JPH0573573U - Sampling head - Google Patents
Sampling headInfo
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- JPH0573573U JPH0573573U JP1202492U JP1202492U JPH0573573U JP H0573573 U JPH0573573 U JP H0573573U JP 1202492 U JP1202492 U JP 1202492U JP 1202492 U JP1202492 U JP 1202492U JP H0573573 U JPH0573573 U JP H0573573U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本考案はサンプリングヘッドに関し、その目
的は、広帯域の周波数特性を有し、入力容量の小さなサ
ンプリングヘッドを提供することにある。
【構成】 整合抵抗が取り去られたサンプリング回路の
入力端に、金属体と抵抗体との直列回路を介して被測定
対象を接続するように構成されたものである。
(57) [Summary] [Object] The present invention relates to a sampling head, and an object of the present invention is to provide a sampling head having a wide band frequency characteristic and a small input capacity. [Structure] An object to be measured is connected to an input end of a sampling circuit from which a matching resistor is removed, via a series circuit of a metal body and a resistor body.
Description
【0001】[0001]
本考案はサンプリングヘッドに関し、更に詳しくは、高入力インピーダンス化 の改善に関する。 The present invention relates to a sampling head, and more particularly, to improvement of high input impedance.
【0002】[0002]
従来、電子回路の各部分の電圧波形を高入力インピーダンスのプローブで測定 するのにあたっては、入力抵抗が1MΩの普通のオシロスコープの入力端子に9 MΩの直列抵抗を基本素子とする10:1プローブと称するプローブを接続する ことが行われてきた。 Conventionally, when measuring the voltage waveform of each part of an electronic circuit with a probe having a high input impedance, a 10: 1 probe that uses a series resistance of 9 MΩ as a basic element at the input terminal of an ordinary oscilloscope with an input resistance of 1 MΩ was used. It has been done to connect the so-called probe.
【0003】 図3はこのようなプローブを接続した状態の入力端子の等価回路図である。す なわち、10MΩの入力抵抗Rinと並列に15pF前後の大きな入力容量Ci nが接続されている。ここで、入力容量Cinは、周波数特性を平坦にするため に設けられている補償容量によるものである。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of an input terminal in a state where such a probe is connected. That is, a large input capacitance C in of about 15 pF is connected in parallel with the input resistance Rin of 10 MΩ. Here, the input capacitance Cin is based on the compensation capacitance provided for flattening the frequency characteristic.
【0004】[0004]
しかしながら、このような従来のプローブでインピーダンスが100Ω程度の 比較的低インピーダンスの被測定回路の電圧波形を観測した場合、入力容量Ci nの充電電流による信号源抵抗(被測定回路の抵抗100Ω)の電圧降下のため にこの測定系の周波数特性は下がってしまい、特性が3dB低下する周波数帯域 は、106/(2π100[Ω]×15[pF])から110MHz程度になっ てしまう。However, when observing the voltage waveform of the circuit under measurement having a relatively low impedance of about 100Ω with such a conventional probe, the signal source resistance (resistance 100Ω of the circuit under measurement) due to the charging current of the input capacitance C in The frequency characteristic of this measurement system deteriorates due to the voltage drop, and the frequency band in which the characteristic deteriorates by 3 dB is from 10 6 / (2π100 [Ω] × 15 [pF]) to 110 MHz.
【0005】 このように、信号源インピーダンスによっては、本来のオシロスコープの性能 を発揮できない場合がある。そこで、入力容量Cinを極力小さくするための努 力が払われている。In this way, the original performance of the oscilloscope may not be exhibited depending on the signal source impedance. Therefore, efforts are being made to reduce the input capacitance Cin as much as possible.
【0006】 また、このような10:1プローブでは信号電圧が1/10になってしまうた め、測定信号がオシロスコープが出すノイズに埋もれて信号波形を明瞭に観測で きない場合もある。In addition, in such a 10: 1 probe, since the signal voltage becomes 1/10, the measured signal may be buried in the noise generated by the oscilloscope and the signal waveform may not be clearly observed.
【0007】 これらの欠点を改良するために、1:1FETプローブと称されているものを 使うことも行われている。具体例としては、入力抵抗Rinが100kΩで入力 容量Cinが3pFのプローブ自体の周波数帯域が約1GHzのものがあるが、 これでも高速動作する被測定回路や信号源インピーダンスが100Ω以上の回路 の正確な波形観測は不可能である。In order to remedy these drawbacks, it has been practiced to use what is called a 1: 1 FET probe. As a specific example, there is a probe whose input resistance Rin is 100 kΩ and input capacitance Cin is 3 pF and the frequency band of the probe itself is about 1 GHz. Waveform observation is impossible.
