DE19603802A1 - Spannungssonde mit Vielfachanschlußleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Spannungssonden zum Leiten eines Testsignals von einem zu testenden elektroni­ schen Schaltungselement zu einem Oszilloskop oder zu einem anderen elektronischen Meßgerät, und insbesondere auf eine derartige Sonde, die Vielfachanschlußleitungen aufweist, die auf einer kleinen Fläche dicht gepackt sind.

Spannungssonden werden allgemein verwendet, um analoge Test­ signale von einer zu testenden Schaltung zu einem Oszillo­ skop oder zu einem anderen elektrischen oder elektronischen Testgerät zu leiten. Eine derartige elektronische Sonde muß in der Lage sein, ein elektrisches Signal auf einem Knoten oder Anschlußstift der zu testenden Schaltung zu dem Test­ gerät zu leiten, ohne dasselbe zu verzerren, d. h. mit einer hohen Signalintegrität. Ferner sollte es weder eine Spannung noch einen Strom an die zu testende Schaltung anlegen. Ge­ genwärtige elektronische Schaltungen arbeiten bei Frequen­ zen, die sich von Gleichstrom bis zu mehreren Gigahertz erstrecken. Somit müssen Testsonden, die in der Lage sind, mit einer breiten Vielzahl von Schaltungen verwendet zu werden, in der Lage sein, eine hohe Signalintegrität über eine breite Bandbreite von Frequenzen zu schaffen.

Integrierte und hybride Schaltungen werden immer komplexer und kleiner, was dazu führt, daß immer größere Anzahlen von Gehäuseanschlußleitungen in einen immer kleineren Raum ge­ drängt werden, d. h., daß die Anschlußleitungen extrem dicht mit sehr kleinen Zwischenräumen angeordnet werden. Die Tech­ nik hat auf diese Anforderung geantwortet, indem große An­ zahlen von Vorrichtungen hergestellt worden sind, die dazu entworfen sind, um eine Schnittstelle mit Schaltungsgehäusen zu bilden, wie z. B. PQFPs (PQFP = Plastic Quad Flat Packages = Kunststoff-Viererflachgehäuse). Diese Vorrichtungen schaf­ fen eine Verbindung zwischen dem dichten Array von Ausgangs­ anschlußstiften auf einem Schaltungsgehäuse zu einem weniger dichten Array von Ausgängen, die mit einer tragbaren Sonde leichter manuell kontaktiert werden können.

Es ist zeitaufwendig, ein Signal nach dem anderen manuell zu messen. Somit würde es nützlich sein, ein Sondensystem mit einer hohen Dichte von Sondenkanälen zu haben, die über ei­ nen Computer oder eine andere Auswahleinrichtung elektro­ nisch ausgewertet werden können. Ein derartiges Sondensystem wurde in der ebenfalls anhängigen U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer PD 1094751 geschaffen. Bei diesem Sonden­ system ist jedoch die hohe Dichte der Verdrahtung in der zu testenden Schaltung und in den Verbindungen durch die Sonde selbst fortgesetzt. D.h., daß die Sonde im wesentlichen die gleiche hohe Schaltungsanordnungsdichte wie bekannte inte­ grierte und hybride Schaltungen aufweist. Die Nähe der ein­ zelnen Anschlußleitungen bei derartigen Schaltungsanordnun­ gen hoher Dichte resultiert im allgemeinen in einer Kopplung zwischen den Anschlußleitungen und in einem zugeordneten Rauschen, einer Verzerrung, usw.

Bisher waren die meisten, wenn nicht sogar alle, Gehäuse hoher Dichte, die integrierte Schaltungen enthalten, Digi­ talschaltungen. Bei der digitalen Schaltungstechnik ist eine hohe Signalintegrität kein wesentliches Ziel, da digitale Schaltungen nur den Anstieg oder Abfall eines digitalen Signals erfassen müssen. Somit existiert bei digitalen Schaltungen ein viel größerer Toleranzgrad der Kopplung, des Rauschens, der Verzerrung, usw., als er bei analogen Schal­ tungsgeräten sein kann. Ferner müssen digitale Schaltungen nicht über eine breite Bandbreite von Frequenzen ohne Ver­ zerrungen arbeiten, da bei digitalen Schaltungen kleinere Signalformvariationen meistens unwichtig sind.

Somit schien die Entwicklung eines Sondensystems mit einer hohen Dichte von Sondenkanälen, die elektronisch ausgewählt werden können, unmöglich, da es schien, daß ein derartiges System inkonsistent mit den Anforderungen gegenwärtiger Son­ densysteme nach einer hohen Signalintegrität und einer hohen Bandbreite ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein störungsarmes Sondensystem mit einer hohen Dichte von Son­ denkanälen und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Sonde zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine analoge Spannungssonde gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen einer ana­ logen Spannungssonde gemäß Anspruch 7 gelöst.

Die vorliegende Erfindung löst das obige Problem unter Ver­ wendung neuer Materialien und Techniken bei der Konstruktion der Schaltungsplatine für die Sonde. Die Schaltungsanschluß­ leitungen wurden aus extrem feinen Leiterbahnen, vorzugswei­ se etwa 0,0762 mm (3 Millizoll) fein, hergestellt. Ein neues Material für die Schaltungsplatine mit einer sehr niedrigen dielektrischen Konstante, und das in dünnen Schichten herge­ stellt werden kann, wurde verwendet, um die Leiterbahnen und die Masseebene zu trennen. Vorzugsweise ist das Material ein Polytetrafluorethylen, wobei ein derartiges Material vor­ zugsweise unter dem Warenzeichen DICLAD verkauft wird. Die­ ses Material wurde zur Verwendung in der Mikrowellenelektro­ nik entwickelt, es wurde jedoch herausgefunden, daß es bei Schaltungsplatinen nützlich ist, um eine kapazitive Kopplung mit der Masse zu reduzieren.

Zusätzlich ist jede aktive Anschlußleitung von jeder anderen aktiven Anschlußleitung durch eine Anschlußleitung getrennt, die mit der Masseebene verbunden ist, was eine Kopplung zwi­ schen den aktiven Anschlußleitungen reduziert. Vergrabene Widerstände in der Schaltungsplatine, die Implementierung des Verstärkers in einem integrierten Schaltungschip und die Verwendung von Auf-Chip-Eingangsteilernetzwerken tragen ebenfalls zur Reduktion der Kopplung zwischen benachbarten Sondenkanälen bei.

Zusätzlich ist die Sonde derart entworfen, daß ihre Masse und die Masse der zu testenden Schaltungen so nah als mög­ lich angeordnet sind. Dies wird erreicht, indem die Anzahl von Sondenanschlußleitungen, die sowohl mit der Sondenmasse als auch der Masse der zu testenden Schaltung verbunden sind, maximiert wird. Dies wird erleichtert, indem es dem Benutzer der Sonde erlaubt wird, die Anschlußstifte auf der zu testenden Schaltung, welche die Massen sein sollen, zu definieren, und dann die Sonde derart zu entwerfen, daß alle Sondenanschlußleitungen, die auf Masse gelegten Anschluß­ stiften der zu testenden Schaltung entsprechen, mit der Son­ denmasse verbunden werden. Dies alles eliminiert Rauschen, Kopplungen und Rückkopplungen über die Masse.

