[發明專利]DC電源軌探頭和測量方法

在審

• 申請號: 202011607237.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN113125989A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: E·V·布魯什;M·T·麥克蒂克
• 申請（專利權）人: 是德科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務所 11494
• 代理人: 封新琴

一種直流(DC)電源軌探頭(105)包括單端探頭(105)尖端和雙路徑電路，所述雙路徑電路具有耦合至所述單端探頭(105)尖端的輸入端以及被配置成用于連接至諸如示波器(110)等測量設備的輸出端。所述雙路徑電路包括與前饋(FF)路徑并聯的交流(AC)路徑，所述AC路徑包括電容元件，并且所述FF路徑包括放大器與至少一個電阻元件的串聯連接。所述探頭(105)尖端和所述雙路徑電路可選擇性地在非衰減模式和衰減模式下操作。

背景技術

許多現代電子產品的增加的功能性、更高的密度和更高頻率的操作已經驅動了對更低供電電壓的需要。在許多現今的設計中常見的是具有低至1.1伏特的DC電源，并且每種新生代產品都伴隨著更嚴格的公差。因此，為設計工程師提供分析DC電源軌所需的工具已成為日益增長的挑戰。這種分析通常需要使用示波器來尋找瞬變、測量紋波、分析耦合等。示波器通常不具有能夠將DC電源軌移位到屏幕的中心以用于所需測量的足夠的偏移。即使所使用的示波器具有足夠的偏移來使供電在屏幕上居中，示波器也可能改變供電的行為，從而導致不準確的表征。將DC阻斷電容器放置在信號路徑中消除了偏移問題，但是也消除了諸如DC供電壓縮或低頻漂移等相關的DC信息。

對這些挑戰的一種解決方案是利用專門設計的DC電源軌探頭，以便用戶進行在測量DC電源軌上的噪聲、紋波和瞬變時需要mV靈敏度的電源完整性測量。低噪聲測量解決方案對于避免混淆探頭和示波器的噪聲與被測量的DC供電的噪聲和紋波是至關重要的。使用高于1:1衰減的探頭(有源或無源)可以在偏移難度方面有幫助，但是也將降低信噪比并且負面地影響測量準確度。使用帶有無源同軸電纜的示波器50Ω輸入端提供了1:1衰減比的探測方法，但是導致測量的供電的DC負載高于期望并且具有之前提及的偏移限制。在DC供電上的紋波、噪聲和瞬變是數字系統中的時鐘和日期抖動的主要來源。由處理器、存儲器或類似項對DC供電的動態加載以時鐘頻率發生，并且可在DC供電上產生可容易地具有高于1GHz的內容的高速瞬變和噪聲。設計者越來越需要高帶寬工具來評估和理解在DC電源軌上的高速噪聲和瞬變。

發明內容

根據本發明構思的一個方面，提供了一種直流(DC)電源軌探頭，所述直流電源軌探頭包括單端探頭尖端、以及雙路徑電路，所述雙路徑電路具有耦合至所述單端探頭尖端的輸入端以及被配置用于連接至測量設備的輸出端。所述雙路徑電路包括與前饋(FF)路徑并聯的交流(AC)路徑，其中所述AC路徑包括電容元件，并且所述FF路徑包括放大器與至少一個電阻元件的串聯連接。所述探頭尖端和所述雙路徑電路可選擇性地在非衰減模式和衰減模式下操作。

所述DC電源軌探頭可以進一步包括可分離的尖端電阻器，所述尖端電阻器在所述衰減模式下被附接至所述探頭尖端，并且在所述非衰減模式下與所述探頭尖端分離。

所述DC電源軌探頭可以進一步包括電阻式探頭尖端和開關，所述開關被配置成：在所述非衰減模式下將所述單端探頭尖端連接至所述雙路徑電路，并且在所述衰減模式下將所述電阻式探頭尖端連接至所述雙路徑電路。

所述DC電源軌探頭可以進一步包括在所述雙路徑電路的所述AC路徑中的阻斷開關，其中所述阻斷開關在所述非衰減模式下閉合并且在所述衰減模式下斷開。

所述DC電源軌探頭可以進一步包括在所述雙路徑電路的所述AC路徑中的與所述電容元件串聯的衰減電路、以及用于選擇性地旁路掉在所述AC路徑中的所述衰減電路的至少一個旁路開關。在這種情況下，所述衰減電路可操作為在所述衰減模式下衰減所述AC路徑，并且所述旁路開關在所述非衰減模式下旁路掉在所述AC路徑中的所述衰減電路。所述衰減電路可以是匹配Pi衰減器，并且所述衰減電路的電阻可以是50Ω。

所述測量設備可以是示波器，并且所述雙路徑電路的輸出端可以被配置用于連接至所述示波器的50Ω輸入端。

根據本發明構思的另一方面，提供了一種測量系統，所述測量系統包括示波器和連接至所述示波器的輸入端的單端DC電源軌探頭。所述單端DC電源軌探頭被配置成選擇性地在非衰減模式和衰減模式下操作。