技術(shù)頻道
      		
		
      
	
      

      

      
	
      
		
      
		    
		
      
		
      
		
      
			
      順源4-20mA信號(hào)隔離放大器/隔離變送器 DC/DC電源模塊
      
			
      
				
      
					分類(lèi)：解決方案
					日期：2009-06-20 08:55:39
					來(lái)源：廠商									
      
			
      
			
      
			
        聯(lián)系人：陳志娟 手機(jī)：13480868230 QQ：215596524    MSN:chenzhijuan00@hotmail.com
         ISO 4-20mA-P是一種兩線制4-20mA 信號(hào)隔離調(diào)理器，它可以將有源4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成隔離的無(wú)源電流信號(hào)，二線制供電回路（防爆方式）輸出。屬于SUNYUAN　ISO 4-20mA系列的產(chǎn)品。
        該IC內(nèi)部包含有電流信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路、信號(hào)耦合隔離變換電路等。很小的輸入等效電阻，使該IC能夠從傳感器回路中采集到的信號(hào)電壓達(dá)到超寬范圍（7.5—32V），以滿足用戶無(wú)需外接輔助電源而實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)距離、無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)男枰Ｔ揑C輸出是針對(duì)24VDC和取樣電阻（負(fù)載電阻）相串聯(lián)的二線制供電回路來(lái)設(shè)計(jì)的，同當(dāng)前流行的模擬量輸入接口板（上位機(jī)）、PLC、DCS或其他儀表的模擬量輸入端口相匹配。 ISO 4-20mA-P產(chǎn)品使用非常方便，只需外接一個(gè)50KΩ的多圈電位器進(jìn)行ADJ校正，即可實(shí)現(xiàn)兩線制4-20mA信號(hào)的隔離、傳輸和變送功能或信號(hào)的一進(jìn)二出、二進(jìn)二出等變換功能。
        模擬信號(hào)隔離放大器 技術(shù)應(yīng)用
        4-20mA ISOLATION AMPLIFIER
        關(guān)鍵詞：模擬信號(hào):0-10mA/0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V/0-±5V/1-5V等輸入與輸出之間的隔離及變換。

        說(shuō)　明：ISO系列隔離放大器是一種將模擬信號(hào)按比例進(jìn)行隔離和轉(zhuǎn)換的混合集成電路（IC），它分為有源（含輔助電源）型和無(wú)源型兩大類(lèi)。

        　　無(wú)源型IC內(nèi)部包含有電流信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路、信號(hào)耦合隔離變換電路等，很小的輸入等效電阻，使該IC的輸入電壓達(dá)到超寬范圍（7.5—32V），以滿足用戶無(wú)需外接電源而實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)距離、無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)男枰?nèi)部的陶瓷基板、印刷電阻工藝及新技術(shù)隔離措施使器件能達(dá)到3KVAC絕緣電壓和工業(yè)級(jí)寬溫度、潮濕、震動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境要求。ISO 4-20mA系列產(chǎn)品使用非常方便無(wú)需外接任何元件即可實(shí)現(xiàn)4-20mA電流環(huán)隔離或信號(hào)一進(jìn)二出、二進(jìn)二出等變換功能。

        　　有源型IC是在同一芯片上集成了一個(gè)高隔離的DC/DC電源及高性能線性光電耦合器的混合集成電路。該芯片除了為內(nèi)部放大電路供電外，還可以向外部（信號(hào)輸入與輸出端）提供兩組隔離的正、負(fù)直流電源和兩組的5VDC穩(wěn)壓基準(zhǔn)源，專供外部電路擴(kuò)展用，如電橋電路、小信號(hào)前置放大電路等用戶專用電路。該系列產(chǎn)品具有寬信號(hào)帶寬20KHZ，可對(duì)0~±10VDC雙向直流信號(hào)或0~5VAC的交流信號(hào)進(jìn)行隔離、調(diào)理和變換。該IC體積很小，使用非常方便，只需很少外部元件即可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的（I/I　I/V　V/I　V/V）隔離及變換功能。

        　　主要應(yīng)用領(lǐng)域： 模擬信號(hào)數(shù)據(jù)采集，隔離傳輸及供電，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離傳輸及變換，地線干擾抑制，信號(hào)遠(yuǎn)程無(wú)失真?zhèn)鬏敚瑑x器儀表與傳感器信號(hào)的隔離變換。電力設(shè)備及醫(yī)療儀器安全隔離柵。

        產(chǎn)品體系：ISO　4-20mA 系列———兩線無(wú)源4-20mA信號(hào)隔離調(diào)理IC
        　　　　　ISO-Ax-Px-Ox系列———直流電流信號(hào)（I/V　I/I）隔離放大器IC
        　　　　　ISO-Ux-Px-Ox系列———直流電壓信號(hào)（V/I　V/V）隔離放大器IC
        　　　　　ISO1001 /1002 系列———直流雙向或交流信號(hào)隔離放大器IC

        產(chǎn)品特性：　　　
        精度等級(jí)：0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)
        全量程范圍內(nèi)極高的線性度(非線性度<0.2%)
        國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào): 0-10mA/0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V/0-±5V/1-5V輸入/輸出。具有低輸入阻抗和輸出高負(fù)載能力
        信號(hào)輸入/輸出/輔助電源之間 3KV　三隔離
        單電源供電,可為用戶在信號(hào)輸入或輸出端提供隔離電源
        低成本,小體積,標(biāo)準(zhǔn)單列SIP12和雙列DIP24腳IC封裝 
        工業(yè)級(jí)工作溫度范圍，符合UL-94標(biāo)準(zhǔn)的阻燃材料真空灌封

