[其他]传输模拟信号双通道光电隔离器

说明书

本发明涉及一种传输模拟信号的隔离器，特别是一种抗干扰能力强，能同时高速传输两个模拟信号的双通道光电型隔离器。

现有的隔离器是采用电磁元件作为隔离元件的电磁型隔离器，它主要由磁耦合对称推挽式多谐振荡器、整流滤波器、变流放大器、电流互感器和隔离变压器等一系列电磁元件组成，通过电磁感应和调制-解调的方法，对模拟量进行隔离传输。因原理和线路复杂，所用元件多，加之均由铁磁材料制成，故导致体积大、重量大、材料消耗多、成本高，而且是单通道的（即只能传输一个模拟信号）。特别是对输入信号的传输速度较慢，难以满足高速数据采集和控制系统之要求。

本发明的目的是提供一种不但能同时高速传输两个模拟信号（电压和电流），而且还具有良好的抗干扰能力，其体积、重量、消耗材料的数量均显著低于现有的电磁型隔离器的一种双通道光电型隔离器。

本发明是通过如下技术实现的：采用光耦合器作为隔离元件，即以光作为传输电信号的媒介，为模拟信号的高速隔离传输提供了有利条件。同时，采用两片体积小、重量轻的线性集成四运算放大器，运用负反馈原理使光耦合器固有的非线性得以补偿，从而获得满意的线性度和传输速度。由于没有采用任何铁磁器件，故使本发明在体积、重量、成本方面均显著低于现有电磁型隔离器。

当本隔离器输出电压在0～5伏满量程范围内变化时，输出值的相对平均衰减小于0.86%，实测所得的信号传输延迟时间小于10μs（见附图2）。本发明在苹果-Ⅱ型微机、AIM-65型机和TP801单板机上试验应用，均成功地实现了对电弧焊过程中电弧电压及电流参数的隔离传输，采集和控制任务。在500安培电弧电流的强烈干扰下，上述微机的控制程序运行完全正常，说明本发明具有良好的抗干扰能力。

下面结合附图对发明进行详细的描述。

图1是传输模拟信号双通道光电型隔离器的原理电路图。

图2是本隔离器的响应特性曲线，即突加0-5伏输入信号V_1i时，所测得的输出端信号V₁₀之波形。

图1所示的传输模拟信号双通道隔离器，是由一个电压通道和一个电流通道组成的。电压通道包括一对光耦合器〔GO₁〕、〔GO₂〕三个线性集成运算放大器〔OA₁〕、〔OA₂〕和〔OA₃〕，组成了传输模拟电压信号光电型隔离器。三个电位计〔WR₁〕、〔WR₂〕和〔WR₃〕以及四个电阻〔R₁〕、〔R₂〕、〔R₃〕和〔R₄〕;而电流通道则含有另一对光耦合器〔GO₃〕、〔GO₄〕，四个线性集成运算放大器〔OA₄〕〔OA₅〕、〔OA₆〕和〔OA₇〕，四个电位计〔WR₄〕、〔WR₅〕、〔WR₆〕和〔WR₇〕以及六个电阻〔R₅〕、〔R₆〕、〔R₇〕、〔R₈〕、〔R₉〕和〔R₁₀〕。其中〔OA₁〕、〔OA₄〕和〔OA₅〕实际上是在同一个称作线性集成四运算放大器的芯片内（该芯片内含有四个相同的运算放大器）;而〔OA₂〕、〔OA₃〕、〔OA₆〕和〔OA₇〕则在另一个线性集成四运算放大器芯片内。图1中，V_1i-电压通道输入信号;V₁₀-电压通道输出信号;V_2i-电流通道输入信号;V₂₀-电流通道输出信号。工作于本双通道隔离器输入侧的〔OA₁〕、〔OA₄〕和〔OA₅〕由电源V₁供电，输入侧电源V₁的正极记为V⁺₁，（V⁺₁＝+15伏），其负极记为V^-₁（V^-₁＝-15伏），输入侧电源V₁的地命名为GND_i，以符号⊥表示;而工作于本双通道隔离器输出侧的〔OA₂〕、〔OA₃〕、〔OA₆〕和〔OA₇〕则由电源V₂供电，输出侧电源V₂的正极记为V⁺₂（V⁺₂＝+15伏），其负极记为V^-₂（V^-₂＝-15伏），输出侧电源V₂的地命名为GND₀，以符号表示，以示区别。GND_i和GND₀两点间在电气上是相互绝缘的，因此从根本上切断了共模干扰的通道，从而彻底消除了共模干扰之影响。这就保证了本发明具有良好的抗干扰能力。