PP066

Le PP066 est une sonde passive à large bande passante conçue pour être utilisée avec le WaveMaster™ et d'autres oscilloscopes à large bande passante dotés d'une terminaison d'entrée de 50 Ω. Cette sonde à très faible capacité offre une excellente solution pour les applications à haute fréquence, en particulier le sondage des lignes de transmission avec une impédance de 20 à 100 Ω.

Les pointes d'atténuateur interchangeables offrent à l'utilisateur un choix de résistances et de sensibilités d'entrée. La connexion du câble de la sonde est un SMA standard. Les sondes PP066 sont adaptées à une large gamme d'applications de conception, y compris le sondage de circuits intégrés analogiques et numériques que l'on trouve couramment dans les ordinateurs, les communications, le stockage de données et d'autres conceptions à grande vitesse.

Lors de la mesure de très hautes fréquences, l'utilisation d'une sonde à faible capacité d'entrée est la clé pour préserver l'intégrité du signal. Une sonde active de 1 pf, bien que d'impédance nominalement élevée, charge un signal de 1 GHz avec une réactance capacitive de 159 ohms (X = 1/2πfC). Le PP066 préserve le contenu de la bande passante élevée des signaux, en conservant une forme de signal appropriée même pour les fronts très rapides.

Mesurer avec précision des formes d'onde numériques avec des oscilloscopes devient de plus en plus difficile à mesure que les vitesses de front deviennent plus rapides. Souvent, l'interconnexion du circuit de test à l'oscilloscope est la partie la plus difficile du problème. Les concepteurs sélectionnent fréquemment une sonde active comme outil de choix pour cette tâche. Cependant, dans de nombreuses situations, un type moins connu de sonde passive peut fournir de meilleures performances à moindre coût.

Sonder n'importe quel circuit dans le but d'effectuer une mesure modifiera son fonctionnement.

C'est souvent le cas lorsqu'il s'agit de mesurer des formes d'onde à haute fréquence. Des éléments parasites extrêmement petits ajoutés au circuit de la sonde peuvent fortement déformer le signal mesuré.

La charge de la sonde est généralement le facteur le plus important qui contribue à la distorsion de la forme d'onde. Tout signal de tension réel peut être schématisé comme un modèle équivalent de Thévenin représenté comme une source de tension idéale avec une impédance série entre elle et le point de test où la sonde est connectée (voir la figure au dos). L'impédance de la sonde à la terre forme un diviseur de tension qui atténue le signal mesuré. Si les impédances étaient purement résistives, cet effet pourrait être facilement compensé en appliquant un multiplicateur scalaire à l'amplitude de la forme d'onde mesurée. Cependant, les parties réactives de l'impédance de source du circuit et la sonde de mesure créent une atténuation dépendante de la fréquence qui ne peut pas être corrigée efficacement. Au fur et à mesure que le contenu en fréquence du signal mesuré augmente, même la capacité et l'inductance parasites les plus infimes conféreront une atténuation significative, déformant considérablement l'apparence de la forme d'onde mesurée.

Prenons un exemple où nous sondons un signal numérique rapide avec un temps de transition de 1 ns à l'aide d'une sonde passive de haute qualité. L'impédance d'entrée de ces sondes est généralement de 1 MΩ en parallèle avec environ 10 pF. Si l'impédance de source du circuit testé est de 30 Ω , le composant résistif de 1 MΩ de la sonde ne crée pratiquement aucune atténuation CC. Cependant, l'effet de la capacité est significatif. En utilisant la règle de base pour traduire le temps de montée en fréquence, un temps de montée de 1 ns correspond à environ 350 MHz. La réactance capacitive de 10 pF à 350 MHz est de 45 Ω. Ainsi, pendant la transition de 1 ns, l'impédance dans la branche inférieure du diviseur de tension serait de 45 Ω au lieu de 1 MΩ, atténuant le signal d'environ 40 %.

