模拟与数字之间的隔离

电子电路中隔离的全面介绍之
——模拟与数字之间的隔离（连载5）

作者：北京 jerrymiao

一般地说，模拟电路与数字电路之间的转换通过模数转换器（A/D）或数模转换器（D/A）来实现。但是，若不采取一定的措施，数字电路中的高频振荡信号就会对模拟电路带来一定的干扰，影响测量的精度。为了抑制数字电路对模拟电路带来的高频干扰，一般须将模拟地与数字地分开布线。这种布线方式不能彻底排除来自数字电路的高频干扰，要想排除来自数字电路的高频干扰，必须把数字电路与模拟电路隔离开来，常用的隔离方法是在A/D转换器与数字电路之间加入光电耦合器，把数字电路与模拟电路隔离开。

在许多的工业现场，我们需要通过传感器来采集多种信号，并把产生的数字信号都传送到一个中央控制器，进行处理和分析。为了保证用户接口端电压的安全性，同时防止瞬态尖峰的传输，需要实现电流隔离。

对于传感器的信号隔离，传统的模拟隔离方案（如隔离放大器AD202）成本太高，可以采用数字隔离方案：AMP→ ADC → 数字隔离器 → MCU，这样不仅降低了成本，而且也可以更好的实现隔离效果。

数字隔离器用来将系统现场的ADC、DAC和信号调理电路与数字端的微处理器隔离开来。其中，需要隔离型DC-DC变换器来实现微处理器的信号线和电源线与ADC/DAC的信号和电源的相互隔离。隔离器件可选用ADI的ADuM1411或TI的ISO72XX系列数字隔离器。但都需要外加DC-DC隔离电源来实现电源隔离。

在完全的隔离系统中，从系统端向现场端提供隔离的电源是另一个要面对的挑战，而在这方面也涌现了新的解决方案。传统上，将电源从隔离的一端传递到另一端所用的技术包括使用单独的、尺寸较大的、昂贵的DC-DC变换器，或者设计及接口均较困难的分立器件。目前更好的方法是采用完整的、全部集成化的解决方案。一般的ADC或DAC都是以SPI总线的方式，进行传输通信的。

ADI的ADuM5401就是专为这种隔离而设计的。同一芯片内，集成了500mW功率的DC-DC隔离电源和四通道的数字隔离器，可提供高达2500V的隔离强度，不仅避免了采用分立的隔离电源，而且降低了隔离系统的总成本，减小了电路板面积，缩短了设计时间。

电子电路中隔离的一些基本知识点我们就介绍到这里，下一章我们将重点介绍，我们研发人员在设计电路，芯片选型的时候应注意哪些问题？