如何正确使用高速探头前端--probe head

????????目前市面上的高速有源探头种类丰富，使用灵活，如下图所示，结构多为放大器+焊接前端的组合，以E2677B探头前端为例，其焊接前端电阻有三种选择，91ohm时可实现全带宽使用（12GHz），那么，阻值的不同，到底会产生怎样的测试影响呢？

????????要搞清楚这个问题，最简单地方式，就是建立其电路等效模型，如下图所示，为官方资料中提供的E2677B的spice模型，包括前端焊接电阻以及衰减器，都可以用RLC参数化的形式建立相应的电路模型，并且，根据文献[1]中的描述，可以将模型按照功能模块进行大致划分。

????????首先，利用ADS软件，将上述的spice电路模型进行还原，并仿真得到差分100ohm情况下的电路转移阻抗；

????????结果对比显示，得到的仿真数据，与文献[3]中提供的原始数据完全匹配；

????????然后，根据文献[2]中的描述，探头内部的补偿RC网络将放大器与探头输入隔离开来，并对输入信号进行衰减，因此，探头的原理图可以分为两个不同的部分，第一部分模拟被测点与衰减器输入之间的物理连接，第二部分对衰减器输入后的电路进行建模，第二部分通常是恒定的，然而，第一部分不是恒定的，它取决于物理连接的几何形状，即电阻焊接时的具体选择方式，因此，瞬态仿真时，可将RC补偿网络以及其后的电路统一作为负载进行考虑，即Vout节点置于该部分的前端，正负极信号均是如此；

????????得到的阶跃信号对比结果显示，只有91ohm时，信号边沿的失真度最小（图中紫色曲线），而0ohm时，信号边沿会产生强烈地振铃（图中红色曲线），150ohm时，信号边沿明显变缓（图中蓝色曲线）。

????????并且，91ohm时，测得100mV阶跃信号20~80%输入上升沿为33ps时（图中红色曲线），输出上升沿为44ps（图中蓝色曲线），损耗并不大，实际使用时，需要控制电阻的引线长度，因为，长引线会导致引线电感和杂散电容的提升，会进一步减缓信号的上升沿。

????????最后，观察了Vout节点处的频响曲线，结果显示，150ohm阻值时，虽然-3dB带宽达到了14.19GHz，但是，产生了1.765dB的正向谐振，相比较而言，91ohm阻值时，频响曲线过渡更为平缓，输出将更为准确地跟踪所有频率上的输入；

????????那么，是不是继续降低阻值，可以获取更为平坦的频响曲线呢？答案是可以，如图所示，随着阻值的降低，曲线过渡更为平坦，但是是以牺牲-3dB带宽为代价，因此，该焊接前端电阻值的选取，是有定量考虑的，需要考察带宽、谐振、上升沿等诸多因素，这也是为何实际使用时，采用其它电阻值依然可以获取不错的测试结果的原因。

????????参考文献：

????????[1] Performance Comparison of Differential and Single-Ended Active Voltage Probes；

????????[2] The Truth About the Fidelity of High-Bandwidth Voltage Probes；

????????[3] 1168/9B-Series Differential and Single-Ended Probes；?