一種具有適配器的多通道信號獲取探頭的製作方法
2023-04-30 10:35:56
一種具有適配器的多通道信號獲取探頭的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有適配器的多通道信號獲取探頭，該探頭包括：順次連接的接插頭、具有多個同軸線纜的帶狀線纜、具有第一PCB板和雙排插孔的適配器接口盒以及排母信號採集適配器，排母信號採集適配器內設轉接電路板，其一端設有與適配器接口盒的雙排插孔插接的雙排插針；其另一端具有雙排插孔，每個插孔與對應的插針通過轉接電路板上的走線獨立的電連接，轉接電路板的走線之間設有信號衰減電路。本發明通過排母信號採集適配器可以對排針式的被測源進行測量，使用方便、快捷，不需要像現有技術把小探頭一個一個的與被測源連接。
【專利說明】一種具有適配器的多通道信號獲取探頭
【技術領域】
[0001]本發明涉及示一種探頭，特別是涉及一種具有適配器的多通道信號獲取探頭。
【背景技術】
[0002]目前市面上的高性能多通道信號捕獲探頭，為了保證採集信號的質量，其每個通道均會採用相互獨立的同軸線纜來傳輸電信號。若干條在電性能上獨立的同軸線纜被用不同的加工工藝組成一條帶狀或柱狀的更粗更寬的線纜。該線纜的一端被連接到一個連接器，用來與測量儀器上的連接器相互連接，作為被測信號到測量儀器的接口。另一端通過不同的結構被分散為各自獨立的同軸線，每一根同軸線上具有獨自的小信號探針或其它採集信號裝置。作為被測信號的入口。其中，同軸線纜的中心導體被用來作為信號傳輸的通路。同軸線纜的外部防護導體被用來做屏蔽以保證信號的質量，此外部防護導體，通常被用來接地。
[0003]另一方面，帶狀線纜的另一端會被用焊接或壓接等工藝固定在一塊轉接電路小板上。其中每根同軸信號線纜的中心信號導體和外部屏蔽層導體被焊接到轉接電路板的多個連接處。然後轉接板再分出若干條結構獨立的細線探頭。細探頭被用於與被測點接觸來採集信號。這種探頭的每一路獨立通道需要一組前端電路，用於更好的採集信號。這部分電路往往被焊接到此轉接板上。但是，這部分電路需要距離被測源越近越好，以上的方案在前端電路與被測源之間還間隔了一小段線纜，這就會對測試的效果產生負面影響。
[0004]以圖1為例:帶狀線纜的一端為連接器1，另一端是轉接板2，轉接板2分出若干條小探頭3。前端電路一般被放置在轉接板上2。
[0005]還有另一種做法，一些獨立的同軸線纜直接從測試測量儀器連接到前端小探頭。前端電路被放置在轉接板上。這樣做的好處是測試測量時此部分電路與被測源的距離最短，測量效果較好。但是這樣做對測量方便性也有負面影響。如果被測源是一組排針，則測量時就不得不把小探頭一根一根的與被測源連接。而往往排針形式的被測源是最為常見的。所以對於連接可靠性會有很大的影響，而且非常不方便用戶操作。
[0006]以圖2為例:多條獨立的同軸線纜一端分別接入連接器4，中間通過特殊設計的接頭件，例如套筒，或者通過線纜加工工藝，被束為一個整體。另一端再次分散為獨立的小探頭6，前端電路一般被放置在小探頭6上。中國專利CN200780018189公開了一種多通道信號獲取探頭，與該結構類似，小探頭6內設有前端電路。現有技術的前端電路由阻尼電阻構成，將一個阻尼電阻串聯到小探頭6的測試端子和線纜中間，這樣可以調節探頭的高頻頻率響應，降低探頭線纜引起的振鈴，即阻尼振蕩。
[0007]而且現今市面上的該類探頭最大的問題是，測試排針形式的被測源時，需要把小探頭一個一個的與被測源連接，使用不方便。
【發明內容】
[0008]針對以上現有技術的不足，本發明提供一種具有適配器的多通道信號獲取探頭。[0009]本發明的目的通過以下技術方案來實現:
[0010]一種具有適配器的多通道信號獲取探頭，該探頭包括:順次連接的接插頭、具有多個同軸線纜的帶狀線纜、具有第一 PCB板和雙排插孔的適配器接口盒以及排母信號採集適配器；
