(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811273474.8
(22)申请日 2018.10.30
(71)申请人 北京航空航天大学
地址 100191 北京市海淀区学院路37号
(72)发明人 高成 寇震梦 黄姣英 王乐
(74)专利代理机构 北京慧泉知识产权代理有限
公司 11232
代理人 王顺荣 唐爱华
(51)Int.Cl.
G01R 31/28(2006.01)
G01R 31/00(2006.01)
(54)发明名称
冲测试法
(57)摘要
本发明提供一种针对HCNR200线性光耦隔离
HCNR200线性光耦隔离电路并进行配置；二：搭建
测试隔离电路带宽所用的测试系统；三：对
HCNR200线性光耦隔离电路开展带宽测试；四：对
HCNR200线性光耦隔离电路带宽测试数据进行处
理和分析；通过以上步骤，针对HCNR200线性光耦
隔离电路的带宽进行测试，利用被测隔离电路对
之间的关系，发挥脉冲信号频率特性的优势，达
到测试HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的目
的。反映HCNR200线性光耦器件在实际应用中隔
离传输高频信号的能力。权利要求书2页 说明书4页 附图3页CN 109471013 A 2019.03.15
C N 109471013
A
1.一种针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试方法，其特征在于：其步骤如下：
步骤一：选择HCNR200线性光耦隔离电路并进行配置；
先查HCNR200线性光耦数据手册中的隔离电路，选择高速低成本模拟型隔离电路；
然后对选择的隔离电路进行配置；绘制电路结构图并制作高速低成本模拟型隔离电路的印制电路板即PCB电路板；将电阻、三极管和HCNR200线性光耦焊接到PCB电路板上；该HCNR200线性光耦为双列直插式封装即DIP8，管脚1连接三极管Q2N3904的集电极；管脚2连接5V DC电压源；管脚3连接R1电阻；管脚4、5连接地线；管脚6连接三极管Q2N3906的基极；管脚7、8空置；
步骤二：搭建测试隔离电路带宽所用的测试系统；该测试系统由脉冲信号源、HCNR200线性光耦隔离电路、示波器、5V电压源和计算机组成；
其中待测隔离电路的输入端与脉冲信号源的信号输出端连接，脉冲信号源的输出端连接示波器的一通道探头，待测隔离电路的输出端连接示波器的二通道探头，通用接口总线即GPIB连接脉冲源与计算机，GPIB线连接示波器与计算机；使用5V电压源对隔离电路供电使其能够正常工作；
步骤三：对HCNR200线性光耦隔离电路开展带宽测试；首先调节脉冲信号源参数，然后将脉冲源调整至信号输出状态，使脉冲信号通过待测隔离电路，使用示波器采集到隔离电路的输入信号和隔离电路的响应信号波形；
步骤四：对HCNR200线性光耦隔离电路带宽测试数据进行处理和分析；针对步骤三中示波器采集到的隔离电路的响应曲线，选取响应信号幅值上升至10％时所对应的时间记为t1，幅值上升至90％时所对应的时间记为t2；
被测HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应上升沿时间为
τr＝t2-t1
式中：τr为被测HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应上升沿时间；
当脉冲信号通过HCNR200线性光耦隔离电路时，由于高频分量的丢失产生波形变化并体现在响应曲线上升沿时间上，经过时域和频域的转换分析，响应上升沿时间与电路的带宽具有如下的关系：
式中：B是HCNR200线性光耦器件的隔离电路带宽；
由此得HCNR200线性光耦隔离电路的带宽；
通过以上步骤，利用HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应信号上升沿时间与电路的带宽之间的关系，发挥脉冲信号频率特性的优势，达到了测试HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的目的；对于测试HCNR200线性光耦在实际应用时能够隔离传输的信号的频率范围具有重要的参考意义；本发明相对于扫频测试而言，不需要外加高频信号源来产生高频正弦波信号，而是采用脉冲信号源进行测试，能节约测试成本；取代多次扫频得出HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的复杂步骤，经过一次脉冲信号的输入和一次响应信号的分析就能得到HCNR200线性光耦隔离电路的带宽，更加简单便捷。
2.根据权利要求1所述的一种针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试方法，
其特征在于：
在步骤一中所述的该HCNR200线性光耦为双列直插式封装即DIP8，其管脚3连接R1电阻，该R1的阻值为68KΩ。
3.根据权利要求1所述的一种针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试方法，其特征在于：
在步骤三中所述的调节脉冲信号源参数，其信号源调节方式有手动调节和计算机调节两种方式：
手动调节：设置脉冲信号的上升沿时间在10ns以内(根据脉冲信号源的能力，上升沿时间越小越好)，脉冲宽度为10us，延时时间为5us，起始幅值为0V，最高幅值的选择依据HCNR200线性光耦数据手册规定的电压范围，设置脉冲信号最高幅值为5V；
计算机调节：利用通用命令即IEEE488.2指令实现计算机对脉冲信号源的控制，在交互界面上输入参数使得脉冲信号的上升沿时间在10ns以内，脉冲宽度为10us，延时时间为5us，起始幅值为0V，最高幅值的选择依据HCNR200线性光耦数据手册规定的电压范围，设置脉冲信号最高幅值为5V，控制脉冲源输出。
针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试法
技术领域
