DE102021109077A1

DE102021109077A1 - ELECTRIC DOG PROBE

Info

Publication number: DE102021109077A1
Application number: DE102021109077.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel G. Knierim; Josiah A. BARTLETT
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2020-04-11
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-10-14

Abstract

Isolierte Differentialstrom-Shunt-Messsonde für ein Test- und Messsystem mit einer Isolationsbarriere zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite der Sonde. Die Eingangsseite ist so ausgebildet, dass sie ein Spannungssignal über einen Stromshunt empfängt, der mit einer zu testenden Vorrichtung verbunden ist, und das Spannungssignal über die Isolationsbarriere überträgt. Die Ausgangsseite ist so ausgebildet, dass sie das Spannungssignal über die Isolationsbarriere empfängt und das Spannungssignal an ein Test- und Messinstrument ausgibt.Isolated differential current shunt probe for a test and measurement system with an isolation barrier between an input side and an output side of the probe. The input side is designed such that it receives a voltage signal via a current shunt, which is connected to a device to be tested, and transmits the voltage signal via the isolation barrier. The output side is designed in such a way that it receives the voltage signal via the insulation barrier and outputs the voltage signal to a test and measuring instrument.

Description

PRIORITÄTPRIORITY

Diese Offenbarung beansprucht die Vorteile der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/008,720 mit dem Titel „CURRENT SHUNT PROBE“, die am 11. April 2020 eingereicht wurde und hierin durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten ist.This disclosure claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 63 / 008,720 entitled "CURRENT SHUNT PROBE," which was filed on April 11, 2020, and is incorporated herein by reference in its entirety.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diese Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren, die sich auf Test- und Messsysteme beziehen, und insbesondere auf eine Sonde für ein Test- und Messinstrument zum Messen eines Stroms in einer zu testenden Vorrichtung (DUT).This disclosure relates to systems and methods related to test and measurement systems, and more particularly to a probe for a test and measurement instrument for measuring a current in a device under test (DUT).

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die Fähigkeit, elektrischen Strom zu messen, ist wichtig bei der Entwicklung und Prüfung von Schaltnetzteilen, Motorantrieben, Batterieladegeräten, kabellosen Ladegeräten, Photovoltaik-Wechselrichtern und anderer verwandter Leistungselektronik. Eine gängige Methode zur Strommessung besteht darin, einen Widerstand mit niedrigem Wert, der oft als „Stromshunt“ bezeichnet wird, in Reihe mit einem Weg des zu messenden Stroms zu schalten. Der resultierende Spannungsabfall über dem Stromshunt kann gemessen werden, um den elektrischen Strom basierend auf dem bekannten Widerstand des Stromshunts zu bestimmen. Allerdings gibt es mindestens zwei wesentliche Hürden, wenn dieser Ansatz zur Messung dynamischer Ströme verwendet wird.The ability to measure electrical current is important in the design and testing of switching power supplies, motor drives, battery chargers, wireless chargers, photovoltaic inverters, and other related power electronics. One common way to measure current is to put a low-value resistor, often referred to as a "current shunt," in series with a path of the current being measured. The resulting voltage drop across the current shunt can be measured to determine the electrical current based on the known resistance of the current shunt. However, there are at least two major hurdles when using this approach to measuring dynamic currents.

Erstens wird der Spannungsabfall über dem Stromshunt absichtlich klein gehalten, um die Auswirkungen auf den Prüfling zu minimieren, aber diese kleine Spannung muss oft in Gegenwart einer viel höheren Gleichtaktspannung gemessen werden. Zum Beispiel kann die Stromshunt-Spannung im Millivolt- oder Zehn-Millivolt-Bereich liegen, während die Gleichtaktspannung Hunderte von Volt betragen kann. Die Messung einer solch relativ kleinen Stromnebenspannung erfordert typischerweise die Verwendung eines Differenzmessgeräts (wie z. B. eines Oszilloskop-Tastkopfs) mit extrem hohem Gleichtaktbereich und Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR).First, the voltage drop across the current shunt is intentionally kept small to minimize the impact on the device under test, but this small voltage must often be measured in the presence of a much higher common mode voltage. For example, the current shunt voltage can be in the millivolt or ten millivolt range, while the common mode voltage can be hundreds of volts. Measurement of such a relatively small current leakage voltage typically requires the use of a differential meter (such as an oscilloscope probe) with an extremely high common mode range and common mode rejection ratio (CMRR).

Zweitens weist der Stromshunt sowohl eine Induktivität als auch einen Widerstand R auf, so dass die Spannung V, die sich über dem Stromshunt aus einem Strom i entwickelt, V = i•R + L•di/dt ist. Die effektive Induktivität des Stromshunts, L, variiert mit der physikalischen Form, Größe und Platzierung des Stromshunts in der Schaltung und der Platzierung der Verbindung vom Stromshunt zur Messvorrichtung. Bei einer festen Anordnung mit einem fest angeschlossenen Messkreis, wie z. B. einer fest angeschlossenen Messsonde, kann der feste induktive Effekt mit analoger Hardware oder digitaler Signalverarbeitung (DSP) kompensiert werden, die einen „Pol“ im Frequenzgang des Messsystems bei derselben Frequenz wie der L/R-„Nullpunkt“ des Shunts implementiert. Für das allgemeine Abtasten einer Schaltung während der Entwurfsphase sind solche Kompensationstechniken jedoch möglicherweise nicht praktikabel.Second, the current shunt has both an inductance and a resistance R, so that the voltage V that develops across the current shunt from a current i is V = i • R + L • di / dt. The effective inductance of the current shunt, L, varies with the physical shape, size and placement of the current shunt in the circuit and the placement of the connection from the current shunt to the measuring device. In the case of a fixed arrangement with a permanently connected measuring circuit, such as B. a permanently connected measuring probe, the fixed inductive effect can be compensated with analog hardware or digital signal processing (DSP), which implements a "pole" in the frequency response of the measuring system at the same frequency as the L / R "zero point" of the shunt. However, for general sampling of a circuit during the design phase, such compensation techniques may not be practical.

Beispiele der Offenbarung beheben diese und andere Mängel des Standes der Technik.Examples of the disclosure address these and other deficiencies in the prior art.

FigurenlisteFigure list

Aspekte, Merkmale und Vorteile von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen:

1 ist ein Blockdiagramm eines Test- und Messsystems gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
2 ist ein beispielhaftes schematisches Blockdiagramm der Sonde aus 1 gemäß einigen Beispielen der Offenbarung.
3 ist ein weiteres beispielhaftes schematisches Blockdiagramm der Sonde aus 1 gemäß anderen Beispielen der Offenbarung.
4 ist ein schematisches Beispiel für einen Eingang der Sonde aus 2 oder 3.
5 ist ein weiteres schematisches Beispiel für einen Eingang der Sonde gemäß 2 oder 3.

