光隔离探头的电气隔离原理的核心结构:
光隔离探头通常由输入端(传感器模块)、光纤传输链路、输出端(信号处理模块)三部分构成,形成“电-光-电”的转换链路:
输入端(传感器模块)
功能:将待测的电信号(如电压、电流)转换为光信号。
实现方式:
电光转换器:通过高速光电器件(如LED、激光二极管)将电信号调制为光脉冲。例如,采用高带宽LED或垂直腔面发射激光器(VCSEL),将差分电压信号编码为光强变化。
差分输入设计:支持双端输入(如±2500V差分电压),通过高共模抑制比(CMRR)电路(如运算放大器+光耦隔离)抑制共模干扰。
光纤传输链路
功能:作为隔离介质,切断输入/输出端的电气连接。
实现方式:
单模/多模光纤:根据带宽需求选择(单模光纤带宽更高,适用于GHz级信号;多模光纤成本更低,适用于MHz级信号)。
双光纤冗余设计:部分探头采用两根光纤分别传输信号与同步时钟,提升抗干扰能力。
输出端(信号处理模块)
功能:将光信号还原为电信号,并适配示波器等测量设备。
实现方式:
光电探测器:如PIN光电二极管或雪崩光电二极管(APD),将光脉冲转换为电流/电压信号。
信号调理电路:包括跨阻放大器(TIA)、低通滤波器等,恢复原始信号的幅值与相位。
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