保障系统信号完整性测量,您必须知道的探头ABC
理想的探头将以完美的保真度捕获任何信号,对被测电路没有侵入性。对探头设计人员的要求似乎很明确:超高带宽,宽动态范围,不影响被测信号。我们将考察下述主题及其对带宽、上升时间和阶跃响应的影响。
1)不同要求,不同探头
2)探头带宽和上升时间
3)短引线及选择适当的附件
不同要求,不同探头。
探头用于许多不同环境中,用来根据各种行业标准执行测试。例如,测量电源应用中的高压要求遵守安全认证标准。这种测量要求机械坚固的探头,且要有非常大的动态范围,但这些探头不要求高带宽。而现代串行标准等应用则要求测量工具使用精密部件,拥有高带宽及低动态范围。
必须认识到,示波器探头是为不同目标市场设计的,这会影响探头的设计要求。对变化的测量环境,探头有不同的带宽功能。在为测量确定适当的探头时,要确保探头拥有足够的带宽。多少带宽才算足够呢?让我们看一下。
探头带宽和上升时间
带宽
带宽是示波器探头设计的频率范围。例如,100MHz示波器探头指定用于在最高100MHz的所有频率上执行测量。但是,探头捕获信号的能力在指定频率范围内是变化的。事实上,每个探头制造商都假设在最大指定带宽上,探头的频响下降3dB。在超过3dB点的频率上,信号幅度会过度衰减,测量结果可能不能预测。
上升时间
带宽描述了频域特点,但没有提供探头和示波器复现复杂波形形状随时间变化的完整画面。为获得完整信息,阶跃响应在获得时域特点中至关重要。这种检定能力通过探头的上升时间值提供,其中通过评估系统对速度超过测试系统能力的阶跃输入的响应,来获得上升时间。
图1. 长引线可能会导致非常不同的测量结果。
[图示内容:]
33 ps Rise Time: 33 ps上升时间
7.2% Overshoot: 7.2%过冲
40 ps Rise Time: 40 ps上升时间
12.5% Overshoot: 12.5%过冲
短引线及选择适当的附件
在探头连接到一个测量点上时,它会给电路带来负荷。电容单元和电感单元一般来自探头尖端形状和导线长度。电感单元可能会有变化,因为增加了不同的探头尖端附件,而且信号线和地线采用不同长度的导线。
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