Die Erfindung schafft eine analoge Spannungssonde mit fol­ genden Merkmalen: einer integrierten Schaltung mit einer Mehrzahl von IC-Eingängen (IC = Integrated Circuit), einem Ausgang und einem analogen Verstärker, der zwischen die Ein­ gänge und den Ausgang schaltbar ist; einer Schaltungsplatine mit einer Sondenmasse einschließlich einer Masseebene; einer Mehrzahl von Eingangsanschlußleitungen, wobei ein Ende jeder Anschlußleitung mit einem der IC-Eingänge verbunden ist und das andere Ende angepaßt ist, um mit einer zu testenden Schaltung verbunden zu werden, wobei jede Anschlußleitung eine Leiterbahn auf der Schaltungsplatine aufweist, wobei jede Leiterbahn zwischen 0,0127 mm (0,5 Millizoll) und 0,127 mm (5 Millizoll) breit ist; und wobei die Schaltungsplatine ferner ein dielektrisches Material zwischen der Masseebene und den Leiterbahnen aufweist, wobei die dielektrische Kon­ stante des dielektrischen Materials 5 oder weniger ist. Vor­ zugsweise umfaßt die analoge Spannungssonde ferner eine Mehrzahl von Zwischenanschlußleitungen, wobei jede Zwischen­ anschlußleitung zwischen einem benachbarten Paar der Ein­ gangsanschlußleitungen positioniert ist und jede Zwischen­ anschlußleitung mit der Sondenmasse verbunden ist, wodurch jede Eingangsanschlußleitung von benachbarten Anschlußlei­ tungen durch eine auf Masse gelegte Zwischenanschlußleitung getrennt ist. Vorzugsweise beträgt die dielektrische Kon­ stante 2,2 und das dielektrische Material weist DICLAD-Poly­ tetrafluorethylen mit einer Dicke zwischen 0,1016 mm (4 Mil­ lizoll) und 0,1524 mm (6 Millizoll) auf. Vorzugsweise umfaßt jede Eingangsanschlußleitung ferner einen Widerstand, der in der Schaltungsplatine vergraben ist, wobei die analoge Span­ nungssonde ferner eine Mehrzahl von Auf-Chip-Eingangsteiler­ netzwerken aufweist, wobei jedes dieser Netzwerke mit einer Eingangsanschlußleitung verbunden ist.

Bei einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine analoge Spannungssonde mit folgenden Merkmalen: einer Mehrzahl von Sondeneingängen, einem Ausgang und einem analogen Verstär­ ker, der zwischen die Eingänge und den Ausgang schaltbar ist; einer Schaltungsplatine einschließlich einer Sonden­ masse; einer Mehrzahl von Eingangsanschlußleitungen, die zwischen die Eingänge und den Verstärker geschaltet sind, wobei jede Anschlußleitung eine Leiterbahn auf der Schal­ tungsplatine aufweist; und einer Mehrzahl von Zwischenan­ schlußleitungen, wobei jede Zwischenanschlußleitung zwischen einem benachbarten Paar der Eingangsanschlußleitungen posi­ tioniert ist und jede Zwischenleitung mit der Sondenmasse verbunden ist, wodurch jede Eingangsanschlußleitung von be­ nachbarten Eingangsanschlußleitungen durch eine auf Masse gelegte Zwischenanschlußleitung getrennt ist. Vorzugsweise werden ausgewählte Eingangsanschlußleitungen mit der Sonden­ masse verbunden. Vorzugsweise umfaßt die Sonde eine inte­ grierte Schaltung, wobei der analoge Verstärker in der inte­ grierten Schaltung positioniert ist. Vorzugsweise umfaßt die Sondenmasse eine Stromrückwegmasse, um einen Hochfrequenz­ strom von der Sondenschaltung zu entfernen.

Bei einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfah­ ren zum Herstellen einer Spannungssonde des Typs, der mit einer zu testenden Schaltung verbindbar ist, wobei die zu testende Schaltung eine Schaltungsmasse und eine Mehrzahl von Schaltungsknoten aufweist und das Verfahren folgende Schritte aufweist: Schaffen einer analogen Spannungssonde, die eine Schaltungsplatine einschließlich einer Sondenmasse und einer Mehrzahl von Eingangsanschlußleitungen aufweist, wobei die Eingangsanschlußleitung eine Leiterbahn auf der Schaltungsplatine aufweist, und jede der Mehrzahl von Ein­ gangsanschlußleitungen angepaßt ist, um mit einem speziellen Knoten der schaltungsknoten verbunden zu werden; und Ver­ binden jeder Eingangsanschlußleitungen, die ausgewählten Schaltungsknoten entspricht, mit der Sondenmasse. Vorzugs­ weise weist der Schritt des Verbindens das Auswählen, welche der Schaltungsknoten mit der Schaltungsmasse verbunden wer­ den, und das Verbinden jeder Eingangsanschlußleitung, die den Knoten entspricht, die ausgewählt sind, um mit der Schaltungsmasse verbunden zu werden, mit der Sondenmasse auf. Vorzugsweise wird der Schritt des Auswählens durch den Benutzer der Schaltung durchgeführt, wobei der Schritt des Verbindens das Maximieren der Anzahl der ausgewählten Schal­ tungsknoten und daher das Maximieren der Anzahl von Verbin­ dungen zwischen der Schaltungsmasse und der Sondenmasse auf­ weist. Vorzugsweise umfaßt der Schritt des Schaffens ferner das Schaffen einer Mehrzahl von Zwischenanschlußleitungen, wobei jede Zwischenanschlußleitung zwischen einem benach­ barten Paar der Eingangsanschlußleitungen positioniert ist, wobei der Schritt des Verbindens ferner das Verbinden jeder Zwischenanschlußleitung mit der Sondenmasse aufweist, wo­ durch jede Eingangsanschlußleitung von benachbarten Ein­ gangsanschlußleitungen durch eine auf Masse gelegte Zwi­ schenanschlußleitung getrennt ist.

