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)成為實時示波器的主要應用領域，使用夾具和電纜的組合來拾取信號進行開路測試。因為像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行測試。

圖1 DDR 和 MIPI-DPHY 測試連接典型圖

關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、電路結構差異等。

隨著 LPDDR4 標準推進到 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)有點力不從心呢?

這時候你就會發(fā)現(xiàn)，早點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驗室完成升級!然而，根據(jù)平坦響應系統(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，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。

如果帶寬擴展到顯著超過該值，噪底通常會增加。如果進一步提高，可能會導致嚴重的噪聲失真。

N5381A/B 焊入式探頭前端與Infiniimax 1169A/B 探頭放大器結合，可以順利地將帶寬擴展到3 dB 以上，因為N5381A/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償探頭放大器帶寬的滾降。

關鍵二 細節(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)的使用和測試細節(jié)卻往往敷衍了事，對這些小細節(jié)的忽視往往導致我們事倍功半!細節(jié)決定成敗!

01 從設計角度，預先做好可測性設計(Design For Test)，包括預留盡可能接近被測信號末端的測試點和地測試點

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數(shù)據(jù)和時鐘信號的正負端，然后進行差分和共模運算，分別得到有效的差分信號和共模偏置。

這一電路特點決定的信號探測方法，導致信號探測過程中對有效的參考接地要求非常嚴格。

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

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

02 選擇恰當?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，負載效應也更大，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行測試，應選擇阻尼電阻到測試點之間的焊線盡量短，以確保Z小化 Stub 效應。對于阻尼電阻在前端 PCB 上的，當然焊線也應盡量短。

03 在可測性設計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，探頭的重復使用必不可少，也是對資產(chǎn)的一種應有的保護!

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Z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重要。