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      差分探頭的共模抑制比CMRR如何快速驗證

        發布時間: 2022-06-10      瀏覽量:56
      差分探頭

        兩個探頭同時連接到同一位置,會導致兩個探頭互成負載,改變了探頭的響應。但是可以將差分探頭的兩個前端同時連接到同一位置來驗證探頭的共模抑制比(CMRR),CMRR與頻率有關,可以了解探頭在不同頻率的信號下的響應。

        盡管作為頻率函數的CMRR是差分探頭的主要指標,但探頭制造商的CMRR曲線圖是在嚴格控制的實驗室中使用窄帶源測試得到的。在實際的寬帶測試應用中,會有不同的結果,這項快速測試將展示不同之處。

        通過將共模信號(通常為正弦波)施加到差分探頭的兩個輸入端并測量與輸入信號幅度相比的探頭輸出端的衰減來測量CMRR。輸入信號頻率在被測探頭的帶寬內變化,CMRR隨頻率變化,如下圖所示,該比率通常以dB表示。

      圖片1.png

        用于評估差分探頭CMRR的現場測試過程:

        1.以常規方式在探頭帶寬內采集信號。

        2.短路被測探頭的差分輸入,并將兩個探頭的前端連接到電路中的同一點。

        3.用待測探頭輸出的幅度除以輸入信號的幅度。

        理想情況下,以幾個不同的頻率重復以上實驗,

        下圖顯示了使用IGBT的上側柵極驅動器(VG-E)進行的這種測試,這是一個基于500 V共模信號的15 V信號。

        最上面的黃色波形是使用高壓光纖隔離探頭(HVFO)以常規方式采集的柵極驅動信號。該信號顯示了一個快速的、階躍跳變,幅度約為15V。

        中間的藍色波形是被測的HVD3106A高壓差分探頭的輸出,這個探頭的兩個輸入短接在一起,因此兩個差分輸入看到的是相同的信號,探頭衰減設置為500X,示波器垂直靈敏度設置為200 mv/div,測得的脈沖的峰值幅度約為1V,這是由于探頭的CMRR有限而引起的共模信號泄漏。

      圖片2.png

        相對于15 V輸入信號,衰減為0.066,約為-24 dB。脈沖的上升時間約為40 ns,信號的帶寬約為9 MHz。如果我們將其用作信號頻率的估計值,并參考對比上圖中的CMRR圖,將看到用于此測試的500X衰減設置的探頭和預期的-32 dB CMRR一致。需要注意的是,實際測試使用的是寬帶信號源和不太理想的連線配置,但是它向我們展示了該探頭預期的CMRR值。

        如果在輸入短路的情況下對HVFO探頭進行相同的測試,則結果為底部粉紅色的波形,垂直靈敏度提高到每格100 mV,沒有看到有脈沖。這是因為HVFO探頭的CMRR比輸入信號幅度低140 dB以上。

        以上概述的過程很好地測試了工作電路環境中差分探頭的性能。它用于確認測量的準確性以及差分探頭是否符合測量要求。

      3.png

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