7．有源探頭的使用注意事項

高帶寬的有源探頭通常帶寬高、價格貴，為了保證高的測量帶寬，其前端放大器靈敏度比較高，前端附件設計得比較緊湊，因此耐壓低，承受機械外力的力量較小。而有源探頭一旦損壞，其維修和更換成本又比較高，這里介紹一下有源探頭使用中的注意事項。

以Keysight公司的InfiniiMaxⅡ系列1168A/1169A探頭為例，這是專為早期的80000系列和現在的90000系列示波器設計的高帶寬差分探頭放大器，可以提供高達13GHz的典型測量帶寬，支持差分、焊入式、點測和SMA連接方式的連接前端，具有很低的噪聲和平坦的頻率響應。圖5.26是探頭放大器及其主要參數。

這種分體式的探頭放大器需要配合不同種類的前端使用，放大器部分是有源電路，而前端主要是無源的匹配電路，用于提供電氣及機械的連接，圖5.27是常用的前端類型。

在高帶寬有源探頭使用過程中有以下注意事項。

? 使用電壓范圍

1169A InfiniiMaxⅡ放大器的帶寬為12GHz（典型值為13GHz），動態范圍為3.3Vpp，直流偏置范圍為±16V，最大電壓為±30V。在測試過程中，如果信號幅度超過動態范圍，超過部分可能會有幅度的失真；而如果被測信號超過最大電壓范圍，則可能造成探頭的永久損壞。

? 探頭放大器和示波器的連接

InfiniiMaxⅡ系列探頭放大器只能與示波器的鍍金焊盤的BNC接口連接。如圖5.28所示，連接時要把探頭放大器垂直插入示波器輸入接口，插入到位后鎖扣會自動閉合；拔出時要先松開鎖扣，然后垂直拔出探頭放大器。

注意在固定連接時，是以連接穩固為準，而不必一味要求將鎖扣撥到最右端。圖5.29是探頭連接鎖緊及松開狀態的圖示。

對于一些更高帶寬的示波器，其接口不再使用BNC接口，而是使用帶寬更高的2.92mm或1.85mm同軸連接器接口。如圖5.30所示，這種接口探頭的連接需要把探頭放大器垂直插入接口后旋緊灰色的力矩圈實現探頭的固定。

? 探頭前端的連接

現在很多高帶寬差分探頭采用放大器和探頭前端分體式設計（具體原因在后面關于探頭前端對于測量的影響章節會有介紹），根據實際測試需要可以選配不同的前端。如圖5.31所示，前端可以直接插入放大器的插孔內，也可以直接拔出。但插拔時請不需要旋轉也不要彎折，否則會損壞連接器。差分探頭前端本身沒有正負之分，但探頭放大器有正負的區分。單端探頭前端插入探頭放大器的正端即可。

圖5.32是探頭放大器和示波器及探頭前端連接完成后的圖例。

探頭放大器的斷開：為了測量方便，在測量過程中用戶一般不需要關掉示波器主機就可以更換探頭的放大器和前端。但是要注意的是，在把探頭放大器從示波器上拔出時，探頭的輸入端要避免有信號輸入，如圖5.33所示。否則，在拔出探頭放大器的過程中可能探頭的接地已經斷開了，此時的信號輸入可能會損壞探頭放大器。

? 探頭放大器的保存和清洗

探頭放大器中有精細的內部電路，因此在使用過程中要保持放大器的干燥，輕拿輕放，不能擠壓。另外，在使用過程中，還要十分注意靜電防護。在保存時，需將放大器上的線纜盤起，收納于專用的測試包中，避免沖擊或過度擠壓。線纜盤起時環不能太小，以避免造成損傷。通常建議如圖5.34中所示，用拇指固定后，再進行環繞。

當探頭需要清洗時，首先將其從示波器上斷開，并用蘸有低濃度肥皂水溶液的無塵軟布擦拭。擦拭完后，確保探頭完全晾干以后，才能接入示波器。

? 工作溫度范圍

很多有源探頭放大器的工作溫度范圍為室溫5～40℃，相較而言，探頭前端的工作溫度范圍則大得多。如果需要在放大器工作溫度范圍外進行測試，可以使用極限溫度延長電纜。延長電纜連接于放大器與探頭前端之間，將兩者物理分離，可以使探測前端工作在被測腔體環境中的同時，放大器仍處于腔外的室溫條件下。延長電纜的工作溫度范圍很廣，與不同型號的探頭前端配合，最多可以把可以正常測試溫度范圍擴展到-55～+150℃。關于更寬溫度范圍下的信號測試后面會有章節介紹。

? 焊接探頭的固定方法

在進行板上電路測試時，如果使用的是點測的前端，用手持或手柄方式固定即可，但有些時候被測點非常密，或者需要長時間測量，這時可能會使用到焊接的前端，如圖5.35所示。

由于焊接前端非常細也非常脆弱，為了防止外力拉拽造成脫落，通常會對探頭放大器或前端進行固定。在固定探頭前端時，如圖5.36所示，可以使用不導電的雙面膠帶和少量的低溫熱膠。切忌使用強力膠；使用低溫熱膠時，膠不能與前端接觸，否則極有可能損壞前端。另外，隨放大器附帶的尼龍粘合盤，可用于固定放大器。

? 焊接前端更換和點測前端的使用

一些焊接探頭前端通常配有可替換的匹配焊接電阻，在使用過程中，如果出現電阻損壞或脫落，可在附帶的附件中找到相應的備用電阻，焊接上后即可正常使用，而不需更換整個探頭前端，如圖5.37所示。不過，焊接過程一定要小心，如果造成探頭前端上的焊盤焊脫，則探頭前端就已損壞，無法再使用。

在使用差分點測探頭前端時，要注意保護前端的探針，千萬不能用其去刮、劃電路板上的綠油、氧化層、防腐漆或進行類似操作，以免造成探針損傷。探頭前端的點測尖端比較脆弱，使用不當時十分容易損壞；正確的使用方法如圖5.38所示，在測試時保持尖端與被測電路垂直。測試時請把點測尖垂直被測PCB板并輕輕下壓，注意一定要垂直測試板，否則下壓時可能會損壞前端；調整間距時需通過間距調整旋鈕，不能手掰點測尖。

? SMA探頭前端

SMA或2.92mm連接器前端主要用于連接SMA接口輸出的差分信號，同時在前端上可以提供需要的信號偏置，如圖5.39所示。在安裝SMA前端時，應先確保放大器與SMA探針前端垂直插入并牢固連接；在固定好后，不要再頻繁調整或撥出探頭前端。

? 使用注意事項

· 高帶寬探頭為了保證帶寬，前端尺寸很小，使用中需要控制力度，避免機械損壞。

· 插拔探頭放大器、調整點測前端間距時請按正確方法操作。

· 每種探頭前端都有適用的帶寬，使用中請注意根據實際情況選擇前端，焊接探頭使用時請注意控制焊絲長度。

· 當探頭前端和被測信號連接著時請勿插拔探頭放大器。

· 使用中請注意每種探頭適用的動態范圍和最大輸入電壓。動態范圍指探頭的線性區范圍，超過這個范圍信號幅度會被壓縮；最大輸入電壓指探頭能承受的最大輸入電壓，超過這個范圍會造成探頭損壞。

· 使用過程中注意ESD防護，不要用手直接觸摸探頭放大器和示波器的輸入端口。