Die Erfindung schafft nicht nur eine tragbare Spannungsson­ de, die Hunderte von Sondenkanälen aufweist, während eine hohe Bandbreite und eine hohe Signalintegrität beibehalten werden, sondern dieselbe führt dies einfach durch, wodurch es möglich ist, daß die Sonde relativ preisgünstig herge­ stellt werden kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm des bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels eines elektronischen Sondensystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm eines typischen PQFP-Son­ denkopfs mit hoher Dichte des Sondensystems von Fig. 1;

Fig. 3 ein Detail eines Sondenkopfs von Fig. 2, das die Struktur und Anordnung der Schaltung einschließlich von Anschlußleitungen und integrierten Schaltungs­ chips zeigt;

Fig. 4 ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Sondenkopfs ge­ mäß der Erfindung und eines PQFP, das zeigt, wie der Sondenkopf an dem PQFP angebracht ist;

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm der Eingangsschaltung, die das Eingangsteilernetzwerk aufweist, der integrier­ ten Schaltung von Fig. 7;

Fig. 7 ein Blockschaltdiagramm eines integrierten Schal­ tungschips von Fig. 3.

Fig. 1 zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines analo­ gen Spannungssondensystems 100, bei dem die Erfindung imple­ mentiert ist. Es sollte offensichtlich sein, daß das in den Figuren und hierin beschriebene spezifische System beispiel­ haft ist, d. h. daß die Absicht besteht, bevorzugte Beispiele der Erfindung zu zeigen, damit Fachleute dieselbe voll und ganz verstehen und implementieren können. Es ist nicht beab­ sichtigt, die Erfindung auf die spezifischen hierin be­ schriebenen und gezeigten Beispiele zu begrenzen.

In dieser Offenbarung bedeutet der Ausdruck "elektrisch ver­ bunden", wenn er bei zwei elektrischen Elementen, wie z. B. einem Eingang und einem Ausgang verwendet wird, daß ein elektrisches Signal, wie z. B. eine Spannung, ein Strom, ein analoges Signal oder ein digitales Signal, von einem Element zu dem anderen laufen wird. Dies dient zur Unterscheidung einer physischen Verbindung durch elektrische Komponenten. Ein Eingang und ein Ausgang kann beispielsweise durch Dräh­ te, Verstärker, Transistoren, Widerstände und andere elek­ trische Komponenten physisch verbunden sein, wobei jedoch kein Signal von dem Eingang zu dem Ausgang laufen wird, da eines oder mehrere der Schalt- oder Verstärkungs-Komponenten ausgeschaltet sein kann. In diesem Fall sind der Eingang und der Ausgang nicht "elektrisch verbunden". In dieses Offenba­ rung meint der Ausdruck "Verstärker" eine elektronische Schaltung, die Signale weiterleitet, wobei gewöhnlich die Amplitude verändert wird, jedoch keine wesentliche Verzer­ rung auftritt. Der Ausdruck "Verstärker" umfaßt ferner 1 : 1-Ver­ stärker sowie negative Verstärker und nicht nur Verstär­ ker mit einem positiven Gewinn.

Das Sondensystem 100 umfaßt drei PQFP-Sonden, wie z. B. 101, von denen jede einen Sondenkopf wie z. B. 103 und zwei Ko­ axialkabel 115 aufweist. Jeder der Sondenköpfe 102, 103 und 104 weist eine spezifische Anzahl von Eingängen 105 (In = Ein) auf und ist mechanisch in einem Sondenkörper 515 (Fig. 5) gehäust, wobei der Sondenkörper entworfen ist, um ohne weiteres in einer Hand gehalten zu werden und ohne weiteres mit einem spezifischen PQFP 510 (Fig. 5) mechanisch gekop­ pelt zu werden. Die Sondeneingänge 105 in der Form eines Schaltungsgruppenarrays 520 sind entworfen, um ohne weiteres mit den Eingängen des spezifizierten PQFP elektrisch gekop­ pelt zu werden. Der Sondenkopf 102 ist beispielsweise ent­ worfen, um an ein PQFP mit 240 Anschlußstiften gekoppelt zu werden, wobei der Sondenkopf 103 entworfen ist, um an ein PQFP 530 mit 208 Anschlußstiften gekoppelt zu werden, wäh­ rend der Sondenkopf 104 entworfen ist, um an ein PQFP mit 160 Anschlußstiften gekoppelt zu werden.

Das beispielhafte Sondensystem 100 umfaßt ferner eine All­ zweck-Einzelpunktsonde 106, welche neun Sondenspitzen 108 und eine Schaltungsgruppe 109 umfaßt. Jede Sondenspitze 108 ist über ein 50-Ohm-Koaxialkabel 110 mit der Schaltungsgrup­ pe 109 verbunden. Die Allzwecksonde 106 kann verwendet wer­ den, um Schaltungen zu testen, bei denen kein spezifischer Sondenkopf verfügbar ist.

Das Sondensystem 100 weist zwei Ausgänge 129 und 130 auf. Auf ähnliche Weise weisen die meisten System-Komponenten, wie z. B. die Sondenköpfe 102 - 104 und die Schaltungsgruppe 109 zwei Ausgänge (Out = Aus), wie z. B. 111 und 112 auf. In jedem Fall wird ein Ausgang als der "A"-Ausgang (OutA) und der andere Ausgang als der "B"-Ausgang (OutB) bezeichnet. Jeder Sondenkopf 102, 103, 104, kann beliebige seiner Ein­ gänge 105 mit entweder einem oder seinen beiden Ausgängen verbinden. Der Sondenkopf 103 kann beispielsweise einen beliebigen seiner 240 Eingänge mit entweder einem oder sei­ nen beiden Ausgängen 111 und 112 verbinden. Jeder dieser ge­ trennten Wege durch das System, denen ein Signal von einem ausgewählten Eingang der Eingänge 105 oder Sondenspitzen 108 zu einem ausgewählten Sondenausgang der Sondenausgänge 129 und 130 folgen kann, definiert einen Kanal. In dem Fall der Sonde 100 und ihrer Komponenten laufen allgemein die Hälfte der Kanäle durch den "A"-Ausgang 129 und die Hälfte der Ka­ näle durch den "B"-Ausgang 130. Es wird angemerkt, daß nach­ folgend in einigen Fällen elektronische Schaltungen oder Elemente als auf der "A"-Ausgangsseite oder eine Komponente als eine "A"- oder "B"-Kanalkomponente bezeichnet werden.

Das Sondensystem 100 umfaßt ferner eine gedruckte Schal­ tungsplatine (PCB; PCB = Printed Circuit Board) 120, welche in einen Logikanalysator 130 paßt, der entworfen ist, um eine Schnittstelle mit der Sonde zu bilden, wobei der Lo­ gikanalysator in der Technik manchmal als ein "Grundgerät" oder "main frame" bezeichnet wird. Die PCB 120 enthält eine Kanalauswahl-Programmierschaltung 121, eine Kalibrations­ steuerungsschaltung 122, eine Versatzsteuerungsschaltung oder Offsetsteuerungsschaltung 123 und eine Sondenleistungs­ schaltung 124, wobei die Schaltungen gemeinsam einen Mikro­ prozessor 125 und seinen zugeordneten Speicher 126 verwen­ den. Die Kanalauswahl-Programmiereinrichtung 121 weist bei­ spielsweise den Speicher 126 und den Mikroprozessor 125 auf, derart, daß eine Kanalauswahlsoftware, die in dem Speicher 126 gespeichert ist, von dem Mikroprozessor 125 verwendet wird, um Ausgangssignale zu liefern, die bewirken, daß die Programmiervorrichtung 121 über ein Kabel 160 Daten an Pro­ gramm-Latch-Speicher (nicht gezeigt) in der Sonde 100 aus­ gibt. Der Mikroprozessor 125 und der Speicher 126 befinden sich nicht auf der PCB 120, sie sind jedoch in dem Grund­ gerät 133 und deshalb mit einer gestrichelten Umrandung ge­ zeigt. Die verschiedenen Schaltungen 121-126 auf der PCB 120 umfassen weitere elektrische Elementen und Verbindungen, die für Fachleute aus der folgenden Beschreibung offensicht­ lich sein werden.

