数字隔离器工作原理及应用实例
数字隔离技术
数字隔离技术与电平转换
Digital Isolation Technology and Electrical Level Shift
2) 3.3VCMOS可以直接驱动5V的TTL电路
3) 74系列简介：74系列可以说是我们平时接触的最多的芯片，74系列 中分为很多种，而我们平时用得最多的应该是以下几种：74LS，74HC， 74HCT这三种，这三种系列在电平方面的区别如下：74LS：TTL电平， 74HC：COMS 电平，74HCT：TTL电平和COMS电平 5 4
5 4
利用6N137的OC输出特性做5-3.3V电平转换
数字隔离技术概述 数字隔离技术分类
电平转换技术
5 4
小结 测试与结果ห้องสมุดไป่ตู้
电平转换的连接方法
5 4
开关量检测
5 4
谢谢！
5 4
讲授人： 江文亮 080312010024 2014.20.27
主要内容
1
数字隔离技术概述 数字隔离技术分类 数字隔离实例 电平标准介绍
2
3
4
5 4
电平转换技术 测试与结果
一、数字隔离技术概述
数字隔离技术常用于工业网络环境的现场总线、 数字隔离技术概述 军用电子系统和航空航天电子设备中，尤其是一些 应用环境比较恶劣的场合。数字隔离电路主要用于 数字信号和开关量信号的传输。使用隔离电路的一 个首要原因是为了消除噪声。另一个重要原因是保 护器件(或人)免受高电压的危害。 电磁兼容性（EMC）：设备或者系统在其电磁环 境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不 能承受的电磁干扰的能力。 5 4
疫情隔离报警器工作原理
疫情隔离报警器工作原理
随着新冠病毒疫情在全球范围内的蔓延，世界各国纷纷采取了隔离措
施来遏制病毒的传播。
为了确保有效隔离，各种隔离工具被广泛使用，其中包括隔离报警器。
那么隔离报警器是如何工作的呢？
隔离报警器主要由传感器、信号放大器和报警器三部分组成。
其工作
原理类似于传感器，可以检测被隔离人员的存在，并在必要时向管理
人员发出警报。
传感器是隔离报警器的关键部分。
它通常包括红外线、声波和图像等
多种传感器。
通过这些传感器，隔离报警器可以对被隔离人员进行密
切监测，并在必要时快速识别异常情况。
一旦传感器检测到被隔离人员的存在，信号放大器就会将传感器发出
的信号进行放大，并将其转化为数字信号，以便于传递。
最后，通过与管理中心的无线网络连接，报警器会将数字信号传递给
管理人员。
管理人员可以监测被隔离人员的行动，并在必要时立即采
取措施。
疫情隔离报警器的主要作用是提高隔离效果，减小管理难度。
通过隔
离报警器的使用，管理人员可以更加有效地监测被隔离人员的行动，并在出现异常情况时及时采取措施，避免病毒的进一步传播。
总之，隔离报警器是一种非常实用的工具，可以有效提高隔离标准，为疫情的防控提供有力保障。
随着科技不断进步，相信隔离报警器的工作原理也会不断创新，为人们的生活带来更大的便利和保障。
6N137光电隔离器原理及典型用法
6N137光电隔离器原理及典型用法6N137的结构原理如图1所示，信号从脚2和脚3输入，发光二极管发光，经片内光通道传到光敏二极管，反向偏置的光敏管光照后导通，经电流一电压转换后送到与门的一个输入端，与门的另一个输入为使能端，当使能端为高时与门输出高电平，经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。
当输入信号电流小于触发阂值或使能端为低时，输出高电平，但这个逻辑高是集电极开路的，可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。
图1 6N137结构原理图图2 6N137使用方法6N137简单的结构原理原理如图2A所示，若以脚2为输入，脚3接地，则真值表如附表所列，这相当于非门的传输。
若希望在传输过程中不改变逻辑状态，则从脚3输入，脚2接高电平。
6N137真值表输入使能输出H H LL H HH L HL L H隔离器使用方法如图2B所示，假设输入端属于模块Ⅰ，输出端属于模块Ⅱ。
输入端有A、B两种接法，分别得到反相或同相逻辑传输，其中RF限流电阻。
发光二极管正向电流0-250μA ,光敏管不导通；光二极管正向压降注12-1.7V，正向电流6.5-15mA,光敏管导通。
