[发明专利]一种具有超低输入电容的有源差分探头

说明书

技术领域

本发明涉及测量、测试技术领域，特别是涉及一种有源差分探头，更特别是一种具有超低输入电容的有源差分探头。

背景技术

在测试测量领域中，探头是用来连接被测电路与测量仪器，采集被测信号并传输给测量仪器的设备。探头在其频带内需要能够不失真的检测信号，并不对被测电路或信号产生不利影响。这需要探头具有较大的输入电阻和较小的输入电容，高输入电阻和小输入电容能够从被测电路中分出很小的电流，减小对被测电路的影响，输入电阻需要比被测电路本身的电阻大很多，而越小的输入电容则对高频信号的影响越小。因此，设计出具有高输入电阻和小输入电容的探头具有十分重要的意义。

目前，一般示波器的无源探头都具有很高的输入电阻，当信号为直流时，输入阻抗很高，能够很好的完成低频信号检测任务。但是，这种无源探头的输入电容和探头线的长度以及探头尖电路的设计有关，因此很难做的非常小，一般大于10pF。由于其较大的输入电容，当频率升高时，其阻抗急剧下降，对高频信号的检测造成影响。而且，无源探头一般使用具有大电阻的阻尼线缆来减小线缆的电容影响，然而阻尼线对高频信号的损耗比较大。上述两点问题极大的限制了无源探头的检测带宽。

由于无源探头在检测高频信号中所存在的问题，因此又出现了有源差分探头。如申请号为CN200910237397.5中国公开专利文件就公开了一种有源差分电压探头100，结合参考图1，所述有源差分电压探头包括手柄端101、同轴线、探头放大模块102，探头尖连接两个手柄段的输入端IN+和IN-，用来连接被测电路，获取被测信号，而探头放大模块102的输出端则通过同轴线3将信号输出至示波器。

输入端IN+连接有阻尼电阻R1P，输入端IN-连接有阻尼电阻R1N。该阻尼电阻R1P与电阻R2P、电容C1P并联构成的RC分压电路相串联。该阻尼电阻R1N与电阻R2N、电容C1N并联构成的RC分压电路相串联。该电阻R2P、电容C1P并联构成的RC分压电路的另一端连接于手柄正极输出端。该电阻R2N、电容C1N并联构成的RC分压电路的另一端连接于手柄负极输出端。

手柄正极输出端通过同轴线1与探头放大模块102正极输入端相连。手柄负极输出端通过同轴线2与探头放大模块102负极输入端相连。

为了保证有源差分探头的正负输入对称，一般设计时取R1P＝R1N，R2P＝R2N，C1P＝C1N。

上述结构的有源差分电压探头，差分信号由输入端IN+和IN-输入。电阻R1P和R1N为阻尼电阻，用于减小探头和被测电路之间引线电感带来的振荡。R2P、C1P和R2N、C1N构成了差分探头的输入电阻和输入电容。

上述公开文件中还介绍了多种探头放大模块的实现方式，图1中的结构仅是其一种实现方式。但探头放大模块的核心都是由放大器构成，由于放大器的正负输入端虚短，只有共模信号，可以看成差模地，因此探头的输入电容包括电路中的电容C1P、C1N，还包括由电路板设计时的寄生电容。寄生电容包括输入端IN+和IN-对地的寄生电容，各元器件对地的寄生电容，探头放大器输入端对地的寄生电容等，因此寄生电容始终存在，且两路寄生电容由于PCB设计、元件封装等而不尽一致。

因此，需要重点设计电容C1P、C1N。由于电容C1P、C1N非常小，一般小于1pF，采用贴片电容实现，即使采用市场上现有的高精度高Q电容，受限于器件本身，其最高精度A档也只能实现±0.05pF，在寄生电容始终存在的情况下难以实现两路输入电容的一致性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有超低输入电容的有源差分探头，能够实现超低输入电容，同时保持两路输入电容良好的一致性。

本发明所述的具有超低输入电容的有源差分探头，包括：

两个探头输入端子和一个具有双输入端的差分探头放大模块，每个所述探头输入端子与所述差分探头放大模块的一个输入端之间均包括串联连接的一个阻尼电阻和一个RC并联电路；

所述RC并联电路由设置在一个绝缘基板上的一个输入电阻和一个输入电容并联连接构成；

所述输入电容为微带交叉指型电容，由所述绝缘基板的顶层铜箔构成；

每个所述微带交叉指型电容的输入端通过设置在所述绝缘基板上的第一过孔与对应的阻尼电阻连接，输出端通过设置在所述绝缘基板上的第二过孔与所述差分探头放大模块的对应输入端连接；

所述输入电阻连接在所述第一过孔和第二过孔之间，且安装在所述绝缘基板底层的与所述微带交叉指型电容相对的位置上。