高速數(shù)字電路中電子隔離應用

　　從輸入到輸出的電流傳輸比(CTR)是光耦合器的一個重要特性，LED一般會要求10mA的輸入電流，以用于高速數(shù)字傳輸。這種比率對用于驅(qū)動LED的電流和由光電晶體管產(chǎn)生的電流進行調(diào)節(jié)。隨著時間的推移，LED變得更為低效，同時要求更多的電流來產(chǎn)生相同等級的亮度以及相同等級的光電晶體管輸出電流。在許多數(shù)字隔離器中，內(nèi)部電路控制LED驅(qū)動電流，并且用戶無法對逐漸下降的CTR進行補償。LED的優(yōu)勢減弱了，并且隨著時間的推移隔離器不再像以前那樣有效了。

　　3.2 電感耦合技術

　　電感耦合技術使用兩個線圈之間的變化磁場在一個隔離層上進行通信。最常見的例子就是變壓器，其磁場大小取決于主級和次級繞組的線圈結(jié)構(gòu)(匝數(shù)/單位長度)、磁芯的介電常數(shù)，以及電流振幅。圖6顯示了一款具有信號調(diào)節(jié)電路模塊的變壓器。

　　圖6：電感隔離。

　　電感耦合技術的優(yōu)點是，可能存在的共模差異和差分傳輸特性。變壓器的精心設計允許噪聲和信號頻率重疊，但是會呈現(xiàn)出噪聲高共模阻抗和信號低差分阻抗。另一個優(yōu)點是，信號能量傳輸可以為近100%的效率，從而使低功耗隔離器成為可能。

　　電感耦合技術的主要缺點是對外部磁場(噪聲)的磁化。工業(yè)應用通常要求磁場隔離，例如：馬達控制。數(shù)字變壓器傳輸中另一個缺點是數(shù)據(jù)運行長度。一個信號轉(zhuǎn)換器在某一頻率和振幅范圍內(nèi)傳輸信號，并且其失真可以接受。需要數(shù)據(jù)運行長度限制或時鐘編碼來將該信號保持在可用變壓器帶寬內(nèi)。采用電感耦合技術的通用數(shù)字隔離器要求信號處理隨同傳輸?shù)皖l率信號(1或0長字符)的方法共同對數(shù)字信號進行傳輸和重新構(gòu)建。NVE公司/Avago(安華高)公司推出的Isoloop，以及ADI(美國模擬器件公司)推出的iCoupler均使用了編碼功能，并提供了支持從DC到100Mbps運行范圍的數(shù)字隔離解決方案。

　　ADuM1100是ADI推出的iCoupler技術的一個例子。ADuM1100使用一個基本的變壓器來實現(xiàn)在一個隔離層上傳輸信息。這種Isoloop技術(例如：HCPL-0900)使用一個如圖7所示的電阻器網(wǎng)絡來替換次級線圈。該電阻器由GMR(巨磁電阻)材料組成，這樣當磁場發(fā)揮作用時該電阻會發(fā)生變化。電路感應電阻的變化，并滿足其條件，以用于輸出。這種技術被首次引入

　　市場時就切實地提高了AC性能，超過了現(xiàn)有光耦合器的性能。現(xiàn)在，隨著ADI最近推出了更多的數(shù)字隔離器以及TI ISO72x系列器件的推出，這些Isoloop器件的性能已經(jīng)被超越。

　　圖7：GMR結(jié)構(gòu)圖。

　　3.3 電容耦合技術