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示波器探头(4)

2010年12月30日 发表评论 阅读评论

五、探头及附件准确度验证
下图是一个例子:被测信号是一个频率456MHz,边沿时间约65ps的时钟信号,分别使用不同类型的探头和探头附件的测试结果。
A图是使用12GHz的1169A差分探头和N5381A 12GHz焊接探头附件的测试结果,几乎完全复现被测信号;
B图是使用500MHz的无源探头的测试结果,显示的信号完全失真;
C图是使用12GHz的1169A差分探头和较长的测试引线的测试结果,显示的信号出现很大的过冲;
D图是使用4GHz的1158A单端探头和较长的测试引线的测试结果,显示的信号几乎是正弦波,失真较大。

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从图中可见探头和探头附件对测试精确度的影响是非常大的,是我们测试高速信号应该重点注意的内容之一。那我们应该如何验证探头和探头附件呢?
验证探头和探头附件需要使用一台脉冲码型发生器(如:81134A,3.35GHz速率,60ps边沿的脉冲码型发生器),如果示波器自带高速信号输出功能,也可以使用示波器的这个辅助输出口代替脉冲码型发生器(如: Infiniium示波器的AUX OUT端口可以发一个高速时钟:456MHz频率,约65ps边沿)。另外,需要同轴电缆和测试夹具(Infiniium示波器配置的探头校准夹具可以作为探头和探头附件验证测试夹具)。测试夹具的外表是地(Ground),里面走线是信号(Signal),如下图所示。使用时,通过同轴电缆把一端接到脉冲码型发生器或示波器的辅助输出AUX OUT端口,另外一端通过适配器连接到示波器的通道1上。

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然后把被验证的探头连接到通道2上,探头通过探头附件可以接触到测试夹具的信号和地(如果是差分探头,那么把+端连接到测试夹具的信号线,把-端连接到测试夹具的地上)。
1、如果探头不接触信号线,则屏幕上会出现一个原始波形,存为参考波形;
2、当用探头探测信号线时,通道1的波形会发生变化,这个变化后的波形就是被探头和探头附件影响后的被测信号;
3、这时,连接探头的通道2会出现一个波形,这个波形是探头测试到的波形;
4、通过对比参考波形,通道1的波形,和连接探头的通道2的波形,就可以直观的看出或通过测试参数读出三者的差别,可以验证探头和探头附件的影响。

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下图是实际验证的一个例子,图A把示波器的AUX OUT通过同轴电缆连接到测试夹具,测试夹具的另一端通过SMA-PBNC适配器连接到示波器的一个通道上(此例连接到通道3),把探头连接到通道1上,此时调整屏幕上的波形,使得出现一个边沿阶跃波形,如图C所示,并把此波形存为参考波形。如图B把被验证探头和附件点测到测试夹具上,如图D所示,屏幕上出现3个波形,兰色的是参考波形,绿色的是受探头影响后的被测波形,黄色的是探头显示的波形,通过测试上升时间参数,过冲参数等,可确认探头和探头附件的性能。4-4



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