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光隔離探頭為什么比高壓差分探頭好?

發(fā)布日期:2024-10-30 16:29:52         瀏覽數(shù):   

  什么是光隔離探頭?

  光隔離探頭,英文名叫Optical-fiber Isolated Probe,是示波器的一種測(cè)量探頭。

  在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域,高壓差分探頭前端所獲取的信號(hào)一般經(jīng)過(guò)電纜傳輸至后端的測(cè)試設(shè)備,這種經(jīng)過(guò)電纜傳輸?shù)姆绞剑嬖谌缦氯秉c(diǎn):

  1.不絕緣,在高壓場(chǎng)合沒(méi)有安全性,測(cè)試點(diǎn)與測(cè)試設(shè)備之間不能相互電氣隔離;

  2.線纜存在寄生電容、電感、電阻等特性,帶寬受到限制;

  3.難以同時(shí)滿足高壓、低壓、高帶寬及信號(hào)完整性指標(biāo);

  4.對(duì)高壓高頻共模干擾抑制能力較差。

  光隔離探頭優(yōu)勢(shì):

  同樣用于測(cè)量差分信號(hào),但是它通過(guò)電-光-電轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)作為光隔離探頭的核心,通過(guò)電-光轉(zhuǎn)換器、光纖、光-電轉(zhuǎn)換器和控制器實(shí)現(xiàn)了被測(cè)設(shè)備與示波器的電氣隔離,縮短了差分信號(hào)的傳輸路徑,這很大程度上提高了探頭的共模抑制比,使得光隔離探頭能測(cè)量具有高帶寬和高共模電壓的差分信號(hào)。由于他們探頭的電氣隔離,使其具備極高的共模抑制比和隔離電壓,探頭自身的絕緣性能可達(dá)到60kV以上。

  光隔離探頭的參數(shù):

  1)帶寬:寬禁帶半導(dǎo)體電路測(cè)試是光隔離探頭的主要用途之一,針對(duì)碳化硅(SiC)測(cè)試,**帶寬需要在350MHz以上,針對(duì)氮化鎵(GaN)測(cè)試,**帶寬需要在500MHz以上,所以光隔離探頭帶寬必須大于200MHz才有更多的現(xiàn)實(shí)測(cè)量意義。例如如下兩個(gè)分別是普源精電的光隔離探頭和Tektronix光隔離探頭,最大都具有DC-1GHz的帶寬。

光隔離探頭為什么比高壓差分探頭好?(圖1)

光隔離探頭為什么比高壓差分探頭好?(圖2)

  2)幅頻特性:光隔離探頭必須具有極佳的幅頻特性才有現(xiàn)實(shí)的測(cè)量意義。這個(gè)描述可能有點(diǎn)抽象,下面是PIA1000系列三種型號(hào)的幅頻特性曲線,以PIA1100為例,曲線看出在700MHz以下時(shí)探頭具有很高的測(cè)量精度,在700MHz以上時(shí),探頭輸出幅度逐步衰減,在1GHz時(shí)衰減不到-3dB。這條曲線十分光滑,700MHz以下近似水平直線,可確保測(cè)試精度,700MHz以上單調(diào)下降,可用于測(cè)試參考。假如探頭的幅頻特性曲線在中高頻帶(大于10MHz)上下起伏,說(shuō)明10MHz以上完全沒(méi)有測(cè)試精度可言,現(xiàn)實(shí)中這種探頭不在少數(shù)。

光隔離探頭為什么比高壓差分探頭好?(圖3)

  3)高共模范圍低衰減倍數(shù):在使用高壓差分探頭時(shí),為了應(yīng)對(duì)SiC、GaN的高母線電壓,就需要設(shè)置探頭為高衰減比,而高衰減比就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量量化誤差增大、測(cè)量系統(tǒng)噪聲增大,這

  就導(dǎo)致使用高壓差分探頭測(cè)得的波形顯得很粗。而光隔離探頭的共模范圍與衰減比之間是獨(dú)立的,即在能夠承受高共模電壓時(shí),也可以通過(guò)選擇小衰減比的探頭前端來(lái)提高測(cè)量的精度,測(cè)得的波形顯得更細(xì)。

  4)溫度特性:激光器件的溫度特性一般較差,光隔離探頭采用光纖傳輸,因此選擇光隔離探頭時(shí)一定要注意其溫度特性的穩(wěn)定性,在24小時(shí)內(nèi)零點(diǎn)漂移保持在幾百uV以內(nèi)。

  5)光纖抗擾動(dòng):激光射入光纖時(shí),光纖會(huì)發(fā)生形變導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生變化,因此光纖傳輸一定要注意隨著線纜的擺動(dòng),光隔離探頭測(cè)試的信號(hào)不會(huì)發(fā)生變化,才能正常使用。


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