用於探頭或附件的動態輸出鉗位的製作方法

2023-09-27 07:03:55 4

相關申請的交叉引用

本申請要求於2016年2月26日提交的並且題為「dynamicoutputclampingforaprobeoraccessory」的美國臨時專利申請no.62/300,660的權益，據此通過引用使其公開完整併入本文。

本公開總體涉及測試和測量系統，並且更特別地涉及具有鉗位/限制特徵的測試和測量系統，該鉗位/限制特徵可以用來將測試和測量系統的輸出電壓擺動限制到示波器的輸入中，並且從而在不過驅動（overdrive）和/或經受飽和的情況下允許用戶增加示波器上的垂直靈敏度。

背景技術：

理想地，測試和測量系統將具有帶寬和大的輸入動態範圍，這將允許用戶測量具有寬電壓擺動的信號並且然後能夠對該信號的更精細的細節放大，以查看該信號的在1mv-100mv範圍內的小電壓分量。這種情況的一個很好的使用實例是嘗試測量開關器件（諸如二極體、fet、igbt等）的動態導通電阻。在vds（導通）狀態已經出現並且正在進入vds（切斷）狀態（即高電壓）之後嘗試查看電壓vds（導通）和與vds（導通）狀態相關聯的開關/傳導損耗對用戶而言已經是持續的挑戰和關鍵的測量，特別是當用戶需要實現更高的效率和了解其系統（諸如smps、逆變器、電機驅動器等）中的損耗時。

因此，仍然需要引入突破測量解決方案來解決這些測量挑戰。

附圖說明

圖1圖示了現有測試和測量系統的示例。

圖2圖示了根據所公開的技術的某些實施方式的測試和測量系統的示例。

圖3圖示了用於諸如圖2所圖示的測試和測量系統的測試和測量系統的輸入信號的示例。

圖4圖示了用於諸如圖2所圖示的測試和測量系統的測試和測量系統的輸出信號的示例。

具體實施方式

在不一定按比例的附圖中，所公開的系統和方法的相同或相應的元件由相同的參考標記表示。

圖1圖示了使用探頭101或其他附件的測試和測量系統100的示例。最初，可以通過探頭101從被測試器件（dut）102測量信號。然後，來自探頭101的測量結果可以例如通過通信鏈路110發送到控制器106或示波器108。控制器106可以連接到測試儀器（諸如示波器108）以便在示波器108的顯示器（未示出）上顯示測量結果。

應當注意，測試和測量系統100的某些替代性實施方式可以不包括控制器106。在這樣的實施方式中，探頭101可以與示波器108直接電耦合。

探頭和附件輸出（特別是電力探頭）已經努力實現當探頭/附件的輸入超過了探頭/附件的輸入限制時的快速過驅動恢復，試圖在幾十納秒（ns）內恢復。雖然給定的探頭或附件通常可以在幾十納秒內恢復，但是示波器輸入一般需要若干次來恢復，例如，在某些情況下需要幾十微秒（usec）來恢復。因此，探頭或附件趨於在已經超過該探頭或附件的輸入限制之後恢復，但示波器輸入可能由於示波器輸入的較慢過驅動恢復而滯後。在這些測量期間，關於探頭或附件的輸出，典型的電力探頭或附件的輸出可能在+/-1v至+/-10v之間擺動，當示波器的垂直輸入靈敏度提高時，這可能超過示波器的前端的輸入電平。

在某些實施方式中，探頭或附件可以動態地限制/鉗位探頭或附件的輸出電壓擺動，以便防止示波器的前端飽和/削波（clipping），從而保持示波器的放大並看到大的信號的更精細細節的能力。這可以通過併入探頭/附件的信號路徑中的某處的各種鉗位/限制方案來實現，該各種鉗位/限制方案可以基於所需的期望輸出鉗位電平來調節。這些鉗位/限制電路可以有利地將輸出波形的峰值電壓鉗位/限制為特定/定義的電壓包絡，該電壓包絡通常不會超過示波器的線性輸入範圍，從而防止示波器輸入被過驅動。可以使得這些鉗位/限制上和下閾值電平彼此跟蹤或彼此獨立地控制。

