(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針と、第１の抵抗と、第２の抵抗と、測定器同軸ケーブルと、金属板とで構成される信号探針であって、
接地面があるプリント基板上の測定対象に接触する上記探針の該接触側とは反対側に上記第１の抵抗の一端を接続し、該第１の抵抗の他端を測定器同軸ケーブルの芯端、及び第２の抵抗の一端に接続し、該第２の抵抗の他端を上記金属板に接続し、かつ上記測定器同軸ケーブルの外皮導体を金属板に接続して、
上記金属板により、上記測定対象のプリント基板にある上記接地面とで浮遊容量が得られるようにしたことを特徴とする信号探針。
【請求項２】
探針と、金属板とは概略、直角をなす構成としたことを特徴とする請求項１記載の信号探針。
【請求項３】
第１の抵抗の周囲を金属板で覆う構造としたことを特徴とする請求項１記載の信号探針。
【請求項４】
金属板にはリード線を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号探針。
【請求項５】
リード線に直列抵抗を設けたことを特徴とする請求項４記載の信号探針。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子機器などに内蔵するプリント基板の高速信号を測定する器具及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７（ａ）は、一般的なオシロスコープなどの測定器における従来の信号探針の使用方法を示す図である。
この図は、プリント基板２０上に実装される集積回路ＩＣの端子をプローブ２２のピンにより信号検出して、同軸ケーブル経由でオシロスコープに伝送して波形測定を行う形態を示している。
図７（ｂ）は図７（ａ）の構成を等価回路で示した図である。プローブ内の抵抗器Ｒ１の片端２１がＩＣの信号端子に接触することで信号を検出し、プローブ内抵抗器Ｒ２により信号が分圧されて同軸ケーブル経由でオシロスコープに伝えられる。インダクタンス成分Ｌ１は、プローブに付属するグランド線によって発生するもので、不可避なものである。なお、同軸ケーブル経由でオシロスコープに信号が伝送され、オシロスコープ側終端抵抗ＲＬで終端されて反射のない状態で信号がオシロスコープにとりこまれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の信号探針は上記のように構成され、接続使用されており、等価回路におけるインダクタンス成分Ｌ１によって、高速信号に対しては波形歪みが生じ、正しい波形測定ができなくなるという課題がある。
【０００４】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので，高周波信号に対しても信号波形の歪みの少くした信号探針及び探測方法を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る信号探針は、探針先端部に第１の抵抗を設け、この設けた第１の抵抗の探針先端とは異なる端を接続点として、この接続点には測定器同軸ケーブル端と第２の抵抗の一端を接続し、この第２の抵抗の上記接続点とは異なる他端を金属板に接続し、かつ上記測定器同軸ケーブル端の外皮導体を金属板に接続する構成とした。
【０００６】
また更に、第１の抵抗先端にある探針と、金属板とは概略、直角をなす構成とした。
【０００７】
また更に、第１の抵抗の周囲を金属板で覆う構造とした。
【０００８】
また更に、第１の抵抗の探針側とは異なる接続点は、金属板上に近接して設けた。
【０００９】
また更に、金属板にはリード線を備えた。
【００１０】
また更に、リード線に直列抵抗を設けた。
【００１１】
この発明に係る探測方法は、測定対象がある基板上に予め測定点を定め、この定めた測定点を形成する所定の抵抗を設け、この設けた近傍の信号配線は高インピーダンスとし、
測定に当たっては、同軸ケーブル端を該抵抗の他端に接続し、かつ同軸ケーブル端の外皮を上記基板の接地に短絡接続して測定するようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（ａ）はこの発明の本実施の形態における信号探針の構成実装図である。図において、Ｒ１はリード線付き抵抗器、Ｒ２は面実装型抵抗器、ＣＯＡＸは同軸ケーブルである。
