用于可靠工業測量的隔離技術

　　數字隔離

　　ADC是任何模擬輸入數據采集設備的關鍵組件之一。為了獲得最佳性能，ADC的輸入信號應當盡可能接近原始的模擬信號。 模擬隔離可能會在信號到達ADC之前導致包括增益、非線性和偏偏移量等誤差。將ADC放置在更為接近信號源的位置可以獲得更好的性能。同時，模擬隔離組件 價格較高，而且可能存在建立時間過長的缺點。盡管數字隔離可以獲得更好的性能，但是，在過去使用模擬隔離的原因之一卻是為昂貴的ADC提供保護。由于 ADC的價格已經大幅下降，測量設備的供應商們正在選擇通過對ADC的保護來換取數字隔離裝置所提供的更好性能和更低成本，如圖9所示。

　　圖9 16-位模數轉換器的價格下降曲線

　　與隔離放大器相比，數字隔離組件具有更低的成本并提供更高的數據傳輸速率。數字隔離技術也提供給模擬設計人員在選擇組件 并開發面向測量設備的最優模擬前端時能夠有更高的靈活性。具有數字隔離功能的產品利用限流電路和限壓電路提供ADC保護。數字隔離組件遵循與光耦合、電容 耦合和感應耦合相同的基本原理，這也是模擬隔離技術的構成基礎。

　　在數字隔離組件領域領先的供應商，如 安華高科技(www.avagotech.com)、 德州儀器(www.ti.com)和Analog(www.analog.com)等公司，已圍繞這些基本原理其中開發了各自的隔離技術。安華高科技提供 了基于光耦合的數字隔離功能。德州儀器的隔離裝置則基于電容耦合，而模擬設備公司的隔離裝置采用感應耦合。

　　光耦合器

　　光耦合器，即基于光耦合原理的數字隔離裝置，是最古老也是最常用的數字隔離方法之一。它們可耐高壓并提供對電氣噪聲和磁 噪聲的高抗干擾能力。光耦合器常用于工業數字I/O產品中，如NI PXI-6514隔離式數字I/O模塊(如圖10所示)和NI PCI-7390工業運動控制器。

　　Industrial Digital I/O工業數字I/O、Optpcouplers光耦合器、 Digital Input數字輸入、Digital Output數字輸出

　　圖10 工業數字I/O產品使用光耦合器

　　然而，對于高速模擬測量，光耦合器易受到速率、功耗和LED損耗等與光耦合相關的限制的影響。而基于電容耦合和感應耦合的數字隔離裝置可以緩解許多光耦合器的限制。