2.1 隔离放大器简介

[音乐播放] 您好，欢迎观看德州仪器 (TI) 精密实验室 系列中的隔离技术部分。 精密实验室是一个面向模拟工程师的 综合性在线课程。 您可以前往 ti.com/precisionlabs，观看更多视频。 在本视频中，我们将讨论什么是隔离放大器 以及何时使用这类器件。 本视频将会讨论隔离放大器的基本方面。 首先，我们将讨论什么是隔离放大器。 接下来，我们将讨论使用 隔离放大器的时机、位置和原因。 第三，我们将讨论隔离放大器的 常见应用。 第四，我们将学习隔离放大器的 关键电气和隔离规格。 首先，我们来定义一下什么是隔离放大器。 隔离放大器是一种使用高电磁抗扰 隔离层将输出和 输入电路隔离开的 特殊功能放大器。 这种干扰也称为 EMI， 是由外部源造成的，如果忽略， 可导致信号链的性能降级， 或导致数据出错。 虽然可用于实现隔离的方法 有多种，但是德州仪器 (TI) 采用了电容式隔离层。 隔离放大器的目的是， 通过断开接地环路， 在高电压应用中提供防电击保护 或者将电路中的不同部件或 不同电路隔离开。 那么，隔离式和非隔离式放大器 之间有什么区别呢？ 让我们来较为详细地了解一下隔离放大器的 功能方框图。 与传统的非隔离式放大器类似， 隔离放大器在输入上有一个模拟信号， 且在输出上有一个模拟信号。 隔离放大器的输入级由驱动 Δ-Σ 调制器的全差动或单端 输入组成。 放大器的增益是固定的且通过 内部精密电阻器设定。 Δ-Σ 调制器在时钟生成器中 使用内部基准电压将模拟输入信号 转换为数字比特流，然后使其传输 穿过隔离层。 比特流在隔离层的低侧 经模拟滤波器处理后， 会在输出端呈现为差动模拟电压。 德州仪器 (TI) 的电容型隔离技术 可提供两种不同的隔离层， 基本型和增强型。 基本隔离通过单个电容隔离层 实现，而增强型隔离则是通过 两个串连的电容隔离层实现。 有关隔离类型的更多信息， 请查看我们的基本型与增强型隔离 精密实验室视频。 隔离放大器被广泛用于 许多工业和汽车应用中。 但是，为什么需要使用呢？ 使用隔离放大器的一个常见原因是， 为了断开接地环路。 电气装置可以在两个远程节点，接地 1 和 接地 2 之间产生较大的接地电位差。 这两个接地之间的直接连接会最终形成 一个接地环路。 电机一类的设备可以向地面注入 较大的噪声电流，从而产生在信号路径中 出现的接地环路电流。 隔离放大器可消除来自接地环路的 信号路径噪声，保护系统免受 接地环路电位差的影响。 使用隔离放大器的第二个原因是 提供高电压防护。 当工业设备在数百伏的电压下运行时， 隔离放大器可安全地承受能够 损坏设备或伤害人类的高电压浪涌。 这是隔离放大器的一些常见应用示例， 电流传感和电压传感。 TI 提供了各种可实现分流式 电流传感的隔离放大器，其输入范围为 正负 50 毫伏或 正负 250 毫伏。 隔离放大器的输入电压范围 根据所要测量的电流来确定分流 电阻器的值。 对于使用分压的电压传感应用， TI 可提供输入范围高达正负 12 伏的隔离放大器。 有关隔离放大器的其他信息， 请访问 ti.com/isolation，并点击隔离放大器 链接。 在选择隔离放大器时， 必须同时考虑放大器规格和 隔离规格。 我们首先来介绍一下输入失调电压的定义。 输入失调电压是为了使放大器的 输出为 0 伏而必须施加的 差动输入电压。 失调电压应尽可能小， 以便最大限度地减小放大器输出上的误差。 请注意，输入失调 电压会随温度的变化而变化， 且该特性通过输入温漂来进行量化。 其次是增益误差， 这是理想增益与测量增益之间的百分比差值。 为了描述增益随温度的变化， 我们使用了增益误差漂移参数。 现在，我们将讨论一些常见的隔离规格。 首先，我们将考虑隔离工作电压， 这是隔离放大器在整个使用寿命 期间必须连续处理的最大电压， 以 Vrms 为单位。 接下来是隔离瞬态过压， 这是隔离放大器在电压峰值 状态下可承受60 秒的电压。 最后，我们必须定义共模瞬态抗扰度， 或者说 CMTI，它描述了隔离放大器 在确保不出错的前提下可承受的最大变化率和 接地电位差。 本视频到此结束。 谢谢观看。 请点击下方链接进行测试， 以检查您对本视频内容的理解程度。129