CN103884881A - 一种具有适配器的多通道信号获取探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有适配器的多通道信号获取探头，该探头包括：顺次连接的接插头、具有多个同轴线缆的带状线缆、具有第一PCB板和双排插孔的适配器接口盒以及排母信号采集适配器，排母信号采集适配器内设转接电路板，其一端设有与适配器接口盒的双排插孔插接的双排插针；其另一端具有双排插孔，每个插孔与对应的插针通过转接电路板上的走线独立的电连接，转接电路板的走线之间设有信号衰减电路。本发明通过排母信号采集适配器可以对排针式的被测源进行测量，使用方便、快捷，不需要像现有技术把小探头一个一个的与被测源连接。

Description

一种具有适配器的多通道信号获取探头

技术领域

本发明涉及示一种探头，特别是涉及一种具有适配器的多通道信号获取探头。

背景技术

目前市面上的高性能多通道信号捕获探头，为了保证采集信号的质量，其每个通道均会采用相互独立的同轴线缆来传输电信号。若干条在电性能上独立的同轴线缆被用不同的加工工艺组成一条带状或柱状的更粗更宽的线缆。该线缆的一端被连接到一个连接器，用来与测量仪器上的连接器相互连接，作为被测信号到测量仪器的接口。另一端通过不同的结构被分散为各自独立的同轴线，每一根同轴线上具有独自的小信号探针或其它采集信号装置。作为被测信号的入口。其中，同轴线缆的中心导体被用来作为信号传输的通路。同轴线缆的外部防护导体被用来做屏蔽以保证信号的质量，此外部防护导体，通常被用来接地。

另一方面，带状线缆的另一端会被用焊接或压接等工艺固定在一块转接电路小板上。其中每根同轴信号线缆的中心信号导体和外部屏蔽层导体被焊接到转接电路板的多个连接处。然后转接板再分出若干条结构独立的细线探头。细探头被用于与被测点接触来采集信号。这种探头的每一路独立通道需要一组前端电路，用于更好的采集信号。这部分电路往往被焊接到此转接板上。但是，这部分电路需要距离被测源越近越好，以上的方案在前端电路与被测源之间还间隔了一小段线缆，这就会对测试的效果产生负面影响。

以图1为例：带状线缆的一端为连接器1，另一端是转接板2，转接板2分出若干条小探头3。前端电路一般被放置在转接板上2。

还有另一种做法，一些独立的同轴线缆直接从测试测量仪器连接到前端小探头。前端电路被放置在转接板上。这样做的好处是测试测量时此部分电路与被测源的距离最短，测量效果较好。但是这样做对测量方便性也有负面影响。如果被测源是一组排针，则测量时就不得不把小探头一根一根的与被测源连接。而往往排针形式的被测源是最为常见的。所以对于连接可靠性会有很大的影响，而且非常不方便用户操作。

以图2为例：多条独立的同轴线缆一端分别接入连接器4,中间通过特殊设计的接头件，例如套筒，或者通过线缆加工工艺，被束为一个整体。另一端再次分散为独立的小探头6,前端电路一般被放置在小探头6上。中国专利CN200780018189公开了一种多通道信号获取探头，与该结构类似，小探头6内设有前端电路。现有技术的前端电路由阻尼电阻构成，将一个阻尼电阻串联到小探头6的测试端子和线缆中间，这样可以调节探头的高频频率响应，降低探头线缆引起的振铃，即阻尼振荡。

而且现今市面上的该类探头最大的问题是，测试排针形式的被测源时，需要把小探头一个一个的与被测源连接，使用不方便。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种具有适配器的多通道信号获取探头。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种具有适配器的多通道信号获取探头，该探头包括：顺次连接的接插头、具有多个同轴线缆的带状线缆、具有第一PCB板和双排插孔的适配器接口盒以及排母信号采集适配器；

所述同轴线缆由内至外分别具有中心信号导体、内部绝缘层、屏蔽网和外部绝缘层；

适配器接口盒的双排插孔的一排插孔通过第一PCB板上的多条走线与多个同轴线缆的中心信号导体独立的电连接，双排插孔的另一排插孔通过第一PCB板上的地线与多个同轴线缆的屏蔽网独立的电连接；

排母信号采集适配器内设转接电路板，其一端设有与适配器接口盒的双排插孔插接的双排插针；其另一端具有双排插孔，每个插孔与对应的插针通过转接电路板上的走线独立的电连接，转接电路板的走线之间设有信号衰减电路。

进一步，排母信号采集适配器的双排插孔的每一个插孔与双排插针的每一个插针之间的走线上设有一信号衰减电路。

进一步，其特征在于，所述适配器接口盒上设置有一凹槽，所述排母信号采集适配器上设置有一与该凹槽相卡合的凸起。

进一步，所述衰减电路包括：串联的阻尼电阻及分压电路，所述阻尼电阻一端电连接所述排母信号采集适配器的插孔，所述分压电路一端电连接所述排母信号采集适配器的插针，所述分压电路包括相互并联的电阻和电容。

