¿Cuáles son los efectos de las sondas activas del osciloscopio en las mediciones?
La parte de conexión delante del amplificador es una línea de conexión con impedancia incontrolada, que tiene mucha capacitancia equivalente e inductancia equivalente. Esta parte tiene un gran impacto en el ancho de banda del sistema, la impedancia de entrada en altas frecuencias y las características de respuesta de frecuencia; Detrás del amplificador suele haber una línea de transmisión de 50Ω. Esta parte está controlada por impedancia y tiene menos impacto en el ancho de banda del sistema.
La forma más sencilla de reducir el impacto de los cables en el ancho de banda del sistema es acortar la longitud del cable de conexión entre la sonda y el dispositivo bajo prueba. La siguiente figura es un ejemplo. En la prueba se utiliza una sonda activa de un solo extremo de 2 GHz. Cuando se utilizan diferentes accesorios de conexión, el ancho de banda del sistema es diferente. Cuanto más corto sea el accesorio frontal utilizado, mayor será el ancho de banda del sistema.
Sin embargo, en algunos casos, para facilitar su uso, el amplificador de la sonda debe estar a cierta distancia del punto de prueba. Este tramo del cable de conexión suele comportarse de forma inductiva. Si el efecto de inductancia causado por esta sección del cable no se compensa, esta larga sección de la línea de conexión causará fácilmente oscilación de la señal. Las siguientes dos imágenes son los resultados de medir la misma señal de reloj de 500 MHz con un tiempo de subida de 100 ps usando una sonda activa de un solo extremo de 4 GHz a través de un cable de 2- pulgada de largo. En la imagen de la izquierda, el cable de 2-pulgada de largo no ha coincidido de ninguna manera y la señal del reloj medida oscila y se deforma muy seriamente; En la imagen de la derecha, el extremo fuente del cable de 2-pulgada de largo se combina a través de una resistencia adecuada, y la señal oscila y la deformación se reduce significativamente.
Por lo tanto, cuando la longitud del cable de la sonda y del dispositivo bajo prueba ya no se puede acortar, usar una resistencia adecuada para igualar la señal en un extremo cerca del punto de prueba puede mejorar el impacto de la inductancia del cable. El tamaño específico de la resistencia coincidente utilizada debe basarse en el tamaño del cable. Se simulan y calculan características como la longitud. La siguiente imagen muestra la soldadura diferencial y las sondas de punto utilizadas por dos sondas diferenciales. Se puede observar que en el caso de altas frecuencias, para mejorar la fidelidad de la medición de la señal, incluso los cables muy cortos deben estar correctamente adaptados. Una cosa a tener en cuenta sobre la adaptación de resistencias es que esta resistencia de adaptación solo reduce la oscilación de la señal causada por cables largos y tiene una mejora limitada en el ancho de banda. Si la longitud del cable frontal es demasiado larga, el ancho de banda del sistema seguirá disminuyendo.
Como se mencionó anteriormente, para aumentar el ancho de banda de una sonda activa, además de usar un amplificador de alto ancho de banda, también es necesario minimizar la longitud de la línea de transmisión de impedancia no controlada desde el punto de prueba hasta el amplificador de la sonda y realizar la prueba en el extremo frontal de la línea de conexión. Coincidencia de resistencias. Sin embargo, los amplificadores de gran ancho de banda suelen requerir un blindaje, una adaptación y una fuente de alimentación complejos, y su tamaño no es particularmente pequeño. Si el amplificador está diseñado demasiado cerca del punto de prueba, su uso será muy incómodo. Para garantizar la facilidad de uso y un alto ancho de banda de medición al mismo tiempo, muchas sondas de alto ancho de banda en el mercado adoptan ahora una estructura dividida.
Esta sonda consta de dos partes: el amplificador de la sonda y el extremo frontal de la sonda, que están conectados a través de un conector coaxial de 50Ω. La impedancia de la parte frontal de un amplificador de sonda habitual no está controlada, por lo que esta longitud tiene un gran impacto en la señal. Sin embargo, sólo una pequeña sección (aproximadamente 5 mm) del extremo frontal de la sonda InfiniiMax tiene una impedancia incontrolada. Esta parte El cable conductor es muy corto para garantizar un alto ancho de banda de medición; y la parte detrás del extremo frontal de la sonda (aproximadamente 10 cm) es una línea de transmisión coaxial de 50 Ω, y la longitud de esta parte tiene poco impacto en el ancho de banda del sistema. Por lo tanto, después de adoptar esta estructura, por un lado, el ancho de banda de la sonda se puede ampliar y, por otro lado, el amplificador de la sonda puede estar más lejos del punto de prueba, lo que hace que el tamaño del extremo frontal de la sonda sea más pequeño y más fácil de medir. usar. Al mismo tiempo, esta estructura dividida facilita a los usuarios reemplazar diferentes frontales de prueba según las diferentes necesidades de prueba, como pruebas por puntos, soldadura, gato, etc.