若以B方法联结，TTL电平输入，VCc1为5V时，RF可选500欧姆左右。
如果不加限流电阻或阻值很小，6N137仍能工作，但发光二极管导通电流很大,对VCC1有较大冲击，尤其是数字波形较陡时，上升、下降沿的频谱很宽，会造成相当大的尖峰脉冲噪声，而通常印刷电路板的分布电感会使地线吸收不了这种噪声，其峰-峰值可达100mV以上,足以使模拟电路产生自激，A/D 不能正常工作。
所以在可能的情况下,RF应尽量取大。
输出端由模块Ⅱ供电,VcC2=4.6-5.5V。
VOC2（脚8）和地（脚5）之间必须接一个0.1μF高频特性良好的电容，如瓷介质或钮电容，而且应尽量放在脚5和脚8附近。
这个电容可以吸收电源线上纹波，又可以减小光电隔离器接受端开关工作时对电源的冲击。
四通道双向数字隔离器ADuM2401原理及应用
ＡＤｕＭ２４０１ 为ＳＯＩＣ封装的１６脚芯片， 如图 ３ 所示。包括隔离方 １ 的供电 ＶＤＤ１ 、
图３ ＧＮＤ１ ，隔离方 ２ 的供电 ＶＤＤ２、ＧＮＤ２ ， Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 的输入、输出脚，输出使能 脚 ＶＥ１ 和 ＶＥ２ 分别使能反向通道 Ｄ ，正 向通道 Ａ、Ｂ、Ｃ 的引脚输出。
新型元器件
四通华 胡宜华·
ＡＤｕＭ２４０１ 是美国模拟器件公司利 用其ｉＣｏｕｐｌｅ专ｒ 利技术设计的数字隔离器 件，具有四通道、双向隔离功能，最高支 持 ９０ Ｍｂｐｓ 的数据传输速率。它满足 ＵＬ１５７７标准规定的 ５．０ ｋＶ额定隔离电 压，并且与医用设备安全标准 Ｉ Ｅ Ｃ ６０６０１－１ 兼容。与当前普遍使用的光电耦 合器相比，其印制电路板面积缩小 ６０％， 每通道成本降低４０％，功耗降低９８ ％，具 有更高的瞬态共模抑制能力和数据传输 速度。
ｉＣｏｕｐｌｅｒ技术原理
ｉＣｏｕｐｌｅ采ｒ 用的平面磁场技术是一种 全新的隔离技术，非常适合各种工业应 用，如数据通信、数据转换器接口以及其 它多通道隔离等，其结构如图 １ 所示。
图１
每个 ｉＣｏｕｐｌｅｒ通道由 ＣＭＯＳ接口电路 和两个芯片级的变压器两部分组成，为 简化起见，图中只画出了一个变压器。 ＣＭＯＳ接口包含输入输出电路，用于接收 和发送数字信号，与其它 ＣＭＯＳ器件电气 兼容。每个变压器都包含低阻抗的顶层 线圈和底层线圈，分别与发送方、接收方 电路相连，线圈之间用绝缘材料构成隔 离区。
由于采用变压器隔离方法，只有交
变信号才能通过线圈产生磁场变化引起 感应电流，对于无状态变换的直流信号， ｉＣｏｕｐｌｅｒ通过如图 ２ 所示的刷新电路来解
图２ 决这一问题。内部刷新电路提供周期为 １ μ ｓ的刷新脉冲，输入采样和输出刷新频 率达到 １ＭＨｚ 。附有直流信息的刷新脉冲 通过主方线圈时，引起副方线圈感应电 流，从而将直流信息传递到输出方。保证 了直流信号的隔离效果，实现输入、输出 的信号匹配。
数字隔离原理
数字隔离原理
数字隔离原理是一种网络安全原则，它是指将不同安全等级的网络资源隔离开来，以保障高安全等级资源不受低安全等级资源的影响，从而防止信息泄露、攻击和破坏。
数字隔离原理的实现包括以下几个方面：
一、逻辑隔离。
逻辑隔离是通过对网络进行逻辑划分来实现的，将网络分为不同的安全域，每个域之间访问控制策略不同，相互隔离，从而达到信息隔离的目的。
二、物理隔离。
物理隔离是通过对网络中的物理链路进行隔离来实现的，将不同安全等级的网络资源通过物理隔离措施互相隔离，使得高安全等级资源不会受到低安全等级资源的攻击和破坏。
四、权限隔离。
权限隔离是指通过对用户权限进行划分，将不同安全等级的用户赋予不同的访问权限，并将不同权限的用户隔离开来，从而保障信息的安全。
数字隔离原则在网络安全中起着不可替代的作用。
它可以有效地保障不同安全等级的资源不受到攻击和破坏，保证信息的安全性和机密性。
同时，数字隔离原则还可以提高网络的稳定性和可靠性，减少网络故障和系统崩溃的风险。
总之，数字隔离原则是一项非常重要的网络安全原则，在网络安全领域具有广泛的应用前景和市场价值。
因此，加强数字隔离原则的实施与管理，将有助于提升网络安全的水平和质量，为经济社会发展提供更加安全可靠的网络支持。
数字隔离器是一种方便易用的USB隔离方法
