将“可消费的”探头基板永久地安装到被测电路。探头基板包括：插入被测电路的导线的高保真信号通路；以及高带宽传感电路，在被测信号沿信号通路传播时传感被测信号。探头插座接纳到测量仪器的可拆卸的互连器件。通过被测电路或互连器件向探头供电。当连接互连器件时，把来自测量仪器的控制信号提供给传感电路，并且将传感电路的输出提供给测量仪器。在一个实施例中，传感电路使用高击穿晶体管而不是无源衰减。在另一个实施例中，传感电路包括宽带定向传感电路。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001] 本专利技术概要地涉及测量仪器的探头，更具体来说，涉及安装到被测电路的探头。
技术介绍
[0002] 探头用于与被测电路进行接触。例如，如果电气工程师希望观测电路板迹线上的信号活动，该工程师可选择有源高阻抗探头，例如Tektronix公司(俄勒冈州，比弗顿)出品的P7260。当工程师将探头的细针接触迹线时，探针中的高输入阻抗探头放大器传感信号，并向示波器发送缓冲的复本以便显示。[0003] 设计高速微电子电路的探头是一大难题。理想的探头易于连接到被测电路，并且具有高输入阻抗(高电阻、低电感和低电容)。然而，用于使探头易于连接到被测电路的大部分常用技术引起过度电感和电容，由此损害探头的测量带宽和保真度。另外，每当用户将探针接触迹线时，用户可能从略微不同的角度接近迹线或者施加略微不同的力度，从而产生略微不同的接触电阻、电感和电容，因此产生不可重复的测量。将探针焊接到迹线或者使用机械探测臂可在某种程度上但不是完全缓解这些问题。这些难题在微电子电路变得更小更快时变得更糟。[0004] 探测信号的其它难题在于，探头放大器输入电压范围可能小于被测信号的电压，以及探头放大器的输入电容可能不合乎需要地高。为了缓解这些问题，探头在被测信号被放大之前使用无源衰减器来衰减被测信号，由此以等于衰减比的因子使从探针处看到的输入电容更小，并减小施加到探头放大器的电压。然而，这些无源衰减器-->导致增加的费用、复杂度和输入处的等效噪声。[0005] 另一个难题在于，在一些情况下，用户看不到发射信号的真实表示，除非在特定位置探测迹线。例如，如果迹线是源端接传输线，则探测信号表现为失真，除非在传输线的最末端或者对接收器的直接输入处探测迹线。这是由于以下事实：在源端接传输线上，发射信号(“前向”或“入射”波)从线路的远端反射，并且传播回到发射器(“反向”或“反射”波)；但是，在除了传输线的最末端之外的每个位置，(探头实际观测的)前向和反向波的和表现为失真。然而，对接收器的输入一般对于探测不是可达的；例如它可能包含在封装集成电路中。一个相关难题在于检验负载端接传输线的端接质量。在这里，目的是检验吸收了发射到接收器的所有数据，或者等效地检验没有反射数据。同样地，用户希望测量没有入射波的反射波，并且由于与如上所述相同的原因，常规探头是不足的。类似地，在双向通信链路的情况下，如果用户希望仅测量在特定方向穿越该链路传播的信号，则常规探头同样是不足的，因为它测量两个方向上传播的信号的总和。[0006] 分离前向和反向波的一种方式是使用定向耦合器。一种典型的定向耦合器是4端口无源微波电路，例如Mini-Ciruits(纽约，布鲁克林)出品的BDCA1-7-33。如果将BDCA1-7-33的端口1和端口2插入被测电路的导线，则从端口1传播到端口2的前向波的一部分出现在端口3，而从端口2传播到端口1的反向波的一部分出现在端口4。然而，这些类型的定向耦合器是窄带的，因而不适合于测量宽带数据信号。例如，BDCA1-7-33仅适合于16GHz与3.3GHz之间的信号。这对于测量例如通常具有从DC到完全达到3.125GHz的频率含量的3.125Gb/s XAUI(扩展连接单元接口)的现代宽带串行数据信号是不足的。[0007] 美国专利No.3934213描述了其它类型的定向耦合器，它们使用放大器来测量以及代数地合并传输线上的电流和电压，以便-->形成前向和反向波的表示。这种方法利用以下事实：前向波中的电压和电流是同相的，而反向波中的电压和电流是180度异相的。这些定向耦合器是宽带的，其中它们以从DC直到所使用技术的带宽进行工作。然而，它们要求来自传输线上的若干点的测量，并且在一些情况下甚至分割传输线以便进行串行测量。因此，这些类型的定向耦合器自然不适合于常规的手持探测技术。[0008] 所需的是一种高带宽、高保真度探头，它易于与微电子迹线连接并且提供可重复测量。还希望探头具有适当的输入范围和低输入电容，同时避免与无源衰减器关联的费用、复杂度和输入噪声的不利影响。还希望探头具有宽带定向传感能力。
技术实现思路
