用于可靠工業(yè)測量的隔離技術(shù)

　　數(shù)字隔離

　　ADC是任何模擬輸入數(shù)據(jù)采集設(shè)備的關(guān)鍵組件之一。為了獲得最佳性能，ADC的輸入信號(hào)應(yīng)當(dāng)盡可能接近原始的模擬信號(hào)。 模擬隔離可能會(huì)在信號(hào)到達(dá)ADC之前導(dǎo)致包括增益、非線性和偏偏移量等誤差。將ADC放置在更為接近信號(hào)源的位置可以獲得更好的性能。同時(shí)，模擬隔離組件 價(jià)格較高，而且可能存在建立時(shí)間過長的缺點(diǎn)。盡管數(shù)字隔離可以獲得更好的性能，但是，在過去使用模擬隔離的原因之一卻是為昂貴的ADC提供保護(hù)。由于 ADC的價(jià)格已經(jīng)大幅下降，測量設(shè)備的供應(yīng)商們正在選擇通過對(duì)ADC的保護(hù)來換取數(shù)字隔離裝置所提供的更好性能和更低成本，如圖9所示。

　　圖9 16-位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的價(jià)格下降曲線

　　與隔離放大器相比，數(shù)字隔離組件具有更低的成本并提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。數(shù)字隔離技術(shù)也提供給模擬設(shè)計(jì)人員在選擇組件 并開發(fā)面向測量設(shè)備的最優(yōu)模擬前端時(shí)能夠有更高的靈活性。具有數(shù)字隔離功能的產(chǎn)品利用限流電路和限壓電路提供ADC保護(hù)。數(shù)字隔離組件遵循與光耦合、電容 耦合和感應(yīng)耦合相同的基本原理，這也是模擬隔離技術(shù)的構(gòu)成基礎(chǔ)。

　　在數(shù)字隔離組件領(lǐng)域領(lǐng)先的供應(yīng)商，如 安華高科技(www.avagotech.com)、 德州儀器(www.ti.com)和Analog(www.analog.com)等公司，已圍繞這些基本原理其中開發(fā)了各自的隔離技術(shù)。安華高科技提供 了基于光耦合的數(shù)字隔離功能。德州儀器的隔離裝置則基于電容耦合，而模擬設(shè)備公司的隔離裝置采用感應(yīng)耦合。

　　光耦合器

　　光耦合器，即基于光耦合原理的數(shù)字隔離裝置，是最古老也是最常用的數(shù)字隔離方法之一。它們可耐高壓并提供對(duì)電氣噪聲和磁 噪聲的高抗干擾能力。光耦合器常用于工業(yè)數(shù)字I/O產(chǎn)品中，如NI PXI-6514隔離式數(shù)字I/O模塊(如圖10所示)和NI PCI-7390工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器。

　　Industrial Digital I/O工業(yè)數(shù)字I/O、Optpcouplers光耦合器、 Digital Input數(shù)字輸入、Digital Output數(shù)字輸出

　　圖10 工業(yè)數(shù)字I/O產(chǎn)品使用光耦合器

　　然而，對(duì)于高速模擬測量，光耦合器易受到速率、功耗和LED損耗等與光耦合相關(guān)的限制的影響。而基于電容耦合和感應(yīng)耦合的數(shù)字隔離裝置可以緩解許多光耦合器的限制。