专利名称：全量程高线性度模拟信号隔离电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路，特别是扩大对于批量模拟信号进行输入电气隔离的全 量程高线性度模拟信号隔离电路。
背景技术：
在测量系统中，为了更准确的测试待测模拟信号的特性，避免一些外围环境的干 扰，同时也是为了避免系统对输入信号产生干扰，在允许的体积重量要求下，通常要求被测 电路与测试电路在电气上进行隔离处理。一般我们采用的隔离方式有普通光电耦合器隔离 方式和磁隔离方式等，但这两种隔离方式都有其局限性。其中，普通光电耦合器隔离方式 中，在利用光耦的线性耦合区域直接对模拟信号进行隔离传输时，由于光电耦合器内部发 光二级管和光敏三级管的伏安特性，使得光电耦合器的“线性区”实际上比较小并且存在一 定程度的非线性失真，使得对输入信号不能全量程隔离。而对于高频交流模拟信号，磁隔离 方式是最常见的选择。目前国外有一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方 案，如ADI公司的AD202，TI子公司TOAS的TIL300等，这种隔离放大器对从直流到几千赫 兹频率内，-5V到+5V幅度内的模拟信号隔离传输时能够达到高达0. 025%的非线性度，但 是这种集成的隔离放大器的缺点是内部电路复杂，体积大，成本高，同时对于输入信号的频 率有限制(如AD202，最高信号频率为1kHz)，不适合大规模应用。因此采用以上几种方法都 无法实现产品体积小、成本低、输入输出线性度高、待测信号频率高，同时待测信号全量程 隔离的要求。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种体积小、成本低、电路简单、测试精 度高、可大规模应用，同时具有良好稳定性、线性度和带宽，全量程的模拟信号隔离测试电 路，从而克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案全量程高线性度模拟信 号隔离电路。包括输入驱动电路，隔离电路和输出缓冲电路，待测模拟信号接到所述的输入 驱动电路的反相输入端，输入驱动电路的输出端串接到隔离电路的输入端，隔离电路的第 一反馈输出端接到输入驱动电路的反相输入端，隔离电路的第二输出端串接到输出缓冲电 路的反相输入端。上述的全量程高线性度模拟信号隔离电路中，所述输入驱动电路由组合型运算放 大电路及驱动电阻组成，在组合型运算放大电路的反相端并接了反馈滤波电容。前述的全量程高线性度模拟信号隔离电路中，所述隔离电路中使用的光电耦合器 最好选用反馈型线性模拟光电耦合器，这种光电耦合器内部主要由一个铝砷化镓发光二极 管和两个与其相邻的反馈光敏二极管和输出光敏二极管组成，发光二极管的输入端接到输 入驱动电路的输出端，反馈光敏二极管的输出端接入输入驱动电路的反相输入端，输出光 敏二极管的输出端接入输出缓冲电路的反相输入端。[0007]前述的全量程高线性度模拟信号隔离电路中，所述的输出缓冲电路由组合型运算 放大电路和低通滤波器组成，隔离电路的输出端接到组合型运算放大电路的反相输入端， 在组合型运算放大电路的反相端并接由电阻和电容构成的低通滤波器。本实用新型的有益效果与现有技术相比，本实用新型集中了光隔离技术体积小、 电路简单、待测信号频率高，以及磁隔离技术线性度高、信号测试全量程的优点，并同时克 服了这两种技术的缺点，具有体积小、成本低、电路简单、精度度高、可大规模应用，同时具 有良好稳定性、线性度和带宽，可对输入模拟信号进行全量程隔离测试的特点。申请人通过 在一种数据采集器上运用本实用新型，成功的在体积为Φ 154(mm) X76 (mm)的产品中实现 了同时隔离M路单极性模拟信号，而且最终综合测量结果所有隔离模拟量的非线性度均 小于0.1%，隔离效果良好。其中一路参数非线性度测试结果见表1。本实用新型适用于单 极性信号输入测量系统，稍作改动后即可在双极性信号输入、交直流电路、转换电路等多种 模式下工作，因而可广泛应用在数据通讯、电压电流检测、开关电源、测量和测试工业过程 控制(变换器的隔离、热电偶的隔离)等方面。表1参数非线性度测试结果
权利要求1.一种全量程高线性度模拟信号隔离电路，包括输入驱动电路，隔离电路和输出缓冲 电路，其特征在于待测模拟信号接到所述的输入驱动电路的反相输入端，输入驱动电路的 输出端串接到隔离电路的输入端，隔离电路的第一反馈输出端接到输入驱动电路的反相输 入端，隔离电路的第二输出端串接到输出缓冲电路的反相输入端。
2.根据权利要求1所述的全量程高线性度模拟信号隔离电路，其特征在于所述输入 驱动电路由组合型运算放大电路Al及驱动电阻R2组成，在放大电路Al的反相端并接了反 馈滤波电容Cl。
3.根据权利要求1或2所述的全量程高线性度模拟信号隔离电路，其特征在于所述 的隔离电路中使用的光电耦合器OCl是高线性度模拟光电耦合器，光电耦合器OCl内部主 要由一个铝砷化镓发光二极管LED和两个与其相邻的反馈光敏二极管和输出光敏二极管 PD1、PD2组成，发光二极管的输入端(1、幻接到输入驱动电路的输出端，反馈二极管PDl的 输出端(3、4)接入输入驱动电路的反相输入端，输出二极管PD2的输出端(5、6)接入输出 缓冲电路的反相输入端。
4.根据权利要求1或3所述的全量程高线性度模拟信号隔离电路，其特征在于所述 输出缓冲电路由组合型运算放大电路A2和低通滤波器组成，隔离电路的输出端接到放大 电路A2的反相输入端，在放大电路A2的反相端并接由电阻R3和电容C2构成的低通滤波 器，组合运算放大电路A2的输出端信号即为输出缓冲电路的输出。
专利摘要本实用新型公开了一种全量程高线性度模拟信号隔离电路，包括输入驱动电路，隔离电路和输出缓冲电路，待测模拟信号接到所述的输入驱动电路的反相输入端，输入驱动电路的输出端串接到隔离电路的输入端，隔离电路的第一反馈输出端接到输入驱动电路的反相输入端，隔离电路的第二输出端串接到输出缓冲电路的反相输入端。本实用新型具有体积小、成本低、电路简单、精度高、可大规模应用，同时具有良好稳定性、线性度和带宽，可对输入模拟信号进行全量程隔离测试的特点,广泛应用在数据通讯、电压电流检测、开关电源、测量和测试工业过程控制(变换器的隔离、热电偶的隔离)等方面。
文档编号G01R15/14GK201886055SQ20102023102
公开日2011年6月29日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者黄瑞雪 申请人:中国江南航天工业集团林泉电机厂