Aspects, features and advantages of examples of the present disclosure will become apparent from the following description of examples with reference to the accompanying drawings, in which:

1 FIG. 3 is a block diagram of a test and measurement system in accordance with some examples of the disclosure.
2 FIG. 10 is an exemplary schematic block diagram of the probe of FIG 1 according to some examples of the disclosure.
3 FIG. 10 is another exemplary schematic block diagram of the probe of FIG 1 according to other examples of the disclosure.
4th is a schematic example of an input of the probe from 2 or 3 .
5 FIG. 13 is a further schematic example of an input of the probe according to FIG 2 or 3 .

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Hierin wird eine isolierte Stromshunt-Messsonde zur Messung des dynamischen Stroms einer zu testenden Vorrichtung (DUT) vorgestellt. 1 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Test- und Messsystems gemäß einigen Beispielen der Offenbarung. In dem Prüf- und Messsystem verbindet eine isolierte Stromshunt-Messsonde 102 ein Test- und Messinstrument 104 mit einem DUT 106.An isolated current shunt probe for measuring the dynamic current of a device under test (DUT) is presented herein. 1 FIG. 3 is an example block diagram of a test and measurement system in accordance with some examples of the disclosure. An isolated current shunt measuring probe connects in the test and measurement system 102 a test and measurement instrument 104 with a DUT 106 .

Zur Messung eines Stroms I, der durch eine Last RL 108 im DUT 106 fließt, wird ein Präzisionsstrom-Shunt-Widerstand 110, RS, in Reihe mit der Last 108 geschaltet. Um den Spannungsteiler-Effekt und die daraus resultierenden Leistungseinflüsse auf das DUT zu minimieren, ist der Stromshunt-Widerstand 110 im Allgemeinen viel kleiner als die Last 108, um den Spannungsabfall über den Stromshunt 110 zu minimieren. Zwei Eingangsleitungen der Sonde 102 werden über den Stromshunt 110 gekoppelt, um den resultierenden Spannungsabfall zu messen.To measure a current I flowing through a load RL 108 in the DUT 106 flows, becomes a precision current shunt resistor 110 , RS, in series with the load 108 switched. In order to minimize the voltage divider effect and the resulting power influences on the DUT, the current shunt resistor is used 110 generally much smaller than the load 108 to control the voltage drop across the current shunt 110 to minimize. Two input lines of the probe 102 are via the current shunt 110 coupled to measure the resulting voltage drop.

Die Sonde 102 kann entweder einen differentiellen oder einen unsymmetrischen Ausgang haben. Das Test- und Messinstrument 104 empfängt die gemessene Spannung und ermittelt den resultierenden Stromfluss. Wie in 1 zu sehen ist, enthält die Sonde 102 eine Isolationsbarriere 112, um die Isolation zwischen dem DUT 106 und dem Test- und Messinstrument 104 aufrechtzuerhalten. Die Isolationsbarriere 112 kann eine beliebige Struktur sein, die die Isolation zwischen einer Eingangsseite der Sonde 102 und der Ausgangsseite der Sonde 102 aufrechterhält. In einigen Beispielen kann die Isolationsbarriere eine galvanische Isolationsbarriere sein, die eine galvanische Isolation zwischen dem Test- und Messinstrument 104 und dem DUT 106 aufrechterhält. Das heißt, die galvanische Trennung verhindert einen Stromfluss zwischen dem Test- und Messinstrument 104 und dem DUT 106. Dadurch kann die Isolationsbarriere 112 in der Sonde 102 einen hohen Gleichtaktbereich und ein hohes CMRR erreichen.The probe 102 can have either a differential or an unbalanced output. The test and measuring instrument 104 receives the measured voltage and determines the resulting current flow. As in 1 can be seen contains the probe 102 an isolation barrier 112 to make the isolation between the DUT 106 and the test and measurement instrument 104 maintain. The isolation barrier 112 can be any structure that provides isolation between an input side of the probe 102 and the exit side of the probe 102 maintains. In some examples, the isolation barrier can be a galvanic isolation barrier that provides galvanic isolation between the test and measurement instrument 104 and the DUT 106 maintains. That means, the galvanic isolation prevents a current flow between the test and measuring instrument 104 and the DUT 106 . This can break the isolation barrier 112 in the probe 102 achieve a high common mode range and a high CMRR.

2 ist ein Schaltungsbeispiel einer Sonde 102 gemäß einigen Beispielen der Offenbarung. Die Sonde 102 enthält einen Eingang 202, der direkt mit einem rauscharmen Verstärker 204 gekoppelt ist. Da die Isolationsbarriere 112 trotz der potenziell hohen Gleichtakt-Eingangsspannung einen Gleichtaktstromfluss durch die Sonde 102 verhindert, kann der rauscharme Verstärker 204 eine niedrige Eingangsimpedanz aufweisen, z. B. etwa 50 Ohm. Ein geeigneter rauscharmer Verstärker kann zum Beispiel ein Texas Instruments LMH5401 Verstärker sein. Beispiele der Offenlegung sind jedoch nicht auf diesen rauscharmen Verstärker beschränkt, sondern können jeder Verstärker sein, der einen geeignet niedrigen effektiven Eingangsrauschwiderstand aufweist. Das Johnson-Spannungsrauschen eines physikalischen Widerstands ist V4kTRB, wobei k die Boltzmann-Konstante, T die absolute Temperatur, R der Widerstand und B die Rauschmessbandbreite ist. Der effektive Rauschwiderstand eines Verstärkers umfasst jeden physikalischen Widerstand in Reihe mit dem Eingang, zusammen mit allen anderen Rauschquellen im Verstärker, die als effektiver Eingangswiderstand bezeichnet werden und die gleiche Menge an Rauschen erzeugen würden. Die niedrige Eingangsimpedanz der Sonde 102 kann eine geringere thermische oder Johnson-Rauschdichte als eine typische Sonden-Eingangsimpedanz eines Test- und Messgeräts bieten, was rauscharme Messungen des kleinen Spannungsabfalls über einem Stromshunt ermöglicht. Eine Beispielsonde 102 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung kann eine eingangsbezogene Rauschdichte von etwa 2-3 nV/sqrt(Hz) erreichen, verglichen mit herkömmlichen Sonden, die Rauschdichten von mehr als 10nV/sqrt(Hz) aufweisen. 2 is a circuit example of a probe 102 according to some examples of the disclosure. The probe 102 contains an entrance 202 that goes directly to a low noise amplifier 204 is coupled. Because the isolation barrier 112 A common mode current flows through the probe despite the potentially high common mode input voltage 102 can be prevented by the low-noise amplifier 204 have a low input impedance, e.g. B. about 50 ohms. A suitable low noise amplifier can be, for example, a Texas Instruments LMH5401 amplifier. However, examples of the disclosure are not limited to this low noise amplifier, but can be any amplifier that has a suitably low effective input noise resistance. The Johnson voltage noise of a physical resistor is V4kTRB, where k is Boltzmann's constant, T is absolute temperature, R is resistance, and B is noise measurement bandwidth. The effective noise resistance of an amplifier includes any physical resistance in series with the input, along with any other sources of noise in the amplifier, known as the effective input resistance, which would produce the same amount of noise. The low input impedance of the probe 102 can provide a lower thermal or Johnson noise density than a typical probe input impedance of a test and measurement device, enabling low-noise measurements of the small voltage drop across a current shunt. An example probe 102 In accordance with embodiments of the disclosure, an input noise density of about 2-3 nV / sqrt (Hz) can be achieved compared to conventional probes that have noise densities in excess of 10 nV / sqrt (Hz).

