高速數(shù)字電路中電子隔離應(yīng)用

　　從輸入到輸出的電流傳輸比(CTR)是光耦合器的一個重要特性，LED一般會要求10mA的輸入電流，以用于高速數(shù)字傳輸。這種比率對用于驅(qū)動LED的電流和由光電晶體管產(chǎn)生的電流進行調(diào)節(jié)。隨著時間的推移，LED變得更為低效，同時要求更多的電流來產(chǎn)生相同等級的亮度以及相同等級的光電晶體管輸出電流。在許多數(shù)字隔離器中，內(nèi)部電路控制LED驅(qū)動電流，并且用戶無法對逐漸下降的CTR進行補償。LED的優(yōu)勢減弱了，并且隨著時間的推移隔離器不再像以前那樣有效了。

　　3.2 電感耦合技術(shù)

　　電感耦合技術(shù)使用兩個線圈之間的變化磁場在一個隔離層上進行通信。最常見的例子就是變壓器，其磁場大小取決于主級和次級繞組的線圈結(jié)構(gòu)(匝數(shù)/單位長度)、磁芯的介電常數(shù)，以及電流振幅。圖6顯示了一款具有信號調(diào)節(jié)電路模塊的變壓器。

　　圖6：電感隔離。

　　電感耦合技術(shù)的優(yōu)點是，可能存在的共模差異和差分傳輸特性。變壓器的精心設(shè)計允許噪聲和信號頻率重疊，但是會呈現(xiàn)出噪聲高共模阻抗和信號低差分阻抗。另一個優(yōu)點是，信號能量傳輸可以為近100%的效率，從而使低功耗隔離器成為可能。

　　電感耦合技術(shù)的主要缺點是對外部磁場(噪聲)的磁化。工業(yè)應(yīng)用通常要求磁場隔離，例如：馬達控制。數(shù)字變壓器傳輸中另一個缺點是數(shù)據(jù)運行長度。一個信號轉(zhuǎn)換器在某一頻率和振幅范圍內(nèi)傳輸信號，并且其失真可以接受。需要數(shù)據(jù)運行長度限制或時鐘編碼來將該信號保持在可用變壓器帶寬內(nèi)。采用電感耦合技術(shù)的通用數(shù)字隔離器要求信號處理隨同傳輸?shù)皖l率信號(1或0長字符)的方法共同對數(shù)字信號進行傳輸和重新構(gòu)建。NVE公司/Avago(安華高)公司推出的Isoloop，以及ADI(美國模擬器件公司)推出的iCoupler均使用了編碼功能，并提供了支持從DC到100Mbps運行范圍的數(shù)字隔離解決方案。

　　ADuM1100是ADI推出的iCoupler技術(shù)的一個例子。ADuM1100使用一個基本的變壓器來實現(xiàn)在一個隔離層上傳輸信息。這種Isoloop技術(shù)(例如：HCPL-0900)使用一個如圖7所示的電阻器網(wǎng)絡(luò)來替換次級線圈。該電阻器由GMR(巨磁電阻)材料組成，這樣當(dāng)磁場發(fā)揮作用時該電阻會發(fā)生變化。電路感應(yīng)電阻的變化，并滿足其條件，以用于輸出。這種技術(shù)被首次引入

　　市場時就切實地提高了AC性能，超過了現(xiàn)有光耦合器的性能?，F(xiàn)在，隨著ADI最近推出了更多的數(shù)字隔離器以及TI ISO72x系列器件的推出，這些Isoloop器件的性能已經(jīng)被超越。

　　圖7：GMR結(jié)構(gòu)圖。

　　3.3 電容耦合技術(shù)