図１（ｂ）は図１（ａ）の等価回路を示した図である。この図１（ｂ）において、抵抗器Ｒ１の片端１がＩＣの信号ピン（端子）に接触して信号を検出し、抵抗器Ｒ２により信号が分圧されて同軸ケーブルに伝えられる。抵抗器Ｒ２の片側は直付部３で金属板２に直付され、同軸ケーブルの外皮導体側も直付部４により金属板に直付けされるため、この部分にインダクタンス成分は発生しない。また、金属板２は、プリント基板に近づけることにより浮遊容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、−−−  Ｃｎが発生し、高周波的には金属板２とプリント基板のグランド間が低インピーダンスで接続されたことになる。
【００１３】
したがって、ＩＣからの信号が抵抗器Ｒ１の先端部１に入力されて、Ｒ１とＲ２によって分割され、同軸ケーブルに供給される。従来のプローブでは、グランドに接続するためのリード線によるインダクタンス成分Ｌ１が波形歪みを発生させたが、本実施の形態における探素子は、インダクタンス成分が無視できるため、波形歪みが発生しない。こうして、同軸ケーブル経由で歪みの少ない信号がオシロスコープへ伝送される。なお、オシロスコープ側の終端抵抗ＲＬは、同軸ケーブルからの信号がオシロスコープ入力部で反射しないようにするために設けられている。
以上のように、上記構成の探針をＩＣ端子等のプリント基板上の測定端に近づけることで、グランド側のインダクタンス成分を無視できるようになる。従って、歪みの少ない正確な信号測定を行なうことができる。
【００１４】
上記探針は、以下に示す各種の変形を加える事ができる。
即ち図１では、直列抵抗の信号側の抵抗器を金属板と並行に配置したが、図２に示すように金属板に穴をあけてその部分から抵抗器を通して信号接触部（抵抗リード線）を下側に伸ばした構造としてもよい。それ以外については、図１（ａ）と同様である。
このように、抵抗器を金属板に穴をあけて下側に出す構造とすれば、測定時に金属板２とプリント基板が平行に構成されて金属板とプリント基板間の等価容量が一定に、かつ増大する効果がある。
また、穴を設けずに、金属板の縁から信号接触部を直角に曲げるようにしてもよい。
【００１５】
また図３に示すように、探針の先端部抵抗Ｒ１の周囲を金属で包む構造としてもよい。それ以外については図１（ａ）と同様である。
このように、抵抗器Ｒ１を金属で包み込むようにしたので、抵抗器部分から拾うノイズが減少し、信号測定を安定化させることができる。
【００１６】
実施の形態２．
先の実施形態１では、金属板２をプリント基板に接続せずに浮遊容量だけで結合させたが、この金属板をリード線により接続する実施形態を次に示す。即ち図１（ａ）の構成において、実施の形態１では述べていない、金属板２から伸びたリード線７と、その先端にクリップ６を設けている。それ以外は実施の形態１と同様である。
図４は、この構成の電気的等価回路を示す図である。
図において、計測時に従来と同様にリード線７の先端のクリップをプリント基板の接地に接続すると、図１（ｂ）に比べて成分ＬＧが付加されることになる。即ちそのリード線が持つインダクタンス成分ＬＧが金属板２とプリント基板ＰＷＢのグランド間に発生する。
この計測接続によれば、リード線のもつインダクタンス成分ＬＧを経由して金属板２とプリント基板ＰＷＢのグランド間が結ばれ、特に、低周波において金属板２とプリント基板ＰＷＢのグランドの電位が一致する。なお、高周波に対しては、先の実施形態と同様に金属板とプリント基板グランド間の浮遊容量で接続される。
こうして、この実施形態の構成によれば、低周波においては金属板とプリント基板のグランド間が低インピーダンスであるとともに、高周波においても低インピーダンスであるため、広帯域にわたって歪み少なく信号を計測できる。
【００１７】
図４に等価回路を示す構成では、リード線７は抵抗を持たないとしたが、リード線７に直列抵抗分を持たせる構造としてもよい。
図５は、このような場合の等価回路図である。即ちＲＧが付加される。
この例によれば、線材のもつインダクタンス成分ＬＧと抵抗器ＲＧの直付回路が金属板２とプリント基板ＰＷＢのグランド間が結ばれることになり、更に加えて抵抗器ＲＧの働きにより高周波域での共振を抑えることができる。
