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引用于信號(hào)隔離器的信號(hào)隔離放大器AD210簡(jiǎn)介

在許多應(yīng)用中，傳感器與接收數(shù)據(jù)的系統(tǒng)之間最好不要有直接的(“電流”)電氣連接，這點(diǎn) 有時(shí)甚至非常重要。這樣可能是為了防止系統(tǒng)一半產(chǎn)生的危險(xiǎn)電壓或電流給另一半造成損 壞的可能，或者是為了斷開難以處理的接地環(huán)路。這即是所謂的“隔離”系統(tǒng)，而無電流連 接卻允許信號(hào)通過的布局則稱為隔離柵。 隔離柵的保護(hù)是雙向的，可能是其中一個(gè)方向需要保護(hù)，甚至可能兩個(gè)方向都需要保護(hù)。 一種明顯的應(yīng)用是，傳感器可能意外遇到高電壓，必須對(duì)其驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。或者， 傳感器可能需要與后級(jí)產(chǎn)生的意外高電壓隔離開來，以保護(hù)其工作環(huán)境：例如防止傳感器 火花引起爆炸性氣體點(diǎn)火，以及保護(hù)正在接受ECG、 EEG或EMG監(jiān)護(hù)的病人免受電擊危 害。 ECG的情況比較有意思，因?yàn)榭赡苄枰M(jìn)行雙向保護(hù)：對(duì)病人必須采取保護(hù)防止意外 電擊；但是，如果病人的心臟停止跳動(dòng)，則在利用除顫器嘗試恢復(fù)心臟跳動(dòng)時(shí)，必須保護(hù)ECG機(jī)，使其免受施加給病人的極高電壓(>7.5 kV)

就像電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁輻射可能導(dǎo)致干擾或無用信息耦合一樣，在隔離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可 以利用這些現(xiàn)象來傳輸所需信息。 最常見的隔離放大器采用變壓器，其中利用的是磁場(chǎng)；另一常見類型則采用小型高電壓電 容，其中利用的是電場(chǎng)。光隔離器由一個(gè)LED和一個(gè)光電管構(gòu)成，通過光(一種電磁輻射) 來提供隔離。不同的隔離器具有不同的性能：有些具有足夠的線性度能夠跨越隔離柵傳輸 高精度模擬信號(hào)。而在其他信號(hào)隔離器中，則可能需要將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，然后再進(jìn)行傳輸，以保持精度不變(請(qǐng)注意，這是一種常見的電壓頻率轉(zhuǎn)換器應(yīng)用)。

變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)12-16位的模擬精度和數(shù)百kHz的帶寬，但其最大額定電壓很少超過10 kV， 而且往往比這要低得多。容性耦合隔離放大器具有較低的精度(最大值可能為12位)、低一 些的帶寬和額定電壓——但其成本較低。光隔離器速度快、成本低，可以支持極高的額定 電壓(較常見的額定值為4 -7 kV)，但其模擬線性度很差，通常不適合精密模擬信號(hào)的直接 耦合。 在選擇隔離系統(tǒng)時(shí)，線性度和隔離電壓不是唯一需要考慮的因素。工作功率當(dāng)然也很重 要。輸入和輸出電路都需要供電，而且除非隔離柵的隔離端有電池(雖有可能，但并不方 便)，否則必須提供某種形式的隔離電源。對(duì)于采用變壓器隔離的系統(tǒng)，可以輕松地使用 變壓器(信號(hào)變壓器或其它)來提供隔離電源，但通過容性或光學(xué)方式傳輸有意義的功率量 是不現(xiàn)實(shí)的。采用這些隔離形式的系統(tǒng)必須以其它方式獲得隔離電源——這是優(yōu)先選擇變 壓器隔離型隔離放大器的主要因素：它們幾乎無一例外都包含一個(gè)隔離電源。 隔離放大器具有一個(gè)輸入電路，該電路與電源和輸出電路存在電隔離。另外，器件的輸入 端和其余部分之間電容極小。因此，直流電流和最小交流耦合根本不可能存在。隔離放大器設(shè)計(jì)用于應(yīng)用與需要安全而精確地測(cè)量低頻電壓或電流(最高約為100 kHz）

AD210的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

AD210 3端口隔離器 在基本的2端口隔離器中，輸出和電源電路相互之間并無隔離。下面圖2顯示的是一個(gè)3端 口隔離器(輸入、電源、輸出)。請(qǐng)注意，該圖中輸入電路、輸出電路和電源相互之間都是 隔離的。該圖代表的是一款獨(dú)立隔離器AD210的電路架構(gòu)。 這類隔離器要求采用雙引腳直流電源供電(PWR、 PWR COM)。內(nèi)部振蕩器(50 kHz)將直流 電源轉(zhuǎn)換成交流，再由變壓器耦合至屏蔽輸入部分，然后轉(zhuǎn)換成直流，以供輸入級(jí)和輔助交流載波同樣由輸入級(jí)放大器輸出進(jìn)行調(diào)制，再由變壓器耦合至輸出級(jí)，接著由一個(gè)相位 敏感解調(diào)器解調(diào)(以載波為基準(zhǔn))，經(jīng)過濾波后利用從載波獲得的隔離直流電源進(jìn)行緩沖。

AD210允許用戶利用外部電阻和輸入部分的運(yùn)算放大器來選擇1至100范圍內(nèi)的增益。其帶 寬為20 kHz，隔離電壓為2500 V rms(連續(xù))和± 3500 V峰值(連續(xù))。 AD210是一款3端口隔離 放大器，因此電源電路同時(shí)與輸入級(jí)和輸出級(jí)隔離，可以連接至二者之一(或者都不連)， 功能不會(huì)發(fā)生任何變化。它利用變壓器隔離來實(shí)現(xiàn)3500 V隔離和12位精度。 AD210的主要 規(guī)格特性如下：

High Common Mode Voltage Isolation 高共模電壓隔離

2500V RMS Continuous  持續(xù)隔離器2500VRMS電壓

±3500V Peak Continuous 持續(xù)隔離電壓峰值為3500VRMS

Wide Bandwidth: 20kHz (Full Power) 帶寬達(dá)到20KHz

0.012% Maximum Linearity Error最大非線性誤差僅為0.012%

Input Amplifier: Gain 1 to 100，輸入運(yùn)放增益為1-100

Isolated Input and Output Power Supplies, ±15V, ±5mA提供隔離輸入電源和隔離輸出電源，均為±15V，±5mA.