您想在高速信號(hào)上進(jìn)行快速而又比較干凈(精確)的測(cè)量嗎?

沒時(shí)間把探頭尖端焊接到器件上?

不確定高速設(shè)計(jì)的問題來自哪兒?

這些都是工程師們經(jīng)常遇到的問題。隨著時(shí)間壓力越來越大，偶發(fā)問題阻礙項(xiàng)目竣工，您需要一種快捷、簡(jiǎn)便、高性能的方法，來測(cè)量高速信號(hào)。

在示波器上捕獲信號(hào)的傳統(tǒng)方式一直是采用手持式示波器探頭。這種點(diǎn)測(cè)探頭方式值得信賴，有很多優(yōu)勢(shì)，如通過在不同測(cè)試點(diǎn)之間移動(dòng)探頭尖端，能夠迅速掃描一系列信號(hào)。如果不擔(dān)心測(cè)量的保真度，那么這種瀏覽方式的效果很好，因?yàn)榭吹紻C電壓電平或工作時(shí)鐘已經(jīng)足夠了。如果需要更詳細(xì)的分析或更高的測(cè)量保真度，那么許多工程師會(huì)選擇把探頭尖端焊接到電路板上。

而現(xiàn)在，由于泰克P7700探頭的問世，工程師們有了一種新的選擇，可以使用精密的點(diǎn)測(cè)探頭尖端連接到高帶寬差分探頭或TriMode™探頭上。通過新的高帶寬點(diǎn)測(cè)探頭尖端，您可以快速簡(jiǎn)便地在不同測(cè)試點(diǎn)之間移動(dòng)探頭，同時(shí)仍能保持測(cè)量保真度。

物理挑戰(zhàn)

您可能會(huì)說：我需要探測(cè)形狀非常小的電路特點(diǎn)和元器件。我的元器件尺寸是0201，差分線對(duì)最近可能會(huì)達(dá)到14 mils (0.35mm)。當(dāng)前元器件體積這么小，電路板密度這么高，接觸測(cè)試點(diǎn)極具挑戰(zhàn)性。此外，測(cè)試點(diǎn)通路是BGA封裝部件背面的通路或位于較大部件之間的解耦電容器。電路板設(shè)計(jì)試圖把盡可能多的功能封裝到器件中，只要PCB設(shè)計(jì)規(guī)則允許，那么通路間距會(huì)盡可能地近。在試圖探測(cè)信號(hào)時(shí)，另一個(gè)挑戰(zhàn)是接入這些“通路群”。

BGA封裝器件背面的通路群。

點(diǎn)測(cè)探頭尖端要小到什么程度，才能接觸想要的測(cè)試點(diǎn)，而不是任何其他相鄰的觸點(diǎn)呢?以0201電阻器為例，器件上的觸點(diǎn)是0.004”x 0.012”(0.1mm x 0.3mm)，因此探頭尖端的直徑必需<1mm，接觸點(diǎn)要足夠小，才能登錄器件連接盤(~.008”/~0.2mm)。如果下圖所示的機(jī)械筆引線是探頭的尖端，那么它實(shí)在太大了，是不能實(shí)現(xiàn)可靠的接觸的。同樣，下圖所示的銳口牙刮匙銳利的尖端也太大了，不能登錄和粘貼電阻器的焊接盤。

尖端尺寸與SMT器件對(duì)比。

下圖所示的泰克P77BRWSR的探頭尖端直徑不到0.01”(0.25mm)，尖端的末尾有4個(gè)銳利的鉤，可以牢固地接觸SMT元器材連接盤、間距很近的通路和間距很窄的差分線對(duì)。

泰克P77BRWSR點(diǎn)測(cè)探頭附件。

保持連接

我們假設(shè)瀏覽器的探頭尖端又小又尖，那么在確定想要使用瀏覽器時(shí)，您會(huì)考慮哪些其他因素呢?下面這些話援引自使用點(diǎn)測(cè)探頭探測(cè)器件的部分工程師，相信您對(duì)這些話也很熟悉：

“在我瀏覽信號(hào)時(shí)，會(huì)發(fā)生失連或意外移動(dòng)到別的引腳。”

“在瀏覽信號(hào)時(shí)，我想在尖端上保持正的壓力。”

