CN103728525B

CN103728525B - 自动探头接地连接检查技术

Info

Publication number: CN103728525B
Application number: CN201310471721.6A
Authority: CN
Inventors: D.G.克尼林; W.A.哈格拉普; B.T.希克曼; I.G.波罗克
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2018-06-22
Anticipated expiration: 2033-10-11
Also published as: JP6432928B2; US20140103951A1; EP2720047A1; JP2014077795A; EP3477308A1; US20180313870A1; US11249111B2; CN103728525A; US11454651B2; EP2720047B1; US20160077128A1; US20210088553A1; US10041975B2; US9194888B2; EP3477308B1

Abstract

测试系统可以包括适合于被耦接在测试测量装置和被测试装置（DUT）之间的探头。所述探头可以包括用以接收来自所述DUT的有源信号的信号输入和用以将所述有源信号提供给所述测试测量装置的信号输出。所述探头也可以包括用以连接至所述DUT接地的输入接地和用以连接至所述测试测量装置接地的输出接地。探头接地连接检查装置能够自动地确定到所述DUT接地和测试测量装置接地的所述探头接地连接是否是牢固的。

Description

自动探头接地连接检查技术

背景技术

示波器探头与被测试装置（DUT）之间的连接常常是不可靠的，归因于所述探头的移动（例如假设在手持情况下）、所述DUT的移动（例如，振动或热膨胀，或者两者）。针对“有源”引线（例如，探头到所述DUT的信号引线）的错误连接的存在通常易于确定所记录的信号是否与所预期的信号显著地不同。

然而，针对“冷”引线（例如，探头的接地引线或被连接到所述DUT接地的不同探头的负引线）的错误连接的存在是更加难以确定。这是因为在所述示波器和所述DUT之间通常存在通过接地电源线、其他探头通道接地等等的低频接地连接，并且有时是通过跨越所述错误连接的电容耦合的高频连接。因此，在所获取的示波器记录中典型地仅仅一定频带的频率被误读，这常常导致易于被用户忽视的细微误差。

常规地，示波器用户已通过摆动所述探头以观察所述信号中是否有什么变化或者通过将所述探头与所述示波器暂时地断开连接并且利用欧姆计测量从所述探头接地到所述DUT接地的电阻来处理此不可靠性。

尽管所述“探头摆动”方法一般是快速的并且直观的，此方法本质上是相当探索式的并且常常导致良好的连接变差。尽管所述“暂时断开连接”方法确实能够检查所述探头接地到DUT接地的连接，此方法需要人工干预并且也增加了对所述探头连接器的磨损。

发明内容

所公开的技术的实施例一般包括自动化的探头-至-DUT（被测试装置）连接验证，其能够容易地通过示波器用户接口（例如，经由所述探头或示波器前面板上的按钮）、菜单项、通用接口总线（GPIB）或局域网（LAN）之上的远程命令、自动地或其任意组合而被启动。

附图说明

图1示出了根据所公开的技术的某些实施例的测试系统的例子。

图2示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT（诸如图1的示波器和DUT）之间的接地连接的第一技术的例子。

图3示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT（诸如图1的示波器和DUT）之间的接地连接的第二技术的例子。

图4示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT（诸如图1的示波器和DUT）之间的接地连接的第三技术的例子。

图5示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT之间的接地连接的第四技术的例子。

图6示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT之间的接地连接的第五技术的例子。

图7示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT（诸如图1的示波器和DUT）之间的接地连接的第六技术的例子。

具体实施方式

所公开的技术的实施例一般包括用于例如在探头和/或探头线缆内自动地检查示波器和被测试装置（DUT）之间的接地连接的各种技术。本发明的这些和其他特征以及实施例通过参考所述图中的每个而进行。

图1示出了根据所公开的技术的某些实施例的测试系统100的例子。所述测试系统100包括示波器102、DUT 104以及所述示波器102和所述DUT 104之间的接地连接106。所述接地连接106通常通过探头和相应的探头线缆和/或其他合适的连接机构而被建立。

