[发明专利]DC电源轨探头和测量方法

说明书

一种直流(DC)电源轨探头(105)包括单端探头(105)尖端和双路径电路，所述双路径电路具有耦合至所述单端探头(105)尖端的输入端以及被配置成用于连接至诸如示波器(110)等测量设备的输出端。所述双路径电路包括与前馈(FF)路径并联的交流(AC)路径，所述AC路径包括电容元件，并且所述FF路径包括放大器与至少一个电阻元件的串联连接。所述探头(105)尖端和所述双路径电路可选择性地在非衰减模式和衰减模式下操作。

背景技术

许多现代电子产品的增加的功能性、更高的密度和更高频率的操作已经驱动了对更低供电电压的需要。在许多现今的设计中常见的是具有低至1.1伏特的DC电源，并且每种新生代产品都伴随着更严格的公差。因此，为设计工程师提供分析DC电源轨所需的工具已成为日益增长的挑战。这种分析通常需要使用示波器来寻找瞬变、测量纹波、分析耦合等。示波器通常不具有能够将DC电源轨移位到屏幕的中心以用于所需测量的足够的偏移。即使所使用的示波器具有足够的偏移来使供电在屏幕上居中，示波器也可能改变供电的行为，从而导致不准确的表征。将DC阻断电容器放置在信号路径中消除了偏移问题，但是也消除了诸如DC供电压缩或低频漂移等相关的DC信息。

对这些挑战的一种解决方案是利用专门设计的DC电源轨探头，以便用户进行在测量DC电源轨上的噪声、纹波和瞬变时需要mV灵敏度的电源完整性测量。低噪声测量解决方案对于避免混淆探头和示波器的噪声与被测量的DC供电的噪声和纹波是至关重要的。使用高于1:1衰减的探头(有源或无源)可以在偏移难度方面有帮助，但是也将降低信噪比并且负面地影响测量准确度。使用带有无源同轴电缆的示波器50Ω输入端提供了1:1衰减比的探测方法，但是导致测量的供电的DC负载高于期望并且具有之前提及的偏移限制。在DC供电上的纹波、噪声和瞬变是数字系统中的时钟和日期抖动的主要来源。由处理器、存储器或类似项对DC供电的动态加载以时钟频率发生，并且可在DC供电上产生可容易地具有高于1GHz的内容的高速瞬变和噪声。设计者越来越需要高带宽工具来评估和理解在DC电源轨上的高速噪声和瞬变。

发明内容

根据本发明构思的一个方面，提供了一种直流(DC)电源轨探头，所述直流电源轨探头包括单端探头尖端、以及双路径电路，所述双路径电路具有耦合至所述单端探头尖端的输入端以及被配置用于连接至测量设备的输出端。所述双路径电路包括与前馈(FF)路径并联的交流(AC)路径，其中所述AC路径包括电容元件，并且所述FF路径包括放大器与至少一个电阻元件的串联连接。所述探头尖端和所述双路径电路可选择性地在非衰减模式和衰减模式下操作。

所述DC电源轨探头可以进一步包括可分离的尖端电阻器，所述尖端电阻器在所述衰减模式下被附接至所述探头尖端，并且在所述非衰减模式下与所述探头尖端分离。

所述DC电源轨探头可以进一步包括电阻式探头尖端和开关，所述开关被配置成：在所述非衰减模式下将所述单端探头尖端连接至所述双路径电路，并且在所述衰减模式下将所述电阻式探头尖端连接至所述双路径电路。

所述DC电源轨探头可以进一步包括在所述双路径电路的所述AC路径中的阻断开关，其中所述阻断开关在所述非衰减模式下闭合并且在所述衰减模式下断开。

所述DC电源轨探头可以进一步包括在所述双路径电路的所述AC路径中的与所述电容元件串联的衰减电路、以及用于选择性地旁路掉在所述AC路径中的所述衰减电路的至少一个旁路开关。在这种情况下，所述衰减电路可操作为在所述衰减模式下衰减所述AC路径，并且所述旁路开关在所述非衰减模式下旁路掉在所述AC路径中的所述衰减电路。所述衰减电路可以是匹配Pi衰减器，并且所述衰减电路的电阻可以是50Ω。

所述测量设备可以是示波器，并且所述双路径电路的输出端可以被配置用于连接至所述示波器的50Ω输入端。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种测量系统，所述测量系统包括示波器和连接至所述示波器的输入端的单端DC电源轨探头。所述单端DC电源轨探头被配置成选择性地在非衰减模式和衰减模式下操作。