很明顯，非常重要的一點(diǎn)是瀏覽器牢固地連接、并且一直連接到器件上，特別是需要延伸到示波器，同時(shí)仍保持與信號(hào)連接。點(diǎn)測(cè)探頭尖端上銳利的點(diǎn)有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。P77BRWSR上的鉤足夠小、足夠銳利，可以緊緊地埋入金屬觸點(diǎn)，如焊點(diǎn)或銅線。

泰克P77BRWSR點(diǎn)測(cè)探頭尖端特寫鏡頭，顯示了尖端末尾的鉤。

瀏覽器還有“彈簧高蹺”引腳尖端，可以在不平坦的表面上進(jìn)行調(diào)節(jié)，點(diǎn)測(cè)探頭上的手柄松開時(shí)保持接觸。下面的視頻短片表明了這一操作及特點(diǎn)。

開口很寬

瀏覽信號(hào)不只是窄和小的問題，正如一名工程師告訴我：

“有時(shí)我在瀏覽器上需要很寬的間隙，這樣才能接觸距離很遠(yuǎn)的信號(hào)和接地總線。”

當(dāng)前高性能瀏覽器一般允許調(diào)整尖端間距。調(diào)節(jié)范圍可能會(huì)變化，因此一定要檢查尖端的最大間距和最小間距。使調(diào)節(jié)范圍達(dá)到最大，意味著您可以使用瀏覽器接觸器件上更多的信號(hào)。泰克P77BRWSR的最小間距是0，最大間距是.21”(5.3 mm)。

注意，在調(diào)節(jié)點(diǎn)測(cè)探頭尖端的間距時(shí)，探頭的高頻響應(yīng)會(huì)略微變化。為實(shí)現(xiàn)最大的信號(hào)保真度，一定要查看探頭制造商推薦的怎樣根據(jù)尖端張開程度校正頻響變化。

測(cè)試點(diǎn)查看能力

還有另一個(gè)因素可能非常明顯，但經(jīng)常被忽略掉，不要犯這位工程師的錯(cuò)誤：

“點(diǎn)測(cè)探頭的機(jī)身?yè)踝×艘暰€，我必須倒過來，才能從不同的角度看到探測(cè)點(diǎn)。”

盡管產(chǎn)品技術(shù)資料很少這樣提，但能夠看到瀏覽器尖端是快速簡(jiǎn)便測(cè)量的一個(gè)關(guān)鍵要求。在評(píng)估高性能瀏覽器時(shí)，尖端應(yīng)能夠從瀏覽器機(jī)身上伸出和縮回。應(yīng)檢查能否從盡可能多的角度清楚地看到尖端，這樣就不必卷動(dòng)或翻轉(zhuǎn)器件，才能看到探頭的接觸點(diǎn)。

泰克P77BRWSR的尖端從點(diǎn)測(cè)探頭機(jī)身延伸出來，很容易看到。它還包括一個(gè)LED前燈，這個(gè)前燈可以打開，清楚地看到探頭連接點(diǎn)。

從各個(gè)角度都能方便地看到泰克P77BRWSR點(diǎn)測(cè)探頭尖端。

易用性和性能

P77BRWSR點(diǎn)測(cè)探頭在易用性和性能方面確立了全新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。點(diǎn)測(cè)探頭附件適用于泰克P7700系列TriMode探頭，這些探頭提供了高達(dá)20 GHz的帶寬，最大限度地降低了探頭給被測(cè)器件帶來的負(fù)載，在全面分析探頭和附件的S參數(shù)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)全面反嵌測(cè)量。P77BRWSR提供了高阻抗(144kΩ DC電阻，0.22pF AC負(fù)載)。

由于測(cè)量的保真度取決于測(cè)量設(shè)備的頻響，因此附件的S參數(shù)被存儲(chǔ)在點(diǎn)測(cè)探頭上，在第一次連接時(shí)會(huì)上傳到示波器中。在點(diǎn)測(cè)探頭尖端間距變化時(shí)，會(huì)根據(jù)間距寬度自動(dòng)調(diào)整頻響。您不必?fù)?dān)心測(cè)量因?yàn)檎{(diào)節(jié)了間距而降低準(zhǔn)確度。

您在使用點(diǎn)測(cè)探頭測(cè)量高速設(shè)計(jì)時(shí)遇到哪些問題?您是怎樣克服這些挑戰(zhàn)的?