混合信號示波器-探頭負載和探頭接地問(wèn)題分析

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使用混合信號示波器時(shí)，您可能會(huì )遇到與探測相關(guān)的問(wèn)題。這些問(wèn)題體現在兩個(gè)類(lèi)別：探頭負載和探頭接地。探頭負載問(wèn)題通常會(huì )影響被測設備，而探頭接地問(wèn)題則會(huì )影響到測量?jì)x器的數據的準確性。

探頭的設計將第一個(gè)問(wèn)題最小化，而第二個(gè)問(wèn)題可通過(guò)積累探測經(jīng)驗來(lái)解決。

輸入阻抗

邏輯探頭是無(wú)源探頭，它提供高輸入阻抗和高帶寬。它們經(jīng)常向示波器提供信號的一些衰減量，通常 20 dB。

無(wú)源探頭輸入阻抗通常根據并行容量和阻抗指定。阻抗是端部電阻值和測試儀器的輸入阻抗的總和（請參見(jiàn)下圖）。容量是端部補償電容器和電纜加上與雜散端部電容并行接地的儀器電容的系列組合。當這導致輸入阻抗規格的準確型號用于直流和低頻，探頭輸入的高頻型號更有用（請參見(jiàn)下圖）。該高頻型號考慮純端部接地電容和系列端部阻抗以及電纜的特有阻抗(Zo)。

直流和低頻探頭等效電路

兩種型號的阻抗圖顯示在這些圖中。通過(guò)將這兩個(gè)圖比較，您可以看到系列端部電阻和電纜的特有阻抗都明顯地展開(kāi)輸入阻抗。雜散端部電容通常較小 (1pF)，在阻抗圖上設置最終中斷點(diǎn)。

兩個(gè)探頭電路型號的阻抗和頻率

邏輯探頭以上面顯示的高頻電路型號表示。它們設計為提供盡可能多的系列端部阻抗。通過(guò)探頭端部組件的適當機械設計，雜散端部接地電容將最小化。這提供了高頻的最大輸入阻抗。

探頭接地

探頭接地是電流從探頭返回源的低阻抗路徑。增加該路徑的長(cháng)度將在高頻時(shí)創(chuàng )建探頭輸入的大共模電壓。根據下列方程式，產(chǎn)生電壓的行為就好像該路徑是一個(gè)感應器：

增加接地感應 (L)、增加電流 (di) 或降低轉換時(shí)間 (dt) 都將導致電壓增加(V)。當此電壓超過(guò)示波器定義的閾值電壓時(shí)，將出現錯誤的數據測量。

將一個(gè)探頭接地與許多探頭共享將強制流向每個(gè)探頭的所有電流返回時(shí)流經(jīng)該探頭 （其接地返回被共用）的共用接地感應。結果是在上面的方程式中電流增大 (di)，且根據轉換時(shí)間 (dt)，共模電壓可能增加到一個(gè)會(huì )產(chǎn)生錯誤數據的水平。

共模輸入電壓模型

除共模電壓外，長(cháng)接地回路也會(huì )降低探頭系統的脈沖保真度。上升時(shí)間增加，振鈴由于探頭輸入處的干燥 LC 電路也會(huì )增加。因為數字通道顯示重建了波形，它們不會(huì )顯示振鈴和擾動(dòng)。通過(guò)檢查波形顯示，您不會(huì )發(fā)現接地問(wèn)題。事實(shí)上，可能通過(guò)雜亂的毛刺或矛盾的數據測量發(fā)現問(wèn)題。使用模擬通道來(lái)查看振鈴和擾動(dòng)。

最佳探測習慣

由于變量 L、di 和 dt，您可能無(wú)法確定在測量設置中有多少余量。下面指導您樣成好的探測習慣：

• 如果使用組中的任意通道捕獲數據，每個(gè)數字通道組（D15–D8 和 D7–D0）的接地導線(xiàn)應該連接到被測設備的接地。

• 在嘈雜的環(huán)境中捕獲數據時(shí)，除了通道組的接地之外，應該使用每三個(gè)數字通道探頭的接地。

• 高速定時(shí)測量（上升時(shí)間 < 3ns）應該使用每個(gè)數字通道探頭自己的接地。

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