Die PCB 120 umfaßt ferner einen Zweite-Ebene-Multiplexer 127. Der Multiplexer 127 ist als ein IC-Chip auf der PCB 120 implementiert und derselbe ist in der Lage, einen beliebigen seiner acht Eingänge mit entweder einem oder seinen beiden Ausgängen 129 und 130 zu verbinden. Zusätzlich umfaßt das Sonnensystem 100 eine Einrichtung 140 zum Eingeben von Steuerungssignalen, wie z. B. zum Programmieren des Zwei­ te-Ebene-Multiplexers 127, der Sondenköpfe 102 bis 104 und der Schaltungsgruppe 109. Bei dem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel umfaßt die Einrichtung 140 Wählscheiben 141 und eine Tastatur 142, obwohl fast jede Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Steuerungssignale verwendet werden könnte. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Wählscheiben 141 auf der Frontplatte des Logikanalysators 133 positio­ niert, wobei die Tastatur die Tastatur einer Computer-Ar­ beitsstation ist. Aus Gründen der Einfachheit sind sie je­ doch als eine gemeinsame Steuerungssignaleingabeeinrichtung 140 gezeigt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bilden mehrere Wählscheiben 145 zusammen mit der Kanalauswahl-Pro­ grammiereinrichtung 121 eine Auswahleinrichtung 143 zum Aus­ wählen eines der Sondeneingänge 105, 108 und eines der Son­ denausgänge 129 oder 130, während eine Wählscheibe 146 zu­ sammen mit der Kanalauswahl-Programmiereinrichtung 121 eine Gewinnauswahleinrichtung 144 bilden, um einen einer Mehrzahl von möglichen Gewinnen für Signale auszuwählen, die von dem ausgewählten Eingang zu dem Ausgang laufen.

Die Ausgänge 111, 112 der Sondenköpfe 102 bis 104 und die Schaltungsgruppe 109 sind über 50-Ohm-Standardkoaxialkabel 115 mit dem Zweite-Ebene-Multiplexer 127 verbunden. Die Aus­ gänge 129, 130 des Zweite-Ebene-Multiplexers 127 sind mit einem Testgerät, wie z. B. einem Oszilloskop 150, über 50-Ohm-Koaxialkabel 149 verbunden. Die Steuerungs-PCB 120 ist über ein mehradriges Kabel 160 mit den Sondenköpfen 102 bis 104, der Schaltungsgruppe 109 und dem Zweite-Ebene-Multi­ plexer 127 verbunden. Das mehradrige Kabel 160 umfaßt her­ kömmliche Leistungsleitungen, eine serielle Schnittstelle einschließlich Daten- und Takt-Leitungen und andere Leitun­ gen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Ko­ axialkabel 115 und die Drähte 160 in einem einzigen Kabel zusammengebunden.

Wie aus der obigen Beschreibung des Sondensystems zu sehen ist, umfaßt es hunderte von Kanälen, die in einem Gerät, wie z. B. dem Sondenkopf 103, zusammengepackt sind, das in einer Hand gehalten werden kann. Offensichtlich müssen die Kanäle physikalisch sehr nah zueinander angeordnet sein. Fig. 3 zeigt einen Abschnitt eines Sondenkopfes, der in seiner ho­ rizontalen Dimension etwa 1,27 cm (0,5 Zoll) mißt. Dieser Anschnitt umfaßt etwa 50 Anschlußleitungen 302, die eine Verbindung mit den integrierten Schaltungschips, wie z. B. 202, herstellen, die sich alle auf einer gedruckten Schal­ tungsplatine 306 befinden. Die Erfindung umfaßt den physi­ schen Entwurf und die Struktur der Anschlußleitungen 302, der Schaltungsplatine 306 und der integrierten Schaltungs­ chips, welcher es erlaubt, daß so viele Kanäle so dicht ge­ packt werden können, wobei gleichzeitig die hohe Signal­ integrität und die hohe Bandbreite, die aus Gerätegründen gefordert werden, beibehalten werden.

Bezugnehmend nun auf Fig. 2 ist ein Blockschaltdiagramm einer PQFP-Sonde 101 mit zweihundertacht Anschlußstiften gezeigt. Die Sonde 101 umfaßt den Sondenkopf 103 und die Koaxialkabel 115. Der Sondenkopf 103 umfaßt einen Speicher 201, vier anwendungsspezifische integrierte Schaltungschips 202 bis 205, zweihundertacht Sondeneingänge 105, zweihun­ dertacht Eingangswiderstände, wie z. B. 209, acht Ausgangswi­ derstände, wie z. B. 210, 50-Ohm-Mikrostreifen-"Koaxiallei­ tungen" 214 und 215 und Mikrostreifen-Abschlußwiderstände 212 und 213.

Der Speicher 201 ist über ein Drahtkabel 240, vorzugsweise eine serielle Schnittstellenverbindung, in einem Kabelbündel 160 mit der Kalibrationssteuerungsschaltung 122 (Fig. 1) verbunden. Der integrierte Schaltungschip 202 ist über ein Kabel 242 in dem Kabelbündel 160, das ferner vorzugsweise eine serielle Schnittstellenverbindung ist, mit der Kanal­ auswahl-Programmiereinrichtung 121 verbunden. Jeder der Chips 202 bis 205 ist über eine Schaltungsverbindung, wie z. B. 243, mit dem nächsten Chip seriell verbunden. Diese Verbindung über die Leitung 242 und die integrierte Schal­ tungsverbindungen, wie z. B. 243, übertragen sequentiell Da­ ten durch Latch-Speicher (nicht gezeigt) in den ICs, um zu programmieren, welcher der Sondenkanäle aktiv sein wird, d. h. welche Sondenkanäle ein Signal zu einem Testgerät 150 leiten werden. Jeder Sondeneingang 105 ist über einen Wi­ derstand 209 mit einem der IC-Eingangsanschlußstifte 230 verbunden. Jeder der IC-Chips 202 bis 205 umfaßt einen "A"-Aus­ gang und einen "B"-Ausgang. Jeder der "A"-Ausgänge ist über einen Widerstand 210 und über eine Streifenleitung 214 mit dem Sondenkopfausgang 111 verbunden. Jeder der "B"-Aus­ gänge ist über einen Widerstand 211 und über eine Streifen­ leitung 215 mit dem Sondenkopfausgang 112 verbunden. Jede Streifenleitung 214, 215 ist über Abschlußwiderstände 212 bzw. 213 mit der Masse verbunden. Es wird angemerkt, daß bei dieser Offenbarung die Masse durch ein Dreieck, wie z. B. 220, gezeigt ist.