Im Gegensatz dazu haben konventionelle differentielle Tastköpfe eine wesentlich höhere Eingangsimpedanz, um eine Belastung des Prüflings 106 bei hohen Gleichtaktspannungen zu vermeiden. In Beispielen der Offenlegung ist eine niedrige (differentielle) Eingangsimpedanz akzeptabel, wenn ein Spannungsabfall über einem Stromshunt-Widerstand gemessen wird, der im Allgemeinen in Milliohm gemessen wird. Außerdem ist die Gleichtakt-Eingangsimpedanz aufgrund der galvanischen Isolationsbarriere 112 immer noch sehr groß.In contrast to this, conventional differential probes have a significantly higher input impedance in order to put a load on the device under test 106 to be avoided at high common-mode voltages. In examples of the disclosure, a low (differential) input impedance is acceptable when measuring a voltage drop across a current shunt resistor, which is generally measured in milliohms. In addition, the common-mode input impedance is due to the galvanic isolation barrier 112 still very big.

Der differentielle Ausgang des rauscharmen Verstärkers 204 kann an einen differentiellen Verstärker mit variabler Verstärkung 206 weitergeleitet werden. Ein Beispiel für einen geeigneten differenziellen Verstärker mit variabler Verstärkung ist ein Verstärker LMH6401 von Texas Instruments. Die Beispiele der Offenlegung sind jedoch nicht auf diesen speziellen Verstärker mit variabler Verstärkung beschränkt. Die Verstärkung des Verstärkers mit variabler Verstärkung kann vom Benutzer über eine Benutzeroberfläche (Ul) des Test- und Messinstruments 104 oder der Sonde 102 entsprechend dem erwarteten Spannungsabfall am Stromshunt 110 gesteuert werden.The differential output of the low noise amplifier 204 can be connected to a differential amplifier with variable gain 206 to get redirected. An example of a suitable variable gain differential amplifier is an LMH6401 amplifier from Texas Instruments. However, the examples of the disclosure are not limited to this particular variable gain amplifier. The gain of the amplifier with variable gain can be adjusted by the user via a user interface (Ul) of the test and measurement instrument 104 or the probe 102 according to the expected voltage drop at the current shunt 110 being controlled.

Der differentielle Ausgang des differentiellen Verstärkers mit variabler Verstärkung 206 kann über die galvanische Isolationsbarriere 112 zwischen der Eingangsseite 208 der Sonde 102 und der Ausgangsseite 210 der Sonde 102 übertragen werden. Die Eingangsseite 208 der Sonde 102 enthält einen Aufwärts-Frequenzumsetzer 212, der so ausgebildet ist, dass er das Eingangssignal von einer Basisbandfrequenz in ein Mikrowellenfrequenzband aufwärts wandelt. Eine Mikrowellenstruktur ist vorgesehen, um das Mikrowellenfrequenzsignal über die Isolationsbarriere 112 zu übertragen. Eine Mikrowellenstruktur koppelt das analoge Mikrowellenfrequenzsignal elektromagnetisch über die Isolationsbarriere ein, koppelt aber keine Signale außerhalb des gewünschten Mikrowellenfrequenzbandes (z. B. Sub-Mikrowellensignale) über die Isolationsbarriere ein.The differential output of the variable gain differential amplifier 206 can over the galvanic isolation barrier 112 between the entry side 208 the probe 102 and the exit page 210 the probe 102 be transmitted. The entry page 208 the probe 102 contains an up-frequency converter 212 which is designed to upconvert the input signal from a baseband frequency to a microwave frequency band. A microwave structure is provided to carry the microwave frequency signal across the isolation barrier 112 transferred to. A microwave structure electromagnetically couples the analog microwave frequency signal via the isolation barrier, but does not couple any signals outside the desired microwave frequency band (e.g. sub-microwave signals) via the isolation barrier.

Die Ausgangsseite 210 der Sonde 102 enthält eine Mikrowellenstruktur, um das Mikrowellenfrequenzsignal zu empfangen, und einen Abwärts-Frequenzumsetzer 214, um das Mikrowellenfrequenzsignal wieder auf die Basisbandfrequenz abwärts zu wandeln. Der Aufwärts-Frequenzumsetzer 212 und der Abwärts-Frequenzumsetzer 214 können sich einen gemeinsamen Takt und/oder Oszillator 216 teilen. Das gemeinsame Oszillator- oder Taktsignal kann über eine geeignete Mikrowellenstruktur durch die Isolationsbarriere 112 übertragen werden.The starting page 210 the probe 102 includes a microwave structure to receive the microwave frequency signal and a down frequency converter 214 to convert the microwave frequency signal back down to baseband frequency. The up frequency converter 212 and the down frequency converter 214 can have a common clock and / or oscillator 216 share. The common oscillator or clock signal can pass through the isolation barrier via a suitable microwave structure 112 be transmitted.

Sobald das Signal am Abwärts-Frequenzumsetzer 214 über die Isolationsbarriere 112 empfangen und in ein Basisband-Frequenzsignal abwärtsgewandelt wurde, kann das Signal je nach Implementierung an einen rauscharmen Verstärker 218 übertragen werden. In einigen Beispielen der Offenbarung ist ein rauscharmer Verstärker 218 nicht erforderlich. Das Signal wird dann an den Ausgang 220 des Test- und Messinstruments 104 ausgegeben. In einigen Beispielen kann der Ausgang 220 der Sonde 102 einen optionalen Balun enthalten, der ein unsymmetrisches Ausgangssignal erzeugt, das in das Test- und Messinstrument 104 eingegeben wird, anstatt eines differentiellen Ausgangssignals. Das Test- und Messinstrument 104 empfängt das gemessene Spannungssignal und kann dann den durch das DUT 106 fließenden Strom auf der Grundlage des bekannten Stromshunt-Widerstands und der gemessenen Spannung bestimmen.As soon as the signal on the down frequency converter 214 over the isolation barrier 112 received and converted into a baseband frequency signal downconverted, the signal can, depending on the implementation, be sent to a low-noise amplifier 218 be transmitted. In some examples of the disclosure, there is a low noise amplifier 218 not mandatory. The signal is then sent to the output 220 of the test and measurement instrument 104 issued. In some examples the output can be 220 the probe 102 Contain an optional balun that generates an unbalanced output signal that is fed into the test and measurement instrument 104 instead of a differential output signal. The test and measuring instrument 104 receives the measured voltage signal and can then use the DUT 106 Determine the current flowing based on the known current shunt resistance and the measured voltage.

