利用光耦實(shí)現(xiàn)模擬隔離放大電路的原理及設(shè)計
本文提出了一種新的隔離放大器的設(shè)計方案，該方案結(jié)構(gòu)簡單，且選用通用器件，易于實(shí)現(xiàn)。通過將本電路與AD公司的AD210AN集成模擬隔離放大器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比。本隔離放大電路在帶寬上要優(yōu)于集成模擬隔離放大器。
隔離放大器按傳輸信號的類型?？梢苑譃槟M隔離和開關(guān)隔離放大器。模擬隔離放大器的生產(chǎn)商和產(chǎn)品種類均較少，且產(chǎn)品價格比較昂貴。開關(guān)隔離放大器的生產(chǎn)商較多，產(chǎn)品種類也多，價格較低，相對便宜。高價位的模擬隔離放大器限制了其應(yīng)用范圍。而文獻(xiàn)[2]中提到的雙通道隔離放大器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。且對隔離間距有較高的要求，而文獻(xiàn)[3]中所提到的光電耦合隔離放大器則對元器件參數(shù)有較高的要求。文獻(xiàn)[4]中提到的隔離放大器對隔離器件間距也有特殊要求。
1 新型電路原理
圖1所示是筆者設(shè)計的隔離放大器的原理電路。本隔離放大電路主要由光電耦合器和運(yùn)算放大器構(gòu)成。光電耦合器選用普通光耦TLP521，運(yùn)算放大器則選擇通用運(yùn)算放大器LF353。通過這兩種普通器件的搭配.所得到的隔離放大器性能和專用模擬隔離放大器的性能相近。
2 AD210AN集成放大器
AD210AN是AD公司的集成模擬隔離放大器芯片。在該隔離放大電路中，AD210的16、17兩引腳連接在一起，可實(shí)現(xiàn)信號跟蹤功能。18、19兩引腳之間通過電阻Ra接信號源Vs，18腳和Vs共地。腳1和腳2為輸出引腳，Rb為輸出負(fù)載電阻(使用時可選Ra=Rb=1 kΩ)。該電路可實(shí)現(xiàn)1:1的隔離傳輸功能。
3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
在對本電路進(jìn)行測試中，選取Vcc1=Vcc2=12V，Vee1=Vee2=-12 V， R1=R2=18 kΩ， R3=R4=3.2kΩ，Rs=R6=5 kΩ，W1=100 kΩ，C1=C2=0.01 uF，運(yùn)放使用LF353，光耦使用TLP521。
AD210的測試電路如圖2所示。在相同的測試條件為：給輸入端加頻率為0～10 kHz、峰-峰值為10 V的正弦信號，然后測試輸出部分的輸出波形。
其中，隔離電壓、隔離阻抗為光耦TLP521的給定參數(shù)；輸入阻抗、電源電壓、輸入電壓范圍為運(yùn)算放大器LF353的給定參數(shù)；單位增益帶寬、輸出電壓范圍為實(shí)際測量值。
從表1可以看出，本隔離放大器在有些方面與集成模擬隔離放大器相同（如隔離電壓、輸入阻抗）。在小信號帶寬方面和輸出電壓范圍上要比集成隔離放大器略差。而當(dāng)頻率升高時，輸出電壓幅值增大則是需要進(jìn)一步研究的問題?！?/p>
4 結(jié)束語
本文提出了一種使用四光耦實(shí)現(xiàn)模擬隔離放大電路的新方案。該方案電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，價格低廉。通過與集成模擬隔離放大器AD210的比較實(shí)驗(yàn)表明，本隔離放大器的性能優(yōu)良，有很好的應(yīng)用前景.
