借助探头和软件测试功能完善各种测试

　　如今的高端测试装置的功能已经达到令人惊叹的水平。比如力科（LeCroy）公司最新推出的实时带宽高达60GHz的LabMaster 10Zi系列示波器和安捷伦（Agilent）公司带宽高达32GHz的Infiniium 90000X系列。这些仪器可以为测试台提供大量测量功能。它们可以展示上升和下降时间像闪电一样快的信号的每一个细节。

　　但是如果没有同样强大的探测系统的话，这些示波器的强大功能就无法体现了。测试工程师需要的最后一个工具就是探头，它会影响测试工程师的测量，否则就无法提供示波器提供给测试工程师的全部带宽。

　　幸运的是，如今的高端探头的设计规避了这些问题。不仅探头可以运行这些测试装置的功能，软件还可以增加功能和其他配件。

　　不断增加的探测带宽

　　这里以安捷伦公司的Infiniium 90000X系列示波器为例，InfiniiMax III（N2800A-N2803A）是该公司第三代InfiniiMax高性能探测系统（图1）。安捷伦公司提供四个带宽在16至30GHz之间的探头放大器型号。各种探头支持使用浏览器、零插力（ZIF）探头前端、2.92mm或3.5mm表面组装（SMA）电缆或焊入式探头前端进行的连接。

图1：安捷伦InfiniiMax III探头放大器包含ZIF探头和探头前端。该探测系统可提供带宽在16至30GHz之间的放大器

　　是什么在推动探头放大器带宽的不断增加呢？从事新兴有线通信标准和高速串行数据链路（比如USB、SAS或PCI Express）相关工作的工程师使用Infiniium 90000X系列等示波器捕获快速的单次事件，进行抖动等关键测量，同时确保符合行业标准，以保证互操作性。随着数据速率在接下来的几年里扩展到10Gbps以上，探头带宽将成为进行此类高带宽测量的关键因素。

　　安捷伦公司采用专有的磷化铟（InP）工艺和最先进的薄膜封装技术，在严格的几何限制下实现这些探头的性能。InfiniiMax III浏览器采用“十字形”刀片接地系统以实现较低电感的接地，采用多晶形铁粉绕线同轴探头前端减少驻波，并采用极低寄生电感的可更换电阻探头前端实现30GHz的性能。

　　高压要求

　　电动汽车和混合动力汽车、工业应用、照明、太阳能和计算机服务器等各种应用中的功率测量要求正变得越来越具有挑战性。这些新兴电源技术要求探头能够同时满足高压和低压的测量要求。使用给定示波器供电的探头一般不适用于同等的高压器件。

　　为此，泰克（Tektronix）公司最近推出了四款高压探头，并对三款现有的探头产品进行了大幅升级，以在带宽、动态范围和输入阻抗特性方面满足市场要求。泰克的THDP、TMDP和P52XXA系列高压探头可以满足这三个主要领域的要求（图2）。

图2：泰克公司的THDP、TMDP和P52XXA高压探头可满足市场上有关带宽、动态范围和输入阻抗特性方面的功率测量要求

一方面，如今的电源设计正在采用绝缘栅双极晶体管（IGBT）等更快的开关器件。THDP0200和TMDP0200等更高带宽的探头可以捕获到转换速率很快的信号，从而使设计工程师能够轻松地精确测量这些新型设计。

　　另一方面，这些探头可以解决传统探头在动态范围方面的不足，使设计工程师能够使用同样的探头测量高压信号及其引起的噪声和纹波分量。THDP0100具有该系列最大的动态范围以及±6000V的差分电压和共模规格。

　　最后，当探头连接至电路时，它们可能会潜在地改变电路的行为和屏蔽问题。泰克的高压探头通过提供高压探头能够提供的最高电阻性和最低电容性负载，从而最大限度地缓解了这个问题。例如，升级后的P5210A和新型THDP0100都可以提供40MΩ的电阻和不到2.5pF的电容性负载。

　　TMDP和THDP通过大多数泰克中档示波器采用的泰克多功能探头接口（VPI）架构连接至泰克示波器。VPI架构可实现示波器与探头之间的双向智能通信。为了最大限度地提高高压应用中用户的安全性，这些探头均符合EN61010-031要求。

　　有源探头的特性

　　工程师应通过各种无源和有源探头，从而充分利用示波器。确定哪一种探头最适合用于给定的应用并不容易。不过安捷伦在其N2795A/N2796A系列中提供了新一代1至2GHz单端有源探头（图3）。

图3：安捷伦的N2795A/96A有源探头可以为超低负载的待测器件提供极低的输入电容

　　N2795A/96A采用AutoProbe接口（与安捷伦的InfiniVision和Infiniium示波器兼容）供电。这些探头整合了通用高速探测（特别是数字系统设计、元器件设计/特性分析和教育研究应用）所需的诸多特性。

这些探头的一个重要特性是其1MΩ的输入电阻和1pF的极低输入电容，可支持待测器件（DUT）的超低负载。再加上极高的信号保真度，使得这些探头适合用于如今的大多数数字逻辑电压。这些探头还具有宽动态范围（±8 V）和偏移范围（N2796A