Beispiele der Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt, ein analoges Signal über eine Isolationsbarriere, wie die in 2 dargestellte Mikrowellen-Isolationsbarriere, zu übertragen. Vielmehr kann in einigen Beispielen ein Analog-Digital-Wandler 302 auf der Eingangsseite 208 vorgesehen sein, wie in dargestellt. 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer Sonde 102. Ähnliche Komponenten wie die in 2 besprochenen sind mit den gleichen Referenznummern versehen und werden hier nicht weiter diskutiert.However, examples of the disclosure are not limited to passing an analog signal across an isolation barrier such as that in FIG 2 shown microwave isolation barrier to transmit. Rather, in some examples, an analog-to-digital converter 302 on the entry page 208 be provided as in shown. 3 Figure 3 shows another example of a probe 102 . Similar components to those in 2 discussed are provided with the same reference numbers and are not discussed further here.

Das Spannungssignal kann durch einen Analog-Digital-Wandler 302 digitalisiert werden, bevor es durch einen Sender 304 im Beispiel von 3 übertragen wird. Der Sender 304 kann eine Mikrowellenstruktur sein, wie oben beschrieben. Der Sender 304 kann jedoch auch ein Licht sein, z. B. wenn die Isolationsbarriere eine optische Isolationsbarriere ist, und der Empfänger 306 kann eine Fotodiode sein, um die Informationen zu empfangen.The voltage signal can be passed through an analog-to-digital converter 302 be digitized before it is sent by a transmitter 304 in the example of 3 is transmitted. The transmitter 304 can be a microwave structure as described above. The transmitter 304 however, it can also be a light, e.g. B. when the isolation barrier is an optical isolation barrier, and the receiver 306 can be a photodiode to receive the information.

Die Ausgangsseite 210 kann den Empfänger 306, wie oben erwähnt, sowie einen Digital-Analog-Wandler 308 zur Rückwandlung des digitalen Spannungssignals in ein analoges Signal enthalten. In einigen Beispielen kann das digitale Signal jedoch direkt an das Test- und Messinstrument 104 gesendet werden, wie es von einem Fachmann verstanden wird, anstatt vor der Übertragung durch den Ausgang 220 in ein analoges Signal zurückgewandelt zu werden.The starting page 210 can the recipient 306 , as mentioned above, as well as a digital-to-analog converter 308 for converting the digital voltage signal back into an analog signal. In some examples, however, the digital signal can be sent directly to the test and measurement instrument 104 should be sent as understood by a person skilled in the art, rather than prior to being transmitted through the output 220 to be converted back into an analog signal.

Der Sender 304 und der Empfänger 306 können auch jede andere Art von drahtlosen Sendern und Empfängern sein, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Radiofrequenz oder Wireless Fidelity (WiFi). Das heißt, es kann jede Art von Isolationsbarriere 112 und Sender 304 und Empfänger 306 verwendet werden, solange die Eingangsseite 208 und die Ausgangsseite 210 in der Sonde 102 voneinander isoliert sind.The transmitter 304 and the recipient 306 can also be any other type of wireless transmitter and receiver, such as B., but not limited to, radio frequency or wireless fidelity (WiFi). That means it can be any type of isolation barrier 112 and transmitter 304 and recipient 306 can be used as long as the entry side 208 and the exit page 210 in the probe 102 are isolated from each other.

Zusätzlich oder alternativ kann bei einigen Beispielen der Offenbarung die Induktivität des Stromshunts 110 minimiert werden. Der Eingang 202 der Sonde 102 kann so gestaltet sein, dass er mit dem Stromshunt 110, der im DUT 106 platziert oder mit diesem verbunden ist, zusammenarbeitet, um ein dynamisches Magnetfeld, das von der Messschleife umgeben ist, zu minimieren oder aufzuheben. Mit anderen Worten, obwohl der Stromshunt 110 immer noch eine gewisse Induktivität aufgrund des Magnetfeldes aufweist, das durch den Stromfluss im Shunt selbst erzeugt wird und diesen umgibt, wird durch die Platzierung der Leitungen am Eingang 202 der Sonde 102 das gleiche Magnetfeld vermieden oder aufgehoben. Das heißt, dass eine bestimmte Auslegung der Messfühlschleife dazu führt, dass die gemessene Spannung über dem Stromshunt wie folgt ist:Additionally or alternatively, in some examples of the disclosure, the inductance of the current shunt 110 be minimized. The entrance 202 the probe 102 can be designed so that it can be used with the current shunt 110 who is in the DUT 106 placed or connected to this, cooperates to minimize or cancel a dynamic magnetic field that is surrounded by the measuring loop. In other words, although the current shunt 110 still has a certain inductance due to the magnetic field that is generated by the current flow in the shunt itself and surrounds it, is due to the placement of the leads at the input 202 the probe 102 the same magnetic field avoided or canceled. This means that a certain design of the measuring sensor loop means that the measured voltage across the current shunt is as follows:

$v = iR + Ldi / dt - Mdi / dt$

v = iR + Ldi / German - Mdi / German

wobei L die Selbstinduktivität des Stromshunts 110 ist, M die gegenseitige Induktivität der Messschleife mit dem Stromshunt 110 ist und die Größe und Anordnung der Messschleife so angeordnet ist, dass M = L.where L is the self-inductance of the current shunt 110 is, M is the mutual inductance of the measuring loop with the current shunt 110 and the size and arrangement of the measuring loop is arranged so that M = L.

Wie in 4 gezeigt, können in einigen Beispielen zwei parallele Stromshunts 402 an die Last 108 des DUT 106 angeschlossen werden. Die Sonde 102 kann zwei Messleitungen 406 und 408 im Eingang 202 enthalten. Die Messleitung 406 wird symmetrisch zwischen den beiden parallelen Stromshunts 402 verlegt, bis sie die Leitung 408 erreicht, und die beiden Leitungen werden dann gemeinsam zur Sonde 102 geführt. Die symmetrische Messleitung 406 nimmt in erster Linie gleiche, aber entgegengesetzte Magnetfelder von den gleichen Strömen auf, die durch die beiden parallelen Stromshunts 402 fließen, wodurch der induktive Effekt bei der Spannungsmessung aufgehoben wird.As in 4th shown, two parallel current shunts can be used in some examples 402 to the load 108 of the DUT 106 be connected. The probe 102 can take two test leads 406 and 408 at the entrance 202 contain. The test lead 406 becomes symmetrical between the two parallel current shunts 402 relocated until they got the line 408 reached, and the two lines then jointly become the probe 102 guided. The symmetrical test lead 406 primarily picks up equal but opposite magnetic fields from the same currents generated by the two parallel current shunts 402 flow, whereby the inductive effect is canceled when measuring the voltage.

In einigen Beispielen können die beiden parallelen Stromshunts 402 innerhalb des Eingangs 202 der Sonde 102 vorgesehen sein und sind an einer Leiterplatte des DUT 106 angebracht. In anderen Beispielen können die Stromshunts 402 bereits mit der Leiterplatte des DUT 106 verbunden sein und eine der Leitungen 406 und 408 des Eingangs 202 ist symmetrisch zwischen den parallelen Stromshunts 402 angeordnet.In some examples, the two parallel current shunts 402 inside the entrance 202 the probe 102 be provided and are on a circuit board of the DUT 106 appropriate. In other examples, the power shunts 402 already with the circuit board of the DUT 106 be connected and one of the lines 406 and 408 of the entrance 202 is symmetrical between the parallel current shunts 402 arranged.

