泰克混合信號示波器如何解決探頭負載和探頭接地問題

　　使用混合信號示波器時，您可能會遇到與檢測相關的問題。這些問題體現在兩類:探頭負載和探頭接地。探頭負載問題通常會影響被測設備，而探頭接地問題則會影響測量儀器數據的準確性。

　　探頭的設計將第一個問題降到最低，而第二個問題可以通過積累檢測經驗來解決。

　　輸入阻抗

　　邏輯探頭是一種無源探頭，提供高輸入阻抗和高帶寬。它們通常會給示波器提供一些信號衰減，通常為20 dB。

　　無源探頭輸入阻抗通常根據并聯電容和阻抗來指定。阻抗是測試儀器的終端電阻值和輸入阻抗之和(見下圖)。它是電容補償電容器和電纜加上儀表電容與雜散終端電容并聯接地的串聯組合。當這導致DC和低頻輸入阻抗規格的精確模型時，探頭輸入的高頻模型更有用(見下圖)。這個高頻模型考慮了純端接地電容和串聯端阻抗，以及電纜的特性阻抗(Zo)。

　　直流和低頻探頭等效電路

　　圖中顯示了兩種型號的阻抗圖。通過比較這兩個圖，可以看出串聯端電阻和電纜的特性阻抗都明顯擴大了輸入阻抗。末端的雜散電容通常很小(1pF)，最終斷點設置在阻抗圖上。

　　兩種探針電路模型的阻抗和頻率

　　邏輯探針由上面所示的高頻電路模型表示。它們旨在提供盡可能多的串聯端阻抗。通過探頭端部組件的適當機械設計，雜散端接地電容將被最小化。這在高頻時提供最大輸入阻抗。

　　探針接地

　　探頭接地是電流從探頭返回電源的低阻抗路徑。增加該路徑的長度將在高頻下在探頭輸入端產生大的共模電壓。根據下式，產生的電壓表現為路徑是一個電感:

　　增加接地感應(L)、增加電流(di)或減少過渡時間(dt)都會導致電壓增加(V)。當該電壓超過示波器定義的閾值電壓時，將會出現錯誤的數據測量。

　　將一個探針與多個探針接地將迫使流向每個探針的所有電流在探針返回時流經該探針(其接地回路是共享的)。結果，在上述等式中，電流增加(di ),并且根據轉換時間(dt ),共模電壓可能增加到將產生錯誤數據的水平。

　　共模電壓模型

　　除了共模電壓之外，長接地回路也會降低探頭系統的脈沖保真度。隨著上升時間的增加，由于探頭輸入端的干LC電路，響鈴振蕩也會增加。因為數字通道顯示重構的波形，所以它們不顯示振鈴和干擾。通過檢查波形顯示，你不會發現接地問題。事實上，通過雜亂的毛刺或矛盾的數據測量可能會發現問題。使用模擬通道查看振鈴和干擾。

　　最佳探測習慣

　　由于變量L、di和dt，您可能不確定測量設置中有多少余量。以下是如何引導你養成良好的檢測習慣:

　　如果組中的任何通道用于采集數據，每個數字通道組(D15–D8和D7–D0)的接地線應連接到被測設備的地。

　　在嘈雜環境中采集數據時，除了通道組接地之外，還應使用每三個數字通道探頭的接地。

　　高速測量(上升時間< 3ns)應使用每個數字通道探頭自己的接地。

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