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隔离放大器的主要参数及工作原理介绍
发布时间:2020-12-10   点击次数:240次

隔离放大器是一种特殊的测量放大电路,其输入、输出和电源电路之间没有直接电路耦合,即信号在传输过程中没有公共的接地端。输入电路和放大器输出之间有欧姆隔离的器件。是在自动化控制系统中对电压电流、AC交流、4-20mA、0-5V、mV毫伏、PWM脉冲、Hz频率、Pt100热电阻、正弦波、方波、电位器、转速等各种信号进行变送、转换、隔离、放大、远传的集成电路,可与各种工业传感器配合使用,满足用户本地监视远程数据采集的需求。

 

隔离放大器作用

 

隔离放大器用于防止数据采集器件遭受远程传感器出现的潜在破坏性电压的影响。这些放大器还用于在多通道应用中放大低电平信号。它们也可以消除由接地环路引起的测量误差。由于不需要附加的隔离电源,带有内部变压器的隔离放大器可以降低电路成本。

 

隔离放大器主要参数

 

1、非线性度

 

定义为实际传输特性与jia直线的大偏差。以满量程输出的百分比表示,一般为±0.05[%]。常与输出幅度有关,如有的隔离放大器输出±5V时,非线性度±0.05[%],当输出为±10V时,为非线性度±0.2[%]

 

2、大安全差动输入

 

定义为可以跨接在两输入端的大安全电压。如隔离放大器的输入端内部有保护电阻, 则该电压可高达百伏以上,否则仅为±13V左右。有瞬态高压的信号源时,该参数很重要。

 

3、共模抑制比

 

分两种:1.为输入端到护卫端的共模抑制比CMRRIN,2.输入端到输出端的共模抑制比CMRRIO隔放的共模误差为CMRRIN和CMRRIO所造成的误差之和。

 

4、漏电流

 

定义为市电加在输出端与系统地(输出地)之间时,在输入端的大电流。(在生物医学、医疗设备应用时需要注意)

 

5、输入噪声

 

隔离放大器内部噪声折算到输入端的总噪声

 

6、隔离电源

 

隔离放大器可向外部电路提供的、与供电电源完全隔离的电源。一般为正负双电源。

 

隔离放大器工作原理

 

隔离放大器ISO-124P利用占空比调制/解调技术实现信号的隔离。如下图所示,跨接在2pF(2个1pF)的差分容性隔离栅的信号以数字化的方式传送。借助于数字调制,隔离栅的特性不会影响信号的质量,保证了信号传输的可靠性和频率响应。

 

ISO-124P的工作过程:200uA的恒流源经过开关SW的切换,得到电流I1=±100uA。输入电压Vin为零时,电流I2=I1=±100uA。积分器A1对电流I2积分,其输出uo1为对称三角波,比较器的输出为对称方波。当输入电压Vin不为零时,200kΩ的输入电阻中有电流,I2≠100uA,积分器A1正反向积分的斜率将发生改变,uo1为锯齿波,如上图中的uo1的波形。经过比较器后得到非对称的方波——占空比调制。该信号经过隔离栅被放大器S2感知,并控制右侧的开关电流源给积分器A2提供积分电流。输出级的输出电压Vout通过200kΩ电阻里的电流去平衡占空比调制的电流,使输出电压Vout的平均值等于输入电压Vin。输出反馈回路中的采样保持器可以滤除解调过程中的纹波。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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