隔離放大器工作原理及其應用

介紹

隔離放大器或單位增益放大器提供從電路的一部分到另一部分的隔離。因此，不能在電路中消耗、使用和浪費功率。該放大器的主要功能是增加信號。運算放大器的相同輸入信號作為輸出信號從運算放大器精確地傳出。這些放大器用于提供電氣安全屏障和隔離。這些放大器可保護患者免受電流流出的影響。它們破解了輸入和輸出之間電信號的歐姆連續性，并且可以為輸入和輸出提供隔離電源。因此，低電平信號可以被放大。

隔離放大器可以定義為輸入和輸出部分之間沒(méi)有任何導電接觸的放大器。因此，該放大器在放大器的I/p和O/P端子之間提供歐姆隔離。這種隔離必須具有較少的泄漏以及大量的介電擊穿電壓。輸入輸出端子中放大器的典型電阻和電容值為電阻應具有10 Tera歐姆，電容器應具有10 pF。

隔離放大器

當輸入和輸出側之間存在極其巨大的共模電壓差異時(shí)，經(jīng)常使用這些放大器。在該放大器中，從輸入地到輸出地不存在歐姆電路。

隔離放大器使用的設計方法有三種，包括：

1.變壓器隔離

2.光隔離

3.電容隔離

1）. 變壓器隔離

這種類(lèi)型的隔離使用PWM或頻率調制兩種信號。在內部，該放大器包括20 KHz振蕩器、整流器、濾波器和變壓器，為每個(gè)隔離級供電。

1.整流器用作主運算放大器的輸入。

2.變壓器連接電源。

3.振蕩器用作次級運算放大器的輸入。

4.LPF 用于去除其他頻率的分量。

5.變壓器隔離的優(yōu)點(diǎn)主要包括高CMRR、線(xiàn)性度和精度。

變壓器隔離的應用主要包括醫療、核能和工業(yè)。

2）. 光隔離

在這種隔離中，l信號可以通過(guò)LED從生物信號更改為光信號，以便進(jìn)一步處理。在這種情況下，患者電路是輸入電路，而輸出電路可以由光電晶體管形成。這些電路由電池供電。i/p 電路將信號轉換為光，o/p 電路將光變回信號。

光隔離的優(yōu)點(diǎn)主要包括：

1.通過(guò)使用它，我們可以獲得幅度和原始頻率。

2.它采用光學(xué)方式連接，無(wú)需調制器，否則無(wú)需解調器。

3.它提高了患者的安全。

變壓器隔離的應用主要包括工業(yè)過(guò)程控制、數據采集、生物醫學(xué)測量、患者監測、接口元件、測試設備、SCR控制等。

3）. 電容隔離

1.它使用頻率調制和輸入電壓的數字編碼。

2.輸入電壓可以更改為開(kāi)關(guān)電容器上的相對電荷。

3.它包括調制器和解調器等電路。

4.信號通過(guò)差分電容式勢壘發(fā)送。

5.對于雙方，分別提供。

電容隔離的優(yōu)點(diǎn)主要包括;

1.這種隔離可用于消除紋波噪聲

2.這些用于模擬系統

3.它包括線(xiàn)性度和高增益穩定性。

4.它對磁噪聲具有很高的抗擾度

5.通過(guò)使用它，可以避免噪音。

電容隔離的應用主要包括數據采集、接口元件、患者監測、腦電圖和心電圖。

隔離放大器的主要特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)。

1.電壓供應

2.電流供應

3.工作溫度

放大器的供電電壓主要是指電壓源的范圍。電流電源是電源與放大器結合時(shí)從電源獲取的電流量。放大器的工作溫度是環(huán)境溫度的特定值。

這些放大器使用不同的方法來(lái)減少失真和巨大的信號非線(xiàn)性，例如使用LOC（線(xiàn)性光耦合器）來(lái)增強放大器在精確信號范圍內的線(xiàn)性度。該LOC包括一個(gè)連接到2光電二極管的輸入LED。這些光電二極管為輸入和輸出電路供電。

設計該放大器時(shí)的主要任務(wù)是減少信號漂移，隔離放大器在整個(gè)工作過(guò)程中頻繁發(fā)熱，然后電路的電流供應將減少。這些放大器通常通過(guò)尺寸、性能和成本進(jìn)行評估，技術(shù)要求是信號的穩定性、線(xiàn)性度和高頻響應。設計該放大器時(shí)的主要考慮因素包括擊穿電壓和管理泄漏。

當運算放大器的輸入阻抗極高時(shí)，可能會(huì )造成隔離。由于該電路具有高輸入阻抗，因此可以從放大電路中汲取微小電流。根據歐姆定律，當電阻高時(shí)，從電源中吸取的電流將減少。

隔離放大器-電路圖

因此，運算放大器不會(huì )從電源吸收大量電流。因此，在實(shí)踐中，不會(huì )從電路的一部分吸取和傳遞電流。因此，該放大器用作隔離器件。

當運算放大器的輸入阻抗較低時(shí)，它會(huì )消耗大量電流。歐姆定律指出，如果負載阻抗的電阻較小，則它通過(guò)電源吸收巨大的電流，從而引起高干擾，這與隔離完全相反。在這里，隔離放大器的工作方式類(lèi)似于緩沖器，盡管它們提供隔離電路的分頻，但它們不會(huì )增強信號。

這些放大器通常用于信號調理等應用。這可能利用不同的雙極性，CMOS和互補雙極性放大器，包括斬波器，隔離，儀表放大器。

由于一些設備通過(guò)使用低功率電源工作，否則電池。為不同應用選擇隔離放大器主要取決于放大器的電源電壓特性。

因此，這就是隔離放大器的全部?jì)热?，它可用于通過(guò)電感耦合隔離輸入和輸出等信號。這些放大器使用多個(gè)通道保護電氣和電子元件免受不同應用中的過(guò)電壓影響。