用数字隔离技术取代隔离放大器的应用实例

5 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)。

单个隔离器能够传送宽带数据(从直流直到100 MHz以上)的功能成功完成了概念验证，隔离器制造商从此得到灵感，制造了双、三和四路的单向和双向器件。这些器件用于工业应用中最普遍的数字接口。

6 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7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。

图8给出了这样一种使用了四个同类型热电耦进行不同设备温度测量的电路。此应用使用的ADC与图7电路的相同。不过，因传感器特性一致，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)。工厂自动化中的许多自激系统连续测量其输入，这样就需要将/PWDN引脚接到正电源轨上。



本系统配置将接口大大简化为数据、时钟和地址线的隔离。因此，只需要3:1的四路隔离器。

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。

总之，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。