光隔離探頭為什么比高壓差分探頭好？

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)過電纜傳輸至后端的測(cè)試設(shè)備，這種經(jīng)過電纜傳輸?shù)姆绞?，存在如下缺點(diǎn)：

1.不絕緣，在高壓場(chǎng)合沒有安全性，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)，但是它通過電-光-電轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)作為光隔離探頭的核心，通過電-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，最佳帶寬需要在350MHz以上，針對(duì)氮化鎵(GaN)測(cè)試，最佳帶寬需要在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。

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，說明10MHz以上完全沒有測(cè)試精度可言，現(xiàn)實(shí)中這種探頭不在少數(shù)。

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)，也可以通過選擇小衰減比的探頭前端來提高測(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。

審核編輯 黃宇