[发明专利]用于测量探测系统的可连接/拆卸的探测头系统

说明书

本申请是申请日为2005年5月27日、申请号为200510073931.5、 发明名称为“用于测量探测系统的可连接/拆卸的探测头系统”的发 明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及用于测量探针的探测头，更特别地涉及用于测 量探测系统的可连接/拆卸的探测头系统，其中探测头系统的探测头 安装在试验下的器件上与测量探测系统的其它元件分开。

背景技术

电压测量探针从在试验中的器件获取电信号，并通过电缆使获得 的信号耦合到测量仪器，如示波器等等。典型的电压探针具有一个探 针头，该探针头具有其中布置有衬底的导电空心管。衬底具有主动或 有源电路，用于在与测量仪器耦合之前调节获取的信号。空心管的端 部具有布置于其中的绝缘插头，且共轴布置的探测头沿两个方向从插 头伸出。探测头伸出到中空管中的部分与衬底电连接。一般地，电压 测量探针用于在试验下的器件的手持探针或者安装到位于试验下的 器件上的探针臂上。施加给测量探针过大的力可能弄断探测头而需要 更换。一般地，这需要把测量探针送到服务中心由有经验的技师将探 针拆开并更换断裂的头部。在维修期间这将导致探针使用的浪费和维 修花费。

美国专利US6,466,000描述了一种可换的探针头夹持器和允许用 户更换断裂的探针头而不用将其送到服务中心的测量探针头。该可换 的探针头夹持器有一个帽盖和远离帽盖的后端延伸的连接臂，该帽盖 可位于探针头外壳的外部。帽盖中具有一系列腔室和从最里面的腔室 延伸到帽盖前端的孔。一个弹性压缩件定位在最里面的腔室中，一个 探测头穿过该弹性压缩件并布置在孔中，探测点从帽盖向外伸出。使 探测头的另一端向外张开以便形成一个将弹性压缩件夹在帽盖和探 测头头部之间的头部。靠近最里面的腔室的是第二腔室，它可容纳一 部分布置在探针头外壳中的衬底。衬底的端面具有至少一个与探测头 的头部配合的第一电接触。第三腔室容纳一部分探针头外壳。应该注 意探测头不必牢固地固定在可换的探针头夹持器的帽盖中，当夹持器 定位在探针头上时，探针头就仅仅牢固地固定在可换的探针头夹持器 中。

随着测量带宽的增加，相应地需要具有相同或者更大带宽的测量 探针。设计具有5GHz和更大带宽的大带宽测量探针的主要困难在于 探测头或头部的电容和电感的影响。对这个问题的一种解决方案是将 探测头与测量探针的探测头中的有源电路分开。美国专利 US6,704,670描述了一种宽频带的有源探测系统，其中探针的探针头 或头部可与探测放大单元分开。一个或多个探测器电缆与探针头单元 连接，该探针头单元与用于传送由探测单元接收的信号的探测放大单 元连接。各种类型的探针头单元可以与探测放大单元连接。探针头单 元可以包含有从导电体迹线变化到各种电阻元件、电容元件和/或电 子元件的电路。这种探针设计的优点是它允许布置小很多的探针头单 元难以接触的试验下的器件的触点上，而不是布置在包含探测放大电 路的更大的测量探针上。

探针头单元可以是单端的或差动的，并包括多个探测连接点，用 于将多个探测头单元电与探针头单元连接。该探测头单元包括一个探 测头，还可以包括多个阻抗元件，例如电阻器。利用焊接或压缩端接， 使探测头单元与探针头单元的探测连接点连接。可以将各种类型的探 测头单元焊接到探测连接点，例如锡焊、填料、SMT抓取器和楔形 探针头单元。各种探测头单元允许改变探测系统的电气特征，或者通 过使存在的探测头单元脱焊并将更换的探测头单元焊接到探测连接 点来更换损坏的探测头单元。该设计的缺点是需要将每一探测头单元 焊接到一个探测连接点上。此外，连续的将探测头单元和探测连接点 焊接和脱焊具有损坏探测接触点的危险，从而导致探针头单元的浪 费。此外，在某些差动和单端的探测应用中，需要将探针头单元焊接 到在试验下的器件的探测点。这可能要求用户用多个探针头单元填充 在试验下的器件，这将使得探测方案的成本提高。

需要一种用于测量探测系统的可连接/拆卸的探测头系统，在该系 统中容易将探测头安装在试验下的器件上，而不用与测量探测系统的 其它元件连接。探测头系统应该是廉价的，且容易与测量探测系统的 其余部分连接而不使用焊接。

发明内容