【測(cè)試案例分享】隔離接口芯片失真測(cè)試

背景

隔離是一種電路設(shè)計(jì)技術(shù)，允許兩個(gè)電路進(jìn)行通信，可消除在它們之間流動(dòng)的任何不需要的直流電流和交流干擾電流。隔離常用于保護(hù)操作人員和低壓電路免受高電壓影響，或防止通信子系統(tǒng)之間的地電位差，或改善系統(tǒng)的抗噪性能。常見的隔離方式包括光耦，磁隔和容隔。

圖 1  隔離芯片是信號(hào)鏈中非常重要的一環(huán)

隔離芯片的典型應(yīng)用場(chǎng)景包括：電動(dòng)汽車 (BMS, OBC, 電驅(qū)等 )，電機(jī)控制，工業(yè)自動(dòng)化，開關(guān)電源，光伏逆變器，醫(yī)療設(shè)備等，是一種使用非常廣泛的模擬芯片。

挑戰(zhàn)

隔離接口芯片測(cè)試，需要用信號(hào)源提供標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)作為輸入信號(hào)，經(jīng)過隔離芯片后，測(cè)量輸出信號(hào)的質(zhì)量。典型的測(cè)量項(xiàng)包括傳輸延遲 , 脈寬失真 (PWD), 上升 / 下降時(shí)間，時(shí)間間隔誤差 (tie) 和 CMTI 等。

其中傳輸延遲 , 脈寬失真 , 上升 / 下降時(shí)間會(huì)使用 50KHz 以下的低頻方波信號(hào)作為輸入信號(hào)，且要求方波信號(hào)的上升時(shí)間小于 3ns。

而時(shí)間間隔誤差 (tie) 也叫總體抖動(dòng)，需要用到偽隨機(jī)碼型(PRBS) 和芯片所能支持的最高數(shù)據(jù)速率 ( 如 100Mbps)，來(lái)測(cè)量隔離接口芯片在傳輸真實(shí)的高速信號(hào)時(shí)，所引入的抖動(dòng)。

CMTI ( 共模瞬變抗擾度 ) 用以測(cè)試隔離電路，在輸入信號(hào)快速變化 ( 上升 / 下降 ) 時(shí)，輸出信號(hào)仍然能保證不出錯(cuò)。

測(cè)試解決方案

泰克的 AFG31000 系列，可以發(fā)送隔離芯片所要求的低頻率、快上升沿的時(shí)鐘信號(hào)， 也可以發(fā)送高速偽隨機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)。 一機(jī)多用，作為信號(hào)源，為隔離芯片提供激勵(lì)信號(hào)。

圖 2 AFG31000 系列任意函數(shù) / 波形發(fā)生器

泰克的MSO5或MSO6系列高精度示波器，可以測(cè)量隔離芯片的輸出信號(hào)。豐富的測(cè)量項(xiàng)，可以自動(dòng)測(cè)量信號(hào)之間的傳輸延遲和上升時(shí)間。較為復(fù)雜的脈寬失真 (PWD) 測(cè)量，可以通過將上升時(shí)間延遲和下降時(shí)間延遲的時(shí)間趨勢(shì)圖進(jìn)行相減得到。

圖 3. 利用時(shí)間趨勢(shì)圖測(cè)量 PWD

泰克的MSO5或MSO6系列高精度示波器的DJA( 抖動(dòng)和眼圖測(cè)量軟件 ) 可以測(cè)量輸出信號(hào)的時(shí)間間隔誤差 (tie) 和眼圖，使用非常方便。

圖 4. 使用 DJA 測(cè)量 tie 抖動(dòng)和眼圖

泰克的TIVP探頭是測(cè)量CMTI 不錯(cuò)的選擇。CMTI 測(cè)量時(shí)，由于參考地的電壓 ( 共模電壓 )快速變化，使用普通差分探頭進(jìn)行測(cè)量，會(huì)因?yàn)樘筋^的共模抑制比不足，導(dǎo)致波形上出現(xiàn)震蕩。使用共模抑制比高達(dá)100dB 的TIVP 光隔離探頭，可以確保輸出信號(hào)不受共模電壓的影響。

圖 5. 在共模電壓快速變化的電路里，普通探頭和 TIVP 光隔離探頭測(cè)量波形的差異

總結(jié)

泰克的 AFG31000 任意函數(shù)發(fā)生器，MSO5/MSO6 高精度示波器，TIVP 光隔離探頭，可以精確測(cè)量隔離芯片的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，幫助工程師全面評(píng)估隔離芯片的性能。