在電子電路系統(tǒng)中，不可避免地存在各種各樣的干擾信號，若電路的抗干擾能力差將導(dǎo)致測量、控制準(zhǔn)確性的降低，甚至產(chǎn)生誤動作，從而帶來破壞性的后果。因此，若硬件上采用一些設(shè)計(jì)技術(shù)，破壞干擾信號進(jìn)入測控系統(tǒng)的途徑，可有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。事實(shí)證明，采用耦合/隔離技術(shù)是一種簡便且行之有效的方法。因此，通過隔離元器件把電子干擾的路徑切斷，從而達(dá)到抑制電子干擾的效果。
電路隔離按照電路類型可分為：模擬電路的隔離、數(shù)字電路的隔離、數(shù)字電路與模擬電路之間的隔離。
其中模擬電路的隔離比較復(fù)雜，主要取決于對傳輸通道的精度要求，對精度要求越高，其通道的成本也就越高；然而，當(dāng)性能的要求上升為主要矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)以性能為主選擇隔離元器件，把成本放在第二位；反之，應(yīng)當(dāng)從價(jià)格的角度出發(fā)選擇隔離元器件。模擬電路的隔離主要采用變壓器隔離、互感器隔離、直流電壓隔離器隔離、線性隔離放大器隔離。 更多請點(diǎn)擊：數(shù)字隔離元件應(yīng)用介紹。
本期半月談將集中探討高速數(shù)字電路中隔離技術(shù)以及數(shù)字隔離器件的選型和應(yīng)用，其中重點(diǎn)介紹光電耦合的應(yīng)用和設(shè)計(jì)等問題。
高速數(shù)字電路中的隔離技術(shù)探討
在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)特別是高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過程中，由于器件的密集通常會引起器件之間的相互干擾，器件的布局、接地、屏蔽不合理也會導(dǎo)致電路之間產(chǎn)生干擾。依照數(shù)字式隔離電路的生產(chǎn)工藝、電氣結(jié)構(gòu)和傳輸原理，數(shù)字隔離電路主要分為光學(xué)、電感以及電容耦合技術(shù)的數(shù)字隔離器件。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。如光耦合技術(shù)對外部電子或磁場內(nèi)在的抗擾性強(qiáng)，電感耦合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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。使用一個(gè)電容隔離層的好處是，在尺寸大小和能量傳輸方面的高效率，以及對磁場的抗擾度好等。詳細(xì)分析請點(diǎn)擊：高速數(shù)字電路中電子隔離應(yīng)用技巧。
通過了解各種隔離技術(shù)和隔離器件的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)，電路設(shè)計(jì)工程師可以根據(jù)具體的電路特點(diǎn)，選擇合適的數(shù)字隔離器件，數(shù)字隔離器件的選型與應(yīng)用將會系統(tǒng)介紹主流的幾種隔離器件的選擇，以消費(fèi)電子和通信設(shè)置為實(shí)例，解析數(shù)字電路隔離器件的選型和設(shè)計(jì)的重要思路。
光電耦合器應(yīng)用選型技巧
在數(shù)字電路的隔離器件中，光電耦合器的應(yīng)用給出廣泛，隨著數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及光隔離器和固體繼電器等自動控制部件在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，特別是微處理機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用推廣（有時(shí)一臺微機(jī)上的用量可達(dá)十幾個(gè)甚至上百個(gè)）和產(chǎn)品性能的逐步提高，光電耦合器的應(yīng)用市場將日益擴(kuò)大。詳細(xì)了解光電耦合器的發(fā)展及應(yīng)用。
光電耦合器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、壽命長、無觸點(diǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、能隔離噪音、工作溫度寬，輸入輸出之間電絕緣，單向傳輸信號及邏輯電路易連接等。其顯著的優(yōu)點(diǎn)能在各個(gè)行業(yè)有典型應(yīng)用，如下：
典型應(yīng)用
- 用作固體繼電器
- 光電耦合器在電話保安裝置中應(yīng)用
- 用光電耦合器代替音頻變壓器
光耦合器有管式、雙列直插式和光導(dǎo)纖維式等形式，其種類達(dá)數(shù)十種。只有詳細(xì)了解了光耦合器的性能及類型，掌握光耦合器的技術(shù)特性與應(yīng)用，工程師才能在設(shè)計(jì)和選用是得心應(yīng)手，事半功倍。
但使用光耦隔離還需要考慮以下幾個(gè)問題：光耦直接用于隔離傳輸模擬量時(shí)，要考慮光耦的非線性問題；光耦隔離傳輸數(shù)字量時(shí)，要考慮光耦的響應(yīng)速度問題；如果輸出有功率要求的話，還得考慮光耦的功率接口設(shè)計(jì)問題。光電耦合器的實(shí)用技巧將一一為您解答如何克服光電耦合器非線性，提高光電耦合器的傳輸速度和進(jìn)行光耦的功率接口設(shè)計(jì)。