[实用新型]高带宽线性隔离模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及模拟信号隔离模块，尤其是涉及高带宽线性隔离模块。

背景技术

基于安全、抗干扰考虑，在许多系统中模拟信号的传递都涉及电气隔离问题，例如示波器，当需要用示波器的两个通道同时观察一个隔离变压器的初级和次级信号，如果示波器的两个通道没有采取电气隔离措施，势必造成隔离变压器初级和次级之间产生电气连接而造成意想不到的严重后果。目前，在模拟信号隔离方面，低频线性隔离多由隔离放大器或线性光耦合器和运算放大器及外围电路组成，但其工作频率一般在1MHz以下；高频线性隔离多采取宽带变压器和运算放大器及外围电路来实现，其工作频率一般在几十KHz以上；但适应于0-100MHz以上带宽的线性隔离装置或模块目前还不多见。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种体积小、成本低的高带宽线性隔离模块。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型所述的高带宽线性隔离模块，它包括线性光耦合器、宽带变压器、运算放大器和两个求和电路；所述运算放大器的同相输入端为信号输入端，其输出端通过电阻与所述线性光耦合器的电光转换端电连接；所述线性光耦合器的光电转换端分别通过电阻与各自的供电电源电连接，所述宽带变压器的初级线圈通过电容和电阻串联后与运算放大器输出端电连接，其两个次极线圈分别与所述两个求和电路的输入端电连接；两求和电路的另一输入端分别与线性光耦合器的两个光电转换端电连接；一个求和电路输出端通过电阻与运算放大器的反相输入端电连接；另一个求和电路的输出端为信号输出端。

所述宽带变压器的初、次级线圈的匝数之比为1∶1∶1；所述电阻的阻值相等；所述电源幅值相等。

本实用新型优点在于采用体积小、价格低的微型元件实现增益G＝1的模拟信号的高带宽线性电气隔离。同时制作时可把电路封装为一整体结构作为一个隔离放大器使用。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型所述的高带宽线性隔离模块，它包括线性光耦合器U、宽带变压器T、运算放大器A1和两个求和电路A2、A3；所述运算放大器A1的同相输入端为本模块的信号输入端，其输出端通过电阻R4与所述线性光耦合器U的电光转换端D1电连接；所述线性光耦合器U的光电转换端D2、D3分别通过电阻R1、R2与各自的供电电源VCC1、VCC2电连接，所述宽带变压器T的初级线圈N1通过电容C和电阻R3串联后与运算放大器A1输出端电连接，其两个次极线圈N2、N3分别与所述两个求和电路A2、A3的输入端V1、V3电连接，宽带变压器T的初、次级线圈N1、N2、N3的匝数之比为1∶1∶1；两求和电路A2、A3的另一输入端V2、V4分别与线性光耦合器U的两个光电转换端电连接；求和电路A2输出端V₀1通过电阻R6与运算放大器A1的反相输入端电连接；求和电路A3的输出端V₀2为本模块的信号输出端。

本实用新型的电路工作原理如下：

该电路的信号有两个通道，一个低频通道和一个高频通道，信号中高频成分通过宽带变压器T到达求和电路A2的V1输入端和求和电路A3的V3输入端；

同样，信号中的低频成分通过线性光耦合器U到达求和电路A2的V2输入端和求和电路A3的V4输入端；V1输入端和V2输入端的信号经求和电路A2求和后输出到其输出端Vo1；V3输入端和V4输入端的信号经求和电路A3求和后输出到其输出端Vo2；由于线性光耦合器U和宽带变压器T的工作频率存在部分重叠区域，所以整个带宽的信号都可以到达两求和电路A2、A3的输出端Vo1、Vo2点；由于电路中元件参数的误差总是存在，所以把求和电路A2的输出端Vo1点的信号反馈给运算放大器A1的反相输入端与同相输入端的输入信号Vi进行比较，运算放大器A1根据求和电路A2的输出端Vo1电压与输入信号Vi的电压偏差调整其输出幅度，最终使求和电路A2的输出电压Vo1＝输入信号Vi的电压(相对于隔离前的参考GND1)；由于VCC1＝VCC2，R1＝R2，因此求和电路A3输出端Vo2的电压(相对于隔离后的参考GND2)等于求和电路A2输出端Vo1的电压(相对于隔离前的参考GND1)，从而实现增益G＝1的模拟信号的高带宽线性电气隔离。