[0011]所述同軸線纜由內至外分別具有中心信號導體、內部絕緣層、屏蔽網和外部絕緣層；
[0012]適配器接口盒的雙排插孔的一排插孔通過第一 PCB板上的多條走線與多個同軸線纜的中心信號導體獨立的電連接，雙排插孔的另一排插孔通過第一 PCB板上的地線與多個同軸線纜的屏蔽網獨立的電連接；
[0013]排母信號採集適配器內設轉接電路板，其一端設有與適配器接口盒的雙排插孔插接的雙排插針；其另一端具有雙排插孔，每個插孔與對應的插針通過轉接電路板上的走線獨立的電連接，轉接電路板的走線之間設有信號衰減電路。
[0014]進一步，排母信號採集適配器的雙排插孔的每一個插孔與雙排插針的每一個插針之間的走線上設有一信號衰減電路。
[0015]進一步，其特徵在於，所述適配器接口盒上設置有一凹槽，所述排母信號採集適配器上設置有一與該凹槽相卡合的凸起。
[0016]進一步，所述衰減電路包括:串聯的阻尼電阻及分壓電路，所述阻尼電阻一端電連接所述排母信號採集適配器的插孔，所述分壓電路一端電連接所述排母信號採集適配器的插針，所述分壓電路包括相互並聯的電阻和電容。
[0017]進一步，所述第一 PCB板上具有孔狀絕緣物，每一同軸纜線的中心信號導體分別穿過所述孔狀絕緣物的每一個導向隔離孔焊接在所述第一 PCB板的焊接處。
[0018]本發明的優點在於:
[0019]本發明通過重新設計高性能多通道通用探頭的拓撲結構及前端的探頭附件結構，可最大程度的提供優越的信號採集性能及方便用戶使用。同時加入了可更換的多種適配器，可以滿足各種測試要求。
[0020]1.能實現多種儀器組合方式測量，當被測源是雙排針結構時，能直接被測源插入排母信號採集適配器進行測量；
[0021]2.通過排母信號採集適配器中轉接電路板內的信號衰減電路，可以對多通道獲取探頭的帶寬進行選擇，並能通過優化衰減電路參數，得到不同帶寬的探頭，提供給用戶使用，實現多種帶寬的測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1:現有技術中一種小探頭連接方式；
[0023]圖2:現有技術中另一種小探頭連接方式；
[0024]圖3(a):本發明一種具有適配器的多通道信號獲取探頭結構示意圖；
[0025]圖3(b):測試附件結構示意圖；
[0026]圖4:適配器接口盒、排母信號採集適配器和小探頭轉接適配器之間的連接示意圖；
[0027]圖5:適配器接口盒局部放大示意圖；[0028]圖6:排母信號採集適配器內部結構示意圖；
[0029]圖7:小探頭結構示意圖；
[0030]圖8:信號衰減電路原理圖；
[0031]圖9:小探頭與測試夾的連接示意圖；
[0032]圖10:小探頭與測試探針的連接示意圖；
[0033]圖11:小探頭與測試附件的連接示意圖；
[0034]圖12:小探頭與接地擴展件結構示意圖；
[0035]圖13:小探頭與接地擴展件連接結構示意圖；
[0036]圖14:小探頭與接地擴展件連接形成2Xn排母中的一列；
[0037]圖15:小探頭與接地擴展件連接形成2Xn排母陣列；
[0038]圖16:排母信號採集適配器與公頭和母頭延長線的連接示意圖；
[0039]圖17:排母信號採集適配器與母頭延長線及測試夾之間的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0040]以下結合附圖對本發明進行詳細說明。如圖3 (a)所示，一種具有適配器的多通道信號獲取探頭包括:順次連接的接插頭1、具有多個同軸線纜的帶狀線纜2、具有第一 PCB板和雙排插孔的適配器接口盒3以及排母信號採集適配器4 ;所述同軸線纜由內至外分別具有中心信號導體、內部絕緣層、屏蔽網和外部絕緣層；適配器接口盒3的雙排插孔的一排插孔通過第一 PCB板上的多條走線與多個同軸線纜的中心信號導體獨立的電連接，雙排插孔的另一排插孔通過第一 PCB板上的地線與多個同軸線纜的屏蔽網獨立的電連接；所述排母信號採集適配器4內設轉接電路板，其一端設有與適配器接口盒的雙排插孔插接的雙排插針；其另一端具有雙排插孔，每個插孔與對應的插針通過轉接電路板上的走線獨立的電連接，轉接電路板的走線之間設有信號衰減電路。
