光隔离探头为什么比高压差分探头好？

什么是光隔离探头？

光隔离探头，英文名叫Optical-fiber Isolated Probe，是示波器的一种测量探头。

在测试测量领域，高压差分探头前端所获取的信号一般经过电缆传输至后端的测试设备，这种经过电缆传输的方式，存在如下缺点：

1.不绝缘，在高压场合没有安全性，测试点与测试设备之间不能相互电气隔离；

2.线缆存在寄生电容、电感、电阻等特性，带宽受到限制；

3.难以同时满足高压、低压、高带宽及信号完整性指标；

4.对高压高频共模干扰抑制能力较差。

光隔离探头优势：

同样用于测量差分信号，但是它通过电-光-电转换网络作为光隔离探头的核心，通过电-光转换器、光纤、光-电转换器和控制器实现了被测设备与示波器的电气隔离，缩短了差分信号的传输路径，这很大程度上提高了探头的共模抑制比，使得光隔离探头能测量具有高带宽和高共模电压的差分信号。由于他们探头的电气隔离，使其具备极高的共模抑制比和隔离电压，探头自身的绝缘性能可达到60kV以上。

光隔离探头的参数：

1）带宽：宽禁带半导体电路测试是光隔离探头的主要用途之一，针对碳化硅（SiC）测试，最佳带宽需要在350MHz以上，针对氮化镓(GaN)测试，最佳带宽需要在500MHz以上，所以光隔离探头带宽必须大于200MHz才有更多的现实测量意义。例如如下两个分别是普源精电的光隔离探头和Tektronix光隔离探头，最大都具有DC-1GHz的带宽。

2）幅频特性：光隔离探头必须具有极佳的幅频特性才有现实的测量意义。这个描述可能有点抽象，下面是PIA1000系列三种型号的幅频特性曲线，以PIA1100为例，曲线看出在700MHz以下时探头具有很高的测量精度，在700MHz以上时，探头输出幅度逐步衰减，在1GHz时衰减不到-3dB。这条曲线十分光滑，700MHz以下近似水平直线，可确保测试精度，700MHz以上单调下降，可用于测试参考。假如探头的幅频特性曲线在中高频带（大于10MHz）上下起伏，说明10MHz以上完全没有测试精度可言，现实中这种探头不在少数。

3)高共模范围低衰减倍数：在使用高压差分探头时，为了应对SiC、GaN的高母线电压，就需要设置探头为高衰减比，而高衰减比就会导致测量量化误差增大、测量系统噪声增大，这

就导致使用高压差分探头测得的波形显得很粗。而光隔离探头的共模范围与衰减比之间是独立的，即在能够承受高共模电压时，也可以通过选择小衰减比的探头前端来提高测量的精度，测得的波形显得更细。

4) 温度特性：激光器件的温度特性一般较差，光隔离探头采用光纤传输，因此选择光隔离探头时一定要注意其温度特性的稳定性，在24小时内零点漂移保持在几百uV以内。

5) 光纤抗扰动：激光射入光纤时，光纤会发生形变导致信号发生变化，因此光纤传输一定要注意随着线缆的摆动，光隔离探头测试的信号不会发生变化，才能正常使用。

审核编辑 黄宇