Étant donné que nous ne pouvons généralement pas tolérer des mesures comportant des erreurs de 40 % ou plus, une sonde active est souvent utilisée pour mesurer des signaux à grande vitesse. Une entrée typique de capacité de 1 pF pour une sonde active représente une amélioration décuplé par rapport à une sonde passive de haute qualité.

Cependant, même à 1pF, la sonde active peut présenter trop de charge dans les circuits très rapides. À 3.5 GHz, une sonde active de 1 pf charge un signal avec la même réactance capacitive de 45 Ω que la sonde passive de 10 pf provoquée à 350 MHz.

Dans de nombreuses applications, un type relativement inconnu de sonde passive donnera de meilleures performances qu'une sonde active, à un coût considérablement inférieur. Ces sondes sont connues sous plusieurs noms dont ligne de transmission, basse capacité, basse impédance, ou encore sondes Zo. Peu importe leur nom, ils fonctionnent tous selon le même principe. Dans ces sondes, une ligne de transmission à impédance contrôlée de 50 Ω est utilisée à la place du câble de la sonde. Plutôt que de piloter une entrée d'oscilloscope de 1 MΩ, la sonde nécessite que l'entrée de l'oscilloscope soit réglée sur une terminaison de 50 Ω. L'ajout d'une résistance de pointe à la ligne de transmission fournit une atténuation et augmente la résistance d'entrée pour réduire la charge CC du circuit mesuré.

Sur une plage de fréquences de fonctionnement spécifiée, l'impédance d'entrée d'une ligne de transmission apparaîtra purement résistive, dans ce cas 50 Ω. En l'absence du composant capacitif dans la branche inférieure de l'atténuateur, aucune capacité de shunt n'est requise à travers la résistance de pointe pour compenser le diviseur.

En théorie, une telle sonde aurait une capacité d'entrée nulle ; Les sondes réelles ont une petite capacité, résultant de la proximité de la connexion à la terre par rapport à la pointe. Cependant, la capacité est très faible, souvent de 0.2 pf ou moins.

Le seul inconvénient potentiel de la sonde de ligne de transmission est la résistance d'entrée inférieure. Une sonde ÷10 a une résistance d'entrée de 500 Ω et une sonde ÷20 pèse 1 kΩ. Cette faible résistance d'entrée est la raison pour laquelle de nombreux concepteurs ont évité de les utiliser dans le passé. Avec la vitesse croissante des systèmes numériques modernes, la sonde de ligne de transmission mérite une attention particulière. La plupart des circuits numériques à grande vitesse modernes ne sont pas affectés par la charge résistive. Les variations de tension ont tendance à être plus faibles et les circuits intégrés peuvent piloter des charges d'impédance plus faibles. La charge de 1 KΩ n'affectera pas négativement le fonctionnement des bus de ligne de transmission, qui deviennent courants dans les systèmes numériques modernes.

Une chose que vous remarquerez lorsque vous ouvrirez l'emballage de l'une de ces sondes de ligne de transmission est le manque relatif d'accessoires d'interconnexion de sonde. Il y a une raison pratique à cela. Pour apprécier les performances de bande passante élevée que ces sondes peuvent offrir, il est extrêmement important d'éviter d'introduire des éléments réactifs parasites dans les connexions d'entrée. Si vous avez vraiment besoin de sonder des circuits avec des bords rapides, renoncez à utiliser des sondes avec des fils de terre de 10 cm et à fixer des clips de plomb CMS miniatures avec des rallonges de 5 cm devant les pointes de sonde. Ces pratiques auront des effets dévastateurs sur la fidélité de la forme d'onde et pourraient éventuellement altérer le fonctionnement du circuit. En fournissant une solution simple mais élégante pour sonder les signaux haute fréquence, la sonde de ligne de transmission capacitive de Teledyne LeCroy préserve la fidélité du signal et permet aux équipements de test à large bande passante de mesurer correctement les caractéristiques du circuit.