        一、概述
        　　信號(hào)隔離技術(shù)是使模擬信號(hào)在發(fā)送時(shí)不存在穿越發(fā)送和接收端之間屏障的電流連接。這允許發(fā)送和接收端外的地或基準(zhǔn)電平之差值可以高達(dá)幾千伏，并且防止了可能損害信號(hào)的不同地電位之間的環(huán)路電流。信號(hào)地的噪聲可使信號(hào)受損。隔離可將信號(hào)分離到一個(gè)干凈的信號(hào)子系統(tǒng)地，使傳感器、儀器儀表或控制系統(tǒng)與電源之間互相隔離，從而保證整個(gè)系統(tǒng)裝置的工作安全、可靠及穩(wěn)定。

        　　而在另一種應(yīng)用中，基準(zhǔn)電平之間的電連接可隔離產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于操作人員或病人不安全的電流通路。
        　　
        　　信號(hào)隔離器件依賴于無(wú)發(fā)送器和接收器來(lái)跨越隔離屏障，這種器件曾用于數(shù)字信號(hào)，但線性化問(wèn)題迫使模擬信號(hào)隔離采用變壓器、光電耦合器、電容或光電池等器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 
        　　模擬信號(hào)隔離：在很多系統(tǒng)中，模擬信號(hào)必須隔離。模擬信號(hào)所考慮的電路參量完全不同于數(shù)字信號(hào)。

        　　模擬信號(hào)通常先要考慮：精度或線性度、頻率響應(yīng)、噪聲等。

        　　然后是對(duì)電源的要求，電源要求高隔離、高精度、低噪聲，特別是對(duì)輸入級(jí)。也應(yīng)該關(guān)注隔離放大器的基本精度或線性度不能依靠相應(yīng)的應(yīng)用電路來(lái)改善，但這些電路可降低噪聲和降低輸入級(jí)電源要求。

        　　對(duì)于電源噪聲的干擾，可以采用調(diào)制載波使模擬信號(hào)跨越這個(gè)屏障。如ISO 4-20的兩線無(wú)源信號(hào)隔離放大器使模擬隔離簡(jiǎn)化。輸入信號(hào)被占空度調(diào)制并以數(shù)字方式發(fā)送跨過(guò)屏障。輸出部分接收被調(diào)制的信號(hào)，把它變換回模擬信號(hào)并去掉調(diào)制/解調(diào)過(guò)程中固有的紋波成分。

        　　對(duì)信號(hào)隔離的另一問(wèn)題是隔離放大器輸入級(jí)所需的功耗，而隔離放大器的輸入阻抗及自身的等效電阻是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。而輸出級(jí)通常以機(jī)殼或地為基準(zhǔn)，輸入級(jí)通常浮動(dòng)在另一個(gè)電位上。因此，輸入級(jí)的電源也必須隔離。通常用一個(gè)單電源（5V/12V/15V/24V），而不是理想中使用的正、負(fù)雙電源。

        二、原理介紹

        　　通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本系列產(chǎn)品達(dá)到了預(yù)期的目的。 附圖說(shuō)明:

        圖一、隔離放大器原理框圖


        圖一 . 1.兩線無(wú)源4-20mA隔離放大器原理框圖


        圖一 . 2. ISO 1001系列電壓輸出內(nèi)置電源隔離放大器原理框圖


        圖一 . 3. ISO APO系列電流輸出內(nèi)置電源隔離放大器原理框圖


        3、典型電性能指標(biāo)：



        三、典型應(yīng)用技術(shù)

        　　圖三、為ISO 系列隔離放大器典型應(yīng)用接線原理圖，其中輸入和輸出放大器都為跟隨方式。 此時(shí)隔離放大器的整體放大倍數(shù)為20倍，R1，R2和W1為調(diào)零電路，R1=5.1K　 R2=2K　W1=2K（多圈電位器）。　 輔助電源為 +12VDC,R3和W3為增益調(diào)節(jié)電路，R3=39K　W3=10K（多圈電位器）


        圖三. ISO 系列隔離放大器典型應(yīng)用接線原理圖


        信號(hào)輸入放大器設(shè)計(jì)：
        　　圖四　為輸入放大器電路，當(dāng)輸入放大器輸出（21腳COM端）為0.5V時(shí)，輸出即為5V（13和14腳短接時(shí)）。輸入反相放大電路：
        　　圖五　為輸入反相放大電路接線圖，其中放大倍數(shù)為：Kin = - R11/R12　　R3 = R11//R12
        例如：當(dāng)輸入Vin為0~-100mV，輸出為0~5V時(shí)，可以取：R11=50K　R12=10K　R13=8.3K　　放大倍數(shù)：Kin=-50/10=-5 輸入同相放大電路：
        　　圖六　為輸入同相放大電路接線圖，其放大倍數(shù)為：Kin=1+R2/R1

        圖四 輸入放大器


        圖五 反相放大器接線圖


        圖六 同相放大器接線圖

        　　ISO 1001 為用戶設(shè)計(jì)了一個(gè)輸出放大器，其原理如圖七 所示，F(xiàn)B為放大器的反相輸入端，當(dāng)13和14腳短接時(shí)，輸出放大倍數(shù)Kout=1+33/10=4.3，由于隔離放大器部分已有2.35倍的放大倍數(shù)，所以，總放大倍數(shù)K=4.3*2.35=10.1。　
        　　當(dāng)輸入放大器的COM端電壓達(dá)不到0.5V時(shí)，可以通過(guò)輸出放大器調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，如圖八　所示，W2可以取1~100K（多圈電位器）。
        
			
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