介紹

　　在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通常需要將測(cè)量點(diǎn)與系統(tǒng)控制器電隔離。電氣隔離的原因包括:允許在高電壓下進(jìn)行浮動(dòng)測(cè)量;為了安全起見，減少在醫(yī)療應(yīng)用中可能發(fā)生的電擊危險(xiǎn);并消除測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)控制器之間可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的接地回路。

　　通過隔離線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是數(shù)字的也可以是數(shù)字的。信號(hào)抗噪性差，每個(gè)信號(hào)點(diǎn)需要一個(gè)隔離器。傳統(tǒng)上，高度抗噪聲的數(shù)字編碼信號(hào)要求每個(gè)通道有許多隔離的線路?，F(xiàn)在，使用LTC1090系列串行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，僅用四條隔離線就可以傳輸8個(gè)通道的數(shù)據(jù)。每個(gè)額外的8個(gè)通道只需要一個(gè)額外的隔離線。

　　光隔離器和脈沖變壓器都可以用來隔離信號(hào)。然而，由于光隔離器往往比脈沖變壓器更小，更便宜，它們將是這里考慮的唯一類型的設(shè)備。

　　要演示的電路是一個(gè)具有500V隔離的八通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使用theLTC1090和四個(gè)光隔離器。通過增加另一個(gè)光隔離器，電路可以由電池供電，功耗僅為50μA，每兩秒消耗一次。

　　通道數(shù)量可以增加到16、24、32等。，一個(gè)額外的光隔離器用于增加通道的數(shù)量為8的倍數(shù)。LT1021可直接為多達(dá)24個(gè)通道供電。

　　電路描述

　　LT1021為電路供電并提供精確的參考。1歐姆電阻器將參考電壓與電源瞬態(tài)隔離開來。

　　圖1中的4n28是非常常用的光隔離器。然而，它們只能提供500V的隔離。如果需要更多的隔離，可以通過使用4N25s獲得高達(dá)2500V的隔離，而無需其他電路修改。

　　圖1所示 微功率，500V光隔離，多通道，10位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)每兩秒訪問一次

　　采用PNP晶體管驅(qū)動(dòng)光隔離器以優(yōu)化信號(hào)下降時(shí)間和時(shí)鐘速率。ltc1090的D(OUT)在SCLK的下降沿上傳輸。數(shù)據(jù)在sclk的上升沿上被時(shí)鐘輸入處理器。因此，通過光隔離器使sclk的下降沿具有盡可能小的延遲是必要的。這確保了ltc1090可以及時(shí)輸出DOUT，以便處理器在SCLK的上升邊緣捕獲DOUT。npn可以在較慢的數(shù)據(jù)速率下使用，或者如果燃燒更多的電流是不反對(duì)的。

　　在選擇光驅(qū)動(dòng)器集電極中的限流電阻時(shí)，要考慮到光隔離器的電流傳輸比(CTR)。光隔離器的輸出晶體管必須有足夠的基極電流來驅(qū)動(dòng)所需的負(fù)載。光輸出晶體管上的基極電阻是為了減少光隔離器的關(guān)斷時(shí)間。

　　為摩托羅拉68HC05處理器編寫的代碼可從線性技術(shù)獲得。該代碼為電路供電，允許6.0ms為10μF的上限充電到其最終值，在12ms內(nèi)讀取9個(gè)通道，然后斷電，直到需要下一組測(cè)試。需要九個(gè)通道，因?yàn)楫?dāng)LTC1090上電時(shí)，需要一個(gè)虛擬讀取來初始化設(shè)備。74C14產(chǎn)生的ACLK頻率不太苛刻。軟件必須在時(shí)間之間提供至少兩個(gè)ACLK周期的延遲CS變低，生成第一個(gè)SCLK邊。在此期間，需要再延遲44個(gè)ACLKsCS在數(shù)據(jù)傳輸之間是高的。

　　選擇

　　圖1所示的電路能夠以大約15kHz的速率傳輸串行數(shù)據(jù)，這對(duì)于許多應(yīng)用來說已經(jīng)足夠快了。對(duì)于更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，來自Sprague或pulse Engineering等公司的脈沖變壓器或高速光隔離器(如惠普的hcpl2200)可用，它們可以以LTC1090所能達(dá)到的1mhz速率傳輸數(shù)據(jù)。

　　總結(jié)

　　具有串行架構(gòu)的LTC1090非常適合隔離應(yīng)用。它只需要4條隔離線來傳輸8個(gè)通道的數(shù)據(jù)，并且可以通過為每增加8個(gè)通道的數(shù)據(jù)添加一條額外的隔離線來擴(kuò)展。這種電路和類似電路的可能應(yīng)用是基于pc的測(cè)量系統(tǒng)，醫(yī)療儀器和其他存在大共模電壓或接地回路的應(yīng)用。