所述测试系统100也包括由于所述示波器102和所述DUT 104之间的间接物理连接而存在的辅助接地108，诸如电源线接地连接、其他探头的接地连接、工作台或其他支撑结构、地板等等。然而，在某些系统中，不存在所述辅助接地108。

图2示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT（诸如图1的所述示波器102和所述DUT 104）之间的接地连接的第一技术200的例子。该例子包括探头或探头线缆202（诸如同轴电缆），其具有例如用以接收来自所述DUT 的有源信号的信号输入204a、例如用以将所述信号提供给所述示波器的信号输出204b、例如用以连接至所述DUT接地的输入接地206a、以及例如用以连接至所述示波器接地的输出接地206b。

在所述例子中，所述第一技术200包括通过使两者穿过磁芯210而将测试线圈208感应耦合到所述探头线缆202以及例如通过可选的阻抗计212测量所述测试线圈208的电感。这可以例如通过在其中注入交流电以及测量所得到的电压而被执行。

牢固的探头-至-DUT接地连接（其与另一个示波器-至-DUT接地连接（例如电源线）相结合）可以产生通过所述磁芯的短路的环路，由此降低所述测试线圈的电感。

本领域普通技术人员将理解：所示出的技术200被功能性地显示，并且可以使用若干方式中的任一种方式来实施其物理实现。例如，所述测试线圈208和磁芯210中的任一个或两者可以被部分地或完全地与所述探头线缆202相整合，或者可替代地，可以可移除地附接于其上。相似地，所述可选的阻抗计212或其他合适的测量装置可以与所述测试线圈208和磁芯210中的任一个或两者相整合或者与所述测试线圈208和磁芯210中的任一个或两者相分离。

所示出的技术200提供了若干优点。例如，所述磁芯210、测试线圈208或其组合通常易于添加到现有的探头设计中。可替代地，所述磁芯210、测试线圈208或其组合可以被构建为可以结合实际上任何现有的探头线缆而被使用的独立的附件。

所示出的技术200的有利之处还在于：这样的实现通常不与探头的信号-路径设计相干涉。此外，至少在所述连接是牢固的情形中，所述接地连接的验证可以在不影响有源信号获取的情况下被执行。

图3示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT（诸如图1的所述示波器102和所述DUT 104）之间的接地连接的第二技术300的例子。该例子包括探头或探头线缆302，其具有例如用以接收来自所述DUT 的有源信号的信号输入304a、例如用以将所述信号提供给所述示波器的信号输出304b、例如用以连接至所述DUT接地的输入接地306a、以及例如用以连接至所述示波器接地的输出接地306b。

在此例子中，所述技术300包括：例如通过开关机构308将所述输入接地306a与所述输出接地306b相分离；将直流电注入到所述输入接地306a中；以及检查例如通过所述探头-至-DUT接地连接和示波器-至-DUT接地连接的低DC电阻返回路径。所述低DC电阻返回路径的确定可以指示：所述探头线缆302内的接地路径正在如预期的那样发挥作用，而高DC电阻返回路径可以指示关于所述探头接地路径的断开连接或其他问题的存在。

在某些实施例中，所述输入接地306a和输出接地306b可以例如通过可选的电容器310而被AC耦合，以虑及所述检查低DC电阻返回路径期间的AC信号电流流动。由于所述开关机构308中的电感和/或电阻，电容器310在减小所述探头接地路径的高频阻抗方面也可以是有用的。

图4示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器和DUT（诸如图1的所述示波器102和所述DUT 104）之间的接地连接的第三技术400的例子。该例子相似于图3中所示出的例子之处在于：其包括探头或探头线缆402，所述探头或探头线缆402具有例如用以接收来自所述DUT 的有源信号的信号输入404a、例如用以将所述信号提供给所述示波器的信号输出404b、例如用以连接至所述DUT接地的输入接地406a、以及例如用以连接至所述示波器接地的输出接地406b。