数字隔离器是一种方便易用的USB隔离方法来源：EDN作者：Eric Gaalaas标签：ADuM4160(2)隔离器(26)数字隔离器(46)USB(889)ADI(433)USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，个人电脑（PC）可以使用USB通过连接电缆与外设进行通信。
但是出于安全考虑，在某些应用中需要隔离USB通信或隔断接地回路。
遗憾的是，由于USB连接电缆上的数据流是双向传输，所以隔离工作也非易事。
这篇文章讨论的就是方便易用的USB隔离设备在实际应用中遇到的挑战，并对比了各种不同的解决方案。
“透明的”理想方案是将添加隔离设备带给系统的影响降至最低限度，而这样的解决方案目前已经成为可能。
本设计实例主要针对的是以三种数据传输速率运行的USB2.0：低速（1.5Mbps）、全速（12Mbps）和高速（480Mbps）。
简单起见，本文着重探讨了12Mbps的全速USB，且实例中的大部分实现原理也适用于以其他数据传输速率运行的USB设备。
关于USBUSB 大受欢迎的一个原因是其简单的4线接口设计，不但可以为外设供电，还可以在外设和PC间充当串行数据链路。
图1是标准的USB连接示意图。
VBUS线可以为外设提供5V 电力，GND为接地线，而D+和D-则用来传输数据。
信号是双向半双工传输，意味着数据可以在线缆的任意方向流动，但是无论何时，最多只有一个发射器可以有效驱动该线缆。
在通信过程中，USB发射器驱动差分或单端状态信号到D+和D-线。
数据被组织成数据包，其中有特别的信号序列标识数据包的头部和尾部。
有时，总线会处于空闲状态，也就意味着没有发射器处于活跃状态，此时与线缆两端相连的电阻在D+和D-线建立起“空闲”总线状态。
空闲状态会促成两个数据包之间总线的初始化，并使主机了解外设何时连接或断开以及外设期望的通信速率（1.5Mbps、12Mbps或480Mbps）。
隔离USB主机和外设的方法现在想象一下对主机和外设进行电气隔离的方法。
数字隔离在电子产品中的应用
数字隔离在电子产品中的应用罗国才应用工程师，世强电讯当前的电子系统中，往往有很多数字信号和模拟信号需要进行传递，同时要求有很高的电阻隔离特性，实现电子系统与用户之间的隔离，多采用光耦、磁隔离和电容隔离来实现，但其功耗、速度、隔离电压等方面往往不能达到最优。
针对隔离产品市场，Silicon Labs公司推出以无线传输来实现信号的隔离和传递，同时在性能方面得到了很大的提升。
本文将重点对数字隔离器的工作原理，产品特点及性能等分别进行介绍，再讲解数字隔离器在电子产品中的部分应用。
一、隔离产品的工作原理1、按照隔离产品的传播方式可以分为光耦隔离、磁隔离和电容隔离，以及Silicon Labs产品中采用的无线隔离。
以光耦为例，其传播原理如下：输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
其优点是信号单向传输，隔离电压高，抗干扰能力强；其缺点也比较明显，速度不会特别快，最高50Mbps，LED功耗较大，工作时间较长LED很容易老化。
2、Silicon Labs以无线的方式实现信号的隔离和传播，下面以Si84xx为例说明其工作原理。
说明：左边Input做为信号的输入，将该信号转换为无线射频信号后，右边进行RF接收和处理，并且通过Output将接收的信号进行输出。
无线信号的调制频率为2.4GHz左右，不在通讯频率范围。
其调制和解调信号如下图：因为采用了无线信号进行信号的传递，信号的转换和传递速度快，数据传递速率可达到150Mbps，尺寸也可以做的很小，功耗非常低，传播时间短，隔离电压非常高。
由于是无线进行信号传递，容易造成电磁干扰。
二、Silicon Labs隔离产品分类及特点1，Silicon Labs隔离产品，大致可分为三类，数字隔离，隔离门级驱动，电流隔离传感，如下：2，产品特点。
Silicon Labs隔离产品具有功耗低、速度快、传播延迟短等优点，是业界速度最快，集成度最高的隔离器。
新型数字电容隔离器功能原理介绍
新型数字电容隔离器功能原理介绍工业和医疗应用中机器和设备设计规定的愈加严格迫使我们必须要在几乎所有类型的电子系统或电路中实施电隔离。
尽管数字隔离器已经代替了模拟隔离器，从而简化了隔离接口的设计，但广大设计人员现在面临的挑战是日益增长的高系统性能需求。
