原创 直流电压信号隔离采集

如下图，是一直流电压信号隔离采集的原理图，直流电压信号的隔离采集一般有以下几种方式：用线性光藕隔离；电压频率转换再通过普通光藕隔离；用隔离放大器隔离；用串行接口（SPI,I2C）的AD，并把串行接口隔离；

第一种和第三种方式成本比较高，线性光藕和隔离放大器也都比较难买，第二种方式可以采用LM331等V-F变换的集成片实现，但是电路比较复杂，而第四种方式把AD，运放等前端芯片都放到了被测电压侧，隔离的不是很充分。

下面介绍的这种方法比较巧妙（电路又大虾论坛9www.daxia.com)的红心J提供，在此感谢）：

如下图是采用同一芯片内的两个光藕的特性比较接近，和运放的负反馈实现的。因为光藕有延时，电容是为了消除振荡，不可去掉，我试验过。
原理比较简单，学过运放的一看就能看出来，不过不容易想到，关键是参数的选取。

参数选取的过程：
+5v供电时，LM358的输出最大为3.691V（不是轨对轨的，输出端饱和），令当输入端（左边运放输入）输入最大信号电压时，输出达到饱和电压3.6V（按3.6v计算），PC827的发光管的分压典型值为1.2v，则此时下面电阻的分压为3.5 - 2×1.2 =1.1v ，lm358的输出最大电流为40ma，PC827的发光管允许最大电流为60ma，留一定的余量，取此时通过PC827的发光管的电流为10ma（因为打算以后使用轨对轨的运放LMV358如果不留足够的余量，此时输出电流会太大），则电阻阻值为 1.1/0.01  = 110欧姆。此时，pc827的典型电流传输比为50%，则PC827的右端电流为5ma，而输入电压信号的最大值不能超过LM358的最大饱和值（右端的最终输出是LM358输出，为了使输入等于输出），此时输入应该是最大，令为3.0v，则最左边电阻阻值为3.0v/0.005 = 600欧姆。显然，最右边电阻的阻值也是这个值。

参数选取的大体思路就是这样，具体的还是应该实验来决定。电容的选取应该以消除振荡为准。
最左最右的电阻的阻值应该尽量的接近。
如下图的参数选取，测量的几个结果如下：
 Vin                                Vout
0.027                              0.015
0.0597                            0.0501
0.408                              0.332
0.888                              0.766
1.245                              1.083
1.412                              1.237
1.853                              1.649
2.199                              1.975
2.545                              2.303
3.101                              2.832
3.484                              3.266
3.898                              3.512
4.057                              3.692
4.153                              3.692

基本上成线性，最左最有的电阻没有仔细的选取阻值接近的。
如有错误，还请指正！