探头技术探讨

技术分类: 测试与测量  | 2003-08-12
Dan Strassberg,特约技术编辑

和带宽。超宽带示波器和探头的,式中 TR 是示波器加上探头的上升时间的 10~90%,TS 是示波器的上升时间,TP 是探头的上升时间。例如,安捷伦公司说,其6GHz 带宽 Infiniium 示波器的上升时间的 10~90% 是 70 ps,而且,在没有示波器的情况下,用来与该示波器配套使用的 InfiniiMax 探头具有大于7GHz的带宽。这两种带宽都是在 -3dB 点。不过,当你把探头连接到示波器时,从探头探针到屏幕的带宽仍然是 6 GHz。据推测,没有带探头的示波器的带宽稍大于 6 GHz,通过探头送来的信号的上升时间由示波器显示出来,则略大于 70 ps。当然,不论有没有探头,你都必须利用一个上升时间远小于 70 ps的信号来测量示波器的上升时间。该信号还必须没有或几乎没有过冲。然而,这样的信号源是很难找到的。
  连接器:痛苦所在
  窄带示波器使用 BNC 同轴连接器。这类连接器到处都有,其卡口式连接使它们在配对使用时很可靠,而且配对使用还是拆开使用都很方便。不过,标准 BNC 在信号频率超过大约 4 GHz 时就不可靠了。问题在于,在反复插拔的情况下,面板安装的 BNC
中的弹簧销可能会失去部分弹力,并产生高电阻屏蔽连接,这种连接的特性会随着你摆动电缆或插拔连接器而变化。在频率为 4~26.5 GHz 时,符合工业标准的同轴连接器是 SMA,它出众的可靠性归功于它使用压下罩作为锁定装置。
  LeCroy 公司和泰克电子公司都在各自的超宽带实时采样数字示波器上使用模块化输入连接器系统。这些提供 SMA 接口的模块之所以最受欢迎,是因为它们使人们能够充分使用示波器的 6 GHz 带宽。这两家公司还提供 BNC 模块。你可以买到的这类模块,其内部网络把示波器的 50Ω输入阻抗转换成 1 MΩ。不过,转换到较高的输入阻抗会使带宽降低到 500 MHz。
  安捷伦公司在其6GHz带宽 Infin-iium 示波器中使用的是另一种方法。输入连接器是与BNC兼容的,但并不是真正的 BNC(图 5)。它是一种独创的17.9 GHz专有连接器,采用空气介质和一种锁定机构。这种锁定机构可与 BNC 配套使用,但也适应既用卡口式连接又用螺丝锁的专有配对连接器。一旦这种螺丝机构把电缆安装的和面板安装的配对连接器的各一半锁在一起,你就无法使配对连接器的各一半相对移动了。因此,这种设计消除了常规 BNC 在高频率下工作不可靠的主要原因。
在示波器端,安捷伦的InfiniiMax探头使用一种特殊的BNC兼容连接器,其性能规定为17.9GHz

图5  在示波器端,安捷伦的InfiniiMax探头使用一种特殊的BNC兼容连接器,其性能规定为17.9GHz。在实际使用中不需要6GHz示波器的全带宽,示波器采纳标准的BNC带宽。将BNC的卡口锁与螺口锁相结合,这种新的连接器克服了标准BNC的高频不稳定性的主要来源。
  对于安捷伦公司的有些示波器客户来说,这种连接器很可能会比 SMA 更好。安捷伦公司提到了它提供的大量配备 BNC 的附件。许多 6GHz 频段的示波器的潜在客户已经将这些附件与带宽较窄的安捷伦示波器一起使用。虽然这些附件上的 BNC 都可以与新型示波器的输入连接器配对使用,但新型示波器与此类附件中的很多附件一起使用时都不能正常工作,或根本不能工作。其原因在于,除了电缆之外,许多附件是用来驱动1MΩ输入的,因此不能驱动6GHz 示波器的50Ω输入。电缆虽然可以使用,但却不能可靠地使人们充分使用示波器的整个带宽。不过,安捷伦公司说,假如有足够多的客户需要的话,它将提供一种1MΩ的适配器。
  欲知详情
  你与以下制造商直接联系时,请告诉对方你是从EDN China杂志获知其产品信息的。
  Agilent Technologies
  1-800-452-4844
  www.agilent.com
  ------------------------
  LeCroy Corp
  1-800-453-2769
  www.lecroy.com
  ------------------------
  Tektronix Inc
  1-800-426-2200
  www.tektronix.com

  参考文献
  1.McTigue, Mike, "Singleended or differential? That is the question," EDN, Feb 6, 2003, pg 77.
  2.Weller,Dennis, "Relating wideband DSO rise time to banwidth:Lose the 0.35," EDN, Dec 12, 2002, pg 89.

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