只要信號(hào)路徑和返回路徑分開(kāi)接觸DUT，則總會(huì)有一些前端環(huán)路電感，當(dāng)源阻抗低時(shí)，Q可能會(huì)很高，可能會(huì)產(chǎn)生人為的振鈴。解決此問(wèn)題的另一種方法是在探頭前端增加一個(gè)串聯(lián)阻尼電阻，下面我首先分析增加串聯(lián)阻尼電阻的優(yōu)缺點(diǎn)。即使在無(wú)源探頭前端串聯(lián)一個(gè)9MΩ的電阻，也很容易忘記它上面有一個(gè)9.5 pF的電容，在100 MHz時(shí)，9.5 pF電容的阻抗僅為250Ω。
阻尼電阻的值應(yīng)足夠大以提供約1的Q，但又不能太大以至于響應(yīng)時(shí)間過(guò)大，當(dāng)Q為1時(shí)，串聯(lián)電阻應(yīng)為：

使用串聯(lián)阻尼電阻可以減小Q，但同時(shí)也會(huì)減小帶寬并提高示波器可以測(cè)量到的最短上升時(shí)間，當(dāng)帶寬為100 MHz時(shí)，可以測(cè)量到的最短上升時(shí)間約為3.5 ns。圖1顯示了一個(gè)示例，在測(cè)量5 V開(kāi)關(guān)電源時(shí)，10x探頭前端增加220Ω串聯(lián)電阻，這略高于臨界阻尼電阻，因此傳遞函數(shù)中不會(huì)出現(xiàn)峰值或瞬態(tài)響應(yīng)中不會(huì)出現(xiàn)振鈴。等效的傳遞函數(shù)表明，-3dB帶寬大約為100 MHz，這表示可以測(cè)量到的最短上升時(shí)間為3.5 ns。

圖1：220Ω串聯(lián)阻尼電阻可減少傳遞函數(shù)中的尖峰并消除人為振鈴，但會(huì)稍微增加上升時(shí)間

最小化10x無(wú)源探頭的前端電感很重要，在測(cè)量低阻抗電源軌時(shí)，任何前端電感都可能引起人為的振鈴，在前端增加一個(gè)大約200歐姆的串聯(lián)電阻會(huì)減少這種誤差，但也會(huì)將探頭的帶寬降低到100 MHz或更低。如果您的電源軌測(cè)試應(yīng)用需要高于100 MHz的帶寬，請(qǐng)考慮使用諸如力科RP4030有源電源軌探頭之類的探頭，該探頭沒(méi)有此限制。

力科專用的電源軌測(cè)量探頭RP4030

減小前端環(huán)路電感的常用方法

為了減小10x無(wú)源探頭的前端環(huán)路電感，建議使用通常標(biāo)配的兩個(gè)適配器:BNC適配器和PCB適配器。大的前端環(huán)路電感將降低10x探頭的性能，盡可能降低前端回路電感始終很重要，每個(gè)探頭通常附帶兩個(gè)適配器，以減少前端環(huán)路電感。對(duì)于地線，最壞的情況是使用提供的3英寸接地線，更好一點(diǎn)的選擇是使用小的彈簧地線，最好的是同軸適配器（圖3）。盡可能使用同軸連接到電路板或DUT，這樣可以減少前端電感，減少RF噪聲拾取，并為10x探頭提供最高帶寬。當(dāng)無(wú)法使用同軸連接DUT時(shí)，請(qǐng)使用探頭上的短彈簧地線。當(dāng)無(wú)法使用短彈簧地線時(shí)，請(qǐng)注意，探頭將工作在有限的帶寬下，對(duì)RF拾取更為敏感，并且在測(cè)量上升時(shí)間較短的信號(hào)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象。左側(cè)顯示了用于將10x探頭連接到DUT的三種連接方式，右邊是它們相應(yīng)的傳遞函數(shù)

RF拾取和前端環(huán)路電感

探頭中信號(hào)路徑和返回路徑的任何分隔都會(huì)有效地形成天線，因此，較大的前端環(huán)路電感意味著更高的RF靈敏度，當(dāng)在可能具有較大近場(chǎng)輻射發(fā)射的板上探測(cè)信號(hào)時(shí)（例如，開(kāi)關(guān)電源），很難將板上實(shí)際測(cè)量的電壓與與拾取R相關(guān)噪聲區(qū)分開(kāi)。測(cè)量環(huán)境噪聲的一種方法是使用第二個(gè)10x探頭，其前端短接在一起，專門用作拾波線圈。當(dāng)放置在測(cè)量導(dǎo)體上電壓的10x探針附近時(shí)，可以粗略地測(cè)量局部RF噪聲。圖4顯示了兩個(gè)測(cè)量信號(hào)，一個(gè)在電源軌上，另一個(gè)是本地RF拾取。

這些波形顯示了來(lái)自本地環(huán)境的RF拾取的相對(duì)幅度和形狀以及在電源軌上測(cè)得的電壓值得注意的是，需要電路板在近場(chǎng)有很大的噪聲，頻率為100 MHz信號(hào)的波長(zhǎng)為10英尺，這意味著距離電路板幾英寸內(nèi)的所有測(cè)量都是屬于近場(chǎng)測(cè)量。但是，近場(chǎng)發(fā)射很強(qiáng)并不意味著遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射也很強(qiáng)，許多近場(chǎng)源會(huì)隨著距離迅速下降。當(dāng)射頻拾取信號(hào)占導(dǎo)體上測(cè)得電壓的很大一部分時(shí)，請(qǐng)小心將測(cè)到的電壓解釋為真實(shí)信號(hào)，可能只是RF拾取噪聲，與DUT上的實(shí)際電壓無(wú)關(guān)。解決射頻拾取問(wèn)題的方法是使用同軸從10x探頭連接到DUT，同軸性質(zhì)的連接將對(duì)射頻拾取的靈敏度降至最低。許多10x無(wú)源探頭套件都包含同軸PCB適配器，適配器可以在以100 mil為中心的測(cè)試點(diǎn)上焊接到PCB中，并提供從板上的焊盤到10x探針的同軸連接。圖5顯示了使用該適配器的示例及其對(duì)降低該導(dǎo)軌上的RF拾取噪聲的影響。使用同軸PCB適配器的10x探頭大大減少了射頻噪聲拾取的數(shù)量。

總結(jié)

10x無(wú)源探頭是用于許多常規(guī)測(cè)量的主力探頭，當(dāng)測(cè)量的最小信號(hào)變化>100mv時(shí)，它的最佳應(yīng)用場(chǎng)景是帶寬<100 MHz和電壓范圍小于400 V的信號(hào)。在此范圍之外，必須特別注意執(zhí)行可靠，準(zhǔn)確的測(cè)量。