如何使用adc时电隔离是必需的吗
看看任何混合信号系统,你可能会发现在PCB的某处ADC和DAC或内置在主处理器。adc和dac和接地的建议有时被误解,但为这些组件接地策略是非常重要的,以确保准确的信号复制或合成。但这些系统的另一个方面,有时候被误解:电隔离。
在混合信号系统中,一般不建议使用两个单独的地面区域ADC在安全的情况下或者当除外信噪比的值在感觉到信号是极低的。电隔离是一个适当的战略来应对这两个用例在adc,但是这是如何实现PCB布局?本文将运行在布局策略用于实现电隔离与adc PCB布局。
两种方法来隔离adc
当应用电隔离与ADC混合信号系统,其目的是测量信号在通电的孤立的地区PCB布局。换句话说,你将有两个物理断开地面网;被测信号将会在一个地区,和ADC将在其他地区。这里的挑战是将信号在隔离的差距。
任何方法,通常被用来夫妇一个信号在差距可以用来连接ADC。或者,在某些类型的组件被称为一个孤立的ADC, ADC可以跨越的差距如下一节所示。
光耦合器和变压器
两个最常见的组件用于耦合信号通过光耦合器和变压器电流的隔离屏障。这两个组件提供不同级别的电隔离;通常变压器将电压更高,因为它使用可以显著下台之前喂养的电压信号二次侧的ADC。信号水平较低的光耦合器可能更合适,可能有一些放大在输出端。
使用这两个组件的耦合在一个隔离的差距如下所示。在这个协议中,一个模拟信号被送入一个ADC,和模拟或数字信号耦合隔离差距。
两种方法使用一个光耦合器耦合器信号在PCB电流的隔离两个地区之间的差距。
在我看来,左边的安排是最好的方法来执行该耦合。原因是模拟信号不会经历一个阶段转变,这对于一个变压器,情况就不一样了。另一个原因是变压器不进行,所以它只传输数字脉冲切换过渡,并将数字信号转换成脉冲流。只剩下的安排应该使用变压器。
这些方法的另一个优点是,他们可以使用二次侧的信号电平下台。使用降压变压器或光耦合器的二次电压低于输入端的信号电平。这是如何实现ADC系统运行在高功率的测量,如精密测量交流电压的电力系统。
孤立的adc
如果你是工作在一个系统,需要电隔离,比如你可能当一个模拟系统的部分操作在高电压,您仍然需要确保电隔离。而不是实现光耦合器或隔离变压器,有孤立的adc,可以用来收集信号并将其转换成数字表示。这些组件的功能类似于一个隔离开关式集成电路:他们的输入和输出是互相隔离的,和有一个内部耦合机制,允许输入和输出方面有不同的地面网。
一个孤立的ADC框图如下所示。在这个框图,SPI总线在数字方面必须完全独立于模拟输入通道在模拟方面。换句话说,AGND和DGND是连接到不同的地面区域(理想情况下,这两个地区是大型铜倒)。没有信号必须路由AGND和DGND之间的差距。
孤立的ADC框图。
在选择一个孤立的ADC时,要考虑的一个主要因素的安全是整个隔离电容差距,差距和击穿电压。前者将限制最大频率,可以在输入和输出隔离,而后者将决定水平的高压安全组件可以提供。
dac呢?
到目前为止,我们讨论了adc,但同样的策略可以使用dac。也有孤立的dac可从主要的半导体制造商,适用于数据采集和综合应用,以及电力电子系统。这些组件是安全的重要元素和噪音控制,遵循相同的接地要求在通电的孤立混合信号系统。
重要的是要注意,在实际情况下,dac的低噪声用例将不存在,需要隔离,唯一的原因是安全的一些元素。产生的模拟信号DAC将锚定系统的参考电压水平的振荡器,除非它是故意降至非常低的水平。这就是为什么很少有孤立DAC组件可用,以及隔离中常见的问题是adc。
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