[0041]所述接插頭I用來與測量儀器的信號接口連接固定，帶狀線纜2其內部包含有多條電性能上獨立的細同軸線纜。適配器接口盒3可以配備不同的探頭前端適配器，例如，配備排母信號採集適配器4，用於測量排針形式的被測源；將排母信號採集適配器4插接排針形式的被測源，就能夠將被測信號依次通過適配器接口盒3和帶狀線纜2，最終通過接插頭I接入測試儀器的信號接口。此外，適配器接口盒3還可以配備一小探頭轉接適配器5，用來轉接若干細小探頭6，該小探頭6用來直接測量信號源。
[0042]本發明由於採用了排母信號採集適配器4，因此可以對排針式的被測源進行測量，將被測源的雙排針直接插入排母信號採集適配器的雙排插孔即可進行測量，使用方便、快捷，不需要像現有技術那樣把小探頭一個一個的與被測源連接。
[0043]參照圖3 (b)，本發明還包含豐富的前端探測附件，包括:接地擴展附件7，公頭延長線8，母頭延長線9，測試探針10，測試夾11。各種附件還可以自由進行多種搭配使用，更加方便用戶測量。
[0044]如圖4所示為適配器接口盒、排母信號採集適配器和小探頭轉接適配器之間的連接示意圖。結合圖3 (a)，接插頭I可以分出兩條帶狀纜線2，每一條帶狀纜線2的一端均連接適配器接口盒3，排母信號採集適配器4可被插在一個適配器接口盒3上，小探頭轉接適配器5可被插在另一個適配器接口盒3上；至多10條小探頭6可被插在小探頭轉接適配器5上。參照圖4，適配器接口盒3上設置有一凹槽，所述排母信號採集適配器4上設置有一與該凹槽相卡合的凸起。當排母信號採集適配器插4入適配器接口盒3時，由於有凹槽和凸起可使得排母信號採集適配器4和適配器接口盒3不會插反。如圖5所示，所述適配器接口盒3上的第一 PCB板26上具有孔狀絕緣物25，每一同軸纜線的中心信號導體分別穿過所述孔狀絕緣物25的每一個導向隔離孔焊接在所述第一 PCB板26的焊接處。孔狀絕緣物25上包括若干個線纜導向隔離孔，將帶狀線纜中各條同軸線纜穿過所述線纜導向隔離孔後，在第一 PCB26板上相應的焊點出進行焊接。上述孔狀絕緣物的設置使得焊接更方便快捷、且焊接效果整齊，並且保證探頭的最大帶寬，以及通道間的信號隔離，減小通道串擾。通過第一 PCB板26相互隔離的走線與焊接在第一 PCB板26上的雙排插孔電連接後，配合外殼，就構成了適配器接口盒3。
[0045]如圖6所示為排母信號採集適配器內部結構示意圖，排母信號採集適配器4包括上蓋12，下蓋14及內部的轉接電路板13，電路板13其一端設有與適配器接口盒的雙排插孔插接的雙排插針；其另一端具有雙排插孔，每個插孔與對應的插針通過電路上的走線獨立的電連接，轉接電路板的走線之間設有信號衰減電路。所述衰減電路包括:串聯的阻尼電阻及分壓電路，所述阻尼電阻一端電連接所述排母信號採集適配器的插孔，所述分壓電路一端電連接所述排母信號採集適配器的插針，所述分壓電路包括相互並聯的電阻和電容。將衰減電路設計在排母信號採集適配器中，也即最接近被測源的地方，在測量高頻信號的時候，不易受到外界電磁波的幹擾，在提供測試測量方便性的同時也在測量性能上給予最大的保證。
[0046]此處，排母信號採集適配器的雙排插孔的多個插孔與雙排插針的多個插針之間可以共用一個衰減電路，也可以是每一個插孔與相對應的插針時間具有獨立的衰減電路。
[0047]如圖7所示為小探頭結構示意圖，其中小探頭6手槍形狀的頭部內具有一塊小電路板15，上面設有信號衰減電路，經過包膠工藝被加工為手槍頭形狀頭部16。其中小電路板的長端17是採集信號的入口，短端18是接地端。
