激光隔离电路、激光隔离探头以及示波器组件的制作方法

本申请涉及电信号测量，尤其涉及激光隔离电路、激光隔离探头以及示波器组件。

背景技术：

1、随着目前sic、gan的普及，电压越来越高，开关速度越来越快，驱动电压逐步降低，对元件选型、设计、pcb布板的要求也越来越高，经常出现各种各样的问题，需要测试、验证，其对测试的要求也越来越高，尤其是共模抑制比的要求。

2、共模抑制比是指差分电路抑制共模信号的能力，例如1000v的共模信号(差模信号是0v)，经过差分电路传导出来的差模信号是10v，则共模抑制比是100:1，即40db。而不同的频率下共模抑制比有比较大的差异。

3、在测试高频高压信号的时候，经常碰到共模干扰严重的问题，影响正常的信号显示。目前普遍使用的是基于模拟信号传输的激光隔离探头或者高压差分探头来测试，其中，基于模拟信号传输的激光隔离探头会造成严重的温度漂移，测量误差非常大，难以使用；而高压差分探头普遍共模抑制比不高，特别是在高频的时候共模抑制比会更低，这样就给本就不大的差模信号引入较大的共模干扰，导致观测到的信号与真实信号有较大差异；更有甚者，可能会导致烧板等严重问题。也就是说，现有高压差分探头因共模抑制比低而存在着抗干扰能力差的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种激光隔离电路、激光隔离探头以及示波器组件，旨在提供一种方便使用而且可以解决现有高压差分探头因共模抑制比低而存在着抗干扰能力差的技术问题的方案。

2、为实现上述目的，本申请提供一种激光隔离电路，所述激光隔离电路包括：信号输入模块、第一激光隔离模块、光路传输单元、第二激光隔离模块和信号接收模块；

3、所述信号输入模块用于接入待测模拟信号，并将所述待测模拟信号模数转换为对应的数字信号后输出至所述第一激光隔离模块；

4、所述第一激光隔离模块与所述信号输入模块连接，用于将所述信号输入模块输出的所述数字信号经电光隔离后，发射数字激光信号至所述第二激光隔离模块，所述数字激光信号为电光隔离后的数字信号；

5、所述第二激光隔离模块与所述第一激光隔离模块经光路传输单元光连接，用于接收所述第一激光隔离模块发射的数字激光信号，并对所述数字激光信号经光电隔离后，输出所述数字信号至所述信号接收模块；

6、可选地，所述第一激光隔离模块和所述第二激光隔离模块均为激光收发组件，所述激光收发组件至少包括一个激光发射单元和一个激光接收单元，所述激光发射单元的有效使用数量与所述激光接收单元的有效使用数量相等。

7、可选地，所述激光发射单元包括发射端、第一电阻、第二电阻、第一激光二极管和半导体开关；

8、所述半导体开关的第一端通过所述第一电阻与所述发射端连接，所述半导体开关的第二端接地连接，所述半导体开关的第三端通过所述第二电阻与所述第一激光二极管的第一端连接，所述第一激光二极管的第二端连接电源端。

9、可选地，所述激光接收单元包括：接收端、第三电阻、第四电阻和第二激光二极管；

10、所述第二激光二极管的第一端分别与所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端连接，所述第二激光二极管的第二端连接电源端，所述第三电阻的第二端与所述接收端连接，所述第四电阻的第二端接地连接。

11、可选地，所述信号输入模块包括依次连接的信号输入端、衰减单元、增益控制单元、高速模数转换单元和第一中央处理单元；

12、所述第一中央处理单元与所述第一激光隔离模块连接。

13、可选地，所述衰减单元包括信号继电器、第一电容、第二电容、第三电容、可变电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻；

14、所述信号继电器的第一脚与所述信号输入端的正极连接，所述信号继电器的第八脚与所述信号输入端的负极连接，所述信号继电器的第一脚与所述信号继电器的第二脚串联，所述信号继电器的第八脚与所述信号继电器的第七脚串联，所述信号继电器的第三脚置空；

15、所述信号继电器的第四脚通过所述第五电阻分别与所述第一电容的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端通过所述第七电阻分别与所述第八电阻的第一端、第九电阻的第一端、第十电阻的第一端和第十一电阻的第一端连接；

16、所述第六电阻的第二端与所述第八电阻的第二端连接，所述第九电阻的第二端通过所述可变电容接地连接，所述第十电阻的第二端通过所述第十二电阻接地连接，第十一电阻的第二端与所述信号继电器的第五脚；

