高速數字電路中電子隔離應用

　　從輸入到輸出的電流傳輸比(CTR)是光耦合器的一個(gè)重要特性，LED一般會(huì )要求10mA的輸入電流，以用于高速數字傳輸。這種比率對用于驅動(dòng)LED的電流和由光電晶體管產(chǎn)生的電流進(jìn)行調節。隨著(zhù)時(shí)間的推移，LED變得更為低效，同時(shí)要求更多的電流來(lái)產(chǎn)生相同等級的亮度以及相同等級的光電晶體管輸出電流。在許多數字隔離器中，內部電路控制LED驅動(dòng)電流，并且用戶(hù)無(wú)法對逐漸下降的CTR進(jìn)行補償。LED的優(yōu)勢減弱了，并且隨著(zhù)時(shí)間的推移隔離器不再像以前那樣有效了。

　　3.2 電感耦合技術(shù)

　　電感耦合技術(shù)使用兩個(gè)線(xiàn)圈之間的變化磁場(chǎng)在一個(gè)隔離層上進(jìn)行通信。最常見(jiàn)的例子就是變壓器，其磁場(chǎng)大小取決于主級和次級繞組的線(xiàn)圈結構(匝數/單位長(cháng)度)、磁芯的介電常數，以及電流振幅。圖6顯示了一款具有信號調節電路模塊的變壓器。

　　圖6：電感隔離。

　　電感耦合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，可能存在的共模差異和差分傳輸特性。變壓器的精心設計允許噪聲和信號頻率重疊，但是會(huì )呈現出噪聲高共模阻抗和信號低差分阻抗。另一個(gè)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。

　　電感耦合技術(shù)的主要缺點(diǎn)是對外部磁場(chǎng)(噪聲)的磁化。工業(yè)應用通常要求磁場(chǎng)隔離，例如：馬達控制。數字變壓器傳輸中另一個(gè)缺點(diǎn)是數據運行長(cháng)度。一個(gè)信號轉換器在某一頻率和振幅范圍內傳輸信號，并且其失真可以接受。需要數據運行長(cháng)度限制或時(shí)鐘編碼來(lái)將該信號保持在可用變壓器帶寬內。采用電感耦合技術(shù)的通用數字隔離器要求信號處理隨同傳輸低頻率信號(1或0長(cháng)字符)的方法共同對數字信號進(jìn)行傳輸和重新構建。NVE公司/Avago(安華高)公司推出的Isoloop，以及ADI(美國模擬器件公司)推出的iCoupler均使用了編碼功能，并提供了支持從DC到100Mbps運行范圍的數字隔離解決方案。

　　ADuM1100是ADI推出的iCoupler技術(shù)的一個(gè)例子。ADuM1100使用一個(gè)基本的變壓器來(lái)實(shí)現在一個(gè)隔離層上傳輸信息。這種Isoloop技術(shù)(例如：HCPL-0900)使用一個(gè)如圖7所示的電阻器網(wǎng)絡(luò )來(lái)替換次級線(xiàn)圈。該電阻器由GMR(巨磁電阻)材料組成，這樣當磁場(chǎng)發(fā)揮作用時(shí)該電阻會(huì )發(fā)生變化。電路感應電阻的變化，并滿(mǎn)足其條件，以用于輸出。這種技術(shù)被首次引入

　　市場(chǎng)時(shí)就切實(shí)地提高了AC性能，超過(guò)了現有光耦合器的性能?，F在，隨著(zhù)ADI最近推出了更多的數字隔離器以及TI ISO72x系列器件的推出，這些Isoloop器件的性能已經(jīng)被超越。

　　圖7：GMR結構圖。

　　3.3 電容耦合技術(shù)