10倍探针

这个名字很容易误导人。在被测设备尖端(DUT)的信号和示波器的输入之间，10倍探针不会给你一个10的增益。恰恰相反，它实际上是1/10^th调查。它通过在尖端上添加一个9 Meg欧姆的电阻来实现这一点，并假设范围将设置为1 Meg输入。这是10:1的直流分压器。

如果这就是它所做的一切，那么由高串联电阻和电缆的输入电容以及示波器的输入电容所产生的低通滤波器所产生的带宽将小于10 kHz。作为瞄准镜探测器完全没有价值。

使10倍探头能够以更高带宽工作的是与低通滤波器并行的高通滤波器。通过匹配低通和高通滤波器的极频，10倍探头的响应可以在高带宽上“均衡”，通常在100-500 MHz的量级上。

平衡电路的一个重要元件是一个9.5 pF的并联电容器，横跨9 Meg电阻。

当10倍探头与较长的接地引线一起使用时，该回路可以增加高达200 nH的回路电感。

10倍探针尖端的等效电路模型，如图1所示，由被测设备(DUT)所示。这种循环有两个明显的结果，一个不那么明显。

10倍探头作为柠檬

与流行的观点相反，DUT所看到的10倍探针的输入阻抗不会看起来像一个9 Meg电阻。相反，它看起来像一个9.5 pF的电容器。这似乎是一个非常高的阻抗，但在100 MHz时，9.5 pF电容的阻抗只有约160欧姆。这比9兆欧低多了。

在串联LC谐振频率时，探头的阻抗将是最小值。有了这些典型的电感和电容值，该串联谐振频率约为100 MHz。该电路的特性阻抗为150欧姆。

这意味着在100兆赫的频率分量将通过尖端。根据源的相关串联电阻，当源电阻远小于150欧姆时，该电路的Q可以从小于1到大于10。高Q带来了更多的峰值传递函数和更明显的振铃测量范围在共振频率。

当然，一种解决方案是在尖端使用一个更小的环，将这个谐振频率推到探针的带宽以上。

两种工程师....

在尖端使用一个大的循环还有另一个重要的后果。当我们把信号和返回导体拉得更远时，我们也在创造一个天线。任何尖端几何形状，除了同轴将容易从本地射频环境拾取。

这就是为什么我们经常说，“有两种工程师，一种是有意建造天线的，另一种是无意建造天线的。”

尖端几何形状越敏感，辐射效率越高。这意味着在信号返回回路中流动的电流将会辐射。

当我们探测一个高带宽源时，比如一个上升时间只有几个nsec的数字信号，我们通常认为10x探针是一个高阻抗，不会从DUT吸取任何电流。但是，当信号上升时间为3 nsec时，信号的带宽为0.35/3 nsec ~ 100 MHz。在100 MHz时，10x探头的阻抗为160欧姆。对于3.3 V的上升时间为3 nsec的信号，在尖端的回路中可以有高达20 mA的电流，在100 MHz。

这样做的结果是，探测高带宽电路的过程是将电路板上的一些信号转换为电路板附近的辐射发射。

当您试图测量一个引脚上的串扰，同时测量相邻引脚上的开关信号时，您要冒的风险不是测量引脚上的串扰，而是测量从攻击探针到受害探针的电感耦合噪声。这可能是一个很大的信号。

作为一个例子，图2显示了来自一个10x探头的测量信号，它看着一个开关数字信号，近场接收到来自相邻10x探头的噪声，其尖端和接地引线短接在一起，但没有连接到任何东西。探头之间的电感耦合串扰噪声峰值可达1.5 V，开关信号为3.3 V。还请注意，来自瞬态边缘激励的振铃频率约为100 MHz，是尖端电感和9.5 pF并联电容器的串联谐振频率。

在尖端-地面回路中流动的出乎意料的大电流将与附近的任何其他10倍探头耦合。当使用接近的两个探针时，这种耦合可以为您试图测量的任何低级信号添加一个伪信号。您可能认为您正在测量另一个引脚上的电压噪声，但实际上，您正在测量来自另一个探针近场辐射的电感耦合拾取噪声。

柠檬水用10倍探针

这个10倍探头对近场拾取敏感的问题可以转化为一个特征。通过缩短尖端和接地线，我们现在有了一个拾取线圈，可以嗅出变化的磁场。该探头可用于测量电路板的近场辐射辐射。这种辐射可能是远场辐射的前奏，远场辐射可能无法通过EMC测试。

电路板布局的设计将极大地影响电路板的辐射辐射量。接地平面的作用是为返回电流提供低阻抗，并将返回电流限制在信号路径附近。

当返回路径被打乱时，它们不是一个连续的平面，而是有间隙的平面或离散的电线，来自板的近场辐射辐射会急剧增加。当电流流过电路板上的这些信号返回路径环路时，所产生的辐射可以被附近的10倍探针环路所接收。

图3显示了两个电路板的示例，每个电路板具有相同的电路，但返回路径不同。在10倍探头的近场拾取在一个差的返回路径板比一个好的返回路径高出12倍以上。

每种情况下的电路都是相同的，只是一个定时器芯片驱动十六进制逆变器，总共驱动大约100毫安到三个led。来自十六进制逆变器的一个I/O被用作触发信号，并由示波器使用SMA连接器到同轴电缆进行测量。

瞄准镜探头在板周围移动，以找到近场噪声的最大拾取位置。在回波主要由单个迹线组成的板上，电感耦合拾取噪声峰值间可达700mv。在连续返回路径的板上，最坏情况下拾取噪声峰值小于50 mV。这是一个生动的例子，说明了回流路径设计对减少排放的重要性。

应该始终注意的是，仅仅因为电路板有强烈的近场排放，这并不意味着电路板可能会有远场排放。一些近场发射可能比远场的1/r偶极子发射下降得快得多，可能无法通过EMC测试。

总结

当处理高于10mhz的信号带宽时，10x探头的输入阻抗远低于其9meg输入电阻。尖端环电感可以像天线一样，从它测量的信号中辐射出来，并接收来自其他探头的噪声。当使用10倍探针时，要注意这些细微的伪影。

另一方面，如果你想感知板的近场发射，你可以利用10倍探头尖端环电感的天线特性。毕竟，每个实验室都至少有一个。