然而，图4中所示出的例子不同于图3中所示出的例子之处在于：所述技术400包括所述输入接地406a和所述输出接地406b之间的缓冲放大器408和电压源410（例如DAC）而不是将所述输入接地406a与所述输出接地406b相分离的开关机构。此处，所述电压源410能够被编程以（通过所述缓冲放大器408）将所述输入接地驱动到0.0V，例如，接地，用于正常操作，或者驱动至一些非零电压以检查通过所述辅助路径回到所述示波器接地的低阻抗路径。换句话说，该技术能够检查所述缓冲放大器408中的输出电流-限制状态以确定低电阻路径。

图4中所示出的例子也包括与所述缓冲放大器408和电压源410并联的电容器412。通过监视所述缓冲放大器408和电压源410的行为（例如，电流汲取），可以进行关于如下的确定：关于所述探头线缆402内的接地路径或在406a处与所述DUT接地的连接，是否存在断开连接或其他问题。

图3和图4的技术300和400分别提供了各种优点。例如，所述物理实现具有非常小的电势。同样地，这些技术的实现一般不与典型的探头信号-路径设计相干涉。此外，至少在所述连接是牢固的情形下，典型地可以在不影响有源信号获取的情况下执行探头接地路径完整性验证。

图5示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器探头和DUT之间的连接的第四技术500的例子。该例子包括探头或探头线缆502，其具有例如用以接收来自所述DUT 的有源信号的信号输入504a、例如用以将所述信号提供给所述示波器的信号输出504b、例如用以连接至所述DUT接地的输入接地506a、以及例如用以连接至所述示波器接地的输出接地506b。然而，在此例子中，不存在辅助接地连接，因为该技术涉及检查所述DUT信号和接地连接以及所述DUT驱动阻抗。

该例子进一步包括电阻器508和电压源510，以致可以调节所述探头末端电压。一旦所述电压已被调节，可以进行关于所计算出的探头尖端电压是否保持相对恒定的检查。低-电阻驱动通常指示良好的连接，而高-电阻驱动通常指示差的连接，在此情况下，所述探头尖端电压可能跟随所述末端电压。

在涉及差分或TriMode^TM探头的情况下，每个相关的末端电压可以被调节。如果所述差分或TriMode探头的末端电压能够独立地被调节和/或所述探头尖端电压被独立地测量，则可以独立地验证所述两个探头尖端连接。否则，针对两个探头尖端的牢固的连接可能仍然被同时验证。同样地，能够用与辅助接地连接的存在或不存在无关的该技术验证所述差分探头尖端信号连接。

该技术500的实现的特别有利之处在于：它们能够针对许多提供可调节的末端电压的现有的探头设计而被完全实现为软件，因此不需要额外的探头硬件以执行所述接地检查。

图6示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查示波器探头和DUT之间的连接的第五技术600的例子。该例子包括探头或探头线缆604，其被配置为经由DUT输入606a和608a从DUT 602接收输入差分信号并且例如向示波器提供输出差分信号616。

在该例子中，所述输出差分信号616通过从经由内部输入606b和608b被传递到内部电路614的DUT 输入606a和608a接收的输入差分信号而被生成。所述探头604也包括用于调节经由所述内部输入606b和608b而被传递到所述内部电路614的信号的电阻器610a和610b以及电压源612。该技术600的特别有利之处在于：不管辅助接地连接618是否存在，其可以被用于检查完整的差分连接，包括差分接地路径。

图7示出了根据所公开的技术的某些实施例的用于检查DUT 702和示波器704之间的接地连接的第六技术700的例子。该例子与图5中所示出的例子的相似之处在于：其包括探头或探头线缆706（例如去嵌入探头），所述探头或探头线缆706具有例如用以接收来自所述DUT 702的有源信号的信号输入708a、例如用以将所述信号提供给所述示波器704的信号输出708b、例如用以连接至所述DUT 702的接地的输入接地710a、以及例如用以连接至所述示波器704的接地的输出接地710b。