なお、金属板２とプリント基板ＰＷＢのグランドを線材と抵抗器の直列回路で結ぶ代わりに、金属板２とプリント基板ＰＷＢのグランドをインダクタと抵抗器の直列回路によって接続しても同様の効果をもつ。
【００１８】
実施の形態３．
先の実施形態では、プローブ（探針）自体の構成を説明した。ここでは、他の測定信号歪み低減方法を説明する。
即ち、プリント基板における信号を観測する箇所をあらかじめ決め、その箇所に直列抵抗をあらかじめプリント基板に実装するとともに、直列抵抗接続の近傍の信号パターンを狭くして直列抵抗実装の影響度を減らしておく。
図６（ａ）は、このような場合の実装と探針方法（計測方法）を示す図、図６（ｂ）はその電気等価回路図である。
図において、Ｒ３およびＲ４は共に面実装型抵抗器、ＣＯＡＸは先端が探針となっている同軸ケーブルである。更に、配線パターン１１，１６は共に細くしてある。また、抵抗器Ｒ３、Ｒ４はパッド１３〜１６を介してプリント基板に接着されている。
図６（ａ）において、抵抗器Ｒ３とＲ４の直列回路の片端は基板上の信号ラインにあらかじめ接続されており、その箇所における信号を検出して分圧信号が同軸ケーブルＣＯＡＸ１８に伝えられる。この場合の信号検出位置は固定であるので、同軸ケーブルへの接続部分に高周波用コネクタ等を使用して、等価インダクタンス成分を非常に小さくできる。従って信号の波形歪みを低減することができる。
【００１９】
しかし、抵抗器Ｒ３の片側が常に信号ラインに接続されるため、抵抗器Ｒ３の端子部分のパッド１６によるキャパシタンス成分が図６（ｂ）におけるＣｐとして示すように、部分的な特性インピーダンス低下を無視することができず、信号ラインの歪みが発生する。この歪みは、測定時のみならず、測定以外でも発生し、悪影響がでる。このため、図６（ａ）の信号ライン１１および１２の部分の配線パターンは細くして特性インピーダンスを上げてある。
したがって、ＩＣ１からＩＣ２への伝送信号ラインの途中から測定のためのプロービングをおこなっても信号の波形歪みが発生しない。従ってこの測定方法によれば、同軸ケーブル経由でオシロスコープＯＳＣの終端抵抗ＲＬに歪みのない信号が伝送されて、正確な測定を行うことができる。
【００２０】
以上のように、測定用の直列に接続した抵抗をあらかじめ信号ラインに接続するとともに、接続箇所の近傍の信号ラインの配線パターンを細くして抵抗器のパッドによる特性インピーダンス低下を補償するようにしたので、歪みない正確な信号測定をおこなうことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、探針先端部に設けた第１の抵抗と、この第１の抵抗の他端を接続点として、測定器同軸ケーブル端と第２の抵抗の一端を接続し、第２の抵抗の他端を金属板に接続し、かつ測定器同軸ケーブル端の外皮を金属板に接続する構成としたので、高周波領域においては接地に対して低インピーダンスとなり、測定対象の信号を低歪で測定できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における信号探針の構成と、その電気等価回路を示す図である。
【図２】  実施の形態１における他の信号探針の構成を示す図である。
【図３】  実施の形態１における他の信号探針の構成を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態２における信号探針の電気等価回路を示す図である。
【図５】  実施の形態２における他の信号探針の電気等価回路を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態３における探針方法と、その電気等価回路を示す図である。
【図７】  従来の信号探針方法と、その等価回路を示す図である。
【符号の説明】
１  探針先端、２  金属板、３  直付部、４  直付部、６  クリップ、７  リード線、１１，１２  配線パターン、１７  接地、１８  同軸ケーブル、Ｒ１  第１の抵抗、Ｒ２  第２の抵抗、Ｒ３，Ｒ４  信号検出用抵抗器、ＬＧ  等価インダクタンス、ＲＧ  直列抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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