隔离放大器设计

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HCNR200201

1前言通常隔离放大器都具有极好的抗共模干扰能力，还可有效阻断现场和数据采集系统之间的电联系，但并不切断它们之间的信号传递，在通信、工业、医疗器材、电源及测试装置等系统之中，电路的隔离是必要的，传统的实现的隔离都是由变压器及光耦合元件完成的，其中变压器用于耦合交流信号；而光耦合器则用于直流信号的耦合。

与一般的光耦合元件不同，LOC11X 光耦合器可工作在伺服模式，并能用以补偿发光二极管的非线性时间及温度特性，除此之外，LOC11X 光耦合器还能同时耦合交流及直流信号，为设计者提供了可取代大体积变压器及非线性光耦合元件的更佳选择。

2结构原理LOC11X光耦合器有LOC110、LOC111和LOC112三种型号，其内部结构为一个红外线发光二极管与两个光电三极管形成的光耦合。

其中的一个光电三极管可在伺服反馈机制中对发光二极管的导通电流予以补偿；另一个光电三极管用于提供输入及输出电路间的电流隔离。

图1所示是LOC11X的内部结构及引脚排列。

LOC11X光耦合器有DIP和表面贴装两种封装形式，它们均能耦合模拟和数字信号，且具有高增益稳定性，其带宽大于200kHz，线性度可达0．01％。

由于LOC11X光耦合器内部有一对线性光耦合器，应当用在电流隔离，可保持正确的交流及直流信号的耦合以及输入／输出的线性，它有光电压和光电导两种工作模式。

2．1光电导模式图2是LOC11X光耦合器在光电导模式下工作的典型电路，该电路被配置成光电三极管的集电极与基极反向偏压，这是LOC11X光耦合器在光电导模式下运作的典型接法。

当输入电压VIN在0V且IF为0mA时，U1有一个大的开环增益值，而随着VIN值的升高，U1的输出值开始进入VCC1的轨迹上，随着U1输出的增大，IF 开始有电流值，发光二极管也进入工作状态。

接着，光电三极管受到发光二极管所发出光的照射而导通并产生电流I1，当I1流经R1时，将在U1的反相端产生电压VA，从而使得放大器进入负反馈工作状态。

隔离放大器工作原理

隔离放大器工作原理
隔离放大器是一种特殊的操作放大器，其工作原理是将输入信号隔离开放大器的输出端，以确保输入信号与输出信号之间具有电气隔离，从而实现输入与输出之间的高阻抗隔离。

