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如何成為出色的模擬工程師(三):數(shù)字隔離與模擬隔離

作者: 時間:2013-05-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
技術(shù)及應(yīng)用。

在很多系統(tǒng)中,模擬信號必須隔離。模擬信號所考慮的電路參量完全不同于數(shù)字信號。

模擬信號通常先要考慮:精度或線性度、頻率響應(yīng)、噪聲等?! ∪缓笫菍﹄娫吹囊?,電源要求高隔離、高精度、低噪聲,特別是對輸入級。也應(yīng)該關(guān)注隔離放大器的基本精度或線性度不能依靠相應(yīng)的應(yīng)用電路來改善,但這些電路可降低噪聲和降低輸入級電源要求。

對于電源噪聲的干擾,可以采用調(diào)制載波使模擬信號跨越這個屏障。如ISO4-20的兩線無源信號隔離放大器使簡化。輸入信號被占空度調(diào)制并以數(shù)字方式發(fā)送跨過屏障。輸出部分接收被調(diào)制的信號,把它變換回模擬信號并去掉調(diào)制/解調(diào)過程中固有的紋波成分。

對信號隔離的另一問題是隔離放大器輸入級所需的功耗,而隔離放大器的輸入阻抗及自身的等效電阻是問題的關(guān)鍵所在。而輸出級通常以機(jī)殼或地為基準(zhǔn),輸入級通常浮動在另一個電位上。因此,輸入級的電源也必須隔離。通常用一個單電源(5V/12V/15V/24V),而不是理想中使用的正、負(fù)雙電源。

以下我們舉例來說明技術(shù)

圖1中的單通道隔離溫度測量電路采用了一種電容耦合的放大器。在電路中,一只RTD(電阻溫度探測器)將溫度轉(zhuǎn)換為一個電阻值。一個100-μA電流源將RTD電阻值轉(zhuǎn)換為電壓。INA114儀表放大器對RTD/100-μA電壓做放大,并消除RTD接線電阻RL。儀表放大器的增益與隔離放大器的輸入電壓范圍相匹配。

如何成為出色的模擬工程師(三):數(shù)字隔離與模擬隔離

精密隔離放大器采用占空比調(diào)制法,將儀表放大器的輸出信號通過一個電容隔離屏障做傳送。隔離放大器能夠達(dá)到最大1500V的隔離作用。這個隔離器件的輸入信號帶寬大約為50 kHz,最小電源需求為±4V。封裝采用28腳的PDIP或SOIC。

模擬隔離電路圖

如何成為出色的模擬工程師(三):數(shù)字隔離與模擬隔離

模擬隔離電路圖

CNY44模擬隔離電路圖

如何成為出色的模擬工程師(三):數(shù)字隔離與模擬隔離

CNY44模擬隔離電路圖

很難說哪種隔離策略會適合您的應(yīng)用。這些模擬或策略均可以應(yīng)用于電路中任何需要隔離的信號,這類電路會使用多種傳感器來測量溫度、壓力以及電流等。隔離放大器可能是一種適用的方法,因為這樣可以留在模擬域內(nèi)。不過,它們有較高的電源需求。另外也可能青睞于器,因為信號最終還會轉(zhuǎn)換到數(shù)字域。

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