信号测试标准化——示波器探头篇

信号测试标准化研究——示波器探头篇

目录

一、示波器探头选择依据 1

二、TDS694C及探头参数介绍1~4 1）厂商给出的参数1~4 2）几个重要的公式及计算出的参数4三、示波器探头的通用测量规范及校准

1）探头的通用测量规范 4 2）示波器及探头的校准方法

(1)Signal Path Compensation(SPC) 5

(2)Channel/Probe DESKEW 5

(3)Probe Cal 5~6

(4)Changing Probes After A Probe Cal 6

3）对P6245、P6249、P6248探头进行Probe Cal校准得到的波形7~9 四、P6248、P6245、P6249测量方法研究

1）差分探头的使用方法

(1)差分探头P6248的“削波效应”9~10

(2)差分探头P6248的接地10

(3)差分探头P6248测量对地信号11 2）P6245、P6249、P6248在测量信号时产生时间延时的分析

(1)时间延时的定义及产生原因11

(2)解决时间延时的方法11

(3)P6245、P6249、P6248在测量信号时产生的时间延时11~12

(4)P6245、P6249、P6248之间的时间延时关系解决实际测量问题12~13 3）接地线长度对波形的影响13~15 4）P6245和P6249在测量波形时的不同15~17

信号测试标准化——示波器探头篇

一、示波器探头选择依据：

1）选择探头的主要依据：示波器/探头组合的线路负载影响

具有极高输入阻抗（极低输入电容何极高输入电阻）的探头将提供极小的线路负载。选择尽可能低的输入电容和尽可能高的输入电阻的探头用于最佳的信号保真。

1、当线路频率增加和/或上升时间缩短时，电容负载变得相当重要。

2、在DC和低频时，电阻的负载是最重要的。

2）探头衰减率：

在用较大的衰减率时。示波器必须要有足够的增益来浏览衰减信号。当衰减探头与示波器一起使用时，示波器的输入电阻和输入电容用R2C2表示，探头电阻和电容用R1C1表示。R2C2=R1C1=最佳信号传送。

3）与示波器输入电阻和输入电容相匹配

4）与示波器带宽和上升时间相匹配

5）探头测试点影响：

选择低阻抗测试点以减小探头负载影响。

6）时间延时影响：

使用两个相同型号和相同电缆长度的探头。（将在后面详细讨论）

7）接地影响：

尤其在高阻抗探头应用中。用尽可能短的接地线（最好是同轴适配器或短的接地连接器）来减小串联电感对探头输入的影响。（将在后面详细讨论）

二、TDS694C及探头参数介绍：

如果需要得到精确测量的波形，就必须了解我们所使用工具的详细的、有益的参数，了解这些参数对我们的测量将会产生什么影响。

1）厂商给出的参数：

2、差分探头：P6248

有正负通道及独立的地导线，它们是用来观察两端都是对地漂移且相互做为参考的信号，用来观察大的DC OFFSET或共模信号（如噪音）。差分探头内的差分放大器可以抑制共模信号，它抑制共模信号的效能可以用CMRR(Common Mode Reject Ratio)共模信号抑制比来体现。通常差分探头能够提供最高的性能，实现高CMRR，宽频率范围及输入间最小的时间偏移。

差分探头的优点：可以抑制共模信号。

差分探头的缺点：探头昂贵，带宽低，所能测量的电平值也低（mV级），

如需测量更大的信号需要用到衰减器。

P6248允许在常见的高带宽信号上执行时域或频域测量

3、普通有源探头：P6245和P6249

我司使用的两种普通的有源探头，适用于阻抗为50Ω的系统中。然而，因为有源探头具有很高的带宽及很快的上升性能，它们也常常被用于高速时序测量中。在幅度测量时，相对较小的输入电阻需要考虑进去。

2）几个重要的公式及计算出的参数：

1、上升时间计算公式：Tr(ns)=350/BW(MHz)

2、探头/示波器系统的上升时间公式：Tr²系统= Tr²探头+ Tr²示波器

3、电压层次数计算公式：Lg电压层次数=比特数Lg2

4、采样间隔计算公式：采样间隔=时基设置/采样点数

示波器的上升时间Tr=0.35/BW(GHz)=0.35/3GHz=0.12ns

P6245的上升时间Tr=0.35/BW(GHz)=0.35/1.5GHz=0.23ns

P6249的上升时间Tr=0.35/BW(GHz)=0.35/4GHz=0.088ns

示波器+P6245的系统上升时间Tr²

系统=Tr²P6245+ Tr²示波器

示波器+P6249的系统上升时间Tr=示波器上升时间。因为虽然探头能够采集到更小上升时间的信号，但是示波器也无法显示这个信号

Lg电压层次数=8Lg2 电压层次数=256

三、示波器探头的通用测量规范及校准：

1）探头的通用测量规范：

1、有源探头使用前要进行幅度校准（将在下面专门讨论）

2、探头的地线不能悬空

3、测量时手不能接触探头（将在下面专门讨论）

4、探头地就近接被测信号的地

5、测试时尽量减小探头探针与探头地所构成的环路面积

6、探头要尽量与PCB板面垂直

7、探头测量时尽量不要缠在一起或平行，避免探头间的串扰

8、尽量采用短的接地线，减小电感以免对信号造成影响，使边沿过冲增

大

注意：具有TEKPROBE接口的探头能够自动使示波器选择合适的阻抗我们的三种有源探头都具有TEKPROBE接口