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PicoScope示波器新探头的TDT评估和产品测试

时间:2017-07-08 08:03 作者:admin 分享到:

  PicoConnect探头主要针对的是高速逻辑和脉冲波形测试应用。因此时域传输测量方法常被用于测试验证这些探头。探头的响应和探测都会影响到传输线和下行波形。这也是PicoScope 9311TDR/TDT采样示波器的一个典型应用,同样的方法被100%的用于探头的生产测试。测试设置描述如图11。



  一个具有50ps转换时间的快沿波形(谐波分量可达到13GHz)通过测试夹具到采样示波器的通道1。这在一个已知的且状态良好的传输线上形成了一个参考直通。当被测DUT探头施加到这根线上后,线的负载能够被评估而且探头的末端电容和阻抗也可以被确定。

  将测试夹具的输出临时连接到示波器的CH2,通过这条路径可以使用PicoScope 9311的TDT校准算法对所有响应误差进行矫正。然后DUT输出被连接到这里且探头的响应被隔离。

  图12描述了50个探头头部基于12个模型(两个家族,三种衰减系数以及AC或者DC耦合)的阶跃响应。采样间隔是2.5ps,以500ps/div显示,测试分析描述了第一个17ns的阶跃;PicoConnect在这一时期内的响应是“已知平坦”的。



  这些源自于探头的实际响应曲线是高度重复的,带有可控的偏差且能非常快速的恢复到长时间的平坦。脉冲信号、逻辑信号以及高速信号眼图的完整性依赖于这些重要的探头特征。而且,在PicoScope 9311上使用了TDT的校准方法矫正测试夹具,我们注意到当用于TDT测量时,这也可以用于矫正任何残余探头响应。同样的,如果所连接的仪器允许,S21也可被用于校准,两种机理都能够延伸探头带宽超过其指定值。

  来自于已知直通路径的探头基于探头线上的快沿的影响被获取作为差异函数或者错误函数。PicoConnect家族的所有12个无源探头表现如下:


  也许对于线负载更加熟悉的视角是观察测量时回波损耗的变化。下图显示了PicoConnect探头的负载侵害大约在-15到-10dB之间;接近或者低于一个设计良好的有源探头,而且远小于更典型的竞争产品。可以说,-5dB的回波损耗就可能会损坏一些信号源。



  C.该微波探测方法有局限性吗?

  到目前为止我们所描述的低阻抗无源探头,带有一个相对较大阻值的电阻位于传输线内,没有正确的匹配连接到仪器的同轴线缆。这还好,因为如果仪器匹配很好的话,那么多重信号反射仍旧会很小。采样示波器和信号分析仪一般来说是得到很好的匹配的,而位于这样带宽的实时示波器却可能没有。为了克服这个问题,或者为了脉冲完整性应用需求,将探头设计做出一些改变,即在探头头部的输出加入一个分流线匹配电阻。带来的影响是对于任意给定的衰减系数,探头前端阻抗大大的减半了线上负载;DUT对不匹配的敏感性增加,从而得到了一个折衷的方案。



  最后,对于任何低阻抗无源探头来说,都会有一个潜在的衰减系数误差,这依赖于实际的探头传输线(源)阻抗。典型的线阻抗范围是比较小的(单端45欧姆到75欧姆)以及衰减系数可以在这些值之间进行优化至小于3%的误差。在任何情况下,如果线阻抗是已知的话,衰减系数误差是可以计算得到的。

  记住在特征阻抗为Z0的传输线上的测试节点阻抗将是Z0/2,如图17,显示了两个10:1设计的实际探头系数。


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