Die Widerstände 209 sind vorzugsweise 150-Ohm-Widerstände, die in der gedruckten Schaltungsplatine 306 (Fig. 3) des Sondenkopfes 103 eingebettet sind. Die Widerstände 210, 211, 212 und 213 sind vorzugsweise 50-Ohm-Widerstände. Jeder der IC-Chips 203-205 ist identisch und ein anwendungsspezifi­ scher integrierter Schaltungschip, wie nachfolgend beschrie­ ben wird.

In Fig. 3 ist ein Abschnitt eines Sondenkopfes 103 gezeigt. Dieser Abschnitt des Sondenkopfes 103 wurde stark ver­ größert, um Details zu zeigen. Die tatsächliche Größe des gezeigten Abschnitts beträgt etwa 0,9525 cm × 1,27 cm (3/8 Zoll × 1/2 Zoll), obwohl die verschiedenen Teile nicht maß­ stabsgerecht sein dürften. Fig. 3 zeigt einen integrierten Schaltungschip 202 und einen Abschnitt eines weiteren, An­ schlußleitungen 302 und ein Masseelement 304. Die Anschluß­ leitungen 302 sind vorzugsweise durch Drahtverbindungen 305 mit den Eingangsanschlußstiften 230 des Chips 202 verbunden. Die Anschlußleitungen 302 umfassen Eingangsanschlußleitun­ gen, wie z. B. 308, welche den Chip 202 mit den Eingängen 105 verbinden, und Zwischenanschlußleitungen 309, welche den Chip 202 mit dem Masseelement 304 verbinden. Jede Eingangs­ anschlußleitung 308 umfaßt einen Anschluß 310, einen vergra­ benen Widerstand 209 und einen Leiterbahnabschnitt 312. Der Anschlußabschnitt 316 ist mittels eines plattierten Durch­ gangsloches 316 mit einem Schaltungsgruppenarray 520 (Fig. 5) verbunden. Die Anschlüsse 310 sind in einem Paar von ver­ setzten Reihen 321 und 322 vorhanden. Das Masseelement 304 ist mittels plattierter Durchgangslöcher (wie z. B. 326), mit der unteren Masseebene 412 verbunden. Es existieren ausrei­ chende derartige Durchgangslöcher 326, derart, daß das Mas­ seelement 304 als eine Erweiterung der Masseebene 412 be­ trachtet werden kann. Isolierungszwischenräume, wie z. B. 328, trennen die Eingangsanschlußleitungen 308 und die Zwi­ schenanschlußleitungen 309. Bei ausgewählten Eingangsleitun­ gen 308, wie z. B. 338, werden die Zwischenräume 328 von Lei­ tern (wie z. B. 332) überspannt, welche diese bestimmten Ein­ ganganschlußleitungen 338 mit dem Masseelement 304 verbin­ den. Nachfolgend wird beschrieben, wie diese Eingangsan­ schlußleitungen 338 ausgewählt werden.

Ein Querschnitt des Sondenkopfes 103 entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 ist in Fig. 4 gezeigt. Der Querschnitt zeigt die Schaltungsplatine 306 und die Leiterbahnen 312, die auf der Platine gebildet sind. Die Schaltungsplatine 306 umfaßt eine obere Masseebene 410, die untere Masseebene 412 und ver­ schiedene weitere leitende Elemente, wie z. B. 430 und 434, welche durch Isolierungsschichten 420, 421, 422 und 427 ge­ trennt sind. Die Leiter 214 und 215 tragen die Ausgangssi­ gnale. Die Leiter 434 sind Leitungen, wie z. B. 240 und 242 (Fig. 2), welche Datensignale zu den Chips 202 tragen, oder sie sind Leistungsversorgungsleitungen, usw.

Vorzugsweise bestehen die Leiterbahnen 312 aus Gold-plat­ tiertem Kupfer oder anderen geeigneten Leiterbahnenmateria­ lien, wobei sie zwischen 0,0254 mm (1 Millizoll) und 0,0762 mm (4 Millizoll) dick sind, d. h. in der vertikalen Richtung in Fig. 4. Vorzugsweise weisen die Leiterbahnen 312 eine Breite zwischen 0,0254 mm (1 Millizoll) und 0,076 mm (3 Millizoll) und etwa eine Dicke von 0,0254 mm (1 Millizoll) auf.

Vorzugsweise ist die dielektrische Schicht 420 zwischen den Leiterbahnen 312 und der Masseebene 410 dünn. Es wurde herausgefunden, daß hier ein Kompromiß besteht: je dünner die dielektrische Schicht 420 ist, umso niedriger wird die Kopplung zwischen den Leiterbahnen, wobei jedoch die Ein­ gangskapazität umso größer wird. Vorzugsweise liegt die Dicke zwischen 0,1016 mm (4 Millizoll) und 0,1524 mm (6 Millizoll). Bevorzugterweise ist sie 0,127 mm (5 Millizoll) dick. Die dielektrische Konstante des Materials 420 ist niedrig und vorzugsweise zwischen 0,5 und 5. Bevorzugter­ weise beträgt sie 2,2. Das Dielektrikum 420 ist vorzugsweise Polytetrafluorethylen und bevorzugterweise das Polytetra­ fluorethylen, das unter dem Warenzeichen DICLAD 880 von Arlon Microwave Materials Division verkauft wird, obwohl weitere Materialien mit den obigen Eigenschaften ebenfalls verwendet werden können.

Vergrabene Widerstände 209, die jeweils vorzugsweise 0,3302 mm (13 Millizoll) breit und 0,508 mm (20 Millizoll) lang sind, bestehen aus einem 0,127 µm (0,5 Mikrozoll) dicken Material mit 100 Ohm pro Quadrat und weisen vorzugsweise einen Wert von 150 Ohm auf. Die Verwendung vergrabener Widerstände erlaubt es, daß der Eingangsdämpfungswiderstand sehr nahe am Eingang positioniert wird, was die Dämpfung der Schaltungsantwort wesentlich verbessert. Gleichzeitig er­ laubt die Verwendung vergrabener Widerstände eine hohe Dich­ te an Widerständen. Die Isolierungsschicht 427 ist tatsäch­ lich in mehreren Schichten ausgebildet, wobei die Details dieser Schichten nicht gezeigt sind, da diese Details ent­ weder redundant sind, oder bereits erörterte Details sind oder sich auf herkömmliche Materialien und Dicken beziehen. Die Isolierungsschichten 421 und 422 bestehen vorzugsweise aus FR4, welches in der Technik der gedruckten Schaltungs­ platinen bekannt ist, oder aus einem weiteren herkömmlichen Material für gedruckte Schaltungsplatinen.

