Использование приложений PrecisionProbe и PrecisionCable для повышения точности измерений

В прошлом полоса пропускания и точность высококачественных пробников осциллографов определялась только их собственными аппаратными характеристиками. В то время этого было вполне достаточно для большинства измерительных задач. Но для пробников последующих поколений потребовались более широкая полоса и повышенная точность. Расширение полосы связано с увеличением быстродействия систем. А потребность в большей точности связана с тем, что пользователи хотят иметь достаточный запас по характеристикам, что невозможно при высокой погрешности измерения.

Для повышения эффективности и качества измерений в осциллографах стала использоваться цифровая обработка сигнала, поступающего от пробников, позволяющая оптимизировать согласование и улучшить их аппаратные характеристики. Первоначально для пробников предоставлялись только номинальные или средние значения их характеристик. Это позволило увеличить точность в среднем, но результаты измерений продолжали сильно варьироваться, поскольку характеристики конкретного пробника всегда отличаются от номинальных.

Чтобы уменьшить вариации, производители начали записывать диапазоны отклонения параметров пробников в их встроенную память или в базы данных в соответствии с их серийными номерами. Это стало следующим этапом в работе по повышению точности пробников. Но на характеристики пробников продолжали влиять такие факторы, как изменение их параметров со временем, наличие различных наконечников пробника, расположение соединительных проводов, частичное повреждение и износ изоляции, ориентация пробника относительно тестируемого устройства.

Идеальный способ обеспечить наилучшую точность пробника – откалибровать его характеристики в используемой конфигурации (с конкретным наконечником пробника, в определенной ориентации и т.д.) перед выполнением ответственных измерений. Обычно это делается для усиления и для смещения по постоянному току, но не делается для АЧХ пробника (т. е. пробники не калибруются по переменному току). Компания Agilent Technologies недавно добавила возможность калибровки по переменному току для пробников своих высокоэффективных осциллографов реального времени Infiniium с помощью приложения N2809A PrecisionProbe. Используя высококачественную оснастку и встроенный в осциллограф источник калибровочного сигнала, с помощью данного приложения можно точно измерить и скорректировать характеристики любого пробника.

Продемонстрируем эффективность этой новой функции на примере дифференциальной головки-браузера InfiniiMax I E2675A 6 ГГц с усилителем пробника InfiniiMax II 1169A 12 ГГц. На рис.1 показана передаточная характеристика данного пробника для крутого перепада с номинальными поправочными коэффициентами. На эту характеристику накладывается ФНЧ осциллографа с частотой среза 6 ГГц и в этом диапазоне она приблизительно соответствует «аппаратной» характеристике пробника. На более высоких частотах на нее сильно влияет разброс параметров пробника. На рис. 1 видно, что: 
- время переходного процесса, переданное пробником, значительно больше времени переходного процесса сигнала на входе пробника; 
- частотный спектр, переданный пробником, с некоторыми отклонениями повторяет спектр на входе пробника; 
- полоса пропускания пробника не равна ширине его выходного спектра (желтая линия), она больше соответствует ширине входного спектра (красная линия). Таким образом, на частоте 6 ГГц (3 деления от левого угла экрана) АЧХ пробника имеет спад почти на 1 деление (1 деление равно 3 дБ) относительно входного спектра, поэтому полоса пропускания сос тавляет не менее 6 ГГц.



Рис. 1. Переходная и амплитудно-частотная характеристики дифференциального пробника с полосой пропускания 6 ГГц при номинальной коррекции.

• Красный перепад – сигнал на входе пробника.
• Желтый перепад – сигнал на выходе пробника.
• Красный спектр – на входе пробника (для всех спектров цена деления по вертикали – 3 дБ, по горизонтали – 2 ГГц).
• Желтый спектр – на выходе пробника.

Спектры, показанные на рисунке выше, получены путем дифференцирования перепадов сигнала для получения импульсных характеристик, которые после БПФ преобразуются в амплитудно-частотные характеристики.

СКАЧАТЬ ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ

Возврат к списку