1、 本文提出了一种新的隔离放大器的设计方案，该方案结构简单，且选用通用器件，易于实现。通过将本电路与 AD 公司的 AD210AN 集成模拟隔离放大器进行实验对比。本隔离放大电路在带宽上要优于集成模拟隔离放大器。隔离放大器按传输信号的类型。可以分为模拟隔离和开关隔离放大器。模拟隔离放大器的生产商和产品种类均较少，且产品价格比较昂贵。开关隔离放大器的生产商较多，产品种类也多，价格较低，相对便宜。高价位的模拟隔离放大器限制了其应用范围。而文献2中提到的双通道隔离放大器结构复杂。且对隔离间距有较高的要求，而文献3 中所提到的光电耦合隔离放大器则对元器件参数有较高的要求。文献4中提到的隔离放大器对隔离器
2、件间距也有特殊要求。1 新型电路原理笔者设计的隔离放大器的原理电路。本隔离放大电路主要由光电耦合器和运算放大器构成。光电耦合器选用普通光耦 TLP521，运算放大器则选择通用运算放大器 LF353。通过这两种普通器件的搭配.所得到的隔离放大器性能和专用模拟隔离放大器的性能相近。放大器加普通光耦组成的隔离放大电路。本隔离放大电路由输入和隔离输出两部分构成，且两部分使用隔离的电源(Vcc1、Vee1 和 Vcc2、Vee2 供电。输入部分由运放 U1，电阻 R1、R2 、R3、R4、R5，电容 C1、C2 ，光电耦合器 OPT1、OPT2、OPT3、OPT4 的发光二极管部分 OPT1_A、OPT
3、2_A、OPT3_A 、OPT4_A 和 OPT1、OPT3 的光敏三极管部分OPT1_B、OPT3_B 组成，由正电源 Vcc1 和负电源 Vee1 供电。OPT1_A、OPT2_A 和OPT3_A、OPT4_A 的电流构成差动放大输入。R1 和 R2 为运放的输入电阻，R3 和 R4 可为四个光耦的发光二极管(LED) 提供偏置和控制电流。运放 U1 和光耦 OPT1、OPT3 组成了一个射级跟随器，R5 上的电压即为运放的输入电压。运放的带宽决定着构成隔离放大器的带宽。现有的集成模拟隔离放大器的带宽均在100kHz 以下，而常用运放的带宽是这个带宽的几倍到几十倍。因此，本设计选用一般的运
4、放就可以满足输入部分的带宽要求。所以，输入级的运算放大器可选用普通运放(如 LF353)。R7 和 C3 用来滤波。本电路的隔离输出部分由 OPT2、OPT4 的光敏三极管OPT2_B、OPT4_B、电位器 W1 和输出电阻 R6 组成。OPT2_B 和 OPT4_B 为隔离输出，它的电路结构和输入部分的光敏三极管相似，用于为输出级提供电流。电位器 W1 用来调零。而两部分光耦的电流传输比有偏差时，就会造成光耦 LED 电流相等而输出级电流差不相同，从而使输出电压 vo 的零点产生漂移。因此，调节电位器 W1 可以消除这种由于光耦器件特性偏差所带来的零点漂移。R6 为输出负载，它和电位器 W1
5、 共同决定输出电压vo。由此可知，本设计选用普通光耦即可(如东芝公司的光电耦合器 TLP521)。2AD210AN 集成放大器AD210AN 是 AD 公司的集成模拟隔离放大器芯片。在该隔离放大电路中，AD210 的16、17 两引脚连接在一起，可实现信号跟踪功能。18、19 两引脚之间通过电阻 Ra 接信号源 Vs，18 脚和 Vs 共地。脚 1 和脚 2 为输出引脚，Rb 为输出负载电阻(使用时可选Ra=Rb=1k)。该电路可实现 1:1 的隔离传输功能。3 实验验证在对本电路进行测试中，选取 Vcc1=Vcc2=12V，Vee1=Vee2=-12V，R1=R2=18k，R3=R4=3.2
6、k ，Rs=R6=5k ，W1=100k，C1=C2=0.01uF，运放使用 LF353，光耦使用 TLP521。在相同的测试条件为：给输入端加频率为 010kHz、峰- 峰值为 10V 的正弦信号，然后测试输出部分的输出波形。为新电路和 AD210 的输入输出电压波形图。其中横轴为时间，纵轴为输出电压幅值。由实验可以看出，在输入频率为 1kHz 时，本隔离电路和集成模拟隔离放大器 AD210 具有相同的线性度和相同的传输延时。但在高频端时，本电路的传输延时要远小于集成隔离放大电路的传输延时。由图 3 可知，在 40kHz 时，本电路的相位差约为 14。此时的输出电压和输入电压没有发生畸变，为
7、线性传输。而集成模拟隔离放大器在 10kHz 时的传输延时约为 72。可见，本隔离放大电路的传输带宽要优于集成模拟隔离放大器。本新型电路的输入输出电压波形(fin 为 40kHz)AD210 的输入输出电压波形(fin 为 10kHz)为本隔离放大器和专用模拟隔离放大器 AD210 以及 ISO124 在性能上的比较。其中，隔离电压、隔离阻抗为光耦 TLP521 的给定参数；输入阻抗、电源电压、输入电压范围为运算放大器 LF353 的给定参数；单位增益带宽、输出电压范围为实际测量值。可以看出，本隔离放大器在有些方面与集成模拟隔离放大器相同（如隔离电压、输入阻抗） 。在小信号带宽方面和输出电压范围上要比集成隔离放大器略差。而当频率升高时，输出电压幅值增大则是需要进一步研究的问题。4 结束语本文提出了一种使用四光耦实现模拟隔离放大电路的新方案。该方案电路结构简单，易于实现，价格低廉。通过与集成模拟隔离放大器 AD210 的比较实验表明，本隔离放大器的性能优良，有很好的应用前景.文章来源地址 http:/