这里所说的高性能不仅仅指高数据速率和/或低功耗，而且还指高可靠性。
一方面，在恶劣的工业环境中通过稳健的数据传输来满足这一需求。
另一方面，特别是对隔离器而言，通过长使用寿命来解决这个问题。
最近在芯片设计和制造方面的技术进步已经成就了第二代数字电容隔离器，其高性能给低功耗和高可靠性定义了新的标准。
本文将介绍其功能原理和内部结构，并讨论其电流消耗和预计寿命。
功能原理图 1 显示了一款数字电容隔离器（DCI）的内部结构图。
该隔离器输入分为两个差分信号路径：一条为高数据速率通道（称作 AC-通道），另一条为低数据速率通道（称作 DC-通道）。
AC-通道传输介于 100 kbps 和 100 Mbps 之间的信号，而DC-通道则涵盖了从 100 kbps 到 DC 的范围。
图 1 数字电容隔离器的内部结构图高速信号由 AC 通道来处理，信号在通道中首先从单端模式转换为差分模式，然后被隔离层的电容-电阻网络差分为许多瞬态。
后面的比较器再将这些瞬态转换为差分脉冲，从而设置和重置一个“或非”门触发器。
相当于原始输入信号的触发器输出馈至判定逻辑（DCL）和输出多路复用器。
DCL 包括一个看门狗定时器，该定时器用于测量信号转换之间的持续时间。
如果两个连续转换之间的持续时间超出定时窗口（如低频信号的情况下），则 DCL 则指示输出多路复用器从 AC-通道切换到 DC-通道。
由于低频信号要求大容量电容器，而这种电容器使片上集成变得很困难，因此DC-通道的输入要有脉宽调制器（PWM）。
该调制器利用一个内部振荡器（OSC）的高频载波对低频输入信号进行调制。
在 AC-通道中对调制后信号的处理过程与高频信号相同。
ADI磁耦数字隔离器原理介绍
由图中可以看出，输入的信号经过一个施密特触发器进行脉冲信号调整，使输入的波形为标准的矩形波。另磁耦还独具直流较正功能，图中的两组线圈起到脉冲变压器的作用，输入端逻辑电平的变化会引起一个窄脉冲（2ns），经过脉冲变压器耦合到解码器，然后再经过一个施密特触发器的波形变换输出标准的矩形波，如果输入端逻辑电平超过2US都没有任何变化，则校正电路会产生一个适当极性的校正脉冲，以确保变压器直流端输出信号的正确性，如果解码器一端超过5US都没有收到任何校正脉冲，则会认为输入端已经掉电或不工作，由看门狗电定时器电路，将输出端强行置为高电平。
ADI
贴子发表于：2009/2/4 11:02:55
磁耦是一种数字隔离器，可替代光耦，并在速度、耐温、使用性能等各方面都优于光耦。
与光耦不同，磁耦是基于芯片级的变压器隔离技术，没有经光耦的光电转换过程。并且体积远远小于、通讯、A/D转换、PDP、等各种系统中。
数字隔离器原理及应用
数字隔离器原理及应用数字隔离器是一种电子器件，用于隔离数字信号传输中的干扰和噪声。
它的工作原理是通过光耦合器件或磁耦合器件，在输入端和输出端之间建立一个隔离屏障，使输入端的电子信号无法直接传播到输出端，从而实现信号隔离的效果。
数字隔离器广泛应用于工业控制系统、通信设备、医疗设备等领域，保障系统稳定可靠运行。
数字隔离器的应用领域非常广泛。
在工业控制系统中，数字隔离器可以用于隔离传感器信号、控制信号、通信信号，保护控制系统不受电磁干扰影响，提高系统的稳定性和可靠性。
在通信设备中，数字隔离器可以用于隔离通信线路之间的干扰，保障通信数据的传输质量。
在医疗设备中，数字隔离器可以用于隔离医疗设备与人体之间的电气连接，保护患者安全。
数字隔离器的工作原理主要分为光耦合和磁耦合两种。
光耦合器件通过光电转换实现输入端和输出端之间的信号隔离，具有高速传输、高隔离性能的优点，适用于需要高速传输和高隔离性能的场合。
磁耦合器件通过磁耦合实现信号隔离，具有较高的耐压性能和抗干扰能力，适用于工作环境恶劣、电磁干扰较大的场合。
数字隔离器在实际应用中有着重要的作用。
首先，数字隔离器可以有效隔离输入端和输出端之间的地电位差，避免因地电位差引起的信号干扰和损坏设备。
其次，数字隔离器可以提高系统的抗干扰能力，保障系统稳定可靠运行。
此外，数字隔离器还可以实现信号的传输隔离，保护系统数据的安全性。
总的来说，数字隔离器在现代电子技术领域中具有重要的应用意义。
它不仅可以保护系统不受外部干扰影响，提高系统的稳定性和可靠性，还可以保护人身安全，保障数据传输的安全性。
