PP066

PP066은 50Ω 입력 터미네이션을 갖는 WaveMaster™ 및 기타 고대역폭 오실로스코프에 사용하도록 설계된 고대역폭 패시브 프로브입니다. 매우 낮은 캐패시턴스 프로브는 고주파 애플리케이션, 특히 임피던스가 20–100Ω인 전송선의 프로빙을 위한 탁월한 솔루션을 제공합니다.

교체 가능한 감쇠기 팁은 사용자가 입력 저항과 감도를 선택할 수 있도록 합니다. 프로브 케이블 연결은 표준 SMA입니다. PP066 프로브는 컴퓨터, 통신, 데이터 저장 및 기타 고속 설계에서 흔히 볼 수 있는 아날로그 및 디지털 IC의 프로빙을 포함하여 광범위한 설계 애플리케이션에 적합합니다.

매우 높은 주파수를 측정할 때는 입력 캐패시턴스가 낮은 프로브를 사용하는 것이 신호 무결성을 유지하는 핵심입니다. 1pf 액티브 프로브는 사양에서는 높은 임피던스로 표기되어 있지만 1GHz 신호에서는 약 159Ω 용량 리액턴스(X = 1/2µfC)의 로딩이 가해집니다. PP066은 매우 빠른 에지에서도 적절한 신호 형태를 유지하면서 높은 대역폭의 신호 콘텐츠를 유지합니다.

에지 속도가 빨라짐에 따라 오실로스코프를 사용하여 디지털 파형을 정확하게 측정하는 것이 점점 더 어려워지고 있습니다. 종종 테스트 회로를 오실로스코프에 연결하는 것이 문제에서 가장 어려운 부분입니다. 설계자는 이 작업을 위한 도구로 활성 프로브를 자주 선택합니다. 그러나 많은 상황에서 덜 알려진 유형의 패시브 프로브가 더 낮은 비용으로 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다.

측정을 목적으로 회로를 프로빙하면 작동이 변경됩니다.

이는 고주파 성분이 포함된 파형을 측정할 때 자주 발생합니다. 프로브 회로에 추가된 매우 작은 기생 요소는 측정 중인 신호를 크게 왜곡할 수 있습니다.

프로브 로딩은 일반적으로 파형 왜곡에 기여하는 가장 중요한 요소입니다. 실제 전압 신호는 프로브가 연결된 테스트 지점과 테스트 지점 사이에 직렬 임피던스가 있는 이상적인 전압 소스로 표시되는 Thévenin 등가 모델로 다이어그램으로 표시할 수 있습니다(뒷면 그림 참조). 접지에 대한 프로브의 임피던스는 측정된 신호를 감쇠시키는 전압 분배기를 형성합니다. 임피던스가 순전히 저항성인 경우 측정된 파형 진폭에 스칼라 승수를 적용하여 이 효과를 쉽게 보상할 수 있습니다. 그러나 회로 소스 임피던스의 반응성 부분과 측정 프로브는 효과적으로 교정할 수 없는 주파수 종속 감쇠를 생성합니다. 측정되는 신호의 주파수 성분이 증가함에 따라 가장 미세한 기생 커패시턴스와 인덕턴스도 상당한 감쇠를 일으켜 측정된 파형의 모양을 크게 왜곡합니다.

고품질 패시브 프로브를 사용하여 1ns 트랜지션 시간을 가진 디지털 신호를 프로브하는 예를 생각해 보겠습니다. 패시브 프로브의 입력 임피던스는 일반적으로 약 10 pF와 병렬로 1 MΩ입니다. 테스트할 회로의 소스 임피던스가 30Ω인 경우 프로브의 1MΩ 저항 성분은 사실상 DC 감쇠를 생성하지 않습니다. 그러나 캐패시턴스에 의한 효과는 상당합니다. 상승 시간을 주파수로 변환하는 기본 규칙을 사용하면 1ns 상승 시간은 약 350MHz에 해당합니다. 350MHz에서 10pF의 용량성 리액턴스는 45Ω입니다. 따라서 1ns 속도로 변하는 신호에서 보는 임피던스는 1MΩ이 아니라 45Ω이 되어 신호를 약 40% 감쇠시킵니다.

