N2797A极限温度有源探头提供可靠的高低温测试

许多工程师需要验证他们的产品在不同工作温度条件下的性能。迄今为止，极限温度测试要求工程师在非指定温度范围内使用探头，从而会损坏探头。无论是有源还是无缘探头，大部分探头具有指定的工作温度范围，从0至50摄氏度。新型Agilent N2797A极限温度有源探头可在更宽泛的温度范围（-40至85℃）内工作，且不会受损。工程师能够在温度舱内使用探头和探测附件，探头适配夹和示波器位于温度舱外。

可靠性温度测试在电子设计流程中非常重要。它有助于在早期检测产品故障；确定合理的校准/保修时间；了解产品在极端温度条件下的长期性能。电子行业把温度划分为三个等级。首先是所谓的标准范围或商用级，在0℃至+40℃范围内产品可以获得全面的质保。–45℃至+80℃是一个更严苛的温度范围，通常用于消费电子产品的极限测试。最后是极限温度范围，通常用于军事、汽车和航空航天行业，范围为–55℃至+150℃。

在对电子产品执行环境测试时，测试工程师通常面临着一个困境：探测系统必须能够像产品一样适应严峻的环境条件。例如，车载设备的强化寿命测试需要在-55℃至+150℃温度范围内进行。迄今为止，极限温度测试要求工程师在非指定温度范围内使用探头，从而会损坏探头。无论是有源还是无缘探头，大部分探头具有指定的工作温度范围，从0至+50℃。同轴电缆介质材料的热膨胀会使这些常规探头受损。塑料外壳在+60℃以上的温度就会开始变形。随着温度向极限范围靠拢，有源探头放大器的频率响应开始下降。图1显示了在高温老化测试之后，普通同轴电缆的外部屏蔽出现故障。

图1：在120℃高温下完成了环境测试，常规探头受损。

图2显示了在环境舱内进行多次热循环之后，对探头连接器进行X光纤检测。同轴电缆中的介质材料会收缩，把中心探针从插座中拔出。这种降级最终会引起直流不连续性。

图2：热循环引起的探头连接器故障。

与其在环境舱内放入脆弱的探头，测试工程师往往使用延长电缆连接目标和示波器。然而，这种方法存在严重不足。首先，它极大地限制了带宽，由于延长输入电缆的寄生电感和电容还会引起非平坦频率响应。典型地线的电感是1nH/mm.一米长的延长线会在探测路径中产生大约1μH感抗，从而导致测量带宽低至几kHz范围。另一个问题是电磁耦合所引起的信号失真越来越明显。延长线越长，耦合路径也就越长。随着设计复杂程度的加深，电磁噪声源密度也在提高。延长线的功能类似于接收天线，能够有效地在测量路径中耦合电磁噪声。最后，延长线还会给被测电路增添额外的负载。有时候，这种负载太过明显。例如，典型FR4 50Ω同轴电缆具有20pF/米的负载。对于高阻抗电路，过高的负载会使信号严重失真，从而引起功能故障。