隔离放大器通常由两个部分组成：输入端和输出端。

输入端接收输入信号，并经过隔离电路进行电气隔离，然后输入到放大器的放大电路中进行放大。

输出端接收来自放大电路的放大信号，并经过隔离电路进行电气隔离，然后输出到负载上。

隔离放大器的工作原理可以通过以下步骤来解释：
1. 输入信号经过输入隔离电路，将输入信号与输出端隔离开，一般使用高阻抗输入电路或光电耦合器实现电气隔离。

2. 经过隔离电路之后，输入信号进入放大电路进行放大。

放大电路可以采用各种不同的放大器电路，如运算放大器、差动放大器等。

3. 放大信号经过输出隔离电路进行电气隔离，一般使用输出变压器、光电耦合器等实现。

4. 经过隔离电路之后，放大信号输出到负载上，并提供给外部设备进行进一步处理。

隔离放大器的主要作用是消除输入与输出之间的电气联系，保证输入信号与输出信号之间的高阻抗隔离，从而避免输入信号对输出信号的影响，同时提高系统的抗干扰能力。

这使得隔离放大器在工业自动化、仪器仪表、医疗设备等领域得到广泛应用。

电路中的隔离放大器如何抑制干扰

电路中的隔离放大器如何抑制干扰在电子设备和电路中，隔离放大器起着重要的作用，能够有效地抑制干扰信号。

隔离放大器通常由两个主要部分组成：输入端和输出端之间的隔离元件，以及放大器电路。

本文将重点讨论隔离放大器如何抑制干扰，并介绍其工作原理和常见应用。

一、工作原理隔离放大器的主要工作原理是将输入信号与输出信号之间的接地点进行隔离，避免信号传输时的共模干扰。

其基本原理是通过隔离元件（如变压器或光电耦合器）将输入信号和输出信号之间的接地断开。

这样可以有效地消除地线回路中的噪声，实现信号的高保真传输。

在隔离放大器中，还经常采用差分放大电路，可以进一步抑制共模干扰。

差分放大电路的输入端分为两个相反的输入信号，输出信号是两个输入信号的差值。

这样，即使有共同的噪声源干扰，也能够通过差分运算抵消其中的共模信号。

二、应用场景隔离放大器在许多电路设计中都扮演着重要的角色，特别是在涉及精确测量和信号传输的领域。

下面是一些常见的隔离放大器应用场景：1. 工业自动化：在工业控制系统中，经常需要测量和控制高电压和高电流设备。

隔离放大器可用于把信号从受控设备传输到远离高电压设备的控制器，以确保操作员的安全和测量的准确性。

2. 医疗设备：医疗设备中的隔离放大器用于测量和监测生理信号，例如心电图、血压和体温。

通过隔离放大器的使用，可以避免患者受到电源干扰或其他设备传输的干扰信号。

3. 通信系统：在通信领域中，隔离放大器广泛应用于信号传输和干扰抑制。

例如，在音频放大器中使用隔离放大器可以减少电源噪声和其他环境噪声对音频信号的干扰。

4. 高精度测量：在科学研究和实验室应用中，常常需要进行高精度的测量。

隔离放大器可用于保护测量仪器，避免外部电源和干扰信号对实验结果的影响。

三、干扰抑制技术除了隔离放大器的基本原理外，还有一些其他技术可以进一步提高抗干扰性能。

1. 滤波器：通过在输入端或输出端添加适当的滤波器，可以滤除高频或低频干扰信号，使得输出信号更纯净。

隔离放大器ACPL-C79B，ACPL-C79A,ACPL-CC790

精密微型隔离放大器ACPL-C79B/C79A/C790型号：ACPL-C79B/C79A/C790类型：隔离放大器封装：SOP-8电源电压：3 - 5.5VCMR（KV/μs ）：15温度范围：-40-105℃隔离能力：5000Vrms品牌：安华高AVAGOACPL-C79B/C79A/C790隔离放大器是专为电机驱动器和可再生能源系统等电子大功率变流器中的电流和电压感测而设计的。

在实施典型的电机驱动程序中，隔离放大器可检测到电机电流通过外部电阻所产生的模拟电压降。

光隔离屏障的另一端则产生差分正比于电机电流的差分输出电压。

建议在通用型应用中采用（±1％增益误差）的ACPL-C79A和（±3％增益误差）的ACPL-C790。

对于高端精密型应用，需采用（±0.5％增益误差）的ACPL-C79B。

该产品采用5V 单电源供电，具备优异的线性度和60 分贝的信噪比动态性能。

由于具有200 kHz 带宽和 1.6µs 的快速响应时间，该产品可以捕获短路和过载情况下的瞬变。

ACPL-C79B/C79A/C790高达(15 kV/µs) 的共模瞬变抑制能力可在高噪声的电机控制环境下精确监测电机电流，其体现的精确性和稳定性足以为各类不同的电机控制应用提供较为平顺的控制（“转矩波动”较小）。

通过结合卓越的光耦技术，ACPL-C79B/C79A/C790 运用Σ-Δ模数转换器技术、斩波稳定放大器以及全差分电路拓朴结构，提供无与伦比的隔离模式噪声抑制能力，降低失调、提高增益，体现精确度和稳定性。

这一性能体现在一个紧凑的自动插入伸展型SO-8 封装产品中，符合世界各地安全法的标准。

ACPL-C79B/C79A/C790特点：0.5% 高增益精度（仅ACPL-C79B）–50 ppm/°C 低增益漂移0.6mV 输入失调电压0.05% 出色的线性度60dB 信噪比200kHz 宽频带宽输出3V 至5.5V 的宽范围电压–40°C 到+105°C 工作温度范围先进的Sigma-Delta (Σ-Δ) 模数转换技术全差分隔离放大器15 kV/µs 共模瞬变抑制能力紧凑的自动插入扩展型SO-8 封装ACPL-C79B/C79A/C790应用：交流与伺服电机驱动的电流/电压检测太阳能逆变器、风力发电机逆变器工业流程控制数据采集系统开关电源信号隔离通用模拟信号隔离取代传统型电流变送器深圳市潮光科技有限公司潮光光耦网： TEL：*************。

0136.模拟信号隔离器隔离放大器隔离变送器常见问题解答

模拟信号隔离器/隔离放大器/隔离变送器常见问题解答工业生产中为增加设备带载能力并保证连接同一信号的设备之间互不干扰，提高电控安全性能，需要将仪器仪表或传感器输出的电压电流、频率、电阻等信号进行采集运算、隔离放大、转换变送及去干扰处理后，得到行业通用的标准模拟电流或电压信号，安全送给二次仪表或PLC/DCS/PC机使用。

用户使用模拟信号隔离器/隔离放大器/隔离变送器/数据采集器等产品，有时会遇到现场信号匹配、负载匹配、高频干扰、多路信号窜扰等技术问题，或有源无源、2/3/4线制、回路馈电等选型应用方法问题。

