在极端物理环境下实现正常测试
剧烈变化的温度、难以接近或超微小的被测件(DUT)以及其他机械方面的情况,向示波器和探头提出了挑战。令人欣慰的是,只要稍加了解和注意“极端”环境下可能出现的情况以及某些常识,就可以利用常用的探头和附件来进行高质量和高可靠性的测量。
极端几何构型
随着元件尺寸日益缩小,工程师们常常发现很难用肉眼看到探头引线,而且更难以保持良好的电气接触,特别是在使用手持式点测探头的时候。大多数探头制造商都提供可互换的探头一这种系统对于需要强大电气性能的应用最为适合。使用这类探头时,工程师们可以购买一个探头放大器和任意数量的“探头”。每种探头都是针对某类特殊探测情况而定制的。然而,由于探头通常都是精密的电气部件,如果设计中含有大量的测试点,这样做的成本可能就太高了。为此,探头制造商提供各种传统焊人式探头来解决这类问题。在需要大量高性能测量点时,工程师可以配合使用ZIF(零插入力)式探头和探针以及差分探头放大器,从而显著降低探头成本。这些探头通常包括可以向下焊接到电路板不同位置上的一次性探针。随后,可以使用高成本、高灵敏度的探头在这些探针之间来回移动进行探测。
工程师们总是试图增加探针引线的长度,以接近难以达到的区域。有源探头末端附近通常有一个体积较大的放大器,因而不能进人狭小的空间。某些制造商提供可扩展尺寸的探头或探针,这些探针引线可以模拟成藕合传输线。通常,在探头内这些引线的终端具有的阻抗比引线特性阻抗更高,从而引起输人阻抗在1/4波长上产生低频谐振。增加引线长度即增加传输线长度,因而使谐振频率下移,减少了探头的可用带宽。
所有高带宽探头通常都包括探针电阻器,通过将输入阻抗限定在能够产生谐振的最低频率以下,来缓解谐振问题。重要的是,这个电阻器要尽可能地接近被测件。
传统的探头体系结构在高阻抗电压输人放大器的前面使用了阻抗相当高的补偿分压器。由于有了高阻抗,故这种布局不适合使用受控阻抗传输线。因此,补偿分压器必须紧靠放大器。目前,大多数探头制造商都运用了“电缆包(lump一in-the一cable)”这一概念。依靠这种方法,最小的无源探针经直径小的灵活电缆连接到输人阻抗等于同轴线特性阻抗的放大器上。这个系统构成一个具有寄生效应和逼真度损失小于传统系统的终端传输线系统。这种布局能将不同的探针用于不同的应用之中。在极端探测的情况下,这种体系结构的传输线不但可以大大增加传输线长度,而且不会损失带宽。同轴延伸电缆可从电气技术方面提供正确的解决方案。
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