5 zeigt ein weiteres Beispiel für die Aufhebung oder Reduzierung der von einem Stromshunt 504 erzeugten Induktivität. In einigen Beispielen kann mindestens eine der Messleitungen 502 des Eingangs 202 der Sonde 102 eine oder mehrere Verdrehungen oder Schleifen usw. aufweisen. Wenn die Messleitungen so positioniert werden, dass sie einen Teil des induzierten Magnetfelds des durch den Shunt fließenden Stroms einschließen, kann in den Leitungen eine zusätzliche Spannung induziert werden, die die durch den Shunt erzeugte transiente Spannung entweder aufhebt oder verstärkt. Eine sorgfältige Positionierung von mindestens einer der Leitungen in Bezug auf den Shunt und eine sorgfältige Verlegung und Bearbeitung der Leitungen kann verwendet werden, um einen Teil oder die gesamte induktive Aufnahme des Eingangs 202 der Sonde 102 aufzuheben. 5 shows another example of the removal or reduction of a current shunt 504 generated inductance. In some examples, at least one of the test leads can 502 of the entrance 202 the probe 102 have one or more twists or loops, etc. If the test leads are positioned so that they trap part of the induced magnetic field of the current flowing through the shunt, the Lines an additional voltage are induced, which either cancels or amplifies the transient voltage generated by the shunt. Careful positioning of at least one of the leads in relation to the shunt and careful routing and machining of the leads can be used to inductively accommodate part or all of the input 202 the probe 102 to cancel.

Bei einigen Sonden 102 kann der Eingang 202 sowohl den Stromshunt 504 als auch die verdrillte und/oder geschlungene Messleitung 502 enthalten. Die Sonde 102 kann dann an der Leiterplatte des DUT 106 befestigt werden, so dass der Stromshunt in einer Linie mit der Last des DUT 106 vorgesehen ist. In anderen Beispielen kann die verdrillte Messleitung 502 im Eingang 202 der Sonde 102 vorgesehen sein und mit dem Stromshunt 110 verbunden werden, der sich bereits auf der Leiterplatte des DUT 106 befindet.With some probes 102 can the entrance 202 both the current shunt 504 as well as the twisted and / or looped measuring line 502 contain. The probe 102 can then be attached to the PCB of the DUT 106 attached so that the current shunt is in line with the load of the DUT 106 is provided. In other examples, the twisted test lead can 502 at the entrance 202 the probe 102 be provided and with the current shunt 110 which is already on the PCB of the DUT 106 is located.

In einigen Beispielen kann ein koaxialer Shunt einen Draht- oder oberflächenmontierten Stromshunt auf einem DUT 106 ersetzen. Der koaxiale Shunt kann eine Rückmessleitung durch die Mitte einer zylindrischen Widerstandsfläche legen, die den Stromshunt bildet. Das Magnetfeld des Stromflusses im Stromshunt umgibt sowohl den Stromshunt als auch die koaxiale Messrückleitung, so dass der induktive Aufnehmer im Stromshunt durch den induktiven Aufnehmer in der Messrückleitung im Eingang 202 der Sonde 102 aufgehoben wird.In some examples, a coaxial shunt can be a wire or surface mount current shunt on a DUT 106 substitute. The coaxial shunt can lay a return measurement line through the center of a cylindrical resistance surface that forms the current shunt. The magnetic field of the current flow in the current shunt surrounds both the current shunt and the coaxial measurement return line, so that the inductive sensor in the current shunt passes through the inductive sensor in the measurement return line in the input 202 the probe 102 will be annulled.

Wie oben beschrieben, können Beispiele der Offenlegung mindestens drei verschiedene Arten von austauschbaren Sondenspitzen oder Eingängen 202 umfassen. Der erste Typ von Eingängen 202 ist eine Klasse von Tastkopfspitzen 102, die verschiedene eingebettete Stromshunts und/oder aufhebende Induktivitätsschleifen haben, die direkt in den Eingang 202 des Tastkopfes 102 eingebaut sind.As described above, examples of the disclosure can include at least three different types of interchangeable probe tips or inputs 202 include. The first type of entrances 202 is a class of probe tips 102 that have various embedded current shunts and / or canceling inductance loops that go straight into the input 202 of the probe 102 are built in.

Eine andere Art von Eingang 202 ist eine Klasse von Tastkopfspitzen, die auf einem Stromshunt auf einer kundenseitigen Leiterplatte oder einer zu testenden Vorrichtung 106 sitzen können, mit Kontakten und einer in den Eingang 202 eingebauten Schleife, um die aufhebende gegenseitige Induktivität zu erzeugen. In einigen dieser Beispiele kann der Eingang 202 auf der Oberseite des Stromshunts 110 federbelastet sein.Another type of entrance 202 is a class of probe tips that operate on a current shunt on a customer circuit board or device under test 106 Can sit with contacts and one in the entrance 202 built-in loop to create the canceling mutual inductance. In some of these examples, the entrance 202 on top of the Stromshunt 110 be spring loaded.

Eine dritte Art von Eingang 202 kann eine Differenzspannungsmessspitze umfassen, die gleichzeitig mit einem Stromshunt auf dem DUT 106 verwendet wird und eine Leiterplatte des DUT 106 enthält Leiterbahnen, um die aufhebende gegenseitige Induktivität unter dem Stromshunt innerhalb des DUT 106 zu erzeugen. Diese Art des Eingangs kann auch mit einem koaxialen Shunt verwendet werden.A third type of entrance 202 may include a differential voltage spike that coincides with a current shunt on the DUT 106 is used and a circuit board of the DUT 106 contains conductive traces to cancel the mutual inductance under the current shunt within the DUT 106 to create. This type of input can also be used with a coaxial shunt.

In den oben besprochenen Beispielen kann der Stromshunt 110 (oder jeder andere erwähnte Stromshunt) mit nichtmagnetischen Materialien hergestellt werden. Stromshunts, die magnetische Materialien verwenden, können verwendet werden, können aber größere Skin-Verlust-Effekte aufweisen als bei Stromshunts, die mit nicht-magnetischen Materialien hergestellt werden. Skin-Verlust-Effekte können in einigen Beispielen die Bandbreite der Strommessung begrenzen.In the examples discussed above, the current shunt 110 (or any other mentioned current shunt) can be made with non-magnetic materials. Current shunts that use magnetic materials can be used, but can have greater skin loss effects than current shunts made with non-magnetic materials. In some examples, skin loss effects can limit the bandwidth of the current measurement.