顺源科技作为国内资深模拟信号技术应用研发生产厂家，根据多年的研发生产经验和技术服务工程师广泛收集的工业现场各种不同环境下用户反馈宝贵意见，在对产品性能不受影响前提下逐步对各项技术指标进行改进改善的同时，将工程师现场遇到的一些技术问题进行记录、收集整理，希望给广大用户提供一些技术参考和现场应用解决方案的支持。

今后如收集到更多的技术问题解决方案，我们会及时更新信息。

有源型信号隔离器需外接辅助电源，由于有外接电能量支持，信号在隔离传输过程中不会损耗，带载能力强。

0-±10V信号隔离器，ISO EM U6-P1-O10参考资料：/download/html/DownDetail_1.html 无源型信号隔离器不需要外接辅助电源，一般采用回路窃电技术，信号传输有些损耗，带载（≤350Ω）较弱。

4-20mA无源信号隔离器，ISOS 4-20mA参考资料：/download/html/DownDetail_159.html 隔离放大器：一般都是有源型，可将模拟4-20mA电流信号或0-10V电压信号进行隔离、放大、转换。

利用光耦实现模拟隔离放大电路的原理及设计

本文提出了一种新的隔离放大器的设计方案，该方案结构简单，且选用通用器件，易于实现。

通过将本电路与AD公司的AD210AN集成模拟隔离放大器进行实验对比。

本隔离放大电路在带宽上要优于集成模拟隔离放大器。

隔离放大器按传输信号的类型。

可以分为模拟隔离和开关隔离放大器。

模拟隔离放大器的生产商和产品种类均较少，且产品价格比较昂贵。

开关隔离放大器的生产商较多，产品种类也多，价格较低，相对便宜。

高价位的模拟隔离放大器限制了其应用范围。

而文献[2]中提到的双通道隔离放大器结构复杂。

且对隔离间距有较高的要求，而文献[3]中所提到的光电耦合隔离放大器则对元器件参数有较高的要求。

文献[4]中提到的隔离放大器对隔离器件间距也有特殊要求。

1新型电路原理笔者设计的隔离放大器的原理电路。

本隔离放大电路主要由光电耦合器和运算放大器构成。

光电耦合器选用普通光耦TLP521，运算放大器则选择通用运算放大器LF353。

通过这两种普通器件的搭配.所得到的隔离放大器性能和专用模拟隔离放大器的性能相近。

放大器加普通光耦组成的隔离放大电路。

本隔离放大电路由输入和隔离输出两部分构成，且两部分使用隔离的电源(Vcc1、Vee1和Vcc2、Vee2供电。

输入部分由运放U1，电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1、C2，光电耦合器OPT1、OPT2、OPT3、OPT4的发光二极管部分OPT1_A、OPT2_A、OPT3_A、OPT4_A和OPT1、OPT3的光敏三极管部分OPT1_B、OPT3_B组成，由正电源Vcc1和负电源Vee1供电。

OPT1_A、OPT2_A和OPT3_A、OPT4_A 的电流构成差动放大输入。

R1和R2为运放的输入电阻，R3和R4可为四个光耦的发光二极管(LED)提供偏置和控制电流。

运放U1和光耦OPT1、OPT3组成了一个射级跟随器，R5上的电压即为运放的输入电压。

运放的带宽决定着构成隔离放大器的带宽。

现有的集成模拟隔离放大器的带宽均在100kHz以下，而常用运放的带宽是这个带宽的几倍到几十倍。

隔离放大器HCPL-7840内部工作原理

隔离放大器HCPL-7840
安华高生产的隔离放大器HCPL-7840，采用8PIN DIP封装，是一款可用来检测电流/电压的光电耦合器，非常合适马达相位和轨电流检测，逆变器电流检测，传统电流传感器的替代相比传统的霍尔效应电流传感器，HCPL-7840不受外部磁场影响，线性好，CMR高，体积小，成本低等优点。

下图为功能方块图，2,3脚采样信号输入，6,7脚差分输出。

功能方块图
内部工作过程如下：
输入信号经Σ-Δ调制器转换成高速串行比特流，然后经过编码器进行编码，进行模数转换，然后驱动LED将信号传送到输出端，输出端讲信号进行解码数模转换后输出。

模数转换核心：Sigma-Delta调制
输入信号信息包含在调制器输出数据流中，由1和0的密度表示
为了保证良好的线性放大，根据电路中电流的大小可选取合适的分流电阻，使得输入电压范围为-200~+200mV。