在该例子中，包括开关机构712和两个阻抗元件714和716的子组件可以被用于测量驱动所述探头706的源阻抗，其中阻抗元件716表示所述探头或探头线缆706的正常输入阻抗。所测量的源阻抗随后可以与所预期的源阻抗（例如，如由对所述DUT 702的认识所确定的）相比较。所述源阻抗与所预期的阻抗的实质上相似或相同的匹配通常指示良好的连接，而不匹配通常指示关于所述DUT 702和所述探头或探头线缆706之间的信号或接地连接的断开连接或其他问题。

该技术700的实现的特别有利之处在于：因为它们能够被完全地实现为软件，不需要额外的探头硬件以执行所述接地检查。此外，该技术700可以被用于检查信号和接地引线连接两者，因为差的接地连接将通常被反映在至少针对某些频带的高的源阻抗中。

在某些实施例中，可以基于使用此处所描述的技术中的任一种技术对所述探头接地连接的检查而发出通信。例如，可以响应于确定在所述探头接地连接内存在或者可能存在断开连接或其他问题而发出警报。在在其中所述探头接地连接中没有检测到这样的断开连接或其他问题的某些实施例中，可以发出通知以告知用户所述探头接地连接似乎是牢固的。

诸如上面所描述的那些警报或通知可以包括：视觉指示（例如LED的发光或发出基于文本的或其他类型的消息）、声音指示（例如蜂鸣声或其他适合于被用户听到的噪声）、或者其任何合适的组合。可替代地或者除其之外，所述警报或通知可以通过所述测试测量装置自身（例如通过示波器显示器）而被传递给所述用户。

已经参考所示出的实施例描述和示出了本发明的原理，将被认识到的是：所示出的实施例可以在不背离这样的原理的情况下在布置和细节方面被修改，并且可以以任何期望的方式被组合。并且，尽管前面的讨论已聚焦在特定的实施例上，其他配置被考虑。

特别地，尽管此处使用了诸如“根据本发明的实施例”等等的表达，这些词语意在泛指实施例的可能性，并且不是意在将本发明限制于特定的实施例配置。如此处所使用的，这些术语可以涉及可组合到其他实施例中的相同的或不同的实施例。

因此，鉴于对此处所描述的实施例的各种各样的重新配置方式，此详细的描述以及随附的材料意在仅仅是说明性的，并且不应被当作是限制本发明的范围。因此，本发明所要求权利的是：如可以落入后面的权利要求以及其等同物的范围和精神内的所有这样的修改。

Claims

1.一种测试系统，包括：

探头，所述探头适合于被耦接在测试测量装置和被测试装置(DUT)之间，所述探头包括：

信号输入，其被配置为电气地接收来自所述被测试装置的有源信号；

信号输出，其被配置为将所述有源信号电气地提供给所述测试测量装置；

输入接地，其被配置为电连接至所述被测试装置的接地；以及

输出接地，其被配置为电连接至所述测试测量装置的接地；以及

探头接地连接检查装置，所述探头接地连接检查装置被配置为自动地确定所述探头输入接地和所述被测试装置接地之间是否存在合适的接地连接。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其中，所述测试测量装置包括示波器。

3.根据权利要求1所述的测试系统，其中，所述探头接地连接检查装置被配置为确定从所述探头输入接地通过所述被测试装置接地、从所述被测试装置接地到所述测试测量装置接地并回到所述探头输出接地的辅助接地连接是否存在足够低的阻抗。

4.根据权利要求1所述的测试系统，进一步包括警报机构，所述警报机构被配置为响应于确定所述探头输入接地和所述被测试装置接地之间不存在合适的接地连接而向用户提供警报。

5.根据权利要求1所述的测试系统，进一步包括通知机构，所述通知机构被配置为响应于确定所述探头输入接地和所述被测试装置接地之间存在所述合适的接地连接而向用户提供通知。

