作為測量系統(tǒng)的一個組成部分，示波器探頭是不言而喻的。即使在今天，一致性測試也已經(jīng)成為實(shí)時示波器的主要應(yīng)用領(lǐng)域，使用夾具和電纜的組合來拾取信號進(jìn)行開路測試。因?yàn)橄?a target="_blank">DDR和MIPI這樣的總線都是測試的，所以探針還是要連接到被測電路上進(jìn)行測試。

圖1 DDR 和 MIPI-DPHY 測試連接典型圖

關(guān)于這兩種典型總線在測試時對示波器探頭的要求，有很多文章和討論，包括探頭的帶寬、阻抗容抗、衰減比、電路結(jié)構(gòu)差異等。

隨著 LPDDR4 標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)到 4.2Gbps 和 DDR5 從4.8Gbps 起步，您是否發(fā)現(xiàn)前幾年按照 3.2Gbps 速率購買的典型的 13 GHz 帶寬的示波器和探頭系統(tǒng)比如 DSAV134A 和 1169A/B 已經(jīng)有點(diǎn)力不從心呢?

這時候你就會發(fā)現(xiàn)，早點(diǎn)購買一臺帶軟件升級帶寬的示波器是多么明智的事情。購買帶寬升級許可證書，無需返廠即可在自己的實(shí)驗(yàn)室完成升級!然而，根據(jù)平坦響應(yīng)系統(tǒng)的帶寬公式:

BWSystem= Min (BWScope，BWProbe)

因此即便示波器升級到更高帶寬，但是如果探頭帶寬依然是13GHz，整個系統(tǒng)帶寬還是13GHz。

那么如何解放 1169B 的生產(chǎn)力發(fā)揮更大作用?

關(guān)鍵一 挖潛增效，讓資產(chǎn)升值!

Keysight Infiniimax 差分探頭經(jīng)過 DSP 校正，具有平坦的幅度和相位響應(yīng)，可提供極高的精度。選擇要校正到的帶寬通常為未校正帶寬的大約 3 dB 頻點(diǎn)。

如果帶寬擴(kuò)展到顯著超過該值，噪底通常會增加。如果進(jìn)一步提高，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的噪聲失真。

N5381A/B 焊入式探頭前端與Infiniimax 1169A/B 探頭放大器結(jié)合，可以順利地將帶寬擴(kuò)展到3 dB 以上，因?yàn)镹5381A/B 的峰值超過了正常的12 GHz 帶寬，并且探頭前端的峰值有助于補(bǔ)償探頭放大器帶寬的滾降。

關(guān)鍵二 細(xì)節(jié)決定成敗，如何善用探頭?

除了充分挖掘現(xiàn)有探頭帶寬的潛力，還有哪些防范措施可以從操作層面有效提高信號連接的帶寬和信號保真度?很多時候，我們非常重視示波器的選擇，但是對于后續(xù)的使用和測試細(xì)節(jié)卻往往敷衍了事，對這些小細(xì)節(jié)的忽視往往導(dǎo)致我們事倍功半!細(xì)節(jié)決定成敗!

01 從設(shè)計(jì)角度，預(yù)先做好可測性設(shè)計(jì)(Design For Test)，包括預(yù)留盡可能接近被測信號末端的測試點(diǎn)和地測試點(diǎn)

以MIPI總線測試為例，由于共模偏置電壓，需要使用差分探針分別測試差分?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信號的正負(fù)端，然后進(jìn)行差分和共模運(yùn)算，分別得到有效的差分信號和共模偏置。

這一電路特點(diǎn)決定的信號探測方法，導(dǎo)致信號探測過程中對有效的參考接地要求非常嚴(yán)格。

因此，比如對 D-PHY推薦在設(shè)計(jì)時即考慮在DSI總線末端(顯示屏側(cè))或者CSI總線末端(AP側(cè))，除對差分信號的正和負(fù)端分別留測試點(diǎn)外，還要預(yù)留盡可能近的同一地平面的地測試點(diǎn)。

對其它一般Serdes信號，也應(yīng)盡可能在被測線路末端或接收端預(yù)留測試點(diǎn)，以降低測試點(diǎn)位于線路中間情況可能引起的反射，另外在高速情況下，線路中間測試點(diǎn)的過孔或焊盤的Stub效應(yīng)和探頭負(fù)載對線路的影響極大。

02 選擇恰當(dāng)?shù)暮附犹筋^前端

· 配合 Infiniimax 系列探頭放大器，有很多探頭前端，這些前端之間有何差異?

· 比如測試 DDR 總線，很多工程師非常偏愛ZIF探頭前端N5425A/B，對應(yīng)有很多ZIF Tip可以選擇，比如N5426A，N5451A等，有何差異呢?

圖2 N5426A(上)和N5451A(下)

可見，更長的焊線，帶寬更低，負(fù)載效應(yīng)也更大，其頻響特性平坦度也會下降。長焊線的兩腿之間的角度越大也會帶來帶寬下降。

除了 ZIF 探頭，還有常用的直接焊接探頭E2677A/B，N2836A 和 N5381A/B 及 N5441A，差別在于前兩者阻尼電阻在探頭前端 PCB 外，后兩者阻尼電阻在焊接 PCB 上。

圖3 E2677A/B(左)和N5381A/B(右)

表2 直接焊接前端差異

針對焊接探頭前端的阻尼電阻選擇，請參照產(chǎn)品手冊或者使用手冊。比如 E2677A/B 有 91? 和 150? 兩種，其中91 提供了全帶寬而 150 則提供中等帶寬能力。

對阻尼電阻在前端 PCB外，如果需要伸入到器件進(jìn)行測試，應(yīng)選擇阻尼電阻到測試點(diǎn)之間的焊線盡量短，以確保最小化 Stub 效應(yīng)。對于阻尼電阻在前端 PCB 上的，當(dāng)然焊線也應(yīng)盡量短。

03 在可測性設(shè)計(jì)和前端選擇都得到保證的情況下，還有什么因素會對信號探測環(huán)節(jié)的信號保真度產(chǎn)生影響呢?

完美焊接探頭也是測試過程中保證信號保真的重要步驟，探頭的重復(fù)使用必不可少，也是對資產(chǎn)的一種應(yīng)有的保護(hù)!

首先，為不同的探頭前端選擇合適的焊接頭:

有許多方法可以將測試儀器的探頭連接到被測設(shè)備(DUT)。其中一種方法是焊接，它可以提供可靠的連接，并通過保持電纜長度和連接盡可能短來最小化寄生檢測的影響。很多是德科技的高性能示波器探頭都是焊接連接的。隨著探頭和設(shè)備的縮小，為了避免損壞和連接問題，使用正確的工具和焊接技巧至關(guān)重要。

審核編輯：湯梓紅