隔离放大器的设计

隔离放大器的设计电子电路抗干扰设计的有效方法是利用光电隔离。

但是，由于光电隔离器件的电流传输系数是非线性的，直接用来传输模拟量时，非线性失真较大、精度差，我们利用光电耦合器件与运算放大器结合设计一个线性度较好的模拟量光隔离放大器电路如图3-29所示。

图3-29 光电隔离放大器其中，G 1,G 2是两个性能、规格相同(同一封装)的光电耦合器，G 1,G 2的初级串连，并用同一偏置电流I 1激励，设G 1和G 2的电流传输系数分别为a 2和a 2，则112I I α= ， 123I I α=（3-6）则集成运放A4具有理想性能，则62R I U U U i ===-+（3-7）而输出电压U 0为()为跟随器5730A R I U =（3-8）因此，电路的电压增益A V 可由下式确定 627310V A R I R I U U ==（3-9）将式（3-4）和（3-5）代入上式，则 1627V A ααR R =（3-10）由于G 1、G 2是同性能、同型号、同封装的光电耦合器（MOC8111）,因此G 1、G 2的电流传输系数a 1和a 2可看作是相等的，所以光耦合放大器的电压增益为67R R A V =（3-11）由此可知，如图所示的光耦放大器增益与G 1,G 2的电流传输系数a 1和a 2无关。

实际上是利用G 1,G 2电流传输系数的对称性补偿了它们之间的非线性。

运放A 5(uA741)接成跟随器形式，以提高电路的负载能力。

运放A 1连接反馈电容C ，用来消除电路的自激振荡。

由于光电耦合器初级、次级之间存在着延迟，使G 1和G 2组成的负反馈电路之间显得迟缓，容易引起电路C 自激振荡，连接电容之后，保证了电路对瞬变信号的负反馈作用，提高了电路的稳定性。

电容C 的容量可根据电路的频率特性要求来确定，经实验和实际应用，电路的非线性误差小于0.2%较好地解决了模拟信号不共地传输的问题。

3.13 可控硅调功控温可控硅调功控温具有不冲击电网，对用电设备不产生干扰等优点，是一种应用广泛的控温方式。

表面肌电信号检测电路的噪声抑制与信号放大策略

表面肌电信号检测电路的噪声抑制与信号放大策略表面肌电信号（Surface Electromyography, sEMG）是一种用于测量人体肌肉活动的非侵入性技术。

