[发明专利]用于光学电压传感器的主动噪声抑制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月26日提交的且题为“ACTIVE NOISE SUPPRESSION FOR OPTICAL VOLTAGE SENSOR”的美国临时专利申请No.152062/300,659的权益，其公开据此通过引用完全并入本文。

技术领域

本公开总体涉及测试和测量仪器，并且更具体地涉及在存在大的共模电压的情况下测量小差分、高带宽信号。

背景技术

光学电压传感器具有优异的交流（AC）电气性能，并且固有地电气隔离。大多数的光学电压传感器已经被通信行业用来将数字信号耦合到大量光纤网络中。这些信号通常是AC耦合的。因为光学传感器易受周围环境的变化的影响，因此（特别是在低电平信号下）使用光学电压传感器精确地测量直到直流（DC）/低频尚未取得很大成功。温度、机械应力和施加到光学传感器的信号都可能导致光学输出信号显著移位。另外，当经受相同的机械和温度应力时，该光学传感器的上游光纤和激光源可能具有显著的极化串扰、噪声等。

因此，仍然需要解决传感器、上游光纤和激光源的这种DC/低频不稳定性/限制。

附图说明

图1是图示了包括传感器头的测试测量系统的第一示例的方框图。

图2是图示了包括传感器头的测试测量系统的第二示例的方框图。

图3是图示了根据所公开的技术的某些实施方式的测试测量系统的示例的方框图，该测试测量系统包括光学电压传感器和集成噪声抑制架构。

图4是图示了根据所公开的技术的替代性实施方式的测试测量系统的示例的方框图，该测试测量系统包括光学电压传感器和集成噪声抑制架构。

具体实施方式

由于新一波较快功率器件的边缘速度正在进入市场，在存在大的共模电压的情况下精确测量小差分、高带宽信号的能力已经成为对用户的关键测量挑战。宽带隙器件（诸如氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）器件）准备取代具有第一代性能的传统硅（Si）基器件，该宽带隙器件实现Si的8至10倍的更快的边缘速度。考虑到性能增益方面的这个阶跃函数，当前的测试测量系统完全不能进行这些测量。所公开的技术的实施方式有利地使用户能够开发解决这些测量挑战的突破测量解决方案。

本文公开的主动（active）噪声抑制方案的某些实施方式有利地使得能够使用光学电压传感器通过完全补偿光学电压传感器、上游光纤和激光源的DC/低频不稳定性来测量从DC到GHz的电气信号。光学传感器的DC/低频输出易受环境中的变化（诸如例如机械和热变化）以及所施加的信号/偏置的影响。增加这种噪声抑制电路使得能够开发具有世界级共模抑制和电压范围的完全电气隔离、DC耦合、高带宽、高灵敏度（低噪声和稳定）的差分探头。

图1是图示了测试测量系统100的第一示例的方框图，该测试测量系统100包括诸如电气测试和测量仪器的主机110、控制器120、传感器头130和被测试器件（DUT）150。在示例100中，传感器头130包括校准/补偿单元140以及开关132和134。

在测量操作模式期间，来自DUT 150的信号可以在传感器头130的输入端131和133处被接收。开关132和134可以被接合以读取来自DUT 150的输入并通过放大器142发送信号。测量的信号可以通过主信号路径121和路径111经由控制器120被发送到主机110。

主机110可以是测试和测量仪器，诸如示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪或类似的这样的设备。连接到传感器头130的控制器120的可以是如本领域普通技术人员已知的有线、光纤或无线连接。应当注意，如果DUT 150和传感器头130位于远程位置，则可能必须具有无线连接。信号路径中的任一个（例如111和121）都可以是如本领域普通技术人员已知的有线、光纤或无线连接。

图2是图示了测试测量系统200的第二示例的方框图，该测试测量系统200包括诸如电气测试和测量仪器的主机210、控制器220、传感器头230和被测试器件（DUT）250。在示例200中，传感器头230包括校准/补偿单元240和单个开关232，该单个开关232与放大器242耦接并且被配置为在校准/补偿单元240与从DUT 250接收的信号之间切换。