17、所述信号继电器的第六脚通过所述第十三电阻连接所述增益控制单元，所述第二电容、所述第三电容和所述可变电容并联连接。

18、可选地，所述信号接收模块包括第二中央处理单元，所述第二中央处理单元与所述第二激光隔离模块连接；

19、所述第二中央处理单元用于，将第二激光隔离模块发送的所述数字信号进行处理并输出。

20、可选地，所述激光隔离电路还包括交互模块，所述交互模块与所述第二中央处理单元连接；

21、所述信号接收模块还包括高速数模转换单元和运放输出单元，所述第二中央处理单元、所述高速数模转换单元、所述运放输出单元依次连接。

22、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种激光隔离探头，所述激光隔离探头设置在信号调制盒中，所述信号调制盒包括壳体、电路板，以及如上述任一项所述的激光隔离电路，所述电路板容置于所述壳体内，所述激光隔离电路设于所述电路板上，并通过连接线组件与所述激光隔离探头连接。

23、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种示波器组件，所述示波器组件包括示波器和上述的激光隔离探头，所述示波器与所述激光隔离探头可拆卸电连接。

24、本申请中的第一激光隔离模块将信号输入模块输出的数字信号经电光隔离后，发射数字激光信号至第二激光隔离模块，数字激光信号为电光隔离后的数字信号；第二激光隔离模块接收第一激光隔离模块发射的数字激光信号，并对数字激光信号经光电隔离后，输出数字信号至信号接收模块。即本申请通过在信号输入模块与信号接收模块的中间设置有两个激光隔离模块来构成激光隔离电路，从而可以对信号输入模块和信号接收模块进行信号隔离，也就是说，本申请通过第一激光隔离模块20和第二激光隔离模块30经由光路传输单元g01光连接，搭建了信号输入模块到信号接收模块的光链路传输通路，从而实现信号输入模块到信号接收模块之间的电信号隔离传输，以提高信号输入模块到信号接收模块传输路径中输入共模信号对差模信号的共模抑制比，进而增强了激光隔离电路传输信号的抗干扰能力。

技术特征：

1.一种激光隔离电路，其特征在于，所述激光隔离电路包括：信号输入模块、第一激光隔离模块、光路传输单元、第二激光隔离模块和信号接收模块；

2.如权利要求1所述的激光隔离电路，其特征在于，所述第一激光隔离模块和所述第二激光隔离模块均为激光收发组件，所述激光收发组件至少包括一个激光发射单元和一个激光接收单元，所述激光发射单元的有效使用数量与所述激光接收单元的有效使用数量相等。

3.如权利要求2所述的激光隔离电路，其特征在于，所述激光发射单元包括发射端、第一电阻、第二电阻、第一激光二极管和半导体开关；

4.如权利要求2所述的激光隔离电路，其特征在于，所述激光接收单元包括：接收端、第三电阻、第四电阻和第二激光二极管；

5.如权利要求1所述的激光隔离电路，其特征在于，所述信号输入模块包括依次连接的信号输入端、衰减单元、增益控制单元、高速模数转换单元和第一中央处理单元；

6.如权利要求5所述的激光隔离电路，其特征在于，所述衰减单元包括信号继电器、第一电容、第二电容、第三电容、可变电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻；

7.如权利要求1所述的激光隔离电路，其特征在于，所述信号接收模块包括第二中央处理单元，所述第二中央处理单元与所述第二激光隔离模块连接；

8.如权利要求7所述的激光隔离电路，其特征在于，所述激光隔离电路还包括交互模块，所述交互模块与所述第二中央处理单元连接；

9.一种激光隔离探头，其特征在于，所述激光隔离探头设置在信号调制盒中，所述信号调制盒包括壳体、电路板，以及如权利要求1至8任一项所述的激光隔离电路，所述电路板容置于所述壳体内，所述激光隔离电路设于所述电路板上，并通过连接线组件与所述激光隔离探头连接。

10.一种示波器组件，其特征在于，所述示波器组件包括示波器和如权利要求9所述的激光隔离探头，所述示波器与所述激光隔离探头可拆卸电连接。

技术总结
本申请公开了一种激光隔离电路、激光隔离探头以及示波器组件，属于电信号测量技术领域。该电路包括依次连接的信号输入模块、第一激光隔离模块、第二激光隔离模块和信号接收模块；信号输入模块接入待测模拟信号，并将待测模拟信号模数转换为对应的数字信号后输出至第一激光隔离模块；第一激光隔离模块将信号输入模块输出的数字信号经电光隔离后，发射数字激光信号至第二激光隔离模块；第二激光隔离模块接收第一激光隔离模块发射的数字激光信号，并对数字激光信号经光电隔离后，输出数字信号至信号接收模块，显著地提高输入共模信号对差模信号的共模抑制比，进而增强了激光隔离电路传输信号的抗干扰能力。

技术研发人员：张兴杰,石宁波
受保护的技术使用者：深圳麦科信科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1