电阻采样及隔离

引 言 在工业测量和控制系统中，为防止外界的各种干扰，必须将测量系统和计算机系统进行电气隔离。常用的隔离措施有变压器隔离、电容耦合隔离和光耦隔离。与变压器隔离、电容耦合隔离相比，光耦体积小，价格便宜，隔离电路简单且可以完全消除前后级的相互干扰，具有更强的抗干扰能力。 对于数字信号的隔离，使用一般的光耦器件隔离就能达到很好的效果。然而一般的光耦具有较大的非线性电流传输特性且受温度变化的影响较大，对于模拟信号的传输其精度和线性度难以满足系统要求。为了能更精确地传送模拟信号，用线性光耦隔离是最好的选择。线性光耦输出信号随输入信号变化而成比例变化，它为模拟信号传输中隔离电路的简单化、高精度化带来了方便。 本文以 av ago 公司的hcnr201 线性光耦为例说明线性光耦的内部原理及隔离电路的原理。 2 hcnr201 线性光耦隔离原理 线性光耦 hcnr201 内部结构原理如图 1 所示。hcnr201 由一个高性能发光二极管 led 和两个相邻匹配的光敏二极管 pd1 和pd2 组成，这两个光敏二极管有完全相同的性能参数。led 是隔离信号的输入端，当有电流流过时就会发光，两个光敏二极管在有光照射时就会产生光电流，hcnr201 的内部封装结构使得 pd1 和pd2 都能从 led 得到近似光照，且感应出正比于 led 发光强度的光电流。光敏二极管 pd1 起负反馈作用用于消除 led 的非线性和偏差特性带来的误差，改善输入与输出电路间的线性和温度特性，稳定电路性能。光敏二极管 pd2是线性光耦的输出端，接收由 led 发出的光线而产生与光强成正比的输出电流，达到输入及输出电路间电流隔离的作用。正是 hncnr201 内部的封装结构、pd1 与 pd2 的严格比例关系及 pd1 负反馈的作用保证了线性光耦的高稳定性和高线性度。 图 1 线性光耦 hcnr201 内部结构 3 线性光耦 hcnr201 隔离电路 3.1 工作原理 hcnr201 的led、pd1 及运放 a1 等组成隔离电路的输入部分，pd2 及运放 a2 等组成隔离电路的输出部分。设隔离电路输入电压为 vin，输出电压为 vout，led 上电流为 if，二极管pd1 上产生的电流为 ipd1，二极管 pd2 上产生的电流为 ipd2，如图 2 所示。 图 2 线性光耦 hcnr201 模拟电压隔离电路 隔离电路中 pd1 形成了负反馈，当有电压 vin 输入时，运放 a1 的输出使 led 上有电流 if流过，且输入电压的变化体现在电流 if 上，并驱动 led 发光把电信号转变成...