进一步，所述第一PCB板上具有孔状绝缘物，每一同轴缆线的中心信号导体分别穿过所述孔状绝缘物的每一个导向隔离孔焊接在所述第一PCB板的焊接处。

本发明的优点在于：

本发明通过重新设计高性能多通道通用探头的拓扑结构及前端的探头附件结构，可最大程度的提供优越的信号采集性能及方便用户使用。同时加入了可更换的多种适配器，可以满足各种测试要求。

1.能实现多种仪器组合方式测量，当被测源是双排针结构时，能直接被测源插入排母信号采集适配器进行测量；

2.通过排母信号采集适配器中转接电路板内的信号衰减电路，可以对多通道获取探头的带宽进行选择，并能通过优化衰减电路参数，得到不同带宽的探头，提供给用户使用，实现多种带宽的测量。

附图说明

图1：现有技术中一种小探头连接方式；

图2：现有技术中另一种小探头连接方式；

图3(a)：本发明一种具有适配器的多通道信号获取探头结构示意图；

图3(b)：测试附件结构示意图；

图4：适配器接口盒、排母信号采集适配器和小探头转接适配器之间的连接示意图；

图5：适配器接口盒局部放大示意图；

图6：排母信号采集适配器内部结构示意图；

图7：小探头结构示意图；

图8：信号衰减电路原理图；

图9：小探头与测试夹的连接示意图；

图10：小探头与测试探针的连接示意图；

图11：小探头与测试附件的连接示意图；

图12：小探头与接地扩展件结构示意图；

图13：小探头与接地扩展件连接结构示意图；

图14：小探头与接地扩展件连接形成2×n排母中的一列；

图15：小探头与接地扩展件连接形成2×n排母阵列；

图16：排母信号采集适配器与公头和母头延长线的连接示意图；

图17：排母信号采集适配器与母头延长线及测试夹之间的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。如图3（a）所示，一种具有适配器的多通道信号获取探头包括：顺次连接的接插头1、具有多个同轴线缆的带状线缆2、具有第一PCB板和双排插孔的适配器接口盒3以及排母信号采集适配器4；所述同轴线缆由内至外分别具有中心信号导体、内部绝缘层、屏蔽网和外部绝缘层；适配器接口盒3的双排插孔的一排插孔通过第一PCB板上的多条走线与多个同轴线缆的中心信号导体独立的电连接，双排插孔的另一排插孔通过第一PCB板上的地线与多个同轴线缆的屏蔽网独立的电连接；所述排母信号采集适配器4内设转接电路板，其一端设有与适配器接口盒的双排插孔插接的双排插针；其另一端具有双排插孔，每个插孔与对应的插针通过转接电路板上的走线独立的电连接，转接电路板的走线之间设有信号衰减电路。

所述接插头1用来与测量仪器的信号接口连接固定，带状线缆2其内部包含有多条电性能上独立的细同轴线缆。适配器接口盒3可以配备不同的探头前端适配器，例如，配备排母信号采集适配器4,用于测量排针形式的被测源；将排母信号采集适配器4插接排针形式的被测源，就能够将被测信号依次通过适配器接口盒3和带状线缆2，最终通过接插头1接入测试仪器的信号接口。此外，适配器接口盒3还可以配备一小探头转接适配器5，用来转接若干细小探头6，该小探头6用来直接测量信号源。

本发明由于采用了排母信号采集适配器4，因此可以对排针式的被测源进行测量，将被测源的双排针直接插入排母信号采集适配器的双排插孔即可进行测量，使用方便、快捷，不需要像现有技术那样把小探头一个一个的与被测源连接。

参照图3（b），本发明还包含丰富的前端探测附件，包括：接地扩展附件7,公头延长线8，母头延长线9,测试探针10,测试夹11。各种附件还可以自由进行多种搭配使用，更加方便用户测量。

