オシロスコープのアクティブプローブは測定にどのような影響を与えますか?
アンプの前の接続部分は、インピーダンスが制御されていない接続ラインであり、多くの等価容量と等価インダクタンスを持っています。この部分は、システム帯域幅、高周波での入力インピーダンス、および周波数応答特性に大きな影響を与えます。アンプの後ろには通常、50Ωの伝送ラインがあります。この部分はインピーダンスが制御されており、システム帯域幅への影響は少なくなります。
リードがシステム帯域幅に与える影響を減らす最も簡単な方法は、プローブとテスト対象デバイス間の接続ワイヤの長さを短くすることです。下の図は例です。テストでは 2GHz シングルエンド アクティブ プローブが使用されています。異なる接続アクセサリを使用すると、システムの帯域幅が異なります。使用するフロントエンド アクセサリが短いほど、システムの帯域幅は高くなります。
ただし、場合によっては、使用上の利便性のために、プローブのアンプをテスト ポイントから一定の距離に配置する必要があります。接続ラインのこのセクションは通常、誘導的に動作します。このリード線セクションによって引き起こされるインダクタンス効果が補正されない場合、この長い接続ライン セクションは信号発振を引き起こしやすくなります。次の 2 つの写真は、2- インチのリード線を介して 4GHz シングルエンド アクティブ プローブを使用して、立ち上がり時間 100ps の同じ 500MHz クロック信号を測定した結果です。左側の写真では、2- インチのリード線がまったくマッチングされておらず、測定されたクロック信号が非常に激しく振動して変形しています。右側の写真では、2- インチのリード線のソース エンドが適切な抵抗器を介してマッチングされており、信号が振動して変形が大幅に減少しています。
したがって、プローブと被試験デバイスのリード線の長さをこれ以上短くできない場合は、適切な抵抗器を使用して、テスト ポイントに近い一方の端で信号をマッチングさせることで、リード線のインダクタンスの影響を改善できます。使用するマッチング抵抗器の具体的なサイズは、リード線のサイズに基づいて決定する必要があります。長さなどの特性はシミュレートされ、計算されます。下の図は、2 つの差動プローブで使用される差動溶接プローブとスポット プローブを示しています。高周波の場合、信号測定の忠実度を向上させるには、非常に短いリード線でも適切にマッチングさせる必要があることがわかります。抵抗器のマッチングについて注意すべき点は、このマッチング抵抗器は長いワイヤによって引き起こされる信号振動を減らすだけで、帯域幅の改善には限界があるということです。フロントエンド リード線の長さが長すぎると、システムの帯域幅は依然として低下します。
前述のように、アクティブプローブの帯域幅を広げるには、高帯域幅アンプを使用することに加えて、テストポイントからプローブアンプまでの制御されていないインピーダンス伝送ラインの長さを最小限に抑え、接続ラインの前端でテストを実行する必要があります。抵抗マッチング。ただし、通常、高帯域幅アンプには複雑なシールド、マッチング、電源が必要であり、サイズも特に小さくありません。アンプがテストポイントに近すぎるように設計されている場合、使用するのが非常に不便になります。使いやすさと高い測定帯域幅を同時に確保するために、現在市場に出回っている多くの高帯域幅プローブは分割構造を採用しています。
このプローブは、プローブアンプとプローブフロントエンドの2つの部分で構成され、50Ω同軸コネクタを介して接続されています。通常のプローブアンプの前部のインピーダンスは制御されていないため、この長さは信号に大きな影響を与えます。ただし、InfiniiMaxプローブの前端の短いセクション（約5mm）のみが制御されていないインピーダンスを持っています。この部分のリード線は非常に短く、高い測定帯域幅を確保しています。プローブの前端の後ろの部分（約10cm）は50Ω同軸伝送線であり、この部分の長さはシステム帯域幅にほとんど影響を与えません。したがって、この構造を採用した後、一方ではプローブ帯域幅を広くすることができ、他方ではプローブアンプをテストポイントから遠ざけることができるため、プローブフロントエンドのサイズが小さくなり、使いやすくなります。同時に、この分割構造により、スポットテスト、溶接、ジャックなど、さまざまなテストニーズに応じて、ユーザーはさまざまなテストフロントエンドを交換することが容易になります。