[0001]本发明是针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试法。主要针对由HCNR200线性光耦构成的隔离电路传输高频信号的实际需要，对器件构成的隔离电路传输高频信号的能力进行测试评价，以得出器件的隔离电路能够维持稳定工作的信号频率范围。
背景技术
[0002]HCNR200是一种典型的线性光耦，是一种把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。输入电信号使得发二极管(LED)发光，光接收器件接收光信号并转换成电信号并输出。以此实现“电-光-电”的转换及输出，光作为传输的媒介，实现了输入端与输出端的电气隔离，因此HCNR200型线性光耦具有信号单向输入、输入输出端电气隔离、抗干扰能力强、传递效率高等特点。与普通光耦相比，HCNR200线性光耦增加有光接受反馈电路，可以反馈调节输入信号的大小，因此具有输入输出呈线性关系的特点，可以输出连续变化的模拟电压。
[0003]HCNR200线性光耦由于其优良的性能被广泛应用于信号隔离传输电路中。在高频信号隔离传输过程中带宽是衡量电路传输高频信号能力的重要指标。带宽指的是HCNR200线性光耦隔离传输电路的固有的通频带，即电路输出功率减少一半以前的频带宽度。带宽表征隔离电路能够稳定工作的信号频率范围。
[0004]针对线性光耦的隔离电路带宽测试，目前应用的是扫频测试法，主要分以下几个步骤进行：
[0005](1)在规定环境条件下连接好HCNR200线性光耦的隔离电路；
[0006](2)在隔离电路输入端加入规定幅值、频率的正弦信号，用示波器测试隔离电路输出信号的电压峰峰值记为V max；
[0007](3)增大输入信号的频率，使输出信号的幅度变为0.7V max，此时信号的频率记为f1，即为HCNR200线性光耦的隔离电路的带宽。
[0008]由以上测试步骤可以发现，扫频测试法需要外加一个扫频信号源，且需要扫频信号源的带宽为待测隔离电路带宽的10倍以上。HCNR200线性光耦隔离电路的的带宽为1.5MHz，因此需要扫频信号源的带宽在15MHz以上，对扫频信号源提出了较高的要求。同时扫频法需要多次输入不同频率的信号，测试过程较为繁琐。
[0009]因此本发明提出针对HCNR200线性光耦隔离电路的脉冲测试方法。不需要高频的扫频信号源，而是选择脉冲信号源；不需要多次外加不同频率的输入信号，而是外加一个脉冲输入信号，同时分析隔离电路的输出的响应曲线与带宽的关系便得到隔离电路的带宽，使得测试更加简单便捷、成本低廉。
发明内容
[0010]1)目的
[0011]本发明的目的是提供一种针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试方法，得到HCNR200线性光耦隔离电路的带宽，即线性光耦隔离电路可以稳定工作的频率范围，从而准确反应HCRNR200线性光耦隔离电路对于高频信号的传输能力。
[0012]2)技术方案
[0013]本发明是一种针对HCNR200线性光耦隔离电路的带宽的脉冲测试方法，其步骤如下：
[0014]步骤一：选择HCNR200线性光耦隔离电路并进行配置；
[0015]先查HCNR200线性光耦数据手册中的隔离电路，选择高速低成本模拟型隔离电路；
[0016]然后对选择的隔离电路进行配置；绘制电路结构图并制作高速低成本模拟型隔离电路的印制电路板(即PCB电路板)；将电阻、三极管和HCNR200线性光耦焊接到PCB电路板上；该HCNR200线性光耦为双列直插式封装(即DIP8)，管脚1连接三极管Q2N3904的集电极；管脚2连接5V DC电压源；管脚3连接R1电阻，R1的阻值为68KΩ；管脚4、5连接地线；管脚6连接三极管Q2N3906的基极；管脚7、8空置；
[0017]步骤二：搭建测试隔离电路带宽所用的测试系统；该测试系统由脉冲信号源、HCNR200线性光耦隔离电路、示波器、5V电压源和计算机组成；
[0018]其中待测隔离电路的输入端与脉冲信号源的信号输出端连接，脉冲信号源的输出端连接示波器的一通道探头，待测隔离电路的输出端连接示波器的二通道探头，通用接口总线(即GPIB)连接脉冲源与计算机，GPIB线连接示波器与计算机；使用5V电压源对隔离电路供电使其能够正常工作；
[0019]步骤三：对HCNR200线性光耦隔离电路开展带宽测试；首先调节脉冲信号源参数，然后将脉冲源调整至信号输出(output)状态，使脉冲信号通过待测隔离电路，使用示波器采集到隔离电路的输入信号和隔离电路的响应信号波形；
[0020]其中信号源调节方式有手动调节和计算机调节两种方式：
[0021]手动调节：设置脉冲信号的上升沿时间在10ns以内(根据脉冲信号源的能力，上升沿时间越小越好)，脉冲宽度为10us，延时时间为5us，起始幅值为0V，最高幅值的选择依据HCNR200线性光耦数据手册规定的电压范围，设置脉冲信号最高幅值为5V；
[0022]计算机调节：利用通用命令(即IEEE488.2指令)实现计算机对脉冲信号源的控制，在交互界面上输入参数使得脉冲信号的上升沿时间在10ns以内，脉冲宽度为10us，延时时间为5us，起始幅值为0V，最高幅值的选择依据HCNR200线性光耦数据手册规定的电压范围，设置脉冲信号最高幅值为5V，控制脉冲源输出；
[0023]步骤四：对HCNR200线性光耦隔离电路带宽测试数据进行处理和分析；针对步骤三中示波器采集到的隔离电路的响应曲线，选取响应信号幅值上升至10％时所对应的时间记为t1，幅值上升至90％时所对应的时间记为t2；
[0024]被测HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应上升沿时间为
[0025]τr＝t2-t1
[0026]式中：τr为被测HCNR200线性光耦隔离电路对脉冲信号的响应上升沿时间；[0027]当脉冲信号通过HCNR200线性光耦隔离电路时，由于高频分量的丢失产生波形变化并体现在响应曲线上升沿时间上，经过时域和频域的转换分析，响应上升沿时间与电路
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