因此，数字隔离器在工业控制、通信、医疗等领域都发挥着重要作用，为现代化社会的发展做出了积极贡献。
数字隔离器原理
数字隔离器原理数字隔离器是一种常见的电子设备，用于将数字信号从一个电路隔离到另一个电路，以保护电路之间的互联和通信。
它在工业控制系统、通信设备和电子仪器中广泛应用。
本文将介绍数字隔离器的原理和工作方式。
一、数字隔离器的基本原理数字隔离器的基本原理是利用光电耦合器或磁耦合器将输入信号和输出信号隔离开来。
光电耦合器是一种将输入光信号转换为输出电信号的器件，而磁耦合器则是利用磁场的作用将输入信号和输出信号隔离开来。
二、数字隔离器的工作方式数字隔离器通常由输入端、输出端和隔离器件组成。
输入端接收来自源电路的数字信号，经过隔离器件的处理后，输出端将隔离后的信号传递给目标电路。
在光电耦合器中，输入端的光信号通过发光二极管产生，并经过光电二极管转换为电信号。
这样，输入信号和输出信号之间就通过光信号进行了隔离。
在磁耦合器中，输入信号通过输入线圈产生磁场，磁场作用于输出线圈，从而在输出端产生电信号。
这样，输入信号和输出信号之间就通过磁场进行了隔离。
三、数字隔离器的优势数字隔离器具有以下几个优势：1. 隔离性能好：数字隔离器能够有效地隔离输入信号和输出信号，避免干扰和噪声的传递。
2. 电气隔离：数字隔离器能够实现电气隔离，避免电流和电压的传递，提高系统的安全性。
3. 抗干扰能力强：数字隔离器能够有效地抵御外界的电磁干扰和噪声，保证信号的稳定性和可靠性。
4. 传输速度快：数字隔离器能够实现高速的信号传输，满足现代工业控制和通信系统对高速传输的需求。
四、数字隔离器的应用领域数字隔离器广泛应用于以下领域：1. 工业控制系统：数字隔离器在工业自动化控制系统中起到了重要的作用，用于隔离控制信号和传感器信号，保护控制系统的稳定性和可靠性。
2. 通信设备：数字隔离器在通信设备中用于隔离输入信号和输出信号，保护通信设备免受电气干扰和噪声的影响。
3. 电子仪器：数字隔离器在电子仪器中用于隔离输入信号和输出信号，保护仪器的精度和稳定性。
数字隔离器应用电路
数字隔离器应用电路《数字隔离器应用电路》在我家附近的那个小电子维修店里，老张可是个响当当的人物。
他就像一个电子设备的神医，那些被宣判“死刑”的小电器到了他手里，往往能起死回生。
这天，我又晃悠到他的店里。
只见老张正对着一个电路板愁眉苦脸，旁边还放着一个像是从某个高级设备上拆下来的小盒子。
“老张，又碰到啥难事儿啦？”我好奇地凑过去问。
老张抬起头，无奈地指了指电路板说：“你看，这电路老是出问题，我怀疑是信号干扰。
这就像一群调皮的小鬼，在电路里捣乱，搞得整个系统都不稳定。
”我看了看那复杂的电路板，上面密密麻麻的线路和元件就像一个神秘的迷宫。
“那你打算怎么办呢？”我问道。
老张挠挠头，突然眼睛一亮：“我想到了，数字隔离器！这东西就像是电路里的防火墙，能把那些捣乱的‘小鬼’隔开呢。
”老张一边说，一边开始在他那堆满零件的柜子里翻找起来。
不一会儿，他就找出了几个小小的数字隔离器。
“你看啊，”老张拿起一个数字隔离器，像展示宝贝一样给我看，“这个数字隔离器在应用电路里可有着大作用。
比如说，在一些通信设备里，就像咱们用的手机信号基站。
你知道吧，基站周围有各种各样的电磁信号，就像一群吵吵闹闹的人群，要是没有数字隔离器，这些信号就会相互干扰，就像人群里有人吵架，整个秩序就乱了。
”老张边说边开始在电路板上比划着。
“把这个数字隔离器放在合适的位置，就像在两个容易起冲突的部落之间建一道坚固的城墙。
它可以隔断电路之间的直接电气连接，但是呢，又能让有用的数字信号正常传输，就像城墙中间留了几个专门给信使走的通道一样。
”我有点似懂非懂地点点头，老张又接着说：“还有啊，在一些医疗设备里，像那种检测心跳的仪器。
你想啊，仪器内部的电路很复杂，要是没有数字隔离器来防止干扰，就像在一个安静的病房里突然闯进一群喧闹的人，那检测出来的数据可就不准确喽。
数字隔离器就确保了各个电路部分能各司其职，互不干扰，就像医院里不同科室的医生各自专心看病一样。
”老张熟练地把数字隔离器焊接到电路板上，动作一气呵成。
数字隔离器工作原理及应用实例
数字隔离器工作原理及应用实例
数字隔离器的工作原理是通过使用一种称为“数字隔离”的非接触空气隔离技术，在不同的系统之间创建“地心引力般”的力，从而创建隔离隔离，避免双方之间的数据交换。
