圖 7 中的示例描述了非是德科技的 4-GHz 探頭的輸入電壓(V 輸入)上的帶內(nèi)阻抗。請注意,此時探頭的輸出電壓(V 輸出)與輸入電壓不相符。輸出電壓保持平坦,而探頭傳輸響應(V 輸出 /V 輸入)達到 5-dB 的峰值。
圖 7. (上圖)25-Ω 系統(tǒng)中非是德科技 4 GHz 探頭的輸入電壓和輸出電壓的頻率響應。(下圖) 探頭的傳輸響應。輸入電壓諧振低至 3.5-GHz 時,輸出電壓保持平坦,傳輸響應達到 5-dB 的峰值。
那么當輸入電壓諧振時輸出電壓保持平坦存在什么問題呢?難道這不是與未連接探頭時的信號情況相同嗎?這個問題問的好,但是請記住探頭傳輸響應將一直處于 5-dB 的峰值,會導致輸入信號失真,并且在測量波形中顯示額外的過沖和振鈴。
圖 -8 的測量是在兩端端接 50-Ω 負載的傳輸線的中點進行的,信號源電阻顯示為25-Ω,并且探頭響應與該類電路匹配。如果正在測量的電路不能提供理想的 25-Ω 信號源電阻,您將會看到探頭引起的信號失真。
可以通過實例對此類失真進行更好的解釋說明。假如使用 100-kΩ 探頭來測量具有100-kΩ 信號源電阻的電路的電壓,并且該探頭的傳輸響應已針對這種類型的電路進行了修改,可以顯示出探頭“實際”輸出電壓。因此,當您將探頭連接到電路上,并將輸入電壓降低一半時,測量波形就像未連接探頭時一樣顯示全電壓幅度。
但是,當探頭與具有 50-kΩ 信號源電阻的電路連接會發(fā)生什么情況呢?探頭的傳輸響應仍然會改變測量波形,顯示的波形電壓比探頭輸入端的實際電壓高 33%。
最佳的探頭可以保證對被測電路的影響最小,并且從輸入端到輸出端傳輸?shù)碾妷菏д孀钚 _@樣您就可以觀察探針處的信號。
1156A/57A/58A 探頭通過在緊鄰被測點處安裝一個電阻器,解決了此類問題。在探針上安裝電阻可以隔離探頭寄生效應對被測電路的影響,并抑制諧振電路的形成。這樣可以使探頭傳輸響應(V 輸出 /V 輸入)在高達 4-GHz 的整個帶寬內(nèi)保持平坦(圖- 8)。
通常,如果需要進行精確的上升時間測量,應選用盡量短的接地引線。
圖 8. (上圖) 1158A 4 GHz 探頭輸入電壓和輸出電壓的頻率響應。(下圖)由于輸出電壓的頻率響應與輸入電壓非常相符,但探頭傳輸響應在探頭整個 4 GHz 帶寬內(nèi)保持平坦。
探頭附件
由于探測電路存在一定的探測難點,所以并非每次都可以將探頭與信號和地面直接相連。因此我們經(jīng)常會看到在電路上焊接有一小段電線,旨在方便探頭與信號和地面連接。但是,這些電線會產(chǎn)生更多的寄生效應,顯著改變探頭的傳輸響應,從而引發(fā)測量波形出現(xiàn)過沖和振鈴(圖 -9)。通常,利用電線擴大探頭的探測范圍時,每英寸電線會產(chǎn)生高達 25-nH 的電感施加到探頭等效電路中。