然而，在sEMG检测过程中，噪声会对信号的质量产生负面影响，降低信号的精确度和可靠性。

因此，噪声抑制和信号放大策略成为了sEMG检测电路设计中的重要问题。

一、噪声抑制策略1. 滤波器设计噪声滤波器在sEMG检测电路中起到关键作用。

首先，需要对sEMG信号的频率进行合理分析。

根据信号频率特性选择合适的滤波器类型，如低通滤波器或带通滤波器。

然后，选择合适的滤波器参数，例如截止频率、陡度等，以实现对噪声的抑制，同时保留有效的sEMG信号。

2. 基线漂移校正sEMG信号的基线漂移是一种常见噪声干扰。

为了抑制基线漂移，可以采用差分放大器或运算放大器等电路设计技术。

这些技术能够通过相位合适的反馈环路将基线漂移抵消，从而有效提高信号质量。

3. 隔离放大器sEMG信号采集电路通常需要与其他电路或仪器进行连接。

然而，连接过程中可能会引入电磁干扰或共模干扰，对sEMG信号产生干扰。

为了解决这一问题，可以使用隔离放大器将信号源与环境隔离开来，从而减少干扰对sEMG信号的影响。

二、信号放大策略1. 放大器设计sEMG信号通常具有较低的振幅。

为了保证信号的清晰度和可靠性，需要使用合适的放大器进行信号放大。

放大器的增益应根据实际需求进行选择，既要保证信号放大到足够的水平，又要避免引入过多的噪声。

此外，放大器的带宽也需要合理设计，以保证对不同频率的sEMG信号进行准确放大。

2. 信号整形sEMG信号在采集过程中可能会被功率线频率（如50Hz或60Hz）的干扰所污染。

为了去除这些干扰，可以采用锁相放大器等技术，将sEMG信号与同频率的参考信号进行相位同步和合成，从而实现对干扰的抑制。

3. 多通道设计sEMG信号通常需要采集多个通道，以获取更全面的肌肉活动信息。

在多通道设计中，需要考虑通道之间的相互干扰问题。

隔离放大器及其应用

#%&" 、 #%&! 的工作原理可以由图 $ 说明。由放大器 / ) ，发光管 36 ) 和光电管 36 # 构成负反馈回路。 ! ) 7 ! !" #$ !" % & ’ 。光电管 36 ! 和 36 # 是完全一致的，从 36 ) 接收到的光量相同，则 !)7! !，构成 ! )7 ! !7 ! ! " 。放大器 / ! 与 & （ ( 内置电阻 )8"）转换器，，所以有： 2’* $ 9:; 72! & ( $ 9:; 7 $ !" & ( % & ’ 。
/0 !"! ’ !"$ 的输入端内置一个独立的运算放大
提供必要的增益，或者用作器1可以用作输入的缓冲、滤波器、加法器、 2 ’ * 转换等等。对于有这类需要的电路来讲非常方便。输出为 /0!"! ’ !"$ 内置一个 03 ’ 03 变换器，调制器 (4+&* 。可以提供电源给输入侧的运算放大器、或其它电路。
流，其脉宽正比于信号的大小。位流经处理后由光电管以光的形式传送到输出侧，在输出侧解调，并由数
一组 ( )& * 电源（ ( $ + & , ( )- * . 。
! "# !$! % !$&
图 #。 /0 !"! ’ !"$ 的内部结构见图 ! 、 /0 !"! ’ !"$ 采用调幅手段，利用变压器将直流或交流信号耦合到输出侧。

核安全级隔离放大器的抗震设计

ｍｅｓｒｓｏｔｕｔｒｌｄｓｎｄｕｔｇｗｉｔｇｕｔｅｄｍｐｎｎｄｉｇｄｍｐｒａｅｇｖｎｈｓｉｔｅｔｉｄｃｔｓｔａｔｉａｎｅｆｓｃｕａｅｉ，ａｊｓｎｅｇｉ，ｄｃｉａｉｇａｄａｄｎａｅｓｒｉｅ．Ｔｅａｅｓｉｔｓｎｉｅｈｔｈｓｒｇｉｈｎｌｍａｃａ
抗震Ｉ类设备。为保证核电站停堆系统的安全运行，隔离放大器在地震荷载作用期间和作用后均需保持正常工作，抗震设计指标需达到核安全级抗震Ｉ设备类（Ｂ．）ＤＥＢ抗震等级。本文主要关注其抗震的设计方法和抗震试验等级的评估。
抗震等级。
关键词：核安全级隔离放大器
中图分类号：Ｔ２Ｐ３
停堆系统
抗震设计
抗震鉴定
文献标志码：Ａ
ＡｂｔａｔＴｈｓｉｍａｉｅｉｎｏｓｌｔｎａｌｅｏｕｃｅｒｓｆｔｈｔｏｙｔｍｓｉｖｓｉａｅｓｒｃ：ｅａｅｓｔｄｓｇｆｉｏａｉｍｐｉｒｆｒｎｌａａｅｙｓｕｄｗｎｓｓｅｉｎｅｔｇｔｄ．Ｔｈｅｉｎｃｎｅｔｆｒｅｈｎｉｇｔｅｃｏｉｆｅｄｓｇｏｃｐｏｎａｃｎｈａｉｓｉｍｉａａｌｙｏｈｓｌｔｎａｌｆｅｓｉｔｏｕｅｅｐｃｉｅｙｆｏａｐｃｓｏｈｅｕｒｍｅｔｎｒｎｉｌｆａｅｓｔｅｉｎａｎｔ—ｅｓｃｃｐｂｉｔｆｔｅｉｏａｉｍｐｉｒｉｎｒｄｃｄｒｓｅｔｖｌｒｍｓｅｔｆｔｅｒｑｉｅｎｓａｄｐｉｃｐｅｏｓｉｍａｉｄｓｇｓｉｏｉｃｗｅｌａｈｅａｅｓｔｃｔｓ．Ｉａｄｔｏｌｓｔｓｉｍａｉｅｔｎｄｉｉｎ，ｔｅｍｅｈｄｔｈｎｅｔｅｒｓｎｎｃ￣ｅｅｙｏｒｄｃａｄｅｉｎｔｉｒｔｎｅｅｇｔｈｈｔｏｏｃａｇｈｅｏａｅｑｕｎｃｆｐｏｕｔｎｌｍｉａｅｖｂａｉｎｒｙｗｉｔｅｏｈ

AD7400A隔离式ΣΔ型调制器用作隔离放大器

AD7400A隔离式ΣΔ型调制器用作隔离放大器AD74xx系列隔离式ΣΔ型ADC通常与FPGA或DSP（如Blackfin®等）配合用于电机驱动，以便测量分流电阻上的相电流或监控直流总线电压。