这一技术使用超级导体将数据连接到独立的数字信号块，并形成一个多路体系结构，以防止两个系统之间发生数据交换。
数字隔离器有很多应用实例，其中最常用的就是用于保护设备，让仪器能够免受有害信号的影响，例如能够屏蔽高电压的传输、静电脉冲的影响等等。
它还可用于保护电脑和仪表工作台，阻断噪声信号，以提高系统的性能。
另外，它也有用于无线电领域学术研究和工程实验室，以防止不同环境域中的信号共振和像海浪波干扰一样的干扰。
详细剖析数字隔离器结构原理及优势
详细剖析数字隔离器结构原理及优势平安标准通常规定1分钟耐压额定值（典型值2.5 kV rms至5 kV rms）和工作（典型值125 V rms至400 V rms）。
某些标准也会规定更短的持续时光、更高的电压（如10 kV峰值并持续50 μs）作为增加绝缘认证的一部分要求。
基于聚合物/聚酰亚胺的隔离器可提高最佳的隔离特性，如表1所示。
基于聚酰亚胺的数字隔离器与光耦合器相像，在典型工作电压时寿命更长。
基于SiO2的隔离器对浪涌的防护能力相对较弱，不能用于医疗和其他应用。
各种薄膜的固有应力也不相同。
聚酰亚胺薄膜的应力低于SiO2薄膜，可以按照需要增强厚度。
SiO2薄膜的厚度有限，因而隔离能力也会受限；超过15 μm时，应力可能会导致晶圆在加工过程中开裂，或者在用法期间分层。
基于聚酰亚胺的数字隔离器可以用法厚达26 μm的隔离层。
隔离器结构数字隔离器用法变压器或电容将数据以磁性方式或容性方式耦合到隔离栅的另一端，光耦合器则是用法光。
1所示，变压器电流脉冲通过一个线圈，形成一个很小的局部磁场，从而在另一个线圈生成感应电流。
电流脉冲很短（1 ns），因此平均电流很低。
变压采纳差分衔接，提供高达100 kV/μs的精彩共模瞬变抗扰度（光耦合器通常约为15 kV/μs）。
磁性耦合对变压器线圈间距离的依靠性也弱于容性耦合对板间距离的依靠性，因此，变压变压器线圈之间的绝缘层可以更厚，从而获得更高的隔离能力。
结合聚酰亚胺薄膜的低应力特性，用法聚酰亚胺的变压器比用法SiO2的电容更简单实现高级隔离性能。
电容为单端衔接，更简单受共模瞬变影响。
虽然可以用差分电容对来弥补，但这会增大尺寸并提高成本。
第1页共2页。
数字隔离器原理
数字隔离器原理
数字隔离器是一种用于隔离数字信号的设备，其原理是利用光电隔离或磁电隔离技术实现信号的隔离传输。
在数字隔离器中，输入端和输出端通过光电隔离器或磁电隔离器进行隔离。
例如，光电隔离器将输入信号转换为光信号，再经过光传输介质传输到输出端，最后再通过光电转换器将光信号转换为输出信号。
这样，输入信号和输出信号之间就可以实现电气隔离，避免了信号传输过程中的电气干扰和噪声的影响。
数字隔离器的隔离传输能力取决于光电隔离器或磁电隔离器的性能。
光电隔离器通常使用光电耦合器来实现输入端和输出端之间的电光转换，而磁电隔离器则通过磁电传感器和磁电隔离器来实现。
数字隔离器具有广泛的应用，特别是在工业控制系统中。
它可以将控制信号隔离开来，以确保输入干扰或噪声不会传导到输出端，从而提高整个系统的稳定性和可靠性。
此外，数字隔离器还可以用于地线隔离、信号转换和电位隔离等场景。
总之，数字隔离器利用光电隔离或磁电隔离技术实现输入信号与输出信号之间的电气隔离，从而保证信号传输的稳定性和可靠性。
剖析数字隔离器结构原理及优势
剖析数字隔离器结构原理及优势
剖析数字隔离器结构原理及优势数字隔离器在尺寸、速度、功耗、易用性和可靠性方面具有光耦合器所无法比拟的巨大优势。
多年来，工业、医疗和其他隔离系统的设计人员实现安全隔离的手段有限，唯一合理的选择是光耦合器。
如今，数字隔离器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有优势。
了解数字隔离器三个关键要素的特点及其相互关系，对于正确选择数字隔离器十分重要。
这三个要素是：绝缘材料、结构和数据传输方法。
设计人员之所以引入隔离，是为了满足安全法规或者降低接地环路的噪声等。
电流隔离确保数据传输不是通过电气连接或泄漏路径，从而避免安全风险。
然而，隔离会带来延迟、功耗、成本和尺寸等方面的限制。
数字隔离器的目标是在尽可能减小不利影响的同时满足安全要求。
传统隔离器??光耦合器则会带来非常大的不利影响，功耗极高，而且数据速率低于1 Mbps。
