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6N137光电隔离器应用实例

信号采集系统通常是模拟电路和数字电路的混合体,其中模数变换是不可缺少的。从信号通路来说,a/d变换之前是模拟电路,之后是数字电路。模拟电路和ad变换电路决定了系统的信噪比,而这是评价采集系统优劣的关键参数。为了提高信噪比,通常要想办法抑制系统中噪声对模拟和ad电路的干扰。在各种噪声当中,由数字电路产生并串入模拟及ad电路的噪声普遍存在且较难克服。数字电平上下跳变时集成电路耗电发生突变,引起电源产生毛刺,通常对开关电源影响比线性电源大,因为开关电源在开关周期内不能响应电流突变,而仅由电容提供电流的变化部分。一般数字电路越复杂,数据速率越高,累积的电流跳变越强烈,高频分量越丰富。而普通印刷电路的分布电感较大,使地线不能完全吸收逻辑电平跳变产生的电流高须分量,产生电压的毛刺,而这种毛刺进入地线后就不能靠旁路电容吸收了,而且会通过共同的地线或穿过变压器,干扰模拟电路和ad转换器,其幅度可高达几百毫伏,足以使ad工作不正常。
在研制的某数据集系统中,要求信噪比1000,12位量化级别,并行数据传输,数据传输率500kbs/。要达到上述要求,a/d能否达到转换精度是个关键。在未采用光电隔离器的电路中,虽采取了一系列措施,但因各模块间地线相联,数字电路中尖峰噪声影响仍较大,系统信噪比只达500。故我们采用6n137将模拟电路及ad变换器和数字电路彻底隔离,,如图所示。
图 带光电隔离器的数据采集系统
电源部分由隔离变压器隔离,减少电网中的噪声影响。数字电源和模拟电源不共地,由于模拟电源一般只有±15v,而a/d转换器还需要+5电源,为使数字电路与模拟电路真正隔离,+5电源由+15v模拟电源经dc-dc变换器得到。模拟电路以及a/d转换电路与数字电路的信号联系都通过6n137。逐次比较型a/d并行输出12位数据,每一路信号经缓存器后送入6n137的脚3,进行同相逻辑传输至数字电路,输入端限流电阻选用470ω,输出端上拉电阻选用47kq,输出端电源和地间(即6n137的脚8和脚5间)接0.1μf瓷片电容,作为旁路电容以减少对电源的干扰。6n137的使能端接选通信号,使6n137在数据有效时才工作,减少工作电流。模拟电路和a/d转换所需的各路控制信号也通过6n137接收,接法同上,在时序设计中要特别注意6n137约有50ns的延时。与未采用光电隔离器的数据采集电路相比,系统信噪比提高了一倍以上,满足了系统设计要求。
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