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耦合技能的分类及介绍

本站为您提供的耦合技术的分类及介绍,耦合技术的分类及介绍

3.1 光耦合技能

    光耦合技能是在通明绝缘阻隔层(例如:空气空隙)上的光传输,以到达阻隔意图。图5显现了一款数字阻隔器的首要组件。该电流驱动器选用数字输入,并将信号转化为电流来驱动发光二极管(LED)。输出缓冲器将光电探测器的电流输出转化为一个数字输出。


图5:根本光耦合机制。

    光耦合技能的首要长处是,光具有对外部电子或磁场内涵的抗扰性,而且,光耦合技能答应运用安稳信息传输。光耦合器的不足之处首要体现在速度约束、功耗以及LED老化上。

    一个光耦合器的最大信号速率取决于LED能够敞开和封闭的速度。从当时可供运用的产品来看,最快的光耦合器是HCPL-0723,其能够到达50Mbps的信号速率。

    从输入到输出的电流传输比(CTR)是光耦合器的一个重要特性,LED一般会要求 10mA的输入电流,以用于高速数字传输。这种比率对用于驱动LED的电流和由光电晶体管发生的电流进行调理。跟着时刻的推移,LED变得更为低效,一起要求更多的电流来发生相同等级的亮度以及相同等级的光电晶体管输出电流。在许多数字阻隔器中,内部电路操控LED驱动电流,而且用户无法对逐步下降的 CTR进行补偿。LED的优势削弱了,而且跟着时刻的推移阻隔器不再像曾经那样有用了。

    3.2 电感耦合技能

    电感耦合技能运用两个线圈之间的改变磁场在一个阻隔层上进行通讯。最常见的比如便是变压器,其磁场巨细取决于主级和次级绕组的线圈结构(匝数/单位长度)、磁芯的介电常数,以及电流振幅。图6显现了一款具有信号调理电路模块的变压器。


图6:电感阻隔。

    电感耦合技能的长处是,或许存在的共模差异和差分传输特性。变压器的精心设计答应噪声和信号频率堆叠,可是会呈现出噪声高共模阻抗和信号低差分阻抗。另一个长处是,信号能量传输能够为近100%的功率,然后使低功耗阻隔器成为或许。

    电感耦合技能的首要缺陷是对外部磁场(噪声)的磁化。工业运用一般要求磁场阻隔,例如:马达操控。数字变压器传输中另一个缺陷是数据运转长度。一个信号转化器在某一频率和振幅规模内传输信号,而且其失真能够承受。需求数据运转长度约束或时钟编码来将该信号保持在可用变压器带宽内。选用电感耦合技能的通用数字阻隔器要求信号处理伴随传输低频率信号(1或0长字符)的办法一起对数字信号进行传输和从头构建。NVE公司/Avago(安华高)公司推出的Isoloop,以及ADI(美国模仿器材公司)推出的iCoupler均运用了编码功用,并供给了支撑从DC到100Mbps运转规模的数字阻隔处理方案。

    ADuM1100是ADI推出的iCoupler技能的一个比如。 ADuM1100运用一个根本的变压器来实现在一个阻隔层上传输信息。这种Isoloop技能(例如:HCPL-0900)运用一个如图7所示的电阻器网络来替换次级线圈。该电阻器由GMR(巨磁电阻)资料组成,这样当磁场发挥作用时该电阻会发生改变。电路感应电阻的改变,并满意其条件,以用于输出。这种技能被初次引进商场时就切实地提高了AC功能,超过了现有光耦合器的功能。现在,跟着ADI最近推出了更多的数字阻隔器以及TI ISO72x系列器材的推出,这些Isoloop器材的功能现已被逾越。


图7:GMR结构图。

    3.3 电容耦合技能

    电容耦合技能是在阻隔层上选用一个不断改变的电场传输信息。各电容器极板之间的资料是一个电介质阻隔器,并构成阻隔层。该极板尺度、极板之间的距离和电介质资料等都决议着电气功能。


图8:电容耦合。

    运用一个电容阻隔层的优点是,在尺度巨细和能量传输方面的高功率,以及对磁场的抗扰度。前者使低功耗和低成本集成阻隔电路成为或许;而后者使在饱满或高密度磁场环境下运转成为或许。

    电容耦合技能的缺陷是其没有差分信号和噪声,而且信号共用相同的传输通道,这一点与变压器不同。这就要求信号频率要大大高于噪声预期频率,这样阻隔层电容就呈现出信号的低阻抗,以及噪声的高阻抗。运用了电感耦合今后,电容耦合就不能传输安稳状况信号,并需求时钟编码数据。

    3.3.1 TI推出的ISO721

    TI推出的ISO72x系列阻隔器选用电容耦合技能。电容耦合处理方案选用业经验证的、低成本出产制作工艺,并对磁场具有内涵的抗扰度。

    为了供给安稳信息的传输,ISO72x运用一个高信号速率和低信号速率通道来进行通讯,如图9所示。高信号速率通道未被编码,而且其在一个单端到差分转化之后的阻隔层上传输数据。该低信号速率通道以一种脉宽调制格局对数据进行编码,并在阻隔层上差分传输数据,然后保证了安稳状况的准确通讯(1和0的长字符)。

    单端逻辑信号在阻隔层上的差分传输答应运用低电平信号和小耦合电容。这就呈现出对共模噪声的高阻抗,而且,经过接收机的共模噪声按捺,带来了优异的瞬态抗扰度,也即信号电容耦合需求处理的首要问题。


图9:ISO72x与ISO72xM的结构图。

 

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