RSS
我最近设计了一个超高速、低阻抗脉冲发生器(图1)。我想用它来评估示波器探头[1]、[2]的性能，并确定用于ASIC仿真的插座内负载的可行性。由于尺寸和期望的性能，显然的选择是eGaN场效应晶体管。我使用的其中一个器件是EPC2037, 0.9 mm器件。事实证明，最难的部分不在于设计脉冲发生器，而在于确定脉冲有多快，以及脉冲本身是否会引起振铃。如果我没有提到它，eGaN设备也是一个倒装芯片，所以一旦安装，就无法访问设备焊点。
这个概念很简单:用脉冲发生器评估瞄准镜探头的带宽和振铃，然后测量脉冲的实际边速和平坦度。事实证明，这要困难得多。
我第一次尝试使用的是“一流的”泰克P6150, 500Ω， 9 GHz无源探头。我不得不稍微修改脉冲发生器拉起电路来驱动低阻抗探头。计算8 GHz示波器(43ps上升/下降时间)和9 GHz探头速度(39ps上升/下降时间)得到的边缘速度为169ps(图2)。这是一个很好的结果，但它是正确的吗，还是进一步受到探头尖端引线的限制?上拉修改也会影响结果吗?
遵循我自己的测量规则，使用相同的测量设置，在测量你不知道的东西之前，我测量了一个已知的信号。我测量了Picotest VRTS3演示板上一个时钟缓冲区的下降时间。
如图4所示，直接测量的下落时间为373ps，而使用积分数学函数测量的“空气探针”显示为411ps。这在10%以内，也是保守的。
继续进行我们想要的测量，探头直接放置在GaN FET的中心上方，从“空气探头”检测dV/dt。对dV/dt积分得到时域响应的图像。示波器的下降时间可以显示使用内置的90%/10%下降时间测量功能在示波器。响应显示了一个相对平坦的响应，138.9ps下降时间(图5)。
由于我们测量的“已知”精度在10%以内，因此可以合理地假设这个139ps的测量是有效的。为了验证，我们请专门从事近场提取测量的兰格EMV公司使用他们自己的设备来验证我们的测量结果。
他们使用MFA系列探头和偏置适配器，在6GHz的Lecroy示波器上测量了电流下降的时间。使用一个H场探头，在校正探头和示波器带宽后，他们测量到电流下降时间为171ps。兰格使用XF-E 10e现场探头测量电压下降时间，测得136ps，这与我们测量的电压下降时间非常接近(图6)。
我们的探针测量由兰格EMV验证，这139ps的下降时间是正确的，这可能是有史以来最快的GaN功率FET。这也验证了我2015年的论文，即这可能是测量更快GaN开关设备的最佳方法。
与我的“空气探针”相比，MFA探针更精确，振幅校准更精确，尽管两个探针在下落时间上的精度都在1.5%以内。
我要亲自感谢Susanne Kaule和Philipp Günther兰格EMV用于执行此测量。
引用:
- 测量示波器探头需要两个示波器通道和一个非常平坦的信号源，史蒂夫·桑德勒，2019年6月25日。开云体育官网登录平台网址//www.lambexpress.com/blogs/8-for-good-measure/post/1288-measuring-a-scope-probe-requires-two-oscilloscope-开云体育官网登录平台网址channels-and-a-very-flat-signal-source
- 测量示波器电压探头性能，DesignCon 2020。https://www.dropbox.com/s/8jcrcr5pntwhol5/Paper_Track12_MeasuringoscilloscopeVoltageProbePerformance_Sandler_R1。pdf? dl = 0
- 快速切换GaN: Steve Sandler提出了一些有趣的测量挑战。IEEE探索，第2卷，第2期，2015年6月。https://ieeexplore.ieee.org/document/7130770