Aspekte der Offenbarung können auf speziell geschaffener Hardware, Firmware, digitalen Signalprozessoren oder auf einem speziell programmierten Computer mit einem Prozessor arbeiten, der nach programmierten Anweisungen arbeitet. Die Begriffe Controller oder Prozessor, wie sie hier verwendet werden, sollen Mikroprozessoren, Mikrocomputer, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) und spezielle Hardware-Controller umfassen. Ein oder mehrere Aspekte der Offenbarung können in computerverwendbaren Daten und computerausführbaren Anweisungen verkörpert sein, wie z. B. in einem oder mehreren Programmmodulen, die von einem oder mehreren Computern (einschließlich Überwachungsmodulen) oder anderen Geräten ausgeführt werden. Im Allgemeinen umfassen Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen usw., die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren, wenn sie von einem Prozessor in einem Computer oder einem anderen Gerät ausgeführt werden. Die computerausführbaren Anweisungen können auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Festplatte, einer optischen Platte, einem Wechselspeichermedium, einem Festkörperspeicher, einem Random Access Memory (RAM) usw. gespeichert sein. Wie ein Fachmann erkennen wird, kann die Funktionalität der Programm-Module in verschiedenen Aspekten beliebig kombiniert oder verteilt werden. Darüber hinaus kann die Funktionalität ganz oder teilweise in Firmware oder Hardware-Äquivalenten wie integrierten Schaltkreisen, FPGA und dergleichen verkörpert sein. Bestimmte Datenstrukturen können verwendet werden, um einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung effektiver zu implementieren, und solche Datenstrukturen werden im Rahmen der hier beschriebenen computerausführbaren Anweisungen und computerverwendbaren Daten in Betracht gezogen.Aspects of the disclosure can operate on specially designed hardware, firmware, digital signal processors, or on a specially programmed computer with a processor that operates according to programmed instructions. As used herein, the terms controller or processor are intended to include microprocessors, microcomputers, application specific integrated circuits (ASICs) and special hardware controllers. One or more aspects of the disclosure may be embodied in computer-usable data and computer-executable instructions, such as: B. in one or more program modules executed by one or more computers (including monitoring modules) or other devices. In general, program modules include routines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform certain tasks or implement certain abstract types of data when executed by a processor in a computer or other device. The computer-executable instructions may be stored on a computer-readable storage medium such as a hard drive, optical disk, removable storage medium, solid state memory, random access memory (RAM), and so on. As a person skilled in the art will recognize, the functionality of the program modules can be combined or distributed as desired in various aspects. In addition, the functionality can be embodied in whole or in part in firmware or hardware equivalents such as integrated circuits, FPGA and the like. Certain data structures can be used to more effectively implement one or more aspects of the disclosure, and such data structures are contemplated within the framework of the computer-executable instructions and computer-usable data described herein.

Die offengelegten Aspekte können in einigen Fällen in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination davon implementiert werden. Die offengelegten Aspekte können auch als Anweisungen implementiert werden, die von einem oder mehreren oder computerlesbaren Speichermedien getragen oder darauf gespeichert werden, die von einem oder mehreren Prozessoren gelesen und ausgeführt werden können. Solche Anweisungen können als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden. Computerlesbare Medien, wie hier beschrieben, sind alle Medien, auf die ein Computergerät zugreifen kann. Als Beispiel und nicht als Einschränkung können computerlesbare Medien Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen.The aspects disclosed can, in some cases, be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof. The disclosed aspects can also be implemented as instructions received from one or more or computer readable storage media carried or stored thereon, which can be read and executed by one or more processors. Such instructions can be referred to as a computer program product. Computer-readable media, as described herein, is any media that a computing device can access. By way of example and not limitation, computer readable media can include computer storage media and communication media.

Computerspeichermedien sind beliebige Medien, die zum Speichern von computerlesbaren Informationen verwendet werden können. Als Beispiel und ohne Einschränkung können Computerspeichermedien RAM, ROM, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Flash-Speicher oder andere Speichertechnologien, Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM), Digital Video Disc (DVD) oder andere optische Plattenspeicher, Magnetkassetten, Magnetbänder, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichergeräte und alle anderen flüchtigen oder nicht flüchtigen, entfernbaren oder nicht entfernbaren Medien umfassen, die in einer beliebigen Technologie implementiert sind. Computerspeichermedien schließen Signale als solche und vorübergehende Formen der Signalübertragung aus.Computer storage media are any media that can be used to store computer readable information. As an example and without limitation, computer storage media can include RAM, ROM, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Flash memory or other storage technology, Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM), Digital Video Disc (DVD), or other optical disk storage , Magnetic cartridges, magnetic tapes, magnetic disk drives, or other magnetic storage devices, and any other volatile or non-volatile, removable or non-removable media implemented in any technology. Computer storage media exclude signals as such and transient forms of signal transmission.

Kommunikationsmedien sind alle Medien, die für die Übertragung von computerlesbaren Informationen verwendet werden können. Als Beispiel, und nicht als Einschränkung, können Kommunikationsmedien Koaxialkabel, Glasfaserkabel, Luft oder jedes andere Medium umfassen, das für die Kommunikation von elektrischen, optischen, Hochfrequenz- (HF), Infrarot-, akustischen oder anderen Signaltypen geeignet ist.Communication media are any media that can be used to transmit computer-readable information. By way of example and not limitation, communication media can include coaxial cable, fiber optic cable, air, or any other medium suitable for communicating electrical, optical, radio frequency (RF), infrared, acoustic, or other types of signals.

BEISPIELEEXAMPLES

Im Folgenden werden illustrative Beispiele für die hier offengelegten Technologien aufgeführt. Eine Konfiguration der Technologien kann eines oder mehrere und eine beliebige Kombination der unten beschriebenen Beispiele umfassen.The following are illustrative examples of the technologies disclosed here. A configuration of the technologies can include one or more and any combination of the examples described below.

Beispiel 1 ist eine isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde, umfassend: eine Isolationsbarriere; eine differentielle Eingangsseite mit einem rauscharmen, niederohmigen Eingang, der so ausgebildet ist, dass er ein Spannungssignal über einen Stromshunt empfängt, der mit einer zu testenden Vorrichtung verbunden ist, und das Spannungssignal über die Isolationsbarriere überträgt; und eine Ausgangsseite, die so ausgebildet ist, dass sie das Spannungssignal über die Isolationsbarriere empfängt und das Spannungssignal an ein Test- und Messinstrument ausgibt.Example 1 is an isolated differential current shunt probe comprising: an isolation barrier; a differential input side with a low-noise, low-impedance input which is configured to receive a voltage signal via a current shunt which is connected to a device under test and to transmit the voltage signal via the isolation barrier; and an output side configured to receive the voltage signal across the isolation barrier and output the voltage signal to a test and measurement instrument.

Beispiel 2 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde von Beispiel 1, wobei die Eingangsseite einen rauscharmen Verstärker enthält, der so ausgebildet ist, dass er das Spannungssignal vor der Übertragung verstärkt.Example 2 is the isolated differential current shunt probe of Example 1, with the input side containing a low-noise amplifier designed to amplify the voltage signal prior to transmission.