虽然存在更高效率和更高速度的光耦合器，但其成本也更高。
数字隔离器问世于10多年前，目的是降低光耦合器相关的不利影响。
数字隔离器采用基于CMOS的电路，能够显。
新型数字电容隔离器功能原理介绍
新型数字电容隔离器功能原理介绍工业和医疗应用中机器和设备设计规定的愈加严格迫使我们必须要在几乎所有类型的电子系统或电路中实施电隔离。
尽管数字隔离器已经代替了模拟隔离器，从而简化了隔离接口的设计，但广大设计人员现在面临的挑战是日益增长的高系统性能需求。
这里所说的高性能不仅仅指高数据速率和/或低功耗，而且还指高可靠性。
一方面，在恶劣的工业环境中通过稳健的数据传输来满足这一需求。
另一方面，特别是对隔离器而言，通过长使用寿命来解决这个问题。
最近在芯片设计和制造方面的技术进步已经成就了第二代数字电容隔离器，其高性能给低功耗和高可靠性定义了新的标准。
本文将介绍其功能原理和内部结构，并讨论其电流消耗和预计寿命。
功能原理图 1 显示了一款数字电容隔离器（DCI）的内部结构图。
该隔离器输入分为两个差分信号路径：一条为高数据速率通道（称作 AC-通道），另一条为低数据速率通道（称作 DC-通道）。
AC-通道传输介于 100 kbps 和 100 Mbps 之间的信号，而DC-通道则涵盖了从 100 kbps 到 DC 的范围。
图 1 数字电容隔离器的内部结构图高速信号由 AC 通道来处理，信号在通道中首先从单端模式转换为差分模式，然后被隔离层的电容-电阻网络差分为许多瞬态。
后面的比较器再将这些瞬态转换为差分脉冲，从而设置和重置一个“或非”门触发器。
相当于原始输入信号的触发器输出馈至判定逻辑（DCL）和输出多路复用器。
DCL 包括一个看门狗定时器，该定时器用于测量信号转换之间的持续时间。
如果两个连续转换之间的持续时间超出定时窗口（如低频信号的情况下），则 DCL 则指示输出多路复用器从 AC-通道切换到 DC-通道。
由于低频信号要求大容量电容器，而这种电容器使片上集成变得很困难，因此DC-通道的输入要有脉宽调制器（PWM）。
该调制器利用一个内部振荡器（OSC）的高频载波对低频输入信号进行调制。
在 AC-通道中对调制后信号的处理过程与高频信号相同。
这三点入手帮你认识数字隔离器,从此光耦是路人
这三点入手帮你认识数字隔离器，从此光耦是路人
在恶劣的电机应用环境中，应用要求能够抵御高压瞬变，防止数据受扰，并且消除高压电压力对隔离器隔离寿命的影响。
此类应用的典型隔离解决方案是光耦合器，其内部绝缘层很厚，可以承受高压，但缺点是要使用发光二极管(LED)，其光强度会随着时间推移和温度变化而降低，这就会带来设计和可靠性问题。
新型数字隔离器不使用LED，消除了可靠性问题，改善了绝缘能力，可与光耦合器相媲美，除此之外，它们的优势是对高压瞬变的抗扰度更强，能够更好地满足电机控制应用的要求。
认识数字隔离器，从基本框架开始
数字隔离器结构和技术如图1中的示例框图所示。
根据具体架构，数字隔离器响应输入逻辑电平或输入脉冲。
可使用不同方法编码和解码信号，以便跨越隔离栅收发逻辑数据。
图1. 数字隔离器框图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字隔离器工作原理及应用实例
作者：徐华
来源：《电脑知识与技术·学术交流》2008年第22期
摘要：讨论了隔离技术的发展，分析了数字隔离器的工作原理，给出了数字隔离器的应用实例。
关键词：隔离；数字隔离器；高频通道；低频通道；传感器；接口
中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)22-772-02
The Working Principle and Applications of the Digital Isolator
XU Hua
(Xiamen Kerun Electronic Technology Co.Ltd, Xiamen 361006, China)
Abstract: Discuss the development of isolation technology, analysis the working principle of the digital isolator, and also give the applications of digital isolators.
