高速数字电路中电子隔离应用
如图4所示,通过相对于其他电路组件而言的高阻抗,隔离中断了由电路通路形成的环路。通过中断该环路,噪声电压出现在隔离层上,而非出现在接收机或更为敏感的组件上。噪声电压的高电平可以由外部电流或电压源(例如:电感马达和闪电(lightning))耦合。

图4:各隔离中断节点之间的接地环路。
3. 电路隔离器
在允许通过电磁或光链路进行模拟或数字信号传输的同时,电路隔离器阻碍了各电路之间的低频电流。数字隔离器传输二进制信号,模拟隔离器则在隔离层上传输连续信号。在模拟和数字隔离器中,工作和峰值额定电压以及共模瞬态抗扰度均为这种隔离层的重要特性。当对数字信号进行隔离时,隔离电路的这些重要特性为输入和输出逻辑电压电平、信号速率、数据运行长度以及自动防护响应。
传统上而言,为满足特殊需求时,变压器、电容器或光电二极管晶体管及分立电路以输入和输出信号为条件。这种方法是有效的,但却不能将其从一种应用转移至另一种应用中。尽管这样可能会保持模拟隔离器的情况,但市场中已经出现了新一代数字隔离器,其使用创新电路在超过100Mbps直流电信号速率的条件下对标准数字信号进行隔离。这些通用数字隔离器均具有其各自的优点和缺点。以下几段内容将对各种不同技术进行介绍,并将具体产品同TI推出的新型ISO72x系列产品进行对比。
3.1 光耦合技术
光耦合技术是在透明绝缘隔离层(例如:空气间隙)上的光传输,以达到隔离目的。图5显示了一款数字隔离器的主要组件。该电流驱动器采用数字输入,并将信号转换为电流来驱动发光二极管(LED)。输出缓冲器将光电探测器的电流输出转换为一个数字输出。

图5:基本光耦合机制。
光耦合技术的主要优点是,光具有对外部电子或磁场内在的抗扰性,而且,光耦合技术允许使用恒定信息传输。光耦合器的不足之处主要体现在速度限制、功耗以及LED老化上。
一个光耦合器的最大信号速率取决于LED能够开启和关闭的速度。从当前
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