简易高速模拟隔离电路

职场   2024-08-29 19:08   湖南  

一、前言

如下图所示,这个电路是在 HCNR201A 数据手册中给出的简易高速模拟信号隔离放大电路。

可以看到,信号从 R1 引入发送端,然后经过 Q1 和 Q2 放大之后,影响了两个光电二极管输出电流。隔离信号经过 Q3 和 Q4 放大之后,从 Q4 的集电极输出。

下面,通过搭建实际电路对其进行一下测试。



二、电路制作

首先,根据数据手册绘制测试电路图。设计单面制版的电路图。一分钟后得到测试电路板。检查之后,电路板完美无缺。接下来,焊接该电路板。通过它的 4PIN 接口在面包板上进行测试。



焊接电路板。由于是表贴元器件,所以电路焊接比较容易。其中包括一个跳线,使用 0 欧姆电阻实现跳线。



将测试电路板放置在面包板上,这样便于引入电源和测试信号。提供给电路工作电源为 5V。下面,接入信号进行测试。



三、电路测试

使用 DG1062 产生 1kHz,平均值为 2.5V ,  峰峰值为 1V 的正弦波信号。直接引入电路输入端,电路静态电流为 14.62mA。测试电路的输入输出信号,可以看到,电路输出信号与输入信号是相同的,信号的均值和幅度都相同。



▲输入输出信号

输入峰峰值为 5V 的信号,可以看到,输出信号幅度比输入略小。在输入峰峰值 4V 信号情况下,输出信号依然比输入信号小。这说明,电路输入输出之间的比例小于 1。输入峰峰值为 6V 的信号,输出信号的最低值被限制在 0.4V,最高值几乎可以达到 5V,即工作电源。

▲大信号输入输出关系

将输入信号频率改为 100kHz,输出信号幅度没有太大的变化;将输入信号频率提高到 1MHz,输出信号幅度降低了。相位落后了大约 90 度。将输入信号频率提高到 10MHz,输出信号幅度降低了大约 10 倍。



四、总结

本文测试了 HCNR201A 简易模拟信号隔离电路,输入输出之间的比例接近于 1,对于 100kHz 以下的信号几乎没有衰减。电路的频带宽度能够接近于 HCNR201A 本身的带宽,也就是 1MHz。这个电路比起基于运放搭建的模拟隔离电路,它的速度很快。

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