Key words: isolation; digital isolators; high-frequency channel; low-frequency channel; sensor; interface
1 引言
进行隔离是防止电流在两个通讯点之间流动的一种方法。
一般在两种情况下采用隔离：第一种情况是，在有可能存在损坏设备或危害人员的潜在的电流浪涌时。
第二种情况是必须避免存在不同地电位和分裂的接地回路的互连。
两种情形都是采用隔离来避免电流流过，而允许两点之间有数据或功率传送。
隔离应用涉及高电压、高速/高精度通信、或者长距离通信。
普通的例子如工业I/O系统、传感器接口、电源/调节杆，发动机控制/驱动系统以及仪器仪表。
2 早期的隔离技术
早期的设计除使用变压器之外，还使用各种模拟隔离放大器，将工厂地面的传感器电路与控制室内的信号处理系统进行隔离。
在通道数量有限及信号带宽小的应用中，目前仍在采用这些放大器。
隔离放大器虽然具有高可靠性和高精度，但受限于信号带宽50kHz。
其老旧的技术要求最小±4V的电源，不支持目前的3V及以下的低电压应用。
此外，其制造过程涉及输入和输出部分单独制作，异常电路匹配的激光微调，以及在两部分间安装隔离电容，使这些器件相当昂贵。
3 多通道隔离
工业自动控制中的许多数据采集系统采用多输入通道模数转换器(ADC)捕获多个模拟输入的输入数据(被测物理量)。
绝大多数Δ-ΣADC都具有串行接口来减小封装尺寸和占板面积。
串行接口的复杂性在于需要的慢速控制信号数不同，如片选、功率降低、增益及速度设定以及多路器寻址。
不过，所有串行接口都具有时钟信号和输出数据（转换结果）高速传输线。
因为信号获取和调理发生在ADC内部，将传感器电路与信号处理电路隔离的最佳位置是在采用数字隔离器的数字接口处。
如前所述，因为接口复杂，隔离器必须能够传输高速ADC转换结果，同时也要能传输低速控制信号。
4 数字隔离器工作原理
图1是基于一种电容性隔离屏障技术的隔离器。
此器件由两个数据通道组成：一个是高频通道(HF)，带宽从100 kHz到150MHz；另一个是低频通道(LF)，覆盖范围从100 kHz到直
流。
原则上来说，一个单端输入信号进入HF通道之后被输入端的非门分离为一微分信号。
随后的电容电阻网络将此信号微分为瞬变信号，然后再通过两个比较器转换成微分脉冲。
比较器输出驱动一个‘或非’门跳转，其输出进入一输出多路器。
跳转的输出驱动处的一精密逻辑(DCL)测量信号瞬变之间的间隔。
如果两个连续瞬变的间隔超过某一时间限(如在低频率信号时)，DCL驱使输出多路器从高频通道转向低频通道。
因为低频输入信号需要内部电容为受限制的
大容量值，这些信号用一内部振荡器的载波频率进行宽调制，这样，得到能通过容性屏障的高频信号。
调制输入时，需要一个低通滤波器(LPF)将高频载波从实际数据中除掉，然后再到达输出多路器。
图2和图3给出了高频通道和低频通道及相应的代表性波形。
4.1 高频操作
将单端输入信号分离成微分信号分量A和/A。
每个信号分量然后再微分成瞬变B和/B。
跟随的比较器对瞬变进行比较。
只要比较器正输入的电位高于负输入端电位，比较器输出即为逻辑高，这样就将输入瞬变转换成了短输出脉冲了。
输出脉冲置位及复位‘或非’门跳转。
我们可以从真值表看出，‘或非’门配置有一个反向跳转，即输入C的高电平将输出/D置为高，而/C为高电平则将D置为高。
因为比较器输出脉冲持续时间短，就可能出现两个输出都为低的情况。
这时，跳转将其之前的输出状态存储了下来。
由于/D的信号与输入信号在形状和相位上都相同，/D就成为了高速通道的输出而与输出多路器相连。
4.2 低频通道工作
慢输入信号用一高频载波进行脉宽调制，信号高则位置A的占空比为90:10，信号低则在此处的占空比为10:90。
此后，信号处理与高速通道的不对称信号处理相同。
唯一不同是，低速通道(/D)的高频成分用一R-C低通滤波器滤波，然后再进入输出多路器(E)。
5 应用实例
隔离工业接口时，需要区分过程控制和工厂自动化应用。
这是因为两者之间的差别会影响到数字接口设计的隔离工作。
过程控制一般涉及到检测某些设备、系统或过程的不同物理量（如压力“与”温度）。
每一个物理量都用一特定类型的传感器或变换器，其输出信号需要特定的信号调理。
因此，多种不同的传感器需要不同的参数设置，如内部增益、采样率、测量重复性、以及阻抗缓冲。
支持宽范围设置的ADC提供有多个接口控制线，除标准串行接口线要求隔离之外，所有这些控制线也都要求隔离。
图4中，许多不同灵敏度(mV/K)的传感器测量不同的过程参数，如温度、压力和电流。
要求有多种增益设置来使各传感器的ADC的输入动态范围最大化。
如果期望一个或多个通道输入变化能比别的通道快，可能就要求采样率（速度）之间有切换。
降低功率功能用来节省测量后的功耗，此功能可使控制器执行其它系统功能。
这种高度多功能性要求许多控制通道用两个四路隔离器隔离。
与过程控制相比，工厂自动化常涉及监测多个器件和设备的单个物理量（如温度‘或’压力）。
因此，这些系统采用多个同类型传感器，灵敏度和响应时间一致。
如果使用的传感器特性一致，通过连接相关控制引脚(Gain1、Gain2和Speed)将增益和采样率设置值固定到合适的电源轨（VDD或GND），接口可以简化为数据、时钟和地址线的隔离，系统配置将大大简化。
在上述例子中，接口隔离出现在ADC和系统控制器之间。
这种方法非常适合每个模块只需要一个或最多两个ADC进行通道计数的输入模块。
如果超过此种情况，而将每个数据转换器隔离就不经济了。
因此，建议使用本地控制器。
这时，每个ADC都通过一个GPIO总线接口与本地控制器通信。
不过，实际隔离位于本地到系统的控制器接口。
6 结束语
可以肯定地说隔离放大器已经过时了，而数字隔离器正当时。
了解系统要求后再决定采用哪种隔离器以及将隔离器置于系统哪个位置。