【0008】 他に、高速動作する被測定回路の波形観測手段として、入力インピーダンスが 50Ωのサンプリングオシロスコープの入力端子に450Ωの抵抗を接続して入 力抵抗Rinが500Ωになるようにしたプローブもあるが、入力抵抗Rinが 低いので信号源インピーダンスが相当低い回路でないと正確な波形観測は行えな い。[0008] In addition, as a waveform observing means of a circuit to be measured which operates at high speed, there is also a probe in which a resistance of 450Ω is connected to an input terminal of a sampling oscilloscope having an input impedance of 50Ω so that an input resistance Rin becomes 500Ω. However, since the input resistance Rin is low, accurate waveform observation cannot be performed unless the circuit has a considerably low signal source impedance.
【0009】 本考案は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、広帯 域の周波数特性を有し、入力容量の小さなサンプリングヘッドを提供することに ある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a sampling head having a wide band frequency characteristic and a small input capacity.
【0010】[0010]
本考案は、 整合抵抗が取り去られたサンプリング回路の入力端に、金属体と抵抗体との直 列回路を介して被測定対象を接続するように構成されたことを特徴とするもので ある。 The present invention is characterized in that the object to be measured is connected to the input end of the sampling circuit from which the matching resistor has been removed via a series circuit of a metal body and a resistor. ..
【0011】[0011]
被測定対象をサンプリング回路の入力端に接続するための金属体と抵抗体との 直列回路よりなる伝送線路は、実質的に空気中に配置された状態になり、入力容 量は小さな値に保たれる。そして、サンプリング回路の入力端の整合抵抗は取り 去られているのでオープン状態になり、入力抵抗はほぼ無限大になる。 The transmission line consisting of a series circuit of a metal body and a resistor for connecting the device under test to the input end of the sampling circuit is placed substantially in the air, and the input capacity is kept at a small value. Be drunk Then, since the matching resistance at the input end of the sampling circuit is removed, it becomes an open state, and the input resistance becomes almost infinite.
【0012】 この結果、広帯域の周波数特性が得られる。As a result, wideband frequency characteristics can be obtained.
【0013】[0013]
以下、図面を参照して、本考案の実施例を詳細に説明する。 一般に、サンプリングオシロスコープは直流から10GHz〜50GHzと周 波数帯域が極めて広い。また、入力インピーダンスは50Ωであるが、入力端子 に伝送線路を接続したときの反射が小さくなるようにするために入力容量Cin は極めて小さく設計される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Generally, the sampling oscilloscope has a very wide frequency band from DC to 10 GHz to 50 GHz. Although the input impedance is 50Ω, the input capacitance Cin is designed to be extremely small in order to reduce the reflection when the transmission line is connected to the input terminal.
【0014】 そこで、本考案では、この広帯域と低入力容量のみを利用して50Ωを取り去 ってしまい、入力抵抗Rinを無限大(オープン)にするとともに、かつ周波数 特性を極力平坦にしようとするものである。Therefore, in the present invention, 50Ω is removed by utilizing only this wide band and low input capacitance, and the input resistance Rin is made infinite (open) and the frequency characteristic is made flat as much as possible. To do.
【0015】 図1は本考案の一実施例の構成断面図である。図において、1はサンプリング ヘッドの入力コネクタが取り付けられる金属板で、図面の左側がサンプリングヘ ッドの内部になり、右側が被測定対象部分が接続される外部になる。2は入力コ ネクタを構成するガラスビードで、金属棒3が貫通固着されている。該金属棒3 の一端(左端)は図示しないサンプリングヘッド回路に接続され、他端(右端) はセラミック基板4に接続されている。なお、サンプリングヘッド回路内部の終 端抵抗50Ωは取り去られている。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a metal plate to which the input connector of the sampling head is attached. The left side of the drawing is the inside of the sampling head, and the right side is the outside to which the part to be measured is connected. Reference numeral 2 is a glass bead that constitutes an input connector, and a metal rod 3 is fixed through it. One end (left end) of the metal rod 3 is connected to a sampling head circuit (not shown), and the other end (right end) is connected to the ceramic substrate 4. The terminal resistance of 50Ω inside the sampling head circuit is removed.
