[發明專利]減小被測設備的探針負載的信號采集系統

有效

• 申請號: 201010501748.1
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102081108B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: J·A·巴特勒特;I·G·波羅克;D·G·克尼里姆;L·L·拉森;S·R·詹森;K·P·多比恩斯;M·D·斯蒂芬斯
• 申請（專利權）人: 特克特朗尼克公司
• 主分類號: G01R1/067
• 分類號: G01R1/067;G01R13/02;G01R35/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉春元;王忠忠

相關申請的交叉引用

該部分繼續申請要求2009年9月30日提交的美國專利申請序列號12/571,236的優先權。

技術領域

本發明大體涉及從被測設備采集(acquire)信號并且更具體地涉及一種使用具有減小電容的信號采集探針(probe)來減小被測設備的負載的信號采集系統。

背景技術

傳統的無源電壓探針10一般由在探針針尖14的電阻-電容并聯網絡12(在圖1中示為R_T和C_T)組成，該電阻-電容并聯網絡12經由電阻中心導體信號電纜(resistive?center?conductor?signal?cable)16耦合到補償盒中的補償電路18。補償電路18具有電阻元件R_C1和R_C2以及電容元件C_C。R_C1與電纜16串聯且R_C2與可變電容器C_C串聯。補償電路18耦合到諸如示波器、頻譜分析器、邏輯分析器等等之類的測量測試儀器22的輸入電路20。一般地，示波器的輸入電路20包括示為R_TS和C_TS的輸入電阻-電容網絡24，其與提供與10到20皮法(pf)的電容并聯的1MΩ的示波器輸入阻抗的開關輸入衰減電路(未示出)相關聯。開關輸入衰減電路的輸出耦合到前置放大器26的輸入。示波器被校準以提供從示波器的輸入到前置放大器的輸出的標稱平坦的頻率響應傳遞函數。

補償電路18提供電纜16的電阻和電容端接(termination)以最小化反射并且給測量測試儀器22提供具有標稱平坦的頻率響應的傳遞函數。可變補償電容器C_C是用戶可調節的以在單獨示波器通道的輸入電容的變化期間匹配探針的電容和電阻分壓比。電阻元件R_C1提供在高頻下電阻電纜16與示波器輸入的端接匹配(其中電纜Z₀≈155Ω)。與可變電容器C_C串聯的R_C2改進了到示波器中的電容負載中的電纜端接。

針尖電阻R_T、電纜端接電阻器R_C1和輸入電阻R_TS對于DC到低頻輸入信號形成分壓器衰減網絡。為了適應寬頻率范圍的輸入信號，使用橫跨針尖電阻元件R_T的分路(shunt)針尖電容器C_T以及橫跨端接電阻元件R_TS的輸入電容器C_TS和分路端接電容器C_C來補償電阻分壓器衰減網絡。為了獲得正確補償的分壓器，探針針尖電阻-電容并聯網絡12的時間常數必須等于包括C_cable和C_C的端接電阻-電容并聯網絡24的時間常數。

以電阻電纜16的特性阻抗正確地端接該電阻電纜16要求向補償網絡18添加相對大的分路電容C_C。這是除了電纜體電容C_CABLE之外。例如，由Beaverton，Oregon的Tektronix公司制造和銷售的P2222?10X無源探針的針尖電阻R_T和電容C_T被選擇為給出到1MΩ的示波器輸入阻抗的10X等分(divide)。忽略任何其他寄生電容的最小針尖電容C_T是電纜體電容C_CABLE、C_C與C_TS之和的九分之一。對于上述的參數而言，C_T的針尖電容大約為8pF到12pf。輸入電容(其是C_T與C_CABLE、C_C與C_TS之和串聯)由被監控的電路驅動并因此表示探針對電路加了多少負載的度量。

圖2示出另一個無源電壓探針和示波器配置，其中前置放大器28被配置為電流放大器。這種配置具有與圖1的探針和示波器配置相同的限制。探針具有在探針補償盒中的補償電路并且示波器在示波器輸入處具有與10到20pf的電容并聯的傳統1MΩ電阻。現有無源電壓探針和示波器配置的主要缺點在于在電阻中心導體信號電纜的輸出處的中頻帶和高頻帶頻率信號電流的相當一部分被端接電容器C_C分路到地。另外，由于電阻中心導體信號電纜被端接在示波器輸入之前，所以示波器的輸入電路的寄生電容充當把附加電流分路到地的非端接傳輸線。