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(kāi)始注意這個(gè)問(wèn)題并設計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(gè)探頭精確依賴(lài)于尖端和地夾的等效負載模型之一。這個(gè)探頭還有一個(gè)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。設計包括抑制諧振阻抗的電阻，也能通過(guò)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。



新設計的探頭輸入阻抗效應如何？Figure 5展示了Probe A阻抗 Vs 頻率在有另外一個(gè)制造商沒(méi)有仔細考慮減少輸入諧振負載的Probe B之上。同時(shí)，新的WaveLink探頭的負載效應也展示出來(lái)。由于是差分探頭，有兩條跡線(xiàn)——第一條顯示了當做是單端探頭（負輸入當成是地連接）是時(shí)的阻抗，第二條顯示了用平衡源驅動(dòng)時(shí)的負載。跡線(xiàn)在每個(gè)探頭的最大規定頻率截止。




WaveLink和單端探頭的一個(gè)明顯區別是較低的DC電阻：4k 歐姆差分 vs 100k 歐姆。這是一個(gè)顯著(zhù)的不同，當檢查阻抗 vs 頻率曲線(xiàn)時(shí)，可以看到頻率遠大于幾十MHz（事實(shí)上是這么一個(gè)探頭所有關(guān)注的頻率），8nH 130電抗器件占據了負載效應的主導。較低的輸入電容提供了WaveLink探頭一個(gè)較大的輸入阻抗。

決定被測信號的阻抗效應并不簡(jiǎn)單，因為依賴(lài)于待測電路的阻抗。出于這個(gè)原因，阻抗 vs 頻率曲線(xiàn)是不夠的；精確的等效電路是首要的，因為特定待測電路的效應可以計算出來(lái)。

為了比較差分探頭的性能，通常在良好定義和常數電路中畫(huà)出負載效應。比如，每個(gè)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。比如Probe B導致的4.6dB的插損會(huì )產(chǎn)生41%的幅度損失。這對于被探測的信號有顯著(zhù)影響。



除了損失，待測電路的探頭阻抗產(chǎn)生的時(shí)間誤差。探頭負載可對被測信號產(chǎn)生延遲，甚至比幅度損失更嚴重，因為這些通過(guò)系統傳播。如果檢測多個(gè)點(diǎn)，當探頭放置到信號連接每個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間偏移，這些延遲會(huì )增加。