如图4所示为适配器接口盒、排母信号采集适配器和小探头转接适配器之间的连接示意图。结合图3（a），接插头1可以分出两条带状缆线2，每一条带状缆线2的一端均连接适配器接口盒3，排母信号采集适配器4可被插在一个适配器接口盒3上，小探头转接适配器5可被插在另一个适配器接口盒3上；至多10条小探头6可被插在小探头转接适配器5上。参照图4，适配器接口盒3上设置有一凹槽，所述排母信号采集适配器4上设置有一与该凹槽相卡合的凸起。当排母信号采集适配器插4入适配器接口盒3时，由于有凹槽和凸起可使得排母信号采集适配器4和适配器接口盒3不会插反。如图5所示，所述适配器接口盒3上的第一PCB板26上具有孔状绝缘物25，每一同轴缆线的中心信号导体分别穿过所述孔状绝缘物25的每一个导向隔离孔焊接在所述第一PCB板26的焊接处。孔状绝缘物25上包括若干个线缆导向隔离孔，将带状线缆中各条同轴线缆穿过所述线缆导向隔离孔后，在第一PCB26板上相应的焊点出进行焊接。上述孔状绝缘物的设置使得焊接更方便快捷、且焊接效果整齐，并且保证探头的最大带宽，以及通道间的信号隔离，减小通道串扰。通过第一PCB板26相互隔离的走线与焊接在第一PCB板26上的双排插孔电连接后，配合外壳，就构成了适配器接口盒3。

如图6所示为排母信号采集适配器内部结构示意图，排母信号采集适配器4包括上盖12，下盖14及内部的转接电路板13，电路板13其一端设有与适配器接口盒的双排插孔插接的双排插针；其另一端具有双排插孔，每个插孔与对应的插针通过电路上的走线独立的电连接，转接电路板的走线之间设有信号衰减电路。所述衰减电路包括：串联的阻尼电阻及分压电路，所述阻尼电阻一端电连接所述排母信号采集适配器的插孔，所述分压电路一端电连接所述排母信号采集适配器的插针，所述分压电路包括相互并联的电阻和电容。将衰减电路设计在排母信号采集适配器中，也即最接近被测源的地方，在测量高频信号的时候，不易受到外界电磁波的干扰，在提供测试测量方便性的同时也在测量性能上给予最大的保证。

此处，排母信号采集适配器的双排插孔的多个插孔与双排插针的多个插针之间可以共用一个衰减电路，也可以是每一个插孔与相对应的插针时间具有独立的衰减电路。

如图7所示为小探头结构示意图，其中小探头6手枪形状的头部内具有一块小电路板15，上面设有信号衰减电路，经过包胶工艺被加工为手枪头形状头部16。其中小电路板的长端17是采集信号的入口，短端18是接地端。

图8为排母信号采集适配器中转接电路板内的信号衰减电路原理图。其中，P1为一个焊盘，用于焊接排母信号采集适配器的一排插孔中的一个插孔，和被测信号连接，P2为一个焊盘，用于焊接排母信号采集适配器的一排插针的一个插针。排母信号采集适配器的另一排插孔中的各个插孔分别通过转接电路板的地线与另一排插针中的各个插针电连接，用于连接被测电路的参考地。其中R3、C2为测试设备的输入电阻和电容。转接电路板中的R1为阻尼电阻，用于改善频率响应，R2、C1用于和R3、C2进行分压，形成衰减。如不考虑寄生电容，如需衰减A倍，则A=(R2+R3)/R3=（C1+C2）/C1。其中C1用于补偿测试设备输入电容C2，使高频和低频的幅频响应基本一致。

衰减电路，决定了多通道信号获取探头的衰减倍数，当改变R2和C1时，就改变了衰减倍数。例如，在不考虑寄生电容的情况下，如需衰减A倍，则A=(R2+R3)/R3=（C1+C2）/C1，较佳的，当输入设备的输入电阻为10kΩ，输入电容为90pF，衰减电路中R2为90kΩ，C1为10pF，阻尼电阻取249Ω时，可以实现较好的频率响应，达到300MHz以上的带宽。其中C1用于补偿被测设备输入电容C2，使高频和低频的幅频响应基本一致。衰减倍数、信号线缆带宽、阻尼电阻R1以及电路板寄生参数决定了多通道获取探头的带宽，通过优化这些参数，可以实现不同带宽的探头，提供用户使用，就可以实现多种测量带宽。

图9为小探头与测试夹的连接示意图，手枪头形状头部16可以插入测试夹11中,测试夹11前端的小夹子，可以夹持芯片引脚或者其余外露的导体进行测量。更加方面用户使用。

图10为小探头与测试探针的连接示意图；图11为小探头与测试附件的连接示意图；手枪头形状头部16还可以插入公头延长线8，母头延长线9,测试探针10等多种测试附件。该类测试附件中都会串联有高精密电阻，用来改善信号的频率响应，达到更好的测试效果。前端改为测试探针10的话则其测试效果将会更好。

为了高性能的测量双排针信号，本发明还提供了另一种实现方式。对小探头进行扩展连接测量，如图12-15所示，小探头的手枪头形状头部16插入接地扩展附件7中形成2×n排母中的一列。如图16所示为接地扩展件放大示意图，接地扩展附件7上面有一根方针，用来插入手枪头形状头部16下方的孔内。而且7上还有一个半圆形的小凸台201，用于和7上的半圆形小凹坑202配合锁紧。

