原创 几种模拟信号隔离的实现方法

    在很多工业场合需要对信号进行隔离实现抗干扰，提高安全。对开关量信号的隔离比较简单，一般的2.5KVAC的绝缘强度用光耦，或者用继电器等可以满足要求。对于模拟量信号的隔离相对比较复杂一点，一般来讲模拟信号的隔离方法有线性光耦隔离，变压器耦合隔离，高压电容隔离几种。线性光耦宣称能达到0.5%或者0.1%的误差等级，但是实际用时实现这种精度并不容易，一般用在1~2.5%误差等级的场合还是没有问题的。变压器耦合隔离可实现0.5%以下的误差等级，但是电路设计复杂。高压电容隔离不适用于直流信号。现场仪表信号一般采用4~20mA、0~5V这种直流信号，所以暂不考虑电容隔离。

   1、普通光耦隔离

   模拟信号的光耦隔离一般采用线性光耦，但是低成本而且精度要求不太高的场合可以采用普通非线性光耦隔离。普通光耦隔离模拟信号的方法是引入负反馈并加入积分调节环节实现非线性补偿。其实线性光耦的应用也用到这种思路。图1列举一个普通光耦隔离模拟信号的测试电路，可实现电压-电压的隔离。电路元件参数选择合理实现2.5%误差等级很容易。另外还有一种V/F-F/V隔离的方法，这种方法其实就是隔离频率信号，而且成本较高。

图1 普通光耦隔离模拟信号的测试电路

2、线性光耦隔离

    线性光耦隔离模拟信号的电路如下：采用HCNR200/1的电流-电压的隔离电路。

    图2 线性光耦隔离电路

3 变压器隔离

   变压器隔离模拟信号的电路结构比较复杂，但原理简单。变压器隔离模拟信号的原理实际上就是电流互感器的原理，首先需要把输入的模拟信号调整为交流信号，再通过变压器耦合，然后将交流信号解调为直流信号。图3为变压器隔离直流信号的原理图。

图3 变压器隔离示意图

参考：http://www.elecfans.com/dianlutu/amp/2009071376987.html