6.一种探头接地连接检查装置，包括：

磁芯，所述磁芯被配置为接收通过其的探头线缆；以及

测试线圈，所述测试线圈被配置为与所述磁芯相耦接并且进一步被配置为接收交流电，以致其阻抗可以被测量并且在确定是否存在接地环路中被使用，所述接地环路包括探头线缆接地路径以及在所述探头线缆的两端处的合适的接地连接。

7.根据权利要求6所述的探头接地连接检查装置，其中，所述磁芯被永久地耦接到所述探头线缆。

8.根据权利要求7所述的探头接地连接检查装置，其中，所述测试线圈被永久地耦接到所述磁芯。

9.根据权利要求6所述的探头接地连接检查装置，其中，所述磁芯能够可移除地附接到所述探头线缆。

10.根据权利要求6所述的探头接地连接检查装置，进一步包括警报机构，所述警报机构被配置为响应于确定所述接地环路不存在而向用户提供警报。

11.一种探头接地连接检查装置，包括：

探头，所述探头具有被配置为电连接至被测试装置(DUT)的接地的输入接地、被配置为电连接至测试测量装置的接地的输出接地、以及被电耦接在所述输入接地和所述输出接地之间的探头接地路径；以及

在所述探头接地路径内的开关机构，所述开关机构具有被配置为防止直流电流动通过所述探头接地路径的打开位置，其中可以基于根据所述直流电的流动作出的关于是否存在所述探头外部的低DC电阻返回路径的确定而进行关于所述输入接地是否被合适地连接到所述被测试装置接地以及所述输出接地是否被合适地连接到所述测试测量装置接地的确定。

12.根据权利要求11所述的探头接地连接检查装置，其中，可以基于根据所述直流电的流动而作出的关于是否存在高DC电阻返回路径的确定而进行关于一个或多个探头接地连接是否可能是不牢固的确定。

13.根据权利要求12所述的探头接地连接检查装置，进一步包括警报机构，所述警报机构被配置为响应于所述一个或多个探头接地连接可能是不牢固的确定而向用户提供警报。

14.根据权利要求11所述的探头接地连接检查装置，进一步包括跨越所述开关机构耦接的交流电(AC)。

15.一种探头接地连接检查装置，包括：

被布置在所述探头接地路径内的缓冲放大器，其中可以基于监视所述缓冲放大器的行为而进行关于所述输入接地是否被合适地连接到所述被测试装置接地以及所述输出接地是否被合适地连接到所述测试测量装置接地的确定。

16.根据权利要求15所述的探头接地连接检查装置，进一步包括警报机构，所述警报机构被配置为响应于确定一个或多个探头接地连接可能是不牢固的而向用户提供警报。

17.一种连接检查装置，包括：

具有至少两个探头输入以及在所述至少两个探头输入之间的至少一个可调节的末端电压的探头，所述至少两个探头输入被配置为电连接至被测试装置(DUT)的相应的输入节点；以及软件应用，所述软件应用被配置为调节所述探头的所述末端电压、检查跨越所述至少两个探头输入的电压是否在调节所述探头的所述末端电压期间保持至少实质上恒定、以及至少部分地基于所述检查确定一个或多个探头连接是否是牢固的。

18.根据权利要求17所述的连接检查装置，进一步包括警报机构，所述警报机构被配置为响应于确定所述一个或多个探头连接可能是不牢固的而向用户提供警报。

19.根据权利要求17所述的连接检查装置，其中，探头输入中的一个是被配置为电连接至所述被测试装置的接地的输入接地。

20.一种连接检查装置，包括：

去嵌入探头，所述去嵌入探头可操作用于测量驱动所述去嵌入探头的源阻抗；以及

软件应用，所述软件应用被配置为将所述源阻抗与预期的源阻抗相比较并且基于所述比较确定至少一个探头连接是否是牢固的。

21.根据权利要求20所述的连接检查装置，进一步包括警报机构，所述警报机构被配置为响应于确定所述至少一个探头连接可能是不牢固的而向用户提供警报。