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M57786M-01

M5608C-A1AG

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M53206P

M5223AFPCFOZ

M51958BFP-6006

M514800CLSL-70J

M4A3-384/192-12FAI

      光隔離是一種很常用的信號(hào)隔離形式。常用光耦器件及其外圍電路組成。由于光耦電路簡(jiǎn)單，在數(shù)字隔離電路或數(shù)據(jù)傳輸電路中常常用到，如uart協(xié)議的20ma電流環(huán)。對(duì)于模擬信號(hào)，光耦因?yàn)檩斎胼敵龅木�(xiàn)形較差，并且隨溫度變化較大，限制了其在模擬信號(hào)隔離的應(yīng)用。 http://zxl888.51dzw.com

      對(duì)于高頻交流模擬信號(hào)，變壓器隔離是最常見(jiàn)的選擇，但對(duì)于支流信號(hào)卻不適用。一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號(hào)隔離的解決方案，如adi的ad202，能夠提供從直流到幾k的頻率內(nèi)提供0.025%的線(xiàn)性度，但這種隔離器件內(nèi)部先進(jìn)行電壓-頻率轉(zhuǎn)換，對(duì)產(chǎn)生的交流信號(hào)進(jìn)行變壓器隔離，然后進(jìn)行頻率-電壓轉(zhuǎn)換得到隔離效果。集成的隔離放大器內(nèi)部電路復(fù)雜，體積大，成本高，不適合大規(guī)模應(yīng)用。

      模擬信號(hào)隔離的一個(gè)比較好的選擇是使用線(xiàn)形光耦。線(xiàn)性光耦的隔離原理與普通光耦沒(méi)有差別，只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變，增加一個(gè)用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個(gè)光接受電路都是非線(xiàn)性的，但兩個(gè)光接受電路的非線(xiàn)性特性都是一樣的，這樣，就可以通過(guò)反饋通路的非線(xiàn)性來(lái)抵消直通通路的非線(xiàn)性，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性隔離的目的。

      市場(chǎng)上的線(xiàn)性光耦有幾中可選擇的芯片，如agilent公司的hcnr200/201，ti子公司toas的til300，clare的loc111等。這里以hcnr200/201為例介紹

      2. 芯片介紹與原理說(shuō)明

      hcnr200/201的內(nèi)部框圖如下所示

      其中1、2引作為隔離信號(hào)的輸入，3、4引腳用于反饋，5、6引腳用于輸出。1、2引腳之間的電流記作if，3、4引腳之間和5、6引腳之間的電流分別記作ipd1和ipd2。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓-電流轉(zhuǎn)化，電壓的變化體現(xiàn)在電流if上，ipd1和ipd2基本與if成線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性系數(shù)分別記為k1和k2,即k1與k2一般很小（hcnr200是0.50%），并且隨溫度變化較大（hcnr200的變化范圍在0.25%到0.75%之間），但芯片的設(shè)計(jì)使得k1和k2相等。在后面可以看到，在合理的外圍電路設(shè)計(jì)中，真正影響輸出/輸入比值的是二者的比值k3,線(xiàn)性光耦正利用這種特性才能達(dá)到滿(mǎn)意的線(xiàn)性度的。

      hcnr200和hcnr201的內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，差別在于一些指標(biāo)上。相對(duì)于hcnr200，hcnr201提供更高的線(xiàn)性度。 http://zxl888.51dzw.com

      采用hcnr200/201進(jìn)行隔離的一些指標(biāo)如下所示：

      * 線(xiàn)性度：hcnr200：0.25%，hcnr201：0.05%；

      * 線(xiàn)性系數(shù)k3：hcnr200：15%，hcnr201：5%；

      * 溫度系數(shù)： -65ppm/oc；

      * 隔離電壓：1414v；

      * 信號(hào)帶寬：直流到大于1mhz。

      從上面可以看出，和普通光耦一樣，線(xiàn)性光耦真正隔離的是電流，要想真正隔離電壓，需要在輸出和輸出處增加運(yùn)算放大器等輔助電路。下面對(duì)hcnr200/201的典型電路進(jìn)行分析，對(duì)電路中如何實(shí)現(xiàn)反饋以及電流-電壓、電壓-電流轉(zhuǎn)換進(jìn)行推導(dǎo)與說(shuō)明。

      3. 典型電路分析

      agilent公司的hcnr200/201的手冊(cè)上給出了多種實(shí)用電路，其中較為典型的一種如下圖所示：

      設(shè)輸入端電壓為vin，輸出端電壓為vout，光耦保證的兩個(gè)電流傳遞系數(shù)分別為k1、k2，顯然，，和之間的關(guān)系取決于和之間的關(guān)系。