Die Kombination dünner Leiterbahnen 312 und einer dünnen Trennung mit niedriger dielektrischer Konstante zwischen den Leiterbahnen 312 und der Masseebene 410 ist von entscheiden­ der Bedeutung, um eine Sonde mit einer hohen Signalintegri­ tät und einer breiten Bandbreite zusammen mit einer hohen Kanaldichte zu schaffen. Die Kombination der dünnen Leiter­ bahnen 312 und des dünnen dielektrischen Materials 420 ist wichtig, um eine Kopplung zwischen den Anschlußleitungen über die Masse zu reduzieren. Die niedrige dielektrische Konstante resultiert in einer niedrigen Kapazität zwischen den Anschlußleitungen 302 und der Masse 410.

Ein wichtiges Merkmal der Schaltung auf der Schaltungspla­ tine 306 besteht darin, daß jede zweite Anschlußleitung 302 eine Zwischenanschlußleitung ist, die mit der Masse verbun­ den ist. Somit ist jede Eingangsanschlußleitung von jeder anderen Eingangsanschlußleitung durch eine Masse getrennt. Dieses Merkmal reduziert wesentlich die Kopplung und ist ferner von entscheidender Bedeutung, um eine hohe Signal­ integrität und eine breite Bandbreite zu schaffen.

Fig. 5 zeigt eine PQFP-Sonde 101 und ein PQFP 510. Die Schaltungsplatine 306 ist in einem Sondenkörper 515 gehäust und, wie bereits oben angemerkt wurde, stellt mittels plat­ tierter Durchgangslöcher einen Kontakt mit dem Schaltungs­ gruppenarray 520 her. Das Schaltungsgruppenarray 520 bildet die Eingänge 105 zu der Sonde 101. Dasselbe weist einen spe­ ziellen Entwurf auf, welcher in einer getrennten Patentof­ fenbarung offenbart ist. Derselbe ist entworfen, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Knoten der zu tes­ tenden Schaltung, d. h. den Anschlußstiften 530, 538 des PQFP 510, und den Anschlüssen 310 der Eingangsanschlußleitungen 309 herzustellen.

Ein wichtiges Merkmal der Sonde 101 besteht darin, daß sie derart entworfen ist, daß die Masse 304 und die Masse 504 der zu testenden Schaltung 510 so nah als möglich angeordnet werden können. Die Masse 504 der PQFP 510 ist lediglich all­ gemein und in Fig. 5 lediglich angedeutet gezeigt, da sie üblicherweise ein Element sein wird, das dem Element 304 von Fig. 3 ähnlich ist, welches innerhalb der Flachgehäusestruk­ tur positioniert ist. Die beiden Massen 304 und 305 werden so nah als möglich angeordnet, indem die Anzahl von Sonden­ anschlußleitungen 302, die sowohl mit dem Sondenmassenele­ ment 304 als auch der Masse 504 der zu testenden Schaltung 510 verbunden werden, maximiert wird. Dies wird erleichtert, indem es dem Benutzer der Sonde ermöglicht wird, die An­ schlußstifte 538 auf der Schaltung 510, welche auf Masse gelegt werden sollen, zu definieren, und dann die Sonde derart zu entwerfen, daß alle Sondeneingangsanschlußlei­ tungen 309, die den auf Masse gelegten Anschlußstiften 538 auf der zu testenden Schaltung 510 entsprechen, mit dem Sondenmassenelement 304 verbunden werden. D.h., daß der Benutzer, wenn er ein Sondensystem 100 bestellt, bestimmte erwünschte Merkmale, wie z. B. die Anzahl der Sonden 102, 103, usw., die Anzahl der Eingänge 105, die für jeden Son­ denkopf erwünscht sind, und das spezielle Schaltungsgehäuse, mit dem der Sondenkopf zusammenpassen soll, wie z. B. ein PQFP, spezifizieren wird. Gemäß der Erfindung wird der Be­ nutzer ferner angeben, welche ausgewählten Anschlußstifte 538 des Gehäuses 510 Massen sind. Die Sondenköpfe 102, 103, usw. werden dann wie oben beschrieben hergestellt oder es werden bereits hergestellte Sondenköpfe aus dem Lagerbestand entnommen. Ausgewählte Anschlußleitungen, wie z. B. 338, der Anschlußleitungen 309 entsprechen einem auf Masse gelegten Anschlußstift 538. D.h., daß ausgewählte Anschlußleitungen 338 mittels Anschlüsse, wie z. B. 339, mittels Durchgangs­ löcher, wie z. B. 340, und mittels eines Schaltungsgruppen­ arrays 520 mit einem auf Masse gelegten Anschlußstift 538 verbunden sind. Vor dem Liefern zu dem Kunden werden die elektrischen Verbindungen zwischen jeder der Eingangsan­ schlußleitungen 338, welche einem auf Masse gelegten An­ schlußstift 538 entsprechen, und dem Masseelement 304 herge­ stellt. Vorzugsweise wird diese elektrische Verbindung durch einfaches Aufbringen eines Tropfens Lötmittel zwischen dem Anschluß 339 der Anschlußleitung 338 und dem Masseelement 304 hergestellt, wie es bei 332 gezeigt ist. Somit ist die Masseebene 412 des Sondenkopfs 103 dann mit der Masse der zu testenden Schaltung 510 verbunden. Je mehr Anschlußleitungen 309 mit den auf Masse gelegten Anschlußstiften 538 und mit dem Masseelement 304 verbunden sind, umso niedriger ist der Gesamtwiderstand zwischen den Massen der Schaltung 510 und der Sonde 111 und umso näher wird das Potential der beiden Massen sein. Durch das Herstellungsverfahren der Erfindung, das gerade beschrieben wurde, wird die Anzahl von Eingangs­ anschlußleitungen, die die Massen des Sondenkopfes 103 und der Schaltung 510 verbinden, maximiert. Somit werden Signal­ verzerrungen und weitere mögliche Probleme, die durch un­ gleiche Massen bewirkt werden, minimiert.

Aus dem obigen ist zu sehen, daß bei den üblichen Anwendun­ gen der Erfindung sowohl die Zwischenanschlußleitungen 308 als auch ausgewählte 338 der Eingangsanschlußleitungen mit dem Masseelement 304 verbunden sein werden. Die Eingangs­ anschlußleitungen 309, die nicht mit der Masse sondern mit den Anschlußstiften 503 der zu testenden Schaltung verbunden sind, sind aktiv, d. h. sie tragen ein Signal an einem gewis­ sen Punkt in dem Zyklus der Schaltung 510, und werden hier als "aktive Anschlußleitungen" bezeichnet.