不过，如果所用的微控制器功能不够强，则ΣΔ调制法可能并不适合。

这并不意味着这种情况下不能使用AD74xx，只需用简单的RC滤波器，便可将AD74xx转换为隔离放大器。

如果需要更高性能，也可以采用更复杂的有源滤波器。

这里说明如何利用AD7400A实施现隔离放大器。

隔离式ΣΔ型ADC的基本工作原理AD74xx ΣΔ型ADC将模拟输入信号转换为高速单比特数据流，如图1所示。

一个0 V差分信号产生占空比为50%的一连串1和0。

满量程双极性输入范围为± 320mV，分辨率为16位，但在实际操作中，AD7400A的可用线性输入范围为± 250mV，相当于从10.94%到89.06%的1的比特流。

图1. 模拟输入与调制器输出的关系如何将AD7400A用作隔离放大器自时钟AD7400A的典型输出数据速率为10 MHz，经过调制的单比特数据流类似于脉冲宽度调制(PWM)信号。

所生成的输出信号典型带宽只有大约1 Hz至10 Hz。

对AD7400A位流进行二阶调制，可以获得高得多的带宽。

图中显示一个简单的RC滤波器，它可提供最高100 kHz的带宽。

图2中的框图显示利用ADuM5000为副边提供隔离电源的实施方案。

ADuM5000是一款小尺寸隔离式DC/DC转换器。

© 版权所有2009 Analog Devices, Inc. 1图2. 利用ADuM5000提供隔离电源，将AD7400A用作隔离放大器的框图考虑因素/en/amplifiers-and-comparators/products/dt-adisim-design-sim-tool/Filter_Wiz/en/verifiedcircuits © 版权所有 2009 Analog Devices, Inc. 2将AD7400A用作隔离放大器时需要考虑几点。

双通道宽带隔离放大器的设计

总第 !" 卷第 !#$ 期
电测与仪表
%&’(!) *&+!#$ ;68+ <==!
$,,! 年第 # 期
-’./012/3’ 4.3561.7.80 9 :850167.80302&8
用单一耦合方式且带宽 >?@A>!!4BC ! 随着工业自动化 " 计算机数据采集 " 仪器仪表 " 智能电源 " 电力电子装置的发展 # 对信号隔离传输的带宽要求越来越高 # 带宽 >?@A>!!4BC 的现状远远满足不了要求 ! 为扩展带宽 # 提出一种双通道隔离放大器的新结构 !
道 ’合成器和电源 $ 低频通道部分电路核心是 :?@"AB 公司的线性光耦 ?*C<=)(% 它由 D-E 和两个特性一致的 BE 构成 $ 电路中 FG 是提升信号零点的正恒压源 ’设置输入侧零图> 两通道阶跃响应的合成点 % G :?!) 上 ( 是输入 ’ 反馈 ’ 偏置电压 H F< 基极电流转
多 # 则等效程度愈高 # 输出波形的顶部 + 个小峰 # 最初的尖峰约为幅值的 LNO$ 最大正向超调 %! 其特性阻抗
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$ #延迟时间 $D+ $- ! 很明显特征阻抗 , 和 " , 延迟时间 $ 与频率无关 $ 即矩形脉冲复杂的频谱经过
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仿真线延迟后没有相对的幅值和相位变化 %# 仿真线能实现保真传输 ! 提高电感的 . 值 "增加节数 + "减小
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HCNR200电压隔离

2. 1基本测量原理图2所示为用HCNR200实现一个简单隔离放大器的基本拓扑,除了光耦,还用了2个运放和2只电阻。

这个电路虽然简单,却清楚地解释了基本的隔离放大电路是如何工作的。

简单说来,为了维持运放A1的“+ ”输入端始终为0V,A1将不断地调整流过LED的电流If,进而决定PD1上的电流Ipd1。

比如,增大输入Vin,将引起A1“+ ”端电压升高,在正负端形成一个电压差,经过A1放大,输出电压增大, If随之增大,光强提高, Ipd1也随之增大,直至“+ ”端电压重新回到0V。

假定A1是理想运放,没有电流流入运放的输入端,所有流过R1的电流都流过PD1,在运放达到平衡后,有Ipd1=Vin/R1图2基本拓扑pd1仅仅决定于输入电压以及R1的值,与LED的输出光强特性无关,因此在输入电压与光电二极管的电流之间就建立起很好的线性关系。

另外,虽然LED的输出光强随着温度的变化而略受影响,但运放A1将通过调整If来进行补偿。

由于HCNR200特殊的封装结构, 2只光电二极管将得到近似的光强,有K= Ipd2/ Ipd1运放A2和电阻R2将Ipd2转换为电压输出,有Vout= pd23 R2联立以上3式,得到输入输出电压的关系V out/Vin= K3 (R2/R1)(2)可以看出,Vout和Vin成线性关系,与LED的光强输出特性无关。