일반적으로 40% 이상의 오류를 포함하는 측정을 허용할 수 없으므로 능동 프로브는 고속 신호를 측정하는 데 자주 사용됩니다. 능동 프로브에 대한 1pF 커패시턴스의 일반적인 입력은 고품질 패시브 프로브에 비해 배 향상된 성능을 나타냅니다.

그러나 1pF에서도 활성 프로브는 매우 빠른 회로에서 너무 많은 부하를 발생시킬 수 있습니다. 3.5GHz에서 1pf 액티브 프로브는 350MHz에서 발생한 10pf 패시브 프로브와 동일한 45Ω 용량성 리액턴스의 로드를 신호에 주게됩니다.

많은 응용 분야에서 비교적 알려지지 않은 유형의 패시브 프로브가 액티브 프로브보다 훨씬 저렴한 비용으로 더 나은 성능을 제공합니다. 이러한 프로브는 전송 라인, 낮은 커패시턴스, 낮은 임피던스 또는 Zo 프로브를 비롯한 여러 이름으로 알려져 있습니다. 이름에 관계없이 모두 동일한 원칙에 따라 작동합니다. 이 프로브에서는 프로브 케이블 대신 50Ω 제어 임피던스 전송 라인이 사용됩니다. 프로브는 1MΩ 오실로스코프 입력을 구동하는 대신 오실로스코프 입력을 50Ω 종단으로 설정해야 합니다. 전송 라인에 팁 저항을 추가하면 감쇠가 제공되고 입력 저항을 높여 측정 중인 회로의 DC 부하를 줄입니다.

지정된 작동 범위의 주파수에서 전송 라인의 입력 임피던스는 순전히 저항성으로 나타납니다(이 경우 50Ω). 감쇠기의 하부 레그에 용량성 구성요소가 없기 때문에 분배기를 보상하기 위해 팁 저항에 션트 커패시턴스가 필요하지 않습니다.

이론적으로 이러한 프로브는 입력 커패시턴스가 0입니다. 실제 프로브는 팁에 대한 접지 연결의 근접성으로 인해 정전용량이 작습니다. 그러나 커패시턴스는 종종 0.2pf 이하로 매우 낮습니다.

전송 라인 프로브의 유일한 잠재적인 단점은 더 낮은 입력 저항입니다. ÷10 프로브의 입력 저항은 500Ω이고 ÷20 프로브의 무게는 1kΩ입니다. 이 낮은 입력 저항 때문에 많은 설계자들이 과거에 이 저항을 사용하지 않았습니다. 현대 디지털 시스템의 속도가 증가함에 따라 전송 라인 프로브는 진지하게 고려해야 합니다. 대부분의 최신 고속 디지털 회로는 저항성 부하의 영향을 받지 않습니다. 전압 스윙은 더 낮은 경향이 있으며 IC는 더 낮은 임피던스 부하를 구동할 수 있습니다. 1KΩ 부하는 현대 디지털 시스템에서 보편화되고 있는 전송 라인 버스의 작동에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.

이러한 전송 라인 프로브 중 하나의 패키지를 열 때 알 수 있는 한 가지는 프로브 상호 연결 액세서리가 상대적으로 부족하다는 것입니다. 여기에는 실용적인 이유가 있습니다. 이러한 프로브가 제공할 수 있는 고대역폭 성능을 높이려면 입력 연결에 기생 반응 요소를 도입하지 않는 것이 매우 중요합니다. 빠른 에지가 있는 회로를 프로브해야 하는 경우 10cm 접지 리드가 있는 프로브를 사용하고 프로브 팁 앞에 5cm 확장 리드가 있는 소형 SMD 리드 클립을 부착하지 마십시오. 이러한 관행은 파형 충실도에 치명적인 영향을 미치며 회로 작동을 변경할 수 있습니다. Teledyne LeCroy의 커패시턴스 전송 라인 프로브는 고주파 신호를 프로빙하는 간단하면서도 우아한 솔루션을 제공함으로써 신호 충실도를 유지하고 고대역폭 테스트 장비가 회로 특성을 적절하게 측정할 수 있도록 합니다.