基于電流探頭的干擾源電流譜測試方案

抑制電磁干擾是提高輕小型光纖陀螺低速靈敏度的關鍵問題。為了減小電磁干擾，必須對電磁兼容三要素中干擾源的干擾特性、耦合通道的傳輸特性以及敏感設備的抗干擾特性進行深入分析。

為了有效評估光纖陀螺檢測電路電源分配網(wǎng)絡設計的合理性，需要從電磁兼容角度對光纖陀螺典型電源干擾傳播通道進行分析。DAC(Digital to Analog Converter)到光電探測器(PINFET)的電源干擾傳播通道為研究對象，使用電流探頭對DA轉換芯片電源管腳干擾電流譜進行測量，得到干擾源的干擾特性，從而為后續(xù)量化干擾大小、改進電源分配網(wǎng)絡設計提供指導。

圖1 DAC-PINFET電源干擾傳播示意圖

電源干擾傳播特性分析從電磁兼容的角度來說，如果要保證敏感設備在受到干擾源干擾的情況下仍然可以正常工作，則應該滿足：干擾源強度×通道衰減< 敏感設備的抗干擾能力。在電源干擾傳播過程中，DAC 為干擾源，探測器為敏感設備，傳輸通道為兩者之間的電源分配網(wǎng)絡。

干擾沿電源通道從DAC芯片到探測器信號輸出端的傳播示意如圖1所示。由于DA轉換芯片和探測器之間的電源分配網(wǎng)絡不是理想的0阻抗平面，所以DAC芯片產生的干擾電流l流過PDN的阻抗Z后會在探測器的電源輸入端產生一定的電壓波動V，這個干擾電壓通過電源端進入到探測器內部，最終耦合到探測器的信號輸出端，成為調制串擾的一部分，經過后續(xù)信號調理電路的放大后對光纖陀螺的性能和精度產生影響。

因此，必須得到干擾源的干擾特性、傳輸通道的耦合特性以及敏感設備的抗干擾特性，才能通過合理的抑制手段將DAC傳遞到探測器的電源干擾控制在不影響陀螺精度的范圍內。

干擾源電流譜測量

探頭最大檢測電流為5A，電流電壓轉換關系為1V/A，帶寬為120MHz，可以測量幅值在5mA以下的交流電流，滿足測量使用要求。同時作為一種環(huán)形電流鉗，其不與電源的導線相接觸，可以不必改變原有電路結構，方便實驗操作。用導線將DA轉換芯片+5V電源管腳處的限流0歐電阻R64進行短接，將電流探頭卡在該導線上，即導線穿過電流鉗的環(huán)形閉臺區(qū)域，實驗硬件平臺如圖2所示。

圖2 干擾電流譜測量實驗硬件平臺

在高速和低速情況下分別采集陀螺的輸出數(shù)據(jù)，判斷陀螺處于正常工作狀態(tài)后用電流探頭進行測量，探頭一端卡在導線上，另一端接示波器。設置示波器時域采集帶寬為0~3MHz，選擇AC耦合，去掉直流偏置，瞬態(tài)捕捉后進行FFT 變換，設置變換帶寬為10 kHz~3MHz，采樣率為10 GHz/s,RBW =5 kHz。

將示波器設置為諧波搜索模式，得到DAC芯片+5V電源管腳干擾電流譜波形如圖3所示

圖3 DAC電源管腳干擾電流譜

圖中可以顯示出與解調方波諧波同頻的干擾信號功率譜，經過一定的轉換后即可得到實際電流譜。由測得的干擾電流譜可以看出，DA轉換芯片的電源管腳供電電流中夾雜著與解調方波各次諧波同頻的干擾電流。根據(jù)相關檢測檢測原理，光纖陀螺僅對解調方波奇倍頻處的干擾信號敏感，因此在后續(xù)的研究中需要將來自DA轉換芯片干擾信號中與解調方波奇倍頻同頻的干擾抑制掉。

通過對DA轉換芯片電源管腳的干擾電流譜進行測量，可以看出干擾主要來自與陀螺解調方波各次諧波同頻的信號。由此得到干擾源的干擾特性后可以有針對性地對特殊頻率處的干擾進行抑制，從而提高光纖陀螺檢測電路的抗干擾能力。

審核編輯黃宇