[0048]圖8為排母信號採集適配器中轉接電路板內的信號衰減電路原理圖。其中，Pl為一個焊盤，用於焊接排母信號採集適配器的一排插孔中的一個插孔，和被測信號連接，P2為一個焊盤，用於焊接排母信號採集適配器的一排插針的一個插針。排母信號採集適配器的另一排插孔中的各個插孔分別通過轉接電路板的地線與另一排插針中的各個插針電連接，用於連接被測電路的參考地。其中R3、C2為測試設備的輸入電阻和電容。轉接電路板中的Rl為阻尼電阻，用於改善頻率響應，R2、C1用於和R3、C2進行分壓，形成衰減。如不考慮寄生電容，如需衰減A倍，則A=(R2+R3)/R3= (C1+C2)/C1。其中Cl用於補償測試設備輸入電容C2，使高頻和低頻的幅頻響應基本一致。
[0049]衰減電路，決定了多通道信號獲取探頭的衰減倍數，當改變R2和Cl時，就改變了衰減倍數。例如，在不考慮寄生電容的情況下，如需衰減A倍，則A= (R2+R3) /R3= (C1+C2)/Cl，較佳的，當輸入設備的輸入電阻為IOkQ，輸入電容為90pF，衰減電路中R2為90kQ，C1為10pF，阻尼電阻取249Ω時，可以實現較好的頻率響應，達到300MHz以上的帶寬。其中Cl用於補償被測設備輸入電容C2，使高頻和低頻的幅頻響應基本一致。衰減倍數、信號線纜帶寬、阻尼電阻Rl以及電路板寄生參數決定了多通道獲取探頭的帶寬，通過優化這些參數，可以實現不同帶寬的探頭，提供用戶使用，就可以實現多種測量帶寬。[0050]圖9為小探頭與測試夾的連接示意圖，手槍頭形狀頭部16可以插入測試夾11中，測試夾11前端的小夾子，可以夾持晶片引腳或者其餘外露的導體進行測量。更加方面用戶使用。
[0051]圖10為小探頭與測試探針的連接示意圖；圖11為小探頭與測試附件的連接示意圖；手槍頭形狀頭部16還可以插入公頭延長線8，母頭延長線9，測試探針10等多種測試附件。該類測試附件中都會串聯有高精密電阻，用來改善信號的頻率響應，達到更好的測試效果。前端改為測試探針10的話則其測試效果將會更好。
[0052]為了高性能的測量雙排針信號，本發明還提供了另一種實現方式。對小探頭進行擴展連接測量，如圖12-15所示，小探頭的手槍頭形狀頭部16插入接地擴展附件7中形成2Xn排母中的一列。如圖16所示為接地擴展件放大示意圖，接地擴展附件7上面有一根方針，用來插入手槍頭形狀頭部16下方的孔內。而且7上還有一個半圓形的小凸臺201，用於和7上的半圓形小凹坑202配合鎖緊。
[0053]圖13中，其中手槍頭形狀頭部16左側被設計為有3個裝配孔21，右側被設計為有3個凸起的裝配柱22。裝配孔21與裝配柱22的尺寸，根據包膠材料的彈性係數，經過計算，保證當它們對準按壓後可以緊密的連接。當若干手槍頭形狀頭部16按此方式層疊安裝可形成一個雙排母結構，用於雙排針被測源的測量連接。
[0054]圖16中，排母信號採集適配器4與公頭和母頭延長線的連接示意圖；排母信號採集適配器4中包含衰減電路。所以可以在此適配器上插入公頭延長線8和母頭延長線9，來進行測量。更方便用戶使用。
[0055]圖17中，排母信號採集適配器與母頭延長線及測試夾之間的連接示意圖；當需要測量晶片管腳或者其他比較難固定的被測源時，還可以在母頭延長線9上安裝測試架11，由測試夾11來進行固定夾持被測源。
[0056]使用探頭進行測試時，帶有彈簧按鈕的接插頭I用來與測量儀器連接固定，從其尾部分出兩條獨立的帶狀線纜2。該帶狀線纜2內部包含有10條電性能上獨立的細同軸線纜。兩條帶狀線纜2另一端分別是一個擴展接口 3，可以配備不同的探頭前端適配器，包括圖示的排母信號採集適配器4，小探頭轉接適配器5。其中排母信號採集適配器4內部有獨立的衰減電路，可被直接插在排針上同步測量其上的信號。方便用戶操作。其中小探頭轉接適配器5內部不包含衰減電路，作為小探頭6的匯集轉接部件，可以插入10條小探頭