并且仅仅通过调整R1和R2的值,就可以改变此隔离放大电路的增益。

图2是单极性输入电路,要求输入电压Vin必须为正。

改变LED、光电二极管或者运放正负输入端的接法,可以得到更多的适合不同场合的隔离放大电路,比如单极性负输入电路、双极性电路等。

2. 2电路硬件设计图3中, 2只运放及周围阻容元件配合HCNR200构成了隔离电路,对电压较高的模拟量,可以进行分压。

同时,隔离两侧的供电要严格分开。

图中第一只运放及HCNR200 的LED和PD1部分采用+ A18V和模拟地(AGND)连接,第二只运放及HCNR200的PD2部分则由+ 18V和数字地( GND)相连,实现了电气隔离。

一种基于隔离放大器的通用直流电压采集电路

一种基于隔离放大器的通用直流电压采集电路1.引言1.1 概述概述部分的内容可以按照以下方向进行写作：概述部分旨在引入文章的主题并提供读者必要的背景信息。

在"一种基于隔离放大器的通用直流电压采集电路"这篇文章中，我们将介绍一种利用隔离放大器来实现直流电压采集的电路设计。

直流电压采集在电子领域中非常常见，它广泛应用于工业控制、仪器仪表等领域。

直流电压采集一般需要解决以下问题：首先，直流电压的采集需要高精度，因为直流信号的变化幅度较小；其次，直流电压往往与大地或不同地方的电位参考存在差异，因此需要实现信号的隔离处理，以避免干扰；此外，电路还要考虑输入阻抗、温漂、线性度等因素。

隔离放大器作为一种常见的解决方案，具有信号隔离、电气隔离、增益放大等功能。

它主要由两个部分组成：输入部分和输出部分。

输入部分负责将输入直流电压经过放大后转化为电流信号并隔离，输出部分则将电流信号转化为经过增益放大的输出直流电压。

该技术能够有效解决电气隔离和噪声干扰问题，并提高直流电压采集的精度和稳定性。

在本文中，我们将介绍隔离放大器的原理和作用，并详细讨论通用直流电压采集电路的设计与实现。

通过详细分析电路的关键参数、设计思路和实验结果，读者将能够全面了解该电路的工作原理和特性，以及如何根据具体需求进行设计和优化。

在结论部分，我们将对整篇文章进行总结，并展望该技术在未来的发展方向和应用前景。

本文的目的是为读者提供一种可行的直流电压采集方案，并帮助读者深入理解隔离放大器、直流电压采集电路的原理和设计方法。

希望本文对读者在相关领域的研究和应用有所帮助。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以从以下几个方面展开描述：首先，介绍整篇文章的结构。

可以说明文章从引言、正文到结论的三个主要部分构成，并简要说明每个部分所包含的内容。

其次，具体描述引言部分的内容。

引言部分可以包括概述、文章结构和目的等几个方面。

在概述中，可以简要介绍隔离放大器和通用直流电压采集电路的背景和意义。

隔离放大器PPT课件

运算放大器反相输入端电压低于同相输入端电压，
使其输出电压为正，故LED中有电流流过。LED导通后，通过光电耦合作用，在光电二极管VDl， VD2中会分别产生大小相等的电流il，i2。
+U1
ISO100 10
+U2
2 7 Rf
R1 15
-
+
A
+
uI
16
i1
i2
-
A
3
+
+
8
uo
-
17 IREF1
VD1
图中Cf为反馈电容， Rf为反馈电阻。避免运放输出饱和。 R和C为传感器的等效参数
2021/4/3
.
28
在理想运放条件下，输入电流I等于反馈电流，所以
I
(V1Vo)(jCf
1 Rf
)
[V1(AoV1)](jCf
1) Rf
V1[j(1Ao)Cf (1Ao)R 1f ]
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.
29
等效电路
2021/4/3
.
12
AD202隔离放大器
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.
13
输入引出4端 1、3输入端 5、6隔离电源输
出端
输出阻抗较高
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.
14
2. 应用实例
在某些电桥测量电路中，为了抑制电桥的直流共模电压，提高测量精度，往往需要浮空电源供电。浮空隔离的可程控增益的放大电路如下图所示。它由测量电桥、隔离放大器、多路模拟开关和一些辅助电路构成。
Vo 1
Q
Cf
gf
j
Vo
Q Cf
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隔离放大器原理

