ข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีการวัดแบบแยกส่วนด้วยแสงมีอะไรบ้าง

เทคโนโลยีการวัดแบบแยกทางแสงใช้ประโยชน์จากความสามารถในการแยกทางไฟฟ้าและการป้องกันสัญญาณรบกวนที่ยอดเยี่ยม แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญในสภาพแวดล้อมแรงดันสูงและความถี่สูง-ที่ซับซ้อน- แต่ก็ยังเผชิญกับข้อจำกัด เช่น ต้นทุนที่สูงและขนาดทางกายภาพที่ใหญ่

I. ข้อได้เปรียบทางเทคนิคหลัก

1. อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปสูงพิเศษ (CMRR)

โพรบที่แยกด้วยแสงสามารถบรรลุ CMRR ที่ -160 dB ในช่วงความถี่ต่ำ- และยังคงรักษาระดับที่มากกว่า -100 dB ที่ความถี่สูง 1 GHz ซึ่งสูงกว่าโพรบดิฟเฟอเรนเชียลแบบเดิมมาก (ซึ่งโดยทั่วไปจะไปถึงเพียง -26 dB ที่ 100 MHz)

พวกมันสามารถจับสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลระดับมิลลิโวลต์-ได้อย่างแม่นยำภายในสภาพแวดล้อมที่อยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไป ±6 kV ทำให้สัญญาณเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่ง-สำหรับการวัดกระแสสลับชั่วคราวใน-เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม (เช่น SiC และ GaN)

2. แรงดันไฟฟ้าแยกสูงเพื่อความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น

ตามหลักการของการแยกไฟฟ้าผ่านใยแก้วนำแสง เทคโนโลยีนี้สามารถให้แรงดันไฟฟ้าแยกเกิน 60 kV ดังนั้นจึงตัดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างวงจรที่ทดสอบและอุปกรณ์วัดโดยสิ้นเชิง

วิธีนี้จะป้องกันการพังทลายของแรงดันไฟฟ้าสูง-อย่างมีประสิทธิภาพของออสซิลโลสโคป และปกป้องบุคลากรปฏิบัติการ ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์การทดสอบที่มีความเสี่ยงสูง-ที่เกี่ยวข้องกับตัวควบคุมมอเตอร์ของยานพาหนะพลังงานใหม่ อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และระบบที่คล้ายกัน

3. ความสมบูรณ์ของสัญญาณสูงและเอฟเฟกต์การโหลดน้อยที่สุด

ด้วยความต้านทานอินพุตสูงถึง 10 MΩ || 1 pF ผลการโหลดบนวงจรที่ทดสอบยังคงต่ำกว่า 0.1% จึงหลีกเลี่ยงการบิดเบือนสัญญาณที่มักเกิดจากการเหนี่ยวนำตะกั่วที่พบในโพรบแบบเดิม

เวลาที่เพิ่มขึ้นอาจต่ำถึง 700 ps ​​ทำให้สามารถสร้างอัตราการสลูว์แรงดันไฟฟ้า (dV/dt) ได้อย่างแม่นยำสูงถึง 100 V/ns ในอุปกรณ์ GaN และให้รูปคลื่นที่เชื่อถือได้สำหรับการคำนวณการสูญเสียจากการสลับ

4. ภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

เส้นทางการส่งผ่านใยแก้วนำแสงปราศจากการมีเพศสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้ จึงยังคงไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมที่มีแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง (เช่น ใกล้กับสถานีฐานการสื่อสารหรือเครื่องมือเครื่อง CNC) จึงรับประกันความบริสุทธิ์ของสัญญาณ

ทำให้เทคโนโลยีนี้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการวัดที่เกี่ยวข้องกับวงจรกราวด์-แบบลอยและจุดศักย์ไฟฟ้าหลายจุด ทำให้ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกราวด์ทั่วไป

ครั้งที่สอง ข้อ จำกัด การสมัครหลัก

1. แบนด์วิธและความเร็วในการตอบสนองที่จำกัด

โดยทั่วไปแบนด์วิดท์ของโมเดลกระแสหลักจะถูกจำกัดโดยอัตราการมอดูเลชั่นของเลเซอร์ไดโอดและเวลาตอบสนองของโฟโตไดโอดที่ความถี่ 1 GHz- ซึ่งเป็นช่วงที่ต่ำกว่าของโพรบพาสซีฟระดับบนสุด- (ซึ่งสามารถถึง 6 GHz) ในการวัดสัญญาณความถี่-สูง-พิเศษ (เช่น เครื่องขยายกำลัง RF 5G) การลดทอนการตอบสนองความถี่อาจเกิดขึ้น ซึ่งนำไปสู่การบิดเบือนสัญญาณ

2. การใช้พลังงานสูงและขนาดทางกายภาพขนาดใหญ่

โมดูลส่วนหน้า-ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟแยกกัน (แบบใช้แบตเตอรี่หรือเลเซอร์-) เนื่องจากการออกแบบการจัดการระบายความร้อน ปริมาตรทางกายภาพจึงใหญ่กว่าโพรบแบบเดิม 3 ถึง 5 เท่า โดยมีน้ำหนักเกิน 500 กรัม

การดำเนินการจะถูกจำกัดเมื่อทำการทดสอบ PCB ที่มีประชากรหนาแน่น การใช้มือถือเป็นเวลานานทำให้เกิดความเมื่อยล้า ทำให้จำเป็นต้องใช้ขาตั้งรองรับ

3. ต้นทุนสูงและการบำรุงรักษาที่ซับซ้อน

ประกอบด้วยไดรเวอร์เลเซอร์ โมดูลแปลงออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง- และระบบควบคุมอุณหภูมิ ต้นทุนการผลิตเป็น 3 ถึง 5 เท่าของโพรบดิฟเฟอเรนเชียลที่เทียบเคียงได้

โมเดลระดับเริ่มต้นมีราคาสูงกว่า 10,000 หยวน ในขณะที่รุ่นระดับไฮเอนด์มีราคาถึงหลายแสนหยวน นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีการสอบเทียบอัตราขยายและความเป็นเชิงเส้นเป็นระยะ ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาว-สูง

4. ข้อกำหนดการใช้งานและการบำรุงรักษาที่เข้มงวด

รัศมีการดัดของใยแก้วนำแสงต้องเกิน 30 มม. (บางรุ่นต้องใช้มากกว่าหรือเท่ากับ 10 ซม.) การโค้งงอมากเกินไปจะส่งผลให้สัญญาณแสงอ่อนลง

ก่อนการวัด จะต้องประมาณช่วงแรงดันไฟฟ้าและเลือกตัวลดทอนที่เหมาะสม จำเป็นต้องปรับเทียบใหม่หากอุณหภูมิโดยรอบผันผวนมากกว่า 5 องศา

ที่สาม สรุปสถานการณ์สมมติที่เกี่ยวข้อง

แนวโน้มแนวโน้ม: แบนด์วิดท์ของโพรบที่แยกด้วยแสงรุ่นใหม่ได้ทะลุ 2GHz แล้ว ด้วยการบูรณาการการประมวลผลสัญญาณที่ขับเคลื่อนด้วย AI- และการประมวลผลแบบ Edge โพรบเหล่านี้กำลังพัฒนาไปสู่ระดับที่สูงขึ้นของการบูรณาการและความชาญฉลาด