amplificador de aislamiento analógico de terminación única

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Tengo que proporcionar un voltaje aislado que se extiende entre 0V y 3V. La precisión y el espacio son más importantes que el costo.

La única solución que veo (sin ir a digital) es usar algo como ISO122 / 124. Los inconvenientes son:

  • requieren un suministro doble, por lo que necesito dos DCDC para proporcionar rieles para ambos lados
  • espacio: el paquete es bastante grande y también los dos DCDC son voluminosos

Ya tengo dos voltajes aislados de 5V en ambos lados, y me gustaría usarlos.

Encontré muchos amplificadores de aislamiento baratos pero con solo unos pocos cientos de mV de rango de entrada (son para resistencia de derivación). Otra forma es reducir y luego aumentar mi señal para que se ajuste a estas restricciones, pero tengo miedo de la precisión cuando estoy cerca de 0V.

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Agrego más información sobre mi escenario:

  • la señal está bastante cerca de DC, por ejemplo, ancho de banda de 1 Hz
  • en el segundo lado hay un ADC de 16 bits, la precisión necesaria es de aproximadamente 1-2 LSB
pregunta Mark

3 respuestas

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Para resumir la pregunta, desea obtener una señal analógica a través del aislamiento. El ancho de banda es de 1 Hz, y necesita aproximadamente 1 parte con 32k de precisión.

Esto debe hacerse digitalmente. Los métodos analógicos buenos para 15 bits serán difíciles de encontrar y caros si lo haces.

Este bajo ancho de banda está dentro del rango de los conversores delta-sigma A / D. Esos pueden fácilmente hacer 20 bits, con muchos disponibles mejor que eso. Por lo tanto, medir la señal de entrada y convertirla a digital no es un problema.

La señal digital se puede transmitir a través del aislamiento fácilmente. En este caso, un solo opto-acoplador haría. Ni siquiera necesitas uno rápido. Digamos que utiliza datos seriales de estilo UART a 300 baudios y transmite 3 bytes por muestra. Eso permite transmitir 10 muestras / segundo, lo que es suficiente para transportar un ancho de banda de 1 Hz de manera muy cómoda.

Ya que tiene 5 V disponibles en el lado receptor, no es un problema capturar la salida del opto-acoplador, alimentarlo a un UART, procesar los bytes del UART y manejar una D / A en consecuencia. Sería difícil encontrar un microcontrolador que no podría hacer con bastante facilidad. Todo lo que necesita es uno con un UART incorporado, que es la mayoría de ellos. Hay un montón de D / A de 16 bits por ahí, así que eso tampoco es un problema.

Incluso puede mirar el PWM filtrado del microcontrolador en lugar de un D / A separado. Para obtener el equivalente a 16 bits, necesita 65535 cortes de PWM en un período de PWM. Para 10 muestras / s, necesita un reloj PWM mínimo de 655,350 Hz. Encontrar un micro que puede hacer PWM de 1 MHz es trivial, pero debe buscarse más detenidamente para uno que pueda realizar un ciclo de trabajo de 16 bits. En general, obtendrás eso con un micro de "16 bits". Casi cualquier PIC 24 o dsPIC puede hacer esta tarea.

Tenga en cuenta que un límite en la precisión de salida es cuán precisa es la referencia de voltaje que utiliza D / A (en cualquier forma). 16 bits es una parte en 65536, que es 0.0015%. Ese es en realidad el requisito más difícil de todo este problema.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Probablemente debería publicar más información sobre su escenario, para darnos más enlaces a sus problemas. Ni siquiera nos dices qué necesitas amplificar, por lo que parece que necesitas un aislador analógico, no un amplificador de aislamiento, per se. Tampoco has mencionado las especificaciones de precisión.

Los aisladores que van de riel a riel pueden ser problemáticos. Tiene un rango dinámico de 3V, por lo que debería poder crear un esquema de 0V-5V con suficiente espacio para la cabeza en ambos lados. Puede considerar algo como un HCNR200 , pero es posible que necesite poner un pequeño desplazamiento en su entrada y restarlo más tarde en el lado aislado. Hay algunas formas creativas en las que puede usar ese chip, pero todas requieren al menos un amplificador operacional en cada lado como circuito de soporte.

Si está tratando de muestrear a través de una barrera de aislamiento, probablemente pueda manejar el desplazamiento después del muestreo.

Otra opción podría ser muestrear en un lado y enviar la señal con un aislador digital.

Es difícil ser más específico sin más información sobre su escenario.

    
respondido por el Scott Seidman
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Considere utilizar un optoacoplador linealizado, esto es específicamente para lo que son. Como no tiene mucho espacio, querrá uno de los paquetes SMD como:

Dentro de esas familias hay algunas opciones diferentes, pero el concepto es idéntico: necesitas op-amps en ambos lados para una salida lineal. Hay un gran tutorial mejor de lo que me molesta escribir aquí.

    
respondido por el Reinderien

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