
       3、这时，连接探头的通道2会出现一个波形，这个波形是探头测试到的波形；
       4、通过对比参考波形，通道1的波形，和连接探头的通道2的波形，就可以直观的看出或通过测试参数读出三者的差别，可以验证探头和探头附件的影响。

    下图是实际验证的一个例子，图A把示波器的AUX OUT通过同轴电缆连接到测试夹具，测试夹具的另一端通过SMA-PBNC适配器连接到示波器的一个通道上（此例连接到通道3），把探头连接到通道1上，此时调整屏幕上的波形，使得出现一个边沿阶跃波形，如图C所示，并把此波形存为参考波形。如图B把被验证探头和附件点测到测试夹具上，如图D所示，屏幕上出现3个波形，兰色的是参考波形，绿色的是受探头影响后的被测波形，黄色的是探头显示的波形，通过测试上升时间参数，过冲参数等，可确认探头和探头附件的性能。

1 U( Y5 ~4 p+ R% p* S

; I3 D5 q, z2 f- a) a4 G  {) v

完...

' ]8 x! L3 {( ?8 o) ?# r( s9 N

) R1 w6 Y9 w$ a; [