Fig. 7 ist ein Blockschaltdiagramm eines integrierten Schal­ tungschips 202. Der Chip 202 umfaßt einen "A"-Kanal-Multi­ plexerverstärker 704, eine programmierbare Ausgangsstufe 705, einen "B"-Kanal-Multiplexerverstärker 706 und eine programmierbare Ausgangsstufe 707. Die Kanäle "A" und "B" sind identisch, weswegen nur einer beschrieben wird. Der "A"-Multiplexerverstärker 704 ist ein 54 : 1-Multiplexerver­ stärker, der drei 18 : 1-Multiplexerverstärker 710, 711 und 712 umfaßt. Wieder sind alle drei Multiplexerverstärker identisch, weswegen nur der Multiplexerverstärker 710 de­ tailliert erörtert wird. Der Multiplexerverstärker 710 kann als ein 18 : 1-Multiplexer 720, ein Rückkopplungs-Differenz­ verstärker 722 und eine Kabelkompensationsschaltung 750, die Widerstände 752 und 755 und Kondensatoren 752 und 754 auf­ weist, betrachtet werden. Der Rückkopplungsverstärker 724 umfaßt einen programmierbaren Verstärker 725 und eine Rück­ kopplungs- und Spannungsteilerschaltung, die Widerstände 726 und 728 aufweist, auf.

Der IC-Chip 202 umfaßt vierundfünfzig Eingänge, obwohl aus Einfachheitsgründen nur neun gezeigt sind. Jeder Eingang ist mit einem 1/20-Eingangsteiler, wie z. B. 762 verbunden, wobei jeder Eingangsteiler mit einem Eingang des "A"-Multiplexer­ verstärkers 704 und einem Eingang des "B"-Multiplexerver­ stärker 706 verbunden ist. Der Ausgang 770 des Multiplexer­ verstärkers 704 ist mit dem Eingang einer programmierbaren Ausgangsstufe 705 verbunden, wobei der Ausgang 772 der pro­ graminierbaren Ausgangsstufe die "A"-Kanalausgabe des Chips liefert. Ein Datensignal wird zu dem ersten 18 : 1-Multiplexer 720 auf einer Leitung 780 von der Programmiereinrichtung 121 geliefert, wenn dies der erste Chip, wie z. B. 202, in einem Sondenkopf ist, oder dasselbe wird von dem letzten Latch-Spei­ cher (nicht gezeigt) in dem vorhergehenden Chip gelie­ fert, wenn dies nicht der erste Chip in dem Sondenkopf ist. Die Daten werden über eine Leitung 781 von dem Multiplexer 720 in den nächsten Multiplexer 721 und dann über eine Lei­ tung 782 in den nächsten Multiplexer in den "A"-Kanal, und dann zu den Multiplexern in dem "B"-Kanal auf einer Leitung 783, dann über eine Leitung 786 zu der "B"-Kanalausgangsstu­ fe 707 und dann über eine Leitung 787 zu der "A"-Kanalaus­ gangsstufe eingespeist. Dieser IC-Chip ist in der U.S.-Pa­ tentanmeldung Seriennummer PDN 1094751 weitergehend be­ schrieben, welche hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.

Fig. 6 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm des Ein­ gangsteilers 762. Ein wichtiges Merkmal dieses Teilers ist, daß er auf dem IC-Chip 202 ist, was es möglich macht, die IC-Geometrie auszunützen, die eine große Anzahl von Netz­ werken mit hoher Impedanz auf kleinen Flächen erlaubt und immer noch eine niedrige Kopplung liefert. Der Eingangs­ teiler 762 umfaßt den Eingang 230, eine Masseleitung GndF 612, eine Masseleitung GndS 614, einen Kompensationskon­ densator 602 und Widerstände 604, 606, 608 und 610. Die Masse GndS ist die "Erfassungs"-Masse der Verbindungsan­ schlußfläche, auf der der IC positioniert ist, während die Masse GndF eine spezielle Stromrückwegmasse ist, um einen Hochfrequenzstrom von der Anschlußfläche zu entfernen. Wei­ tere Kapazitäten, die keine tatsächlichen Bauelemente in­ nerhalb des Teilernetzwerks sind, die jedoch betrachtet wer­ den müssen, damit der Teiler wie gewünscht funktioniert, sind in Fig. 6 gezeigt. Diese umfassen die Anschlußflächen­ kapazität 630, welche die Nettoausgangskapazität der Ver­ bindungsanschlußfläche ist, auf der der Chip positioniert ist, die Verstärkerkapazität 640, welche die Eingangskapa­ zität des Multiplexerverstärkers ist, mit dem der Ausgang 763 des Eingangsteilers 202 verbunden ist, eine Streukapa­ zität 651, welche die Streukapazität zwischen dem Eingang 230 und der Masse GndS 612 ist, und eine Streukapazität 652, welche die Streukapazität zwischen dem Eingang 230 und der Masse GndS 614 ist. Die Linien zu den letzteren beiden Kapa­ zitäten sind gestrichelt, um anzuzeigen, daß diese parasitä­ re Kapazitäten sind.

Das Eingangsspannungsteilernetzwerk umfaßt Widerstände 604, 606 und 608, die seriell zwischen dem Eingang 230 und dem Ausgang 763 des Eingangsteilers 762 angeordnet sind, und einen Widerstand 610, der zwischen dem Ausgang 763 und die Masse GndS 614 geschaltet ist. Der Kondensator 602 ist pa­ rallel zu den Widerständen 604 und 606 zwischen dem Eingang 230 und dem Knoten 603 geschaltet. Dieser Kondensator kom­ pensiert die Streukapazitäten 651 und 652 und die Verstär­ kerkapazität 640. Die Anschlußflächenkapazität tritt zwi­ schen dem Eingang 230 und der Masse GndF 612 auf, wobei die Streukapazität 651 zwischen dem Knoten 601 und der GndF-Masse 612 gezeigt ist und die Streukapazität 652 zwischen dem Knoten 603 und der Masse GndS 614 gezeigt ist. Die Ver­ stärkungskapazität tritt zwischen dem Ausgang 763 und der Masse GndS auf.

Vorzugsweise beträgt die Kapazität 602 siebzig Femtofarad, wobei die Widerstände 604, 606, 608 und 610 7,6 Kiloohm, 3,8 Kiloohm, 7,6 Kiloohm bzw. 1 Kiloohm aufweisen. Bei dem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Anschlußflächen­ kapazität 630 150 Femtofarad, die Streukapazität 651 20 Fem­ tofarad, die Streukapazität 652 10 Femtofarad und die Ver­ stärkerkapazität 640 120 Femtofarad.

