隔離接口芯片失真測試

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背景

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

圖1  隔離芯片是信號鏈中非常重要的一環

隔離芯片的典型應用場景包括：電動汽車 (BMS, OBC, 電驅等 )，電機控制，工業自動化，開關電源，光伏逆變器，醫療設備等，是一種使用非常廣泛的模擬芯片。

挑戰

隔離接口芯片測試，需要用信號源提供標準的方波信號作為輸入信號，經過隔離芯片后，測量輸出信號的質量。典型的測量項包括傳輸延遲 , 脈寬失真 (PWD), 上升 / 下降時間，時間間隔誤差 (tie) 和 CMTI 等。

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

而時間間隔誤差 (tie)也叫總體抖動，需要用到偽隨機碼型(PRBS) 和芯片所能支持的最高數據速率 ( 如 100Mbps)，來測量隔離接口芯片在傳輸真實的高速信號時，所引入的抖動。

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

測試解決方案

泰克的 AFG31000 系列，可以發送隔離芯片所要求的低頻率、快上升沿的時鐘信號， 也可以發送高速偽隨機數據信號。 一機多用，作為信號源，為隔離芯片提供激勵信號。

圖2 AFG31000系列任意函數 / 波形發生器

泰克的MSO5或MSO6系列高精度示波器，可以測量隔離芯片的輸出信號。豐富的測量項，可以自動測量信號之間的傳輸延遲和上升時間。較為復雜的脈寬失真 (PWD) 測量，可以通過將上升時間延遲和下降時間延遲的時間趨勢圖進行相減得到。

圖3 利用時間趨勢圖測量PWD

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

圖4 使用DJA測量tie抖動和眼圖

泰克的TIVP探頭是測量CMTI 不錯的選擇。CMTI 測量時，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行測量，會因為探頭的共模抑制比不足，導致波形上出現震蕩。使用共模抑制比高達100dB 的TIVP 光隔離探頭，可以確保輸出信號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光隔離探頭測量波形的差異

總結

泰克的AFG31000任意函數發生器，MSO5/MSO6高精度示波器，TIVP光隔離探頭，可以精確測量隔離芯片的各項參數指標，幫助工程師全面評估隔離芯片的性能。