Messung differenzieller Signale
Gleichtaktstörungen bewältigen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Ein neuer Ansatz
Wenn selbst der beste verfügbare Verstärker keine wiederholbaren Ergebnisse liefern kann, ist es klar, dass auch konventionelle Tastkopf-Architekturen mit diesen Anwendungen nicht mehr Schritt halten können. Es wird daher ein neues Messsystem benötigt, das Gleichtaktsignale vollständig unterdrücken und die differenziellen Signale wieder zum Vorschein bringen kann.
Im Gegensatz zu anderen verfügbaren Tastköpfen nutzt die IsoVu-Technik von Tektronix einen elektrooptischen Sensor, um das Eingangssignal in ein optisches Signal umzuwandeln. Dadurch lässt sich das Prüfobjekt elektrisch vom Oszilloskop isolieren. IsoVu beinhaltet vier getrennte Laser, einen optischen Sensor und fünf Glasfaser-Leitungen und nutzt Feedback- und Steuerungsverfahren.
Die IsoVu-Architektur mit galvanischer Isolierung bietet eine Gleichtakt-Spannungsfestigkeit von mehr als 2000 V über den gesamten Frequenzbereich ohne Derating. Der elektrische Grenzwert für eine optisch isolierte Lösung wie IsoVu liegt bei einigen tausend Volt. Da IsoVu durch die Faseroptik-Verbindung eine galvanische Isolierung gewährleistet, ergibt sich die einzige Beschränkung für den Gleichspannungswert durch die Sicherheitszertifizierung.
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Der an den Testpunkt angeschlossene Sensorkopf ist komplett elektrisch isoliert und wird über eine der Glasfasern, wie im Blockdiagramm im Bild 2 dargestellt, mit Energie versorgt. Wichtig ist, dass dadurch auch keine Batterien benötigt werden. Der Sensorkopf enthält auch einen Rückführkreis, der das Signal am Testobjekt misst und es an den Controller für die Analyse sendet. Das erlaubt dem System eine Korrektur von Drift- und Offset-Fehlern.
Die Verbindung vom Testobjekt zum Sensorkopf erfolgt über ein Kabel und Prüfspitzen mit fünf verschiedenen Abschwächungsfaktoren zur Erweiterung des Messbereichs. Das Kabel wird an den Sensorkopf über einen SMA-Steckverbinder angeschlossen, der über eine Kodierung der Teilerfaktoren verfügt, sodass der Sensorkopf den Dämpfungsfaktor dem Oszilloskop mitteilen kann. Dadurch kann dieses die korrekte vertikale Skalierung für die Spannung anzeigen.
IsoVu CMRR
Durch die Kombination einer vollständigen galvanischen Isolierung und die IsoVu-Sensorkopfarchitektur wird ein außergewöhnlich hoher CMRR-Wert über den kompletten Betriebsbereich erreicht. Die Daten in Bild 1 zeigen die wirklich gemessenen CMRR-Werte. Die CMRR-Messung wird nur durch die Empfindlichkeit des Testsystems und den Störpegel des VNA beschränkt. In diesem Beispiel erreicht IsoVu bei 100 MHz einen CMRR-Wert von 120 dB (1 Million zu 1).
Frequenzunabhängiger CMRR-Wert
Auf der APEC 2016 hat Tektronix die IsoVu-Technik vorgestellt. Die Technik ist auch unempfindlich gegenüber externen Einflüssen und abgestrahlten Emissionen und kann so den Einfluss von elektromagnetischen Interferenzen minimieren.
Mit der IsoVU-Technik können Ingenieure kleine differenzielle Signale (5 mV bis 50 V) im Beisein von großen Gleichtakt-Spannungen unter 2 kV von DC bis 1 GHz messen. Es ist das erste Signalerfassungssystem, bei dem die Gleichtakt-Spannungsunterdrückung nicht mit steigender Frequenz schlechter wird.
Tektronix wird auch eine Option mit einem 10-m-Glasfaserkabel anbieten mit den sonst gleichen Leistungsdaten wie die Standard-Option mit 3 m Kabel. Dadurch können Nutzer das Testsystem weit entfernt vom DUT aufbauen.
Dean Miles |
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ist Senior EMEA Technical Marketing Manager bei Tektronix und für das High-Performance-Produktportfolio von Tektronix verantwortlich. Er ist seit mehr als 20 Jahren für das Unternehmen tätig und hatte in dieser Zeit verschiedene Positionen inne, wie Global Business Development Manager für HF-Technologien und Business Development Manager für die Optical Business Unit von Tektronix. Er hat die Technologien von Tektronix in mehr als 80 Ländern weltweit präsentiert, sich mit mehr als 10.000 Ingenieuren getroffen und hat mehr als 40 Fachartikel veröffentlicht. |
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