Beispiel 3 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde von Beispiel 2, wobei die Eingangsseite ferner einen variablen Verstärker enthält, der mit dem rauscharmen Verstärker gekoppelt ist.Example 3 is the isolated differential current shunt probe of Example 2, with the input side further including a variable amplifier coupled to the low noise amplifier.

Beispiel 4 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 1-3, wobei die Eingangsseite einen Aufwärts-Frequenzumsetzer enthält, der so ausgebildet ist, dass er das Spannungssignal von einem Basisband-Frequenzsignal in ein Mikrowellen-Frequenzsignal zur Übertragung umwandelt, und wobei die Ausgangsseite einen Abwärts-Frequenzumsetzer enthält, der so ausgebildet ist, dass er das Mikrowellen-Frequenzsignal in das Basisband-Frequenzsignal umwandelt, nachdem es auf der Ausgangsseite empfangen wurde.Example 4 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 1-3, wherein the input side contains an up-frequency converter which is designed to convert the voltage signal from a baseband frequency signal into a microwave frequency signal for transmission, and wherein the output side includes a downlink frequency converter configured to convert the microwave frequency signal to the baseband frequency signal after it has been received on the output side.

Beispiel 5 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 1-4, wobei die Eingangsseite einen Digitalisierer enthält, der so ausgebildet ist, dass er das Spannungssignal digitalisiert, bevor es über die Isolationsbarriere übertragen wird.Example 5 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 1-4, the input side containing a digitizer which is designed such that it digitizes the voltage signal before it is transmitted across the isolation barrier.

Beispiel 6 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 1-5, wobei der Eingang den Stromshunt enthält und der Stromshunt ein koaxialer Shunt ist.Example 6 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 1-5, the input containing the current shunt and the current shunt being a coaxial shunt.

Beispiel 7 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 1-6, wobei der Stromshunt ein koaxialer Shunt ist.Example 7 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 1-6, the current shunt being a coaxial shunt.

Beispiel 8 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 1-7, wobei der Eingang zwei parallele Stromshunts und mindestens eine Messleitung enthält, die symmetrisch zwischen den parallelen Stromshunts angeordnet ist.Example 8 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 1-7, the input containing two parallel current shunts and at least one measuring line which is arranged symmetrically between the parallel current shunts.

Beispiel 9 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 1-5, wobei der Eingang mindestens eine Messleitung enthält, die in Bezug auf den Stromshunt positioniert ist, um eine gegenseitige Induktivität zu bilden, die einen Fehler im Spannungssignal aufgrund einer Induktivität des Stromshunts zumindest teilweise aufhebt.Example 9 is the isolated differential current shunt probe from any of Examples 1-5, wherein the input includes at least one test lead that is positioned with respect to the current shunt to form a mutual inductance, which is an error in the voltage signal due to an inductance of the power shunt cancels at least partially.

Beispiel 10 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde von Beispiel 9, wobei der Eingang weiterhin den Stromshunt enthält.Example 10 is the isolated differential current shunt measuring probe from Example 9, the input still containing the current shunt.

Beispiel 11 ist die isolierte Differentialstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 1-10, wobei die Isolationsbarriere eine Mikrowellen-Isolationsbarriere oder eine optische Isolationsbarriere ist.Example 11 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 1-10, wherein the isolation barrier is a microwave isolation barrier or an optical isolation barrier.

Beispiel 12 ist eine isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde, umfassend: eine Isolationsbarriere, eine Eingangsseite mit einem rauscharmen Eingang mit niedriger Impedanz, der so ausgebildet ist, dass er ein Spannungssignal über einen Stromshunt empfängt, und einen Sender, der so ausgebildet ist, dass er das Spannungssignal über die Isolationsbarriere überträgt, und eine Ausgangsseite, die von der Eingangsseite durch die Isolationsbarriere getrennt ist, wobei die Ausgangsseite einen Empfänger, der so ausgebildet ist, dass er das Spannungssignal von der Eingangsseite über die Isolationsbarriere empfängt, und einen Ausgang zum Übertragen des Spannungssignals an ein Test- und Messinstrument umfasst.Example 12 is an isolated differential current shunt probe comprising: an isolation barrier, an input side having a low noise, low impedance input configured to receive a voltage signal via a current shunt, and a transmitter configured to it transmits the voltage signal across the isolation barrier, and an output side which is separated from the input side by the isolation barrier, the output side having a receiver which is designed so that it receives the voltage signal from the input side across the isolation barrier, and an output for transmitting the voltage signal to a test and measuring instrument.

Beispiel 13 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde von Beispiel 12, wobei die Eingangsseite ferner einen rauscharmen Verstärker enthält, der elektrisch direkt mit dem Eingang gekoppelt ist, um das Spannungssignal vor der Übertragung zu verstärken.Example 13 is the isolated differential current shunt probe of Example 12 wherein the input side further includes a low noise amplifier electrically coupled directly to the input to amplify the voltage signal prior to transmission.

Beispiel 14 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde von Beispiel 13, wobei die Eingangsseite weiterhin einen variablen Verstärker enthält, der mit dem rauscharmen Verstärker und dem Sender gekoppelt ist.Example 14 is the isolated differential current shunt probe of Example 13, where the input side further includes a variable amplifier coupled to the low noise amplifier and the transmitter.

Beispiel 15 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 12-14, wobei die Eingangsseite ferner einen Aufwärts-Frequenzumsetzer enthält, der so ausgebildet ist, dass er das Spannungssignal von einem Basisband-Frequenzsignal in ein Mikrowellen-Frequenzsignal umwandelt, und der Sender eine Mikrowellenstruktur ist, um das Mikrowellen-Frequenzsignal zu übertragen, und wobei die Ausgangsseite ferner einen Abwärts-Frequenzumsetzer enthält, der so ausgebildet ist, dass er das Mikrowellen-Frequenzsignal in das Basisband-Frequenzsignal umwandelt, nachdem es von dem Empfänger empfangen wurde.Example 15 is the isolated differential current shunt probe from any of Examples 12-14, the input side further including an up-frequency converter which is designed to convert the voltage signal from a baseband frequency signal to a microwave frequency signal, and the transmitter is a microwave structure for transmitting the microwave frequency signal, and wherein the output side further includes a down frequency converter adapted to convert the microwave frequency signal to the baseband frequency signal after it is received by the receiver .

Beispiel 16 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 12 bis 15, wobei die Eingangsseite ferner einen Digitalisierer enthält, der so ausgebildet ist, dass er das Spannungssignal digitalisiert, bevor es vom Sender übertragen wird.Example 16 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 12 to 15, wherein the input side further contains a digitizer which is designed to digitize the voltage signal before it is transmitted by the transmitter.

Beispiel 17 ist die isolierte Differentialstrom-Shunt-Messsonde der Beispiele 12-16, wobei die Eingangsseite den Stromshunt enthält.Example 17 is the isolated differential current shunt probe of Examples 12-16 with the input side containing the current shunt.

