隔离放大器调研

隔离放大器调研

产生原因

1.近年来，微机系统的应用环境日益复杂，因此生产线上使用的微机控制系统，往往划分为若干功能模块，各功能模块又往往按安装位置的不同而单独供电。这样，就构成了由多组电源供电的共地系统。由于各电源特性不一和地分布参数等原因，就会产生很强的不等电位干扰——共模干扰。

2.信号并不是相对于地线，而是加载在一个大的共态电压上或者出于安全考虑，希望将信号离地浮置起来。

功能和定义

定义：输入与输出之间电气绝缘的放大器。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。

用途：实现模拟信号的不共地传输，实现高共模电压环境下的小信号测量。1.防止输入地和输出地之间电位不同，产生电流。2.传输多通道传感器信号时，将各输入绝缘，保证仪表和信号的安全。3.切断接地环路。对传感器放大时，往往会在传感器接地点和负载接地点之间产生噪声电位，采用隔离放大器可以抑制噪声电流。

注：线性隔离器、线性隔离放大器、模拟隔离器是同一种东西，没有公司生产非线性隔离器。

隔离放大器内部结构

特点

全量程范围内极高的线性度（非线性度<0.1%）

理想的隔离放大器要求电信号完全没有欧姆连续性，被传送的信号则要求无任何衰减，

信号源不必接地。

分类

隔离放大器按耦合方式的不同，可以分为变压器耦合、电容耦合和光电耦合三种。

采用变压器耦合的隔离放大器有:

BURR -BROWN公司(以下简称BB公司，被TI收购)的ISO 212、3656

Analog Devices公司(以下简称AD公司)的AD202、AD204、AD210、AD215

采用电容藕合的隔离放大器有:

BB公司的ISO102 , ISO103 , ISO106 , ISO107 ,ISO113、ISO120、150121、150122、ISO175

采用光电藕合的隔离放大器有:

BB公司的ISO 100 , ISO 130 , 3650 , 3652

惠普公司(以下称HP)的HCPL7800/7800A/7800 B

貌似不生产了，官网找不到。

其中，有一些隔离放大器还提供了内置DC/DC变换器，以简化电路、节省空间、降低成本、提高性能，给使用者提供更大的灵活性。这些隔离放大器包括:

BB公司的ISO 103、IS0107 , ISO113 , IS0212、ISO213 , 3656(三端隔离)

AD公司的AD 202 ,AD 204、AD 210(三端隔离)、AD 215

表1列出了各种隔离放大器的基本参数。

应用领域

信号回路具有很大的共模电压（数百伏以至数千伏）；

信号回路与测试系统之间不易共地；

强干扰、强辐射；

生物仪器

技术指标

非线性度

最大安全差动输入

KMRR

IMRR

漏电流

输入噪声

绝缘阻抗

隔离电源

优点

变压器：频率宽，动态范围宽，还能传输功率，长期稳定性好

光耦：体积小，电路简单

电容：容易制造

缺点

噪声：适用电感、电容耦合。产生原因，他们采用了调制解调手段。措施，滤波回路，根据调制器的固有频率设置；去偶电容，π型滤波器。内置DC/DC变换器辐射：适用变压器耦合，电磁辐射。

死区：适用线性光耦，措施，加偏置电压。

变压器能够实现12-16位的模拟精度和数百kHz的带宽，但其最大额定电压很少超过10 kV，而且往往比这要低得多。容性耦合隔离放大器具有较低的精度(最大值可能为12位)、低一些的带宽和额定电压——但其成本较低。光隔离器速度快、成本低，可以支持极高的额定电压(较常见的额定值为4 -7 kV)，但其模拟线性度很差，通常不适合精密模拟信号的直接耦合。

光耦：线性度差，特性随温度变化大，长期稳定性差，传输功率的效率非常差

电容：一般不用，不调研。

放大器选用注意事项

1.输出噪声

2.直流失调电压的温度漂移

使用方法

1.隔离放大器噪声大，应放在运算放大器后面

2.配置低通滤波器。

3.输入输出要各自包地

看数据手册

1.AD210 3端口隔离器

在基本的2端口隔离器中，输出和电源电路相互之间并无隔离。3端口隔离器中输入电路、输出电路和电源相互之间都是隔离的。采用双引脚直流电源供电(PWR、PWR COM)。内部振荡器(50 kHz)将直流电源转换成交流，再由变压器耦合至屏蔽输入部分，然后转换成直流，以供输入级和辅助功率输出使用。

交流载波同样由输入级放大器输出进行调制，再由变压器耦合至输出级，接着由一个相位敏感解调器解调(以载波为基准)，经过滤波后利用从载波获得的隔离直流电源进行缓冲。

现状

隔离放大器是一种输入电路和输出电路之间电气绝缘的放大器，一般采用变压器或光耦合传递信号，在工业控制、信号测量和医疗器械,信号放大等各个方面获得广泛应用。实用于电信，电力，石油，石化，环保，水处理，冶金，食品，暖通空调等领域。

噪声比OP大的多，发展方向在于提高噪声特性和安全性。

由于许多厂家竞相开发，现在能够便宜的买到高精度ISO放大器。