[0009] 因此，在本专利技术中，将“可消费的”小探头基板(substrate)永久地安装到被测电路。探头基板包括：高保真信号通路，适合于插入被测电路的导线；以及高带宽传感电路，在被测信号沿信号通路传播时传感被测信号。探头基板还包括用于接纳到测量仪器的可拆卸互连器件的探头插座。备选地，通过被测电路或互连器件向探头供电。当连接互连器件时，把来自测量仪器的控制信号提供给传感电路，并且将传感电路的输出提供给测量仪器。在一个实施例中，传感电路使用高击穿晶体管，以便避免无源衰减。在另一个实施例中，传感电路包括宽带定向传感电路。[0010] 通过结合所附权利要求书及附图来阅读以下详细描述，本专利技术的目的、优点及其它新颖特征将会非常明显。附图说明[0011] 图1是根据本专利技术的探头的分解简化透视图。[0012] 图2是根据本专利技术的探头的分解侧视图。[0013] 图3是根据本专利技术的探头的高输入阻抗差分放大器的-->简化示意图。[0014] 图4是根据本专利技术的探头的定向传感电路的简化示意图。[0015] 图5是根据本专利技术的探头的“Y”和“Δ”等效电路的简化示意图。具体实施方式[0016] 图1提供根据本专利技术的探头100的简化视图。探头100包括永久地安装到被测电路115的“可消费的”小探头基板110。探头基板110包括：高保真信号通路106，适合于插入被测电路115的导线120；以及高带宽传感电路105，在被测信号沿信号通路106传播时传感被测信号。探头基板110还包括用于接纳到测量仪器(未示出)的可拆卸互连器件125的探头插座130。可选地，通过被测电路或互连器件125向传感电路105供电。当连接互连器件125时，把来自测量仪器的控制信号提供给传感电路105，并且将传感电路的输出提供给测量仪器。[0017] 图2提供探头100更详细的侧视图。传感电路105是使用倒装芯片焊料凸点技术面朝下地安装在探头基板110上的集成电路，探头基板110又使用焊料凸点安装到被测电路115上。导线120包括用于接纳探头基板110的间隙205，它优选地在设计阶段设计到被测电路115中。除了将信号通路106插入导线120所需的焊料凸点210和208之外，为了机械稳定性和阻抗控制，还可能需要额外的焊料凸点(为简洁起见而未示出)。探头插座130(它通过任何适当方式、如环氧树酯与探头基板110耦合)固定互连器件125，使得它的针215接触垫片220，垫片220又接触焊料凸点207并最终接触传感电路105。虽然为了侧视图的简洁，焊料凸点207、垫片220和针215绘制成一个路径，但是，它们可包括多个路径，以便接纳其它信号，如电力和控制(例如增益和偏移)。探头基板110和被测电路115均可包-->括各种电介质材料，例如常规玻璃增强环氧树酯(glass reinforcedepoxy)(又称作“FR-4”)或氧化铝(通常用于高频应用)。其它封装技术(例如表面贴装技术)可用于将传感电路105安装(即物理和电气连接)到探头基板110，并且同样地将探头基板110安本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种探头，包括： 探头基板，适合于安装到被测电路，所述探头基板具有适合于插入所述被测电路的导线的信号通路； 传感电路，与所述信号通路耦合，用于传感来自所述导线的被测信号；以及 探头插座，与所述探头基板耦合，适合于接纳到测量 仪器的可拆卸的互连器件，所述探头插座和互连器件为所述被测信号提供所述传感电路与所述测量仪器之间的电气接口。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-4 11/418,9941.一种探头，包括：探头基板，适合于安装到被测电路，所述探头基板具有适合于插入所述被测电路的导线的信号通路；传感电路，与所述信号通路耦合，用于传感来自所述导线的被测信号；以及探头插座，与所述探头基板耦合，适合于接纳到测量仪器的可拆卸的互连器件，所述探头插座和互连器件为所述被测信号提供所述传感电路与所述测量仪器之间的电气接口。2.如权利要求1所述的探头，其中，所述可拆卸的互连器件将电力和控制信号从所述测量仪器传递给所述传感电路，并且将所述传感电路的输出传递给所述测量仪器。3.如权利要求2所述的探头，其中，所述传感电路包括具有高击穿特性的晶体管，所述晶体管的输入端子直接与所述信号通路耦合而没有中间元件。4.如权利要求2所述的探头，其中，所述传感电路包括定向传感电路。5.如权利要求4所述的探头，其中，所述定向传感电路包括：功率分配器，具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一和第二端口插入所述信号通路，而所述第三端口被端接；第一放大器，用于测量所述功率分配器的所述第三端口与地之间的电压差；第二放大器，用于测量所述功率分配器的所述第一端口与第二端口之间的电压差；所述第一和第二放大器的输出之和是前向被测信号；以及从所述第一放大器的输出减去所述第二放大器的输出是反向被测信号。6.一种探测方法，包括以...
【专利技术属性】
技术研发人员：RA诺德斯特伦，WQ劳，MW奈廷格尔，EO特拉，IG波洛克，
申请(专利权)人：特克特朗尼克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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