6。每一條小探頭6的前端手槍頭形狀頭部16內包含衰減電路，可直接用其測量被測源。
[0057]當被測源為雙排針結構時，用戶可以在擴展接口 3上插入排母信號採集適配器4，然後利用排母信號採集適配器4對雙排針被測源進行測量。根據用戶的不同測試要求，本專利還提供另外的測量方法，用戶可以在擴展接口 3上插入小探頭轉接適配器5，小探頭轉接適配器5前端又可以插入若干小探頭6。每個小探頭6安裝上接地擴展附件7後可進行雙排針被測源其中兩根針的測試。當把若干安裝上接地擴展附件7小探頭6，通過結構上的裝配孔21與裝配柱22進行連接後，將會組成一個排母，且該排母的測試順序可以通過改變小探頭6之間的裝配次序進行調整，為用戶的測試測量帶來更佳的方便性和靈活性。
[0058]當需要測量離散的單獨信號源時，本發明也提供了多種可選擇的方案。小探頭6插入小探頭轉接適配器5中，然後在小探頭6上插入公頭延長線8和母頭延長線9，公頭延長線8和母頭延長線9被用來連接被測源。也可以把小探頭6的手槍頭形狀頭部16插入測試夾中11，測試夾11用來連接被測源。還可以把公頭延長線8和母頭延長線9插入排母信號採集適配器4上，然後公頭延長線8和母頭延長線9被用來連接被測源。當被測源不好連接固定時，母頭延長線9的孔端還可以被插入測試夾11中，通過測試夾11來更可靠的夾持被測源。
[0059]應當理解，以上藉助優選實施例對本發明的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領域的普通技術人員在閱讀本發明說明書的基礎上可以對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種具有適配器的多通道信號獲取探頭，其特徵在於，該探頭包括:順次連接的接插頭、具有多個同軸線纜的帶狀線纜、具有第一 PCB板和雙排插孔的適配器接口盒以及排母信號採集適配器； 所述同軸線纜由內至外分別具有中心信號導體、內部絕緣層、屏蔽網和外部絕緣層； 適配器接口盒的雙排插孔的一排插孔通過第一 PCB板上的多條走線與多個同軸線纜的中心信號導體獨立的電連接，雙排插孔的另一排插孔通過第一 PCB板上的地線與多個同軸線纜的屏蔽網獨立的電連接； 排母信號採集適配器內設轉接電路板，其一端設有與適配器接口盒的雙排插孔插接的雙排插針；其另一端具有雙排插孔，每個插孔與對應的插針通過轉接電路板上的走線獨立的電連接，轉接電路板的走線之間設有信號衰減電路。
2.根據權利要求1所述的一種具有適配器的多通道信號獲取探頭，其特徵在於，排母信號採集適配器的雙排插孔的每一個插孔與雙排插針的每一個插針之間的走線上設有一信號衰減電路。
3.根據權利要求1或2所述的一種具有適配器的多通道信號獲取探頭，其特徵在於，所述適配器接口盒上設置有一凹槽，所述排母信號採集適配器上設置有一與該凹槽相卡合的凸起。
4.根據權利要求1或2所述的一種具有適配器的多通道信號獲取探頭，其特徵在於，所述衰減電路包括:串聯的阻尼電阻及分壓電路，所述阻尼電阻一端電連接所述排母信號採集適配器的插孔，所述分壓電路一端電連接所述排母信號採集適配器的插針，所述分壓電路包括相互並聯的電阻和電容。
5.根據權利要求1或2所述的一種具有適配器的多通道信號獲取探頭，其特徵在於，所述第一 PCB板上具有孔狀絕緣物，每一同軸纜線的中心信號導體分別穿過所述孔狀絕緣物的每一個導向隔離孔焊接在所述第一 PCB板的焊接處。
【文檔編號】G01R1/067GK103884881SQ201210562819
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優先權日:2012年12月21日
【發明者】張琰, 史慧, 王悅, 王鐵軍, 李維森 申請人:北京普源精電科技有限公司