【0016】 図2は該セラミック基板4の構成図であり、一方の面には例えば金よりなる金 属パターン5と抵抗体パターン6が直列に形成され、他方の面には金属パターン は形成されていない。FIG. 2 is a block diagram of the ceramic substrate 4. A metal pattern 5 made of, for example, gold and a resistor pattern 6 are formed in series on one surface, and a metal pattern is formed on the other surface. Not not.
【0017】 再び図1において、7は金属管であり、セラミック基板4を内包するように一 端が金属板1に固着されている。セラミック基板4に形成された金属パターン5 と抵抗体パターン6は該金属管7を基準電位(アース)とする伝送線路を形成し ている。金属管7の他端には同心円状に形成された絶縁体8が取り付けられてい る。該絶縁体8の中心部分には入力端子9が貫通固着されている。該入力端子9 の一端(左端)はセラミック基板4に形成されている抵抗体パターン6の右端側 に接続され、他端(右端)は図示しない被測定対象に接触させる。10は金属管 7の外周を覆うように形成された金属リングであり、該金属リング10の一部を 被測定対象の基準電位(アース)に接触させた状態で被測定対象の電圧波形を測 定する。Referring again to FIG. 1, 7 is a metal tube, one end of which is fixed to the metal plate 1 so as to enclose the ceramic substrate 4. The metal pattern 5 and the resistor pattern 6 formed on the ceramic substrate 4 form a transmission line having the metal tube 7 as a reference potential (earth). An insulator 8 formed in a concentric shape is attached to the other end of the metal tube 7. An input terminal 9 is fixed through the central portion of the insulator 8. One end (left end) of the input terminal 9 is connected to the right end side of the resistor pattern 6 formed on the ceramic substrate 4, and the other end (right end) is brought into contact with an object to be measured (not shown). Reference numeral 10 denotes a metal ring formed so as to cover the outer circumference of the metal tube 7. The voltage waveform of the measurement target is measured with a part of the metal ring 10 being in contact with the reference potential (earth) of the measurement target. Set.
【0018】 一般に、一定の長さを有する金属に周波数の高い電圧を印加すると、その金属 の長さがその波長の1/4程度になる周波数近傍で著しい周波数特性の乱れを生 じる。例えば長さ7.5mmの金属の場合、その周波数は10GHzである。従 って、測定回路であるサンプリングブリッジと被測定回路との間の距離はできる だけ短くしなければならない。また、その間の接続のための金属の伝送線路とア ースとの間の空間が誘電率εsの物質で満たされている場合には、前記の波長の 1/4になる周波数は1/(εs)1/2に下がってしまう。そこで、できるだ け空気の中に上記接続線路を保持しなければならない。本考案の構成において、 セラミック基板4の下面に金属パターンを設けていないのは、実効的に空気の中 に配置された接続線路とほぼ等価にするためである。In general, when a high frequency voltage is applied to a metal having a certain length, remarkable frequency characteristic disturbance occurs near the frequency at which the length of the metal becomes about ¼ of the wavelength. For example, for a metal having a length of 7.5 mm, its frequency is 10 GHz. Therefore, the distance between the measurement circuit, the sampling bridge, and the circuit under test must be as short as possible. When the space between the metal transmission line and the ground for connection between them is filled with a substance having a dielectric constant εs, the frequency that becomes 1/4 of the above wavelength is 1 / ( εs) It drops to 1/2 . Therefore, it is necessary to keep the above connecting line in the air as much as possible. In the structure of the present invention, the reason why the metal pattern is not provided on the lower surface of the ceramic substrate 4 is to make it substantially equivalent to the connection line that is effectively arranged in the air.
【0019】 また、セラミック基板4に抵抗体パターン6を設けているのは、高い周波数で 発生する共振を制動して、周波数特性を極力平坦にするためである。 更に、セラミック基板4に形成した金属パターン5の幅が広くなったり狭くな ったりしているのは、周波数特性を平坦にするために場所によって伝送線路の特 性インピーダンスの値を変えているためである。Further, the reason why the resistor pattern 6 is provided on the ceramic substrate 4 is to dampen the resonance generated at a high frequency so that the frequency characteristic becomes as flat as possible. Further, the width of the metal pattern 5 formed on the ceramic substrate 4 is widened or narrowed because the characteristic impedance value of the transmission line is changed depending on the place to flatten the frequency characteristic. Is.
