Qual é o efeito das pontas de prova ativas do osciloscópio nas medições?
A seção de conexão na frente do amplificador é uma seção de linha de conexão de impedância não controlada com muita capacitância equivalente e indutância equivalente, que tem um grande impacto na largura de banda do sistema, na impedância de entrada em altas frequências e nas características de resposta de frequência; a parte traseira do amplificador geralmente é uma linha de transmissão de 50 Ω, que possui impedância controlada e tem menor impacto na largura de banda do sistema.
A maneira mais fácil de reduzir o impacto dos terminais na largura de banda do sistema é encurtar o comprimento da linha de conexão entre a ponta de prova e o DUT. Um exemplo disso é mostrado no diagrama abaixo, onde uma ponta de prova ativa de terminação única de 2 GHz foi usada no teste. A largura de banda do sistema é diferente quando se utilizam acessórios de conexão diferentes; quanto mais curtos forem os acessórios front-end usados, maior será a largura de banda do sistema.
Usando essas diferentes conexões para o mesmo sinal de tempo de subida de 1ns, pode-se observar que quanto mais curtas forem as conexões utilizadas, maior será a largura de banda do sistema e mais acentuada será a borda de subida medida.
Porém, em alguns casos, para utilizar a comodidade do amplificador de ponta de prova deve estar a uma certa distância do ponto de teste, esta seção da linha de conexão geralmente é mostrada como indutiva, se o efeito indutivo causado por este cabo não for compensado para , esta seção da longa linha de conexão é muito fácil de causar oscilação do sinal. Os dois gráficos a seguir mostram os resultados de uma ponta de prova ativa de terminação única de 4 GHz com um cabo de 2- polegadas de comprimento em um sinal de clock de 500 MHz com um tempo de subida de 100 ps. Na figura à esquerda, o cabo de 2- polegadas de comprimento não corresponde e o sinal do relógio medido apresenta sérias oscilações e distorções; na figura à direita, a fonte do cabo de 2- polegadas de comprimento é combinada com um resistor adequado e as oscilações e distorções do sinal são significativamente reduzidas.
Portanto, na sonda e o comprimento do condutor não pode ser encurtado, o uso de um resistor adequado próximo ao ponto de teste do final da correspondência do sinal pode melhorar o impacto da indutância do condutor, o uso específico do tamanho da correspondência o resistor deve ser baseado no comprimento do cabo e outras características da simulação e cálculo. A figura abaixo mostra duas pontas de prova diferenciais usadas para soldagem diferencial e pontas de prova de teste pontual. Percebe-se que no caso de alta frequência, para melhorar a fidelidade da medição do sinal, mesmo para derivações muito curtas, é necessário realizar um casamento adequado. Uma coisa a se notar sobre a correspondência de resistores é que esse resistor correspondente apenas reduz a oscilação do sinal causada pelos condutores 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.
Conforme mencionado anteriormente, para aumentar a largura de banda de uma ponta de prova ativa, além de usar um amplificador de alta largura de banda, é necessário minimizar o comprimento da linha de transmissão de impedância não controlada do ponto de teste ao amplificador da ponta de prova, e combinar o resistor em a extremidade frontal da linha de conexão. No entanto, amplificadores de alta largura de banda requerem blindagem, correspondência e fonte de alimentação complexas e não são particularmente pequenos, tornando-os inconvenientes de usar se forem projetados muito próximos do ponto de teste. Para garantir facilidade de uso e alta largura de banda de medição, muitas das sondas de alta largura de banda no mercado atualmente possuem uma estrutura dividida.
Este tipo de sonda consiste em duas partes, o amplificador da sonda e a parte frontal da sonda, que são conectadas por um conector coaxial de 50Ω. Normalmente, a impedância da parte frontal do amplificador de ponta de prova não é controlada, então o comprimento desta parte tem uma grande influência no sinal, enquanto a frente da ponta de prova InfiniiMax tem apenas uma pequena seção na frente (cerca de 5 mm ou mais) que é impedância não controlada, que é um passo muito curto e, portanto, garante uma alta largura de banda de medição; e a parte traseira da parte frontal da sonda (cerca de 10cm) é uma linha de transmissão coaxial de 50Ω, que tem pouca influência na largura de banda do sistema. A parte atrás da frente da sonda (aprox. 10 cm) é uma linha de transmissão coaxial de 50 Ω, cujo comprimento tem pouca influência na largura de banda do sistema. Portanto, com esta estrutura, por um lado, a largura de banda da sonda pode ser ampliada, por outro lado, o amplificador da sonda pode ficar mais distante do ponto de teste, de modo que o tamanho da extremidade frontal da sonda seja menor e, portanto, mais fácil usar. Ao mesmo tempo, esta estrutura dividida torna conveniente para os usuários alterar diferentes front-ends de teste de acordo com diferentes necessidades de teste, como medição de ponto, soldagem, macacos e assim por diante.
