隔离接口芯片失真测试

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背景

隔离是一种电路设计技术，允许两个电路进行通信，可消除在它们之间流动的任何不需要的直流电流和交流干扰电流。隔离常用于保护操作人员和低压电路免受高电压影响，或防止通信子系统之间的地电位差，或改善系统的抗噪性能。常见的隔离方式包括光耦，磁隔和容隔。

图1  隔离芯片是信号链中非常重要的一环

隔离芯片的典型应用场景包括：电动汽车 (BMS, OBC, 电驱等 )，电机控制，工业自动化，开关电源，光伏逆变器，医疗设备等，是一种使用非常广泛的模拟芯片。

挑战

隔离接口芯片测试，需要用信号源提供标准的方波信号作为输入信号，经过隔离芯片后，测量输出信号的质量。典型的测量项包括传输延迟 , 脉宽失真 (PWD), 上升 / 下降时间，时间间隔误差 (tie) 和 CMTI 等。

其中传输延迟 , 脉宽失真 , 上升 / 下降时间会使用 50KHz 以下的低频方波信号作为输入信号，且要求方波信号的上升时间小于 3ns。

而时间间隔误差 (tie)也叫总体抖动，需要用到伪随机码型(PRBS) 和芯片所能支持的最高数据速率 ( 如 100Mbps)，来测量隔离接口芯片在传输真实的高速信号时，所引入的抖动。

CMTI ( 共模瞬变抗扰度 ) 用以测试隔离电路，在输入信号快速变化 ( 上升 / 下降 ) 时，输出信号仍然能保证不出错。

测试解决方案

泰克的 AFG31000 系列，可以发送隔离芯片所要求的低频率、快上升沿的时钟信号， 也可以发送高速伪随机数据信号。 一机多用，作为信号源，为隔离芯片提供激励信号。

图2 AFG31000系列任意函数 / 波形发生器

泰克的MSO5或MSO6系列高精度示波器，可以测量隔离芯片的输出信号。丰富的测量项，可以自动测量信号之间的传输延迟和上升时间。较为复杂的脉宽失真 (PWD) 测量，可以通过将上升时间延迟和下降时间延迟的时间趋势图进行相减得到。

图3 利用时间趋势图测量PWD

泰克的MSO5或MSO6系列高精度示波器的DJA( 抖动和眼图测量软件 ) 可以测量输出信号的时间间隔误差 (tie) 和眼图，使用非常方便。

图4 使用DJA测量tie抖动和眼图

泰克的TIVP探头是测量CMTI 不错的选择。CMTI 测量时，由于参考地的电压 ( 共模电压 )快速变化，使用普通差分探头进行测量，会因为探头的共模抑制比不足，导致波形上出现震荡。使用共模抑制比高达100dB 的TIVP 光隔离探头，可以确保输出信号不受共模电压的影响。

图5 在共模电压快速变化的电路里，普通探头和TIVP光隔离探头测量波形的差异

总结

泰克的AFG31000任意函数发生器，MSO5/MSO6高精度示波器，TIVP光隔离探头，可以精确测量隔离芯片的各项参数指标，帮助工程师全面评估隔离芯片的性能。