Quais são os efeitos das pontas de prova ativas do osciloscópio nas medições?
A parte de conexão na frente do amplificador é uma linha de conexão com impedância não controlada, que possui muita capacitância e indutância equivalentes. Esta parte tem um grande impacto na largura de banda do sistema, na impedância de entrada em altas frequências e nas características de resposta em frequência; atrás do amplificador geralmente há uma linha de transmissão de 50Ω. Esta parte é controlada por impedância e tem menos impacto na largura de banda do sistema.
A maneira mais simples de reduzir o impacto dos terminais na largura de banda do sistema é encurtar o comprimento do fio de conexão entre a ponta de prova e o dispositivo em teste. A figura abaixo é um exemplo. Uma ponta de prova ativa de terminação única de 2 GHz é usada no teste. Ao usar acessórios de conexão diferentes, a largura de banda do sistema é diferente. Quanto mais curto for o acessório frontal utilizado, maior será a largura de banda do sistema.
Porém, em alguns casos, para facilidade de uso, o amplificador da ponta de prova deve estar a uma certa distância do ponto de teste. Esta seção da linha de conexão geralmente se comporta de forma indutiva. Se o efeito de indutância causado por esta seção do cabo não for compensado, esta longa seção da linha de conexão causará facilmente oscilação do sinal. As duas imagens a seguir são os resultados da medição do mesmo sinal de clock de 500 MHz com um tempo de subida de 100 ps usando uma ponta de prova ativa de terminação única de 4 GHz através de um cabo de 2- polegadas de comprimento. Na imagem à esquerda, o cabo de 2- polegadas de comprimento não foi correspondido de forma alguma e o sinal do relógio medido oscila e deforma-se muito seriamente; na imagem à direita, a extremidade da fonte do cabo de 2- polegadas de comprimento é combinada por meio de um resistor adequado, e o sinal oscila e a deformação é significativamente reduzida.
Portanto, quando o comprimento do fio da ponta de prova e do dispositivo em teste não puder mais ser reduzido, o uso de um resistor adequado para corresponder ao sinal em uma extremidade próxima ao ponto de teste pode melhorar o impacto da indutância do fio. O tamanho específico do resistor correspondente usado deve ser baseado no tamanho do terminal. Características como comprimento são simuladas e calculadas. A imagem abaixo mostra a soldagem diferencial e as sondas pontuais usadas por duas sondas diferenciais. Pode-se observar que, no caso de altas frequências, para melhorar a fidelidade da medição do sinal, mesmo os condutores muito curtos precisam ser devidamente combinados. Uma coisa a se notar sobre a correspondência de resistores é que esse resistor correspondente apenas reduz a oscilação do sinal causada por fios longos e tem melhoria limitada na largura de banda. Se o comprimento do cabo front-end for muito longo, a largura de banda do sistema ainda diminuirá.
Como mencionado anteriormente, para aumentar a largura de banda de uma ponta de prova ativa, além de usar um amplificador de alta largura de banda, você também precisa minimizar o comprimento da linha de transmissão de impedância não controlada do ponto de teste ao amplificador de ponta e realizar o teste no extremidade frontal da linha de conexão. Correspondência de resistores. No entanto, normalmente amplificadores de alta largura de banda requerem blindagem, correspondência e fonte de alimentação complexas, e seu tamanho não é particularmente pequeno. Se o amplificador for projetado muito próximo do ponto de teste, será muito inconveniente de usar. Para garantir facilidade de uso e alta largura de banda de medição ao mesmo tempo, muitas sondas de alta largura de banda no mercado agora adotam uma estrutura dividida.
Esta ponta de prova consiste em duas partes: o amplificador da ponta de prova e a extremidade frontal da ponta de prova, que são conectadas através de um conector coaxial de 50Ω. A impedância da parte frontal do amplificador de ponta usual não é controlada, portanto esse comprimento tem um grande impacto no sinal. No entanto, apenas uma pequena seção (cerca de 5 mm) da extremidade frontal da sonda InfiniiMax possui impedância descontrolada. Esta parte O fio condutor é muito curto para garantir alta largura de banda de medição; e a parte atrás da extremidade frontal da sonda (cerca de 10 cm) é uma linha de transmissão coaxial de 50Ω, e o comprimento desta parte tem pouco impacto na largura de banda do sistema. Portanto, após adotar esta estrutura, por um lado, a largura de banda da sonda pode ser ampliada e, por outro lado, o amplificador da sonda pode ficar mais distante do ponto de teste, tornando o tamanho da extremidade frontal da sonda menor e mais fácil de usar. Ao mesmo tempo, esta estrutura dividida facilita aos usuários a substituição de diferentes front-ends de teste de acordo com diferentes necessidades de teste, como testes pontuais, soldagem, macaco, etc.
