我所說的這些用戶均犯了同一個錯誤。為了完成測量任務(wù)，他們花費(fèi)了大量寶貴的時間和金錢選購最好的示波器，再配備上高質(zhì)量的探頭。有時，他們使用的是示波器自帶的優(yōu)質(zhì)無源探頭，但有時，他們也會花大價錢購置華而不實(shí)的有源探頭（明智之舉是升級到有源探頭，有關(guān)這個問題的詳細(xì)說明請見另一篇已發(fā)布的博文）。接下來才是問題的關(guān)鍵，他們將一大串附件晃晃悠悠地連接到探頭末端?；蛟S這看上去無關(guān)緊要，例如連接非常方便的長接地線，或者是外觀非常實(shí)用的紅色長輸入線――使探頭可以很容易地連接到抓取器，抓取器再夾在電路板上的部件上。但最后的結(jié)果都是相同的，屏幕上的信號“看起來很糟糕”或他們正在測試的設(shè)備開始表現(xiàn)異常。這時，他們常常會拽住我說，“嘿，你們設(shè)計的這款探頭，現(xiàn)在不能正常工作了。”
最薄弱的環(huán)節(jié)
這些用戶遇到的情況正是我所說的“最薄弱的環(huán)節(jié)”。典型的示波器測量有三個環(huán)節(jié)——示波器、探頭以及到被測件的物理連接。您可能花大錢購買了最好的示波器和探頭，但是為了更容易地連接到被測件，您可能在探頭一端使用了極長的引線，這樣測量系統(tǒng)的性能就會受到該引線性能的限制。連接附件是最薄弱的環(huán)節(jié)。它們將會限制測量帶寬，并會對被測件增加過大的負(fù)載效應(yīng)。
我們可以把這些過長的連接附件當(dāng)成是與探頭串聯(lián)的電感器。由于電感器的阻抗增加與頻率成正比，如果它們連接到探頭的信號引腳，它們就會限制通過探頭的信號的帶寬。此外，由于長連接附件與探頭輸入之間存在阻抗失配，沿連接線前進(jìn)的信號將會形成反射，并顯示在示波器上。如果那個特別長的接地引線連接至探頭，也會出現(xiàn)類似結(jié)果。受流經(jīng)電纜屏蔽層的接地回路電流的影響，長接地會生成更高阻抗的路徑。這也會限制探頭的帶寬。此外，因長接地引線的感應(yīng)而產(chǎn)生的阻抗可能也會在目標(biāo)接地與探針接地點(diǎn)之間形成電勢差，從而造成測量誤差和較差的共模抑制。如果這還不算糟糕，那么這些特別長的連接附件還可能起到天線的作用，從周圍環(huán)境中接收噪聲，并將噪聲耦合到您的測量中。最后就是負(fù)載。這些與電路接觸的長引線現(xiàn)在已成為您電路的一部分，它們的寄生電容和電感會改變電路的特性。我們將此稱為探頭負(fù)載。
越短越好
在這點(diǎn)上，我也常常聽到這樣的問題“如果那些連接附件‘有害無益’，您為何還要在探頭上配備呢？”我們配備這些附件是為了提供方便。我們用它們來進(jìn)行定性測量，例如“這就是時鐘切換嗎？”，那就是“總線上的數(shù)據(jù)嗎”，“是否在 5V 以上”。它們可以非常方便地環(huán)繞在電路周圍，快速檢查功能。如果您想進(jìn)行定量測量，例如測量上升時間、過沖、噪聲電平等，我們建議您拆除這些方便的附件，盡量使用最短連接。也就是穿孔線，越短越好。
請看下面的示例。我拿出自己精選的 2 GHz 有源探頭，并采用三種不同的測量配置：使用長線連接到抓取器、僅用長線、使用短輸入引腳和接地連接。注意，隨著探頭前端附件長度的縮短，帶寬逐漸增加。順便說一句，為了讓您更容易進(jìn)行測量，我們在產(chǎn)品手冊中公布了這些帶寬限制。
注意，隨著附件連接長度的縮短，探頭負(fù)載（探頭的實(shí)際存在會改變電路的功能方式）將會如何降低。在本例中，原始電路會產(chǎn)生上升時間為 1.1 ns 的上升沿（綠色跡線）。使用長線和抓取器將探頭連接至電路會增加電路負(fù)載，上升時間變?yōu)?1.7 ns。當(dāng)我移除抓取器，僅用長線進(jìn)行連接時，上升時間開始好轉(zhuǎn)，變?yōu)?1.5 ns，不過您仍能看到連接附件對電路的影響。最后，我移除所有長線，直接在探頭上使用最短連接，電路的上升時間恢復(fù)至 1.1 ns。
希望本文會對您有所幫助
如果以前您一直在錯誤地使用長連接附件進(jìn)行重要測量，不要感到沮喪。您在一個好公司，很多示波器用戶都犯過這樣的錯誤，說實(shí)話，我也犯過。只要記住，使用這些長的、方便的連接附件進(jìn)行快速查看沒問題；但如果信號表現(xiàn)異常，您得到的結(jié)果不符合預(yù)期，那么最好拆掉它們，盡量換用最短的連接。越短越好。
圖中文字中英對照
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