מהם היתרונות והחסרונות של טכנולוגיית מדידה מבודדת אופטית?

טכנולוגיית מדידה מבודדת אופטית, תוך מינוף יכולות הבידוד החשמלי וחסינות ההפרעות יוצאות הדופן שלה, מדגימה יתרונות משמעותיים בסביבות מורכבות של-מתח ותדר גבוה-; עם זאת, הוא גם מתמודד עם מגבלות כמו עלות גבוהה וגודל פיזי גדול.

א. יתרונות טכניים עיקריים

1. יחס דחיית מצב נפוץ (CMRR) במיוחד-

בדיקות מבודדות אופטית יכולות להשיג CMRR של -160 dB בטווח התדרים הנמוך-, ועדיין לשמור על רמה של למעלה מ-100 dB בתדר גבוה של 1 GHz- הרבה מעבר לזה של בדיקות דיפרנציאליות מסורתיות (שמגיעות בדרך כלל רק ל-26 dB ב-100 מגה-הרץ).

הם מסוגלים ללכוד במדויק אותות דיפרנציאליים ברמת מילי-וולט בתוך סביבות הכפופות למתחי מצב משותף של ±6 קילו וולט, מה שהופך אותם-למתאימים במיוחד למדידת מעברי מיתוג במוליכים למחצה-שלישי (כגון SiC ו-GaN).

2. מתח בידוד גבוה לבטיחות משופרת

בהתבסס על העיקרון של בידוד חשמלי באמצעות סיבים אופטיים, טכנולוגיה זו יכולה להשיג מתחי בידוד העולה על 60 קילוואט, ובכך לנתק לחלוטין את הקשר החשמלי בין המעגל הנבדק לציוד המדידה.

זה מונע למעשה-התמוטטות מתח גבוה של האוסילוסקופ ושומר על אנשי ההפעלה, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור תרחישי בדיקות סיכון גבוהות- הכוללות בקרי מנוע חדשים לרכבי אנרגיה, ממירים פוטו-וולטאיים ומערכות דומות.

3. שלמות אותות גבוהה והשפעות טעינה מינימליות

עם עכבת כניסה שמגיעה עד 10 MΩ || 1 pF, השפעת הטעינה על המעגל הנבדק נשארת מתחת ל-0.1%, ובכך נמנעת עיוות האות הנגרם בדרך כלל על ידי השראות העופרת שנמצאת בבדיקות מסורתיות.

זמני העלייה יכולים להיות נמוכים עד 700 ps, ​​מה שמאפשר שחזור מדויק של קצבי מתח מתח (dV/dt) של עד 100 V/ns במכשירי GaN, ומספק צורות גל אמינות לחישוב הפסדי מיתוג.

4. חסינות חזקה בפני הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI)

נתיב השידור של סיבים אופטיים נקי מצימוד אלקטרומגנטי; כתוצאה מכך, הוא לא מושפע מסביבות אלקטרומגנטיות חזקות (כגון אלו שנמצאו ליד תחנות בסיס תקשורת או כלי מכונת CNC), ובכך מבטיח טוהר האות.

זה הופך את הטכנולוגיה למתאימה במיוחד למדידות הכוללות מעגלי הארקה- צפים ונקודות פוטנציאליות מרובות, ומבטל את הצורך בחיבור הארקה משותף.

II. מגבלות יישום ראשוני

1. רוחב פס מוגבל ומהירות תגובה

מוגבל על ידי קצבי האפנון של דיודות לייזר וזמני התגובה של פוטודיודות, רוחב הפס של דגמי מיינסטרים מוגבל בדרך כלל לטווח של 1 גיגה-הרץ-בטווח הנמוך מזה של בדיקות פסיביות-העליון (שיכול להגיע ל-6 גיגה-הרץ). במדידות אות-גבוהות- במיוחד (למשל, מגברי הספק RF 5G), עלולה להתרחש הנחתה בתגובת התדר, מה שמוביל לעיוות האות.

2. צריכת חשמל גבוהה וגודל פיזי גדול

המודול הקדמי- דורש ספק כוח עצמאי (מבוסס על סוללה או לייזר-). בשל תכנון הניהול התרמי, הנפח הפיזי שלו גדול פי 3 עד 5 מזה של בדיקות מסורתיות, עם משקל העולה על 500 גרם.

הפעולה מוגבלת בעת בדיקת PCB מאוכלסים בצפיפות; שימוש ממושך בכף יד גורם לעייפות, המחייב שימוש במעמד תמיכה.

3. עלות גבוהה ותחזוקה מורכבת

עלות הייצור, הכוללת דרייבר לייזר,-מודול המרה אופטו-אלקטרוני דיוק גבוה ומערכת בקרת טמפרטורה, היא פי 3 עד 5 מזו של בדיקות דיפרנציאליות דומות.

מחירים של מודלים-מתקדמים הם למעלה מ-10,000 יואן, בעוד שדגמי-מתקדמים מגיעים למאות אלפי יואן. יתר על כן, נדרש כיול תקופתי של רווח וליניאריות, וכתוצאה מכך עלויות תפעול גבוהות-לטווח ארוך.

4. דרישות שימוש ותחזוקה קפדניות

רדיוס הכיפוף של הסיב האופטי חייב לעלות על 30 מ"מ (חלק מהדגמים דורשים יותר מ- או שווה ל-10 ס"מ); כיפוף מוגזם יגרום להנחתה של האות האופטי.

לפני המדידה, יש להעריך את טווח המתח ולבחור מנחת מתאים; נדרש כיול מחדש אם טמפרטורת הסביבה משתנה ביותר מ-5 מעלות.

III. סיכום של תרחישים ישימים

תחזית מגמה: רוחב הפס של הדור החדש של בדיקות מבודדות אופטי עבר כעת את 2GHz. על ידי שילוב עיבוד אותות מונע בינה מלאכותית- ומחשוב קצה, בדיקות אלו מתפתחות לעבר רמות גבוהות יותר של אינטגרציה ואינטליגנציה.