【0020】 サンプリングオシロスコープの周波数特性が直流から10GHz〜50GHz までほぼ平坦であるのは、コネクタを含めた入力伝送線路の特性インピーダンス をすべて一定値(一般には50Ω)に統一し、その抵抗値を持つ固定抵抗器で終 端することによって整合を取り、定在波を生じさせないようにしていることによ る。The frequency characteristic of the sampling oscilloscope is substantially flat from DC to 10 GHz to 50 GHz because all the characteristic impedances of the input transmission lines including the connector are unified to a constant value (generally 50Ω) and have the resistance value. This is because it is matched by terminating with a fixed resistor to prevent standing waves.
【0021】 実際のサンプリングヘッドの入力回路が接続された場合の実施例の特性は、コ ンピュータシュミレーションの結果によれば、信号源抵抗Rgが25Ωのときは 直流から16GHzまで±1.3dBであり、信号源抵抗Rgが50Ωのときの 帯域は7GHzである。また、2.3GHzにおける入力容量Cinは0.7p Fであり、入力抵抗Rinはサンプリングヘッド内部のダイオードブリッジのリ ーク抵抗で決まるので1GΩ(109Ω)以上である(ただし、ダイオードブリ ッジがオンしたときに流れでる電流は無視している)。According to the result of computer simulation, the characteristic of the embodiment when the input circuit of the actual sampling head is connected is ± 1.3 dB from DC to 16 GHz when the signal source resistance Rg is 25Ω. When the signal source resistance Rg is 50Ω, the band is 7 GHz. In addition, the input capacitance Cin at 2.3 GHz is 0.7 pF, and the input resistance Rin is determined by the leak resistance of the diode bridge inside the sampling head, so it is 1 GΩ (10 9 Ω) or more (however, the diode bridge Ignore the current that flows when J is turned on).
【0022】 なお、上記実施例ではセラミック基板4に金属パターン5と抵抗体パターン6 を形成しているが、セラミック基板でなくてもよく、小さな固定抵抗器と金属を 直列に接続したものや、適当な形状の固定抵抗器があればそれだけでもよく、要 は伝送線路の主なる誘電体の誘電率が空気に近ければよい。Although the metal pattern 5 and the resistor pattern 6 are formed on the ceramic substrate 4 in the above-mentioned embodiment, it is not limited to the ceramic substrate, and a small fixed resistor and a metal are connected in series, It is sufficient if there is a fixed resistor having an appropriate shape, and the point is that the permittivity of the main dielectric of the transmission line is close to that of air.
【0023】[0023]
以上詳細に説明した本考案によれば、伝送線路の主なる誘電体の誘電率は空気 に近くなり、広帯域の周波数特性を有し、入力容量の小さなサンプリングヘッド が実現できる。 According to the present invention described in detail above, the main dielectric of the transmission line has a dielectric constant close to that of air, has wide-band frequency characteristics, and can realize a sampling head with a small input capacitance.
【図1】本考案の一実施例の構成断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】図1で用いるセラミック基板の構成例図であ
る。FIG. 2 is a structural example diagram of a ceramic substrate used in FIG.
【図3】従来のプローブを接続した状態の等価回路図で
ある。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram in a state where a conventional probe is connected.
1 金属板 2 ガラスビード 3 金属棒 4 セラミック基板 5 金属パターン 6 抵抗体パターン 7 金属管 8 絶縁体 9 入力端子 10 金属リング 1 Metal Plate 2 Glass Bead 3 Metal Rod 4 Ceramic Substrate 5 Metal Pattern 6 Resistor Pattern 7 Metal Tube 8 Insulator 9 Input Terminal 10 Metal Ring
Claims (1)
路の入力端に、金属体と抵抗体との直列回路を介して被
測定対象を接続するように構成されたことを特徴とする
サンプリングヘッド。1. A sampling head configured to connect an object to be measured to an input end of a sampling circuit from which a matching resistor is removed via a series circuit of a metal body and a resistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202492U JPH0573573U (en) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | Sampling head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1202492U JPH0573573U (en) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | Sampling head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0573573U true JPH0573573U (en) | 1993-10-08 |
Family
ID=11794043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1202492U Withdrawn JPH0573573U (en) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | Sampling head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0573573U (en) |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP1202492U patent/JPH0573573U/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19960606 |