隔离放大器原理
隔离放大器是一种电子设备，主要用于将输入信号与输出信号之间进行电气隔离，并通过放大输入信号来得到增强的输出信号。

其工作原理如下：
1. 输入隔离：隔离放大器的第一个功能是将输入信号与输出信号之间进行电气隔离，以防止输入信号中的噪声、电磁干扰等对输出信号产生影响。

这是通过使用隔离变压器和光电隔离器等组件实现的。

输入信号首先被传送到隔离变压器的一侧，而隔离变压器的另一侧与输出信号连接，两者之间没有直接的电气联系。

2. 放大信号：经过输入隔离后的信号被传送到放大器的输入端。

放大器通常采用放大器管或晶体管等放大元件来增大输入信号的幅度。

放大器的放大倍数可以根据需要进行调整，以获得所需的输出信号强度。

3. 输出隔离：经过放大后的信号将被传送到输出隔离器，以实现输出信号与输入信号之间的电气隔离。

输出隔离器通常与输入隔离器使用相同的隔离元件，并将输出信号隔离地传送到输出端口。

隔离放大器的原理在于使用隔离变压器和光电隔离器等元件，将输入信号与输出信号之间进行电气隔离。

这种电气隔离可以有效地阻止输入信号中的噪声、电磁干扰等对输出信号的影响。

同时，通过放大器将输入信号进行放大，可以得到更强的输出
信号。

这种放大过程可以根据需要进行调整，以满足所需的输出信号强度。

基于Multisim光耦隔离放大电路课程设计

沈阳工程学院课程设计设计题目：隔离放大电路系别自动控制工程系班级测控本091学生姓名庄国庆学号 2009308126 指导教师黄硕职称讲师起止日期：2011年 5月 9日起——至 2011年 5月 13日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：光耦隔离放大电路系别自控系班级测控本091 学生姓名庄国庆学号 2009308126指导教师黄硕职称讲师课程设计进行地点：任务下达时间： 2011年 5 月 9 日起止日期：2011年 5月 9 日起——至 2011年 5 月 13日止教研室主任 2011 年月日批准隔离放大电路的设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：（1）掌握隔离放大电路的构成，原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法。

1.2基本要求：（1）输入信号为方波，幅度1V，频率100Hz～40kHz；（2）采用适当的隔离设备不影响信号提供者;（3）输出信号上升及下降时间占有方波周期的5%以下；（4）输出信号幅度不低于3V。

1.3发挥部分：<100μs；（1）tpd（2）幅度分段可调；（3）其他。

2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2个方向：（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图、实际接线图各一份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。

2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。

项目齐全、不许涂改，不少于3000字。

图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。

（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。

3 时间进度安排顺序阶段日期计划完成内容备注1 2010.5.24 讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图打分2 2010.5.25 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分3 2010.5.26 检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解接线图绘制及报告书写打分4 2010.5.27 继续修正逻辑图，指导接线图绘制方法，布置答辩打分5 2010.5.28 答辩、写报告打分沈阳工程学院模拟电子技术课程设计成绩评定表系（部）：自控系班级：测控本091 学生姓名：庄国庆指导教师评审意见评价内容具体要求权重评分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。

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A题隔离放大器设计
一、任务
设计一个交直流隔离放大器，系统测试电路如图1所示。

具体指标要求如下：
●电压增益：50倍；
●最大输出电流：大于等于2mA（RMS）；
●输入——输出间隔离电压：大于500V；
●输入电压：正弦交流信号，小于等于50mV（RMS）；
●输入电阻：大于100kΩ；
●频带宽度：0～1kHz；
●误差：小于1％。

+
u o
-
图1 系统结构图
二、具体指标与分值（理论设计满分100分）
三、说明
1、只提供一组±15V直流电源，其余问题自己解决，方法不限；
2、报告中主要参数应给出计算方法；
3、理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。

四、设计报告格式
1.设计报告统一使用A4纸张纵向打印。

页边距除上边取3厘米外，其它使用Word的约定值（即下边
2.54厘米，左右各
3.17厘米）。

装订位置在报告上方，装订线距设计报告上端约1.5厘米处。

2.设计报告章、节标题使用黑体小三号字体，正文使用宋体小四号字体。

行距设单倍行距。

每页右下角标注页码。

3.设计报告封面应写明竞赛题目、参赛学院、参赛队号和队员姓名。

4.设计报告的图文篇幅限制为15页以内（封面不计，单面打印）。

设计报告第一页应为设计题目、300字以内的中文设计摘要，关键词3～6个。

设计报告内容格式通常应包括下述内容：
（1）引言：叙述对题目的理解，以及设计思路和特点。

（2）方案设计：叙述设计思路，总体方案组成和说明，通常要提出两个方案，并对两个方案进行比较，说明采用其中一个方案的理由。

（3）对各个组成部分作详细说明及参数计算，给出框图、电路原理图、软件流程图。

（4）结论：叙述完成情况、未完成的原因、心得体会、存在的问题、进一步努力的方向。

（5）附件：包括完整电路图、元器件清单列表、源程序清单等。