图 7 中的示例描述了非是德科技的 4-GHz 探头的输入电压(V 输入)上的带内阻抗。请注意,此时探头的输出电压(V 输出)与输入电压不相符。输出电压保持平坦,而探头传输响应(V 输出 /V 输入)达到 5-dB 的峰值。
图 7. (上图)25-Ω 系统中非是德科技 4 GHz 探头的输入电压和输出电压的频率响应。(下图) 探头的传输响应。输入电压谐振低至 3.5-GHz 时,输出电压保持平坦,传输响应达到 5-dB 的峰值。
那么当输入电压谐振时输出电压保持平坦存在什么问题呢?难道这不是与未连接探头时的信号情况相同吗?这个问题问的好,但是请记住探头传输响应将一直处于 5-dB 的峰值,会导致输入信号失真,并且在测量波形中显示额外的过冲和振铃。
图 -8 的测量是在两端端接 50-Ω 负载的传输线的中点进行的,信号源电阻显示为25-Ω,并且探头响应与该类电路匹配。如果正在测量的电路不能提供理想的 25-Ω 信号源电阻,您将会看到探头引起的信号失真。
可以通过实例对此类失真进行更好的解释说明。假如使用 100-kΩ 探头来测量具有100-kΩ 信号源电阻的电路的电压,并且该探头的传输响应已针对这种类型的电路进行了修改,可以显示出探头“实际”输出电压。因此,当您将探头连接到电路上,并将输入电压降低一半时,测量波形就像未连接探头时一样显示全电压幅度。
但是,当探头与具有 50-kΩ 信号源电阻的电路连接会发生什么情况呢?探头的传输响应仍然会改变测量波形,显示的波形电压比探头输入端的实际电压高 33%。
最佳的探头可以保证对被测电路的影响最小,并且从输入端到输出端传输的电压失真最小。这样您就可以观察探针处的信号。
1156A/57A/58A 探头通过在紧邻被测点处安装一个电阻器,解决了此类问题。在探针上安装电阻可以隔离探头寄生效应对被测电路的影响,并抑制谐振电路的形成。这样可以使探头传输响应(V 输出 /V 输入)在高达 4-GHz 的整个带宽内保持平坦(图- 8)。
通常,如果需要进行精确的上升时间测量,应选用尽量短的接地引线。
图 8. (上图) 1158A 4 GHz 探头输入电压和输出电压的频率响应。(下图)由于输出电压的频率响应与输入电压非常相符,但探头传输响应在探头整个 4 GHz 带宽内保持平坦。
探头附件
由于探测电路存在一定的探测难点,所以并非每次都可以将探头与信号和地面直接相连。因此我们经常会看到在电路上焊接有一小段电线,旨在方便探头与信号和地面连接。但是,这些电线会产生更多的寄生效应,显著改变探头的传输响应,从而引发测量波形出现过冲和振铃(图 -9)。通常,利用电线扩大探头的探测范围时,每英寸电线会产生高达 25-nH 的电感施加到探头等效电路中。