图13中，其中手枪头形状头部16左侧被设计为有3个装配孔21,右侧被设计为有3个凸起的装配柱22。装配孔21与装配柱22的尺寸，根据包胶材料的弹性系数，经过计算，保证当它们对准按压后可以紧密的连接。当若干手枪头形状头部16按此方式层叠安装可形成一个双排母结构，用于双排针被测源的测量连接。

图16中，排母信号采集适配器4与公头和母头延长线的连接示意图；排母信号采集适配器4中包含衰减电路。所以可以在此适配器上插入公头延长线8和母头延长线9,来进行测量。更方便用户使用。

图17中，排母信号采集适配器与母头延长线及测试夹之间的连接示意图；当需要测量芯片管脚或者其他比较难固定的被测源时，还可以在母头延长线9上安装测试架11，由测试夹11来进行固定夹持被测源。

使用探头进行测试时，带有弹簧按钮的接插头1用来与测量仪器连接固定，从其尾部分出两条独立的带状线缆2。该带状线缆2内部包含有10条电性能上独立的细同轴线缆。两条带状线缆2另一端分别是一个扩展接口3，可以配备不同的探头前端适配器，包括图示的排母信号采集适配器4，小探头转接适配器5。其中排母信号采集适配器4内部有独立的衰减电路，可被直接插在排针上同步测量其上的信号。方便用户操作。其中小探头转接适配器5内部不包含衰减电路,作为小探头6的汇集转接部件，可以插入10条小探头6。每一条小探头6的前端手枪头形状头部16内包含衰减电路，可直接用其测量被测源。

当被测源为双排针结构时，用户可以在扩展接口3上插入排母信号采集适配器4，然后利用排母信号采集适配器4对双排针被测源进行测量。根据用户的不同测试要求，本专利还提供另外的测量方法，用户可以在扩展接口3上插入小探头转接适配器5，小探头转接适配器5前端又可以插入若干小探头6。每个小探头6安装上接地扩展附件7后可进行双排针被测源其中两根针的测试。当把若干安装上接地扩展附件7小探头6，通过结构上的装配孔21与装配柱22进行连接后，将会组成一个排母，且该排母的测试顺序可以通过改变小探头6之间的装配次序进行调整，为用户的测试测量带来更佳的方便性和灵活性。

当需要测量离散的单独信号源时，本发明也提供了多种可选择的方案。小探头6插入小探头转接适配器5中，然后在小探头6上插入公头延长线8和母头延长线9，公头延长线8和母头延长线9被用来连接被测源。也可以把小探头6的手枪头形状头部16插入测试夹中11，测试夹11用来连接被测源。还可以把公头延长线8和母头延长线9插入排母信号采集适配器4上，然后公头延长线8和母头延长线9被用来连接被测源。当被测源不好连接固定时，母头延长线9的孔端还可以被插入测试夹11中，通过测试夹11来更可靠的夹持被测源。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种具有适配器的多通道信号获取探头，其特征在于，该探头包括：顺次连接的接插头、具有多个同轴线缆的带状线缆、具有第一PCB板和双排插孔的适配器接口盒以及排母信号采集适配器；

所述同轴线缆由内至外分别具有中心信号导体、内部绝缘层、屏蔽网和外部绝缘层；

适配器接口盒的双排插孔的一排插孔通过第一PCB板上的多条走线与多个同轴线缆的中心信号导体独立的电连接，双排插孔的另一排插孔通过第一PCB板上的地线与多个同轴线缆的屏蔽网独立的电连接；

排母信号采集适配器内设转接电路板，其一端设有与适配器接口盒的双排插孔插接的双排插针；其另一端具有双排插孔，每个插孔与对应的插针通过转接电路板上的走线独立的电连接，转接电路板的走线之间设有信号衰减电路。

2.根据权利要求1所述的一种具有适配器的多通道信号获取探头，其特征在于，排母信号采集适配器的双排插孔的每一个插孔与双排插针的每一个插针之间的走线上设有一信号衰减电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有适配器的多通道信号获取探头，其特征在于，所述适配器接口盒上设置有一凹槽，所述排母信号采集适配器上设置有一与该凹槽相卡合的凸起。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有适配器的多通道信号获取探头，其特征在于，所述衰减电路包括：串联的阻尼电阻及分压电路，所述阻尼电阻一端电连接所述排母信号采集适配器的插孔，所述分压电路一端电连接所述排母信号采集适配器的插针，所述分压电路包括相互并联的电阻和电容。

5.根据权利要求1或2所述的一种具有适配器的多通道信号获取探头，其特征在于，所述第一PCB板上具有孔状绝缘物，每一同轴缆线的中心信号导体分别穿过所述孔状绝缘物的每一个导向隔离孔焊接在所述第一PCB板的焊接处。

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