Beispiel 18 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde der Beispiele 12-17, wobei der Stromshunt ein koaxialer Shunt ist.Example 18 is the isolated differential current shunt measuring probe of Examples 12-17, the current shunt being a coaxial shunt.

Beispiel 19 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 12-18, wobei die Eingangsseite zwei parallele Stromshunts und mindestens eine Messleitung enthält, die symmetrisch zwischen den parallelen Stromshunts angeordnet ist.Example 19 is the isolated differential current shunt measuring probe from one of Examples 12-18, the input side containing two parallel current shunts and at least one measuring line which is arranged symmetrically between the parallel current shunts.

Beispiel 20 ist die isolierte Differenzstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 12-19, wobei der Eingang mindestens eine Messleitung enthält, die in Bezug auf den Stromshunt positioniert ist, um eine gegenseitige Induktivität zu bilden, die einen Fehler im Spannungssignal aufgrund einer Induktivität des Stromshunts zumindest teilweise aufhebt.Example 20 is the isolated differential current shunt probe from any of Examples 12-19, wherein the input includes at least one test lead that is positioned with respect to the current shunt to form a mutual inductance, which is an error in the voltage signal due to an inductance of the power shunt cancels at least partially.

Beispiel 21 ist die isolierte differentielle Stromshunt-Messsonde von Beispiel 20, wobei der Eingang weiterhin den Stromshunt enthält.Example 21 is the isolated differential current shunt probe of Example 20, with the input still containing the current shunt.

Beispiel 22 ist die isolierte Differentialstrom-Shunt-Messsonde aus einem der Beispiele 12-21, wobei die Isolationsbarriere eine Mikrowellen-Isolationsbarriere oder eine optische Isolationsbarriere ist.Example 22 is the isolated differential current shunt probe from any of Examples 12-21, wherein the isolation barrier is a microwave isolation barrier or an optical isolation barrier.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen des offengelegten Gegenstands haben viele Vorteile, die entweder beschrieben wurden oder für eine Person mit gewöhnlichem Fachwissen offensichtlich wären. Dennoch sind diese Vorteile oder Merkmale nicht in allen Versionen der offengelegten Geräte, Systeme oder Verfahren erforderlich.The above-described embodiments of the disclosed subject matter have many advantages that have either been described or would be apparent to one of ordinary skill in the art. However, these advantages or features are not required in all versions of the apparatus, systems, or methods disclosed.

Außerdem wird in dieser schriftlichen Beschreibung auf bestimmte Merkmale hingewiesen. Es ist davon auszugehen, dass die Offenbarung in dieser Spezifikation alle möglichen Kombinationen dieser besonderen Merkmale umfasst. Wenn ein bestimmtes Merkmal im Zusammenhang mit einem bestimmten Aspekt oder Beispiel offenbart wird, kann dieses Merkmal, soweit möglich, auch im Zusammenhang mit anderen Aspekten und Beispielen verwendet werden.In addition, certain features are pointed out in this written description. It is assumed that the disclosure in this specification includes all possible combinations of these special features. If a particular feature is disclosed in connection with a particular aspect or example, that feature can, as far as possible, also be used in connection with other aspects and examples.

Auch wenn in dieser Anmeldung auf ein Verfahren mit zwei oder mehr definierten Schritten oder Vorgängen Bezug genommen wird, können die definierten Schritte oder Vorgänge in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden, sofern der Kontext diese Möglichkeiten nicht ausschließt.Even if reference is made in this application to a method with two or more defined steps or processes, the defined steps or processes can be carried out in any order or simultaneously, provided that the context does not preclude these possibilities.

Obwohl spezifische Beispiele der Offenbarung zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt und beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sollte die Offenbarung nicht eingeschränkt werden, außer durch die beigefügten Ansprüche.While specific examples of the disclosure have been shown and described for the purpose of illustration, it should be understood that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the disclosure. Accordingly, the disclosure should not be limited except as by the appended claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 63/008720 [0001]

Claims

An isolated differential current shunt probe comprising: an isolation barrier; a differential input side with a low-noise, low-resistance input which is configured to receive a voltage signal via a current shunt which is connected to a device under test and to transmit the voltage signal via the isolation barrier; and an output side which is designed such that it receives the voltage signal across the isolation barrier and outputs the voltage signal to a test and measurement instrument.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 1 wherein the input side includes a low noise amplifier which is designed to amplify the voltage signal prior to transmission.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 2 wherein the input side further includes a variable amplifier coupled to the low noise amplifier.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 1 until 3 wherein the input side includes an up-frequency converter configured to convert the voltage signal from a baseband frequency signal to a microwave frequency signal for transmission, and wherein the output side includes a down-frequency converter configured to converts the microwave frequency signal to the baseband frequency signal after it is received on the output side.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 1 until 4th wherein the input side includes a digitizer configured to digitize the voltage signal before it is transmitted across the isolation barrier.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 1 until 5 , where the input contains the current shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 6 , where the current shunt is a coaxial shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 1 until 7th , wherein the input comprises two parallel current shunts and at least one measuring line which is arranged symmetrically between the parallel current shunts.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 1 until 8th wherein the input includes at least one measurement line positioned with respect to the current shunt to form a mutual inductance that at least partially cancels an error in the voltage signal due to an inductance of the current shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 9 , whereby the input still contains the current shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 1 until 10 wherein the isolation barrier is a microwave isolation barrier or an optical isolation barrier.

An isolated differential current shunt probe, comprising an isolation barrier; an entry page that contains: a low-noise, low-resistance input configured to receive a voltage signal via a current shunt, and a transmitter configured to transmit the voltage signal across the isolation barrier; and an output side separated from the input side by the isolation barrier, the output side including: a receiver configured to receive the voltage signal from the input side across the isolation barrier, and an output for transmitting the voltage signal to a test and measuring instrument.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 12 wherein the input side further includes a low noise amplifier electrically coupled directly to the input for amplifying the voltage signal prior to transmission.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 13 wherein the input side further includes a variable amplifier coupled to the low noise amplifier and the transmitter.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 12 until 14th , wherein the input side further includes an up-frequency converter which is configured to convert the voltage signal from a baseband frequency signal to a microwave frequency signal, and the transmitter is a microwave structure for transmitting the microwave frequency signal, and wherein the The output side further includes a downlink frequency converter which is configured to convert the microwave frequency signal into the baseband frequency signal after it has been received by the receiver.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 12 until 15th wherein the input side further includes a digitizer configured to digitize the voltage signal before it is transmitted by the transmitter.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 12 until 16 , where the input contains the current shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 17 , where the current shunt is a coaxial shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 12 until 18th , wherein the input comprises two parallel current shunts and at least one measuring line which is arranged symmetrically between the parallel current shunts.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 12 until 19th wherein the input includes at least one measurement line positioned with respect to the current shunt to form a mutual inductance that at least partially cancels an error in the voltage signal due to an inductance of the current shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to Claim 20 , whereby the input still contains the current shunt.

The isolated differential current shunt measuring probe according to one of the Claims 12 until 21 wherein the isolation barrier is a microwave isolation barrier or an optical isolation barrier.