Die gesamte Eingangsimpedanz der Eingangsteilerschaltung 762 ist die Summe der vier Widerstände 604, 606, 608 und 610, welche 20 Kiloohm beträgt. Eine hohe Eingangsimpedanz ist bei einer analogen Sonde wichtig, da sie verhindert, daß die Sondenschaltung mit der zu testenden Schaltung in Wechsel­ wirkung steht. Wird das Eingangsteilerverhältnis jedoch zu hoch gemacht, um eine höhere Eingangsimpedanz zu erhalten, wird das Eingangssignal jedoch derart gedämpft, daß es zu klein ist, um eine gute Signalintegrität beizubehalten. Wenn ferner so viele Eingänge in einem derart kleinen Bereich sind, d. h., wenn der Eingang sehr dicht ist, ist es schwie­ rig, eine hohe Eingangsimpedanz mit niedriger Kopplung zwi­ schen den Kanälen zu schaffen. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist, daß sie eine hohe Eingangsimpedanz für jeden unter mehr als hundert Eingängen mit einer hohen Signalinte­ grität kombiniert.

Es wurde eine neuartige Analogsignal-Spannungssonde be­ schrieben, welche die Fähigkeit zur Auswahl unter hunderten von Sondenkanälen liefert und gleichzeitig eine hohe Signal-In­ tegrität und Bandbreite schafft, und welche viele weitere Vorteile aufweist. Es ist offensichtlich, daß nach der voll­ ständigen Offenbarung der Erfindung Fachleute viele Verwen­ dungen und Modifikationen des spezifischen beschriebenen Ausführungsbeispiels durchführen können, ohne von den erfin­ derischen Konzepten abzuweichen. Nachdem beispielsweise nun zu sehen ist, welche die kritischen Faktoren zum Entwerfen einer Analogsignalsonde mit hunderten von Kanälen sind, wo­ bei die Sonde gleichzeitig die hohe Bandbreite und Signalin­ tegrität, die für solche Sonden benötigt werden, liefert, können andere nun die Lehren verwenden, um viele verschie­ dene Ausführungen analoger Sonden zu entwerfen und herzu­ stellen. Darüberhinaus können verschiedene beschriebene Kom­ ponenten und Schaltungen durch äquivalente Komponenten oder Schaltungen ersetzt werden. Zusätzliche Merkmale können hin­ zugefügt werden. Eine größere oder kleinere Anzahl von Tei­ len kann verwendet werden. Folglich ist die Erfindung derart gedacht, daß jedes neuartige Merkmal und jede neuartige Kom­ bination von Merkmalen, die bei der beschriebenen Testsonde vorhanden und von derselben besessen werden, eingeschlossen sind.

Claims (10)

1. Analoge Spannungssonde (103) mit folgenden Merkmalen:
einem Eingang (230);
einem Ausgang (111);
einem Analogverstärker (710), der zwischen den Eingang und den Ausgang schaltbar ist;
einer Schaltungsplatine (306) mit einer Sondenmasse (304), die eine Masseebene (410, 412) umfaßt;
bei der der Verstärker (710) Teil einer integrierten Schaltung (202) ist und der Eingang einer einer Mehrzahl von integrierten Schaltungseingängen (230) ist;
wobei die Sonde ferner eine Mehrzahl von Eingangsan­ schlußleitungen (302) umfaßt, wobei ein Ende jeder An­ schlußleitung mit einem der IC-Eingänge (230) verbunden ist, und das andere Ende angepaßt ist, um mit einer zu testenden Schaltung (510) verbunden zu werden, wobei je­ de Anschlußleitung eine Leiterbahn (312) auf der Schal­ tungsplatine (306) aufweist und jede Leiterbahn zwischen 0,0127 mm (0,5 Millizoll) und 0,127 mm (5 Millizoll) breit ist; und
bei der die Schaltungsplatine (306) ferner ein dielek­ trisches Material (420) zwischen der Masseebene (410) und den Leiterbahnen (312) aufweist, wobei die dielek­ trische Konstante des dielektrischen Materials (420) fünf oder kleiner ist.

2. Analoge Spannungssonde (103) gemäß Anspruch 1, die fer­ ner folgendes Merkmal aufweist:
eine Mehrzahl von Zwischenanschlußleitungen (309), wobei jede Zwischenanschlußleitung zwischen einem benachbarten Paar der Eingangsanschlußleitungen (308) positioniert ist und jede der Zwischenanschlußleitungen mit der Son­ denmasse (304) verbunden ist, wodurch jede der Eingangs­ anschlußleitungen (308) von benachbarten Eingangsan­ schlußleitungen durch eine auf Masse gelegte Zwischen­ anschlußleitung (309) getrennt ist.

3. Analoge Testsonde (103) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der jede der Eingangsanschlußleitungen (308) ferner einen Widerstand (209) aufweist, der in der Schaltungsplatine (306) vergraben ist.

4. Analoge Spannungssonde (103) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, die ferner folgendes Merkmal auf­ weist:
eine Mehrzahl von Auf-Chip(202)-Eingangsteilernetzwerken (762), wobei jedes der Netzwerke mit einer der Eingangs­ anschlußleitungen (308) verbunden ist.

5. Analoge Spannungssonde (103) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, bei der ausgewählte (338) der Eingangsanschlußleitungen (308) mit der Sondenmasse verbunden sind.

6. Analoge Spannungssonde (103) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Sondenmasse (612) eine Stromrückwegmasse umfaßt, um einen Hochfrequenzstrom von der Sondenschaltung (202) zu entfernen.

7. Verfahren zum Herstellen einer analogen Spannungssonde (103) des Typs, der mit einer zu testenden Schaltung (510) verbindbar ist, wobei die zu testende Schaltung eine Schaltungsmasse (504) und eine Mehrzahl von Schaltungsknoten (530) aufweist, und die Spannungssonde (103) eine Schaltungsplatine (306) mit einer Sondenmasse (304) umfaßt, wobei das Verfahren folgende Schritte auf­ weist:
Bereitstellen einer Mehrzahl von Eingangsanschlußleitun­ gen (308), wobei jede der Eingangsanschlußleitungen eine Leiterbahn (312) auf der Schaltungsplatine aufweist und jede der Mehrzahl von Eingangsanschlußleitungen angepaßt ist, um mit einem spezifischen der Schaltungsknoten (530) verbunden zu werden; und
Verbinden jeder der Eingangsanschlußleitungen (530), die ausgewählten (538) der Schaltungsknoten entspricht, mit der Sondenmasse (304).

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem der Schritt des Verbindens das Auswählen, welche der Schaltungsknoten (530) mit der Schaltungsmasse (504) verbunden werden, und das Verbinden jedes der Eingangs­ anschlußleitungen (308) mit der Schaltungsmasse (304) aufweist, die den Knoten (538) entsprechen, die ausge­ wählt wurden, um mit der Schaltungsmasse (504) verbunden zu werden.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Schritt des Auswählens durch den Benutzer der Schal­ tung durchgeführt wird.

10. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Schritt des Verbindens das Maximieren der Anzahl der ausgewählten Schaltungsknoten (538) und daher das Maxi­ mieren der Verbindungen zwischen der Schaltungsmasse (504) und der Sondenmasse (304) aufweist.