所公開的技術的實施方式可以包括具有用戶可選擇的輸出鉗位/限制特徵的探頭或附件，該用戶可選擇的輸出鉗位/限制特徵在被啟用時可以用於將測量系統的輸出電壓擺動限制為示波器的輸入，並且因此允許用戶增加在示波器上的垂直靈敏度，而沒有被過驅動/飽和。儘管這通常可以是用戶可選擇的功能，但是在替代性實施例中可以將該功能併入總體測量系統中，從而使得該功能將由示波器動態地控制，例如當用戶改變示波器輸入靈敏度、偏移等時由示波器動態地控制。這可以用於使該特徵對用戶透明並且還幫助用戶避免由於不了解當用戶正在改變測量系統設置時示波器的前端可能變得飽和/過驅動而必須處理失真和/或滾降（roll-off）波形的陷阱。探頭或附件可以被配置為從不將示波器輸入驅動到飽和或削波狀態。

圖2圖示了根據所公開的技術的某些實施方式的測試和測量系統200的示例。

在該示例中，探頭201或其他附件電耦接在被測試器件（dut）202與示波器208或其他合適的測量儀器之間。探頭201從dut202接收輸入信號並向示波器208提供輸出信號。探頭201或附件包括鉗位/限制控制塊210，該鉗位/限制控制塊210被配置為控制正（+）鉗位/限制電平212和負（﹣）鉗位/限制電平214。

圖3圖示了根據諸如圖2所圖示的測試和測量系統200的所公開技術的某些實施方式的用於測試和測量系統的輸入信號300的示例。

圖4圖示了根據諸如圖2所圖示的測試和測量系統200的所公開技術的某些實施方式的用於測試和測量系統的輸出信號400的示例。在該示例中，顯示信號400的示波器的用戶可以容易地確定正（+）鉗位/限制電平402和負（﹣）鉗位/限制電平404對輸入信號的影響。

諸如由圖2的系統200實施的動態輸出鉗位方案有利地使得探頭201或附件的用戶能夠通過鉗位饋送到示波器208的輸入端（例如前端）的輸出電壓來測量小電平信號，並且當用戶嘗試放大（例如，增加垂直靈敏度）並且保持快速建立時間（例如，過驅動恢復（odr））時，防止探頭201或附件飽和/過驅動示波器208輸入。

輸出鉗位/限制的此實現方式可以被實施到示波器208的前端中，以增加示波器的過驅動恢復（odr）性能，這允許示波器208能夠承受大的輸入電壓。通過探頭201鉗位/選通/限制輸入電壓可以有利地防止示波器208的前端被驅動到飽和以及因此需要大量的時間來從過飽和中恢復。

如這裡使用的術語「控制器」和「處理器」旨在包括微處理器、微計算機、asic和專用硬體控制器。本發明的一個或多個方面可以體現在由一個或多個計算機（包括監視模塊）或其他器件執行的計算機可用數據和計算機可執行指令中（諸如在一個或多個程序模塊中）。通常，程序模塊包括當由計算機或其他器件中的處理器執行時實行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等。計算機可執行指令可以被存儲在諸如硬碟、光碟、可移動存儲介質、固態存儲器，ram等非暫時性計算機可讀介質上。如本領域技術人員將理解的，程序模塊的功能可以在各種實施例中根據需要被組合或分布。另外，功能可以整體或部分地體現在諸如集成電路、現場可編程門陣列（fpga）等的固件或硬體等同物中。特定數據結構可以用來更有效地實現本發明的一個或多個方面，並且這樣的數據結構被預期在本文所描述的計算機可執行指令和計算機可用數據的範圍內。

在本發明的優選實施例中已經描述和說明了所公開的技術的原理，應當顯而易見的是，在不脫離這些原理的情況下，可以在布置和細節上修改所公開的技術。我們要求在下面的權利要求的精神和範圍內的所有修改和變化。