隔离放大器工作原理及其应用

介绍

隔离放大器或单位增益放大器提供从电路的一部分到另一部分的隔离。因此，不能在电路中消耗、使用和浪费功率。该放大器的主要功能是增加信号。运算放大器的相同输入信号作为输出信号从运算放大器精确地传出。这些放大器用于提供电气安全屏障和隔离。这些放大器可保护患者免受电流流出的影响。它们破解了输入和输出之间电信号的欧姆连续性，并且可以为输入和输出提供隔离电源。因此，低电平信号可以被放大。

什么是隔离放大器？

隔离放大器可以定义为输入和输出部分之间没有任何导电接触的放大器。因此，该放大器在放大器的I/p和O/P端子之间提供欧姆隔离。这种隔离必须具有较少的泄漏以及大量的介电击穿电压。输入输出端子中放大器的典型电阻和电容值为电阻应具有10 Tera欧姆，电容器应具有10 pF。

 

隔离放大器

当输入和输出侧之间存在极其巨大的共模电压差异时，经常使用这些放大器。在该放大器中，从输入地到输出地不存在欧姆电路。

隔离放大器设计方法

隔离放大器使用的设计方法有三种，包括：

1.变压器隔离

2.光隔离

3.电容隔离

1）. 变压器隔离

这种类型的隔离使用PWM或频率调制两种信号。在内部，该放大器包括20 KHz振荡器、整流器、滤波器和变压器，为每个隔离级供电。

1.整流器用作主运算放大器的输入。

2.变压器连接电源。

3.振荡器用作次级运算放大器的输入。

4.LPF 用于去除其他频率的分量。

5.变压器隔离的优点主要包括高CMRR、线性度和精度。

变压器隔离的应用主要包括医疗、核能和工业。

2）. 光隔离

在这种隔离中，l信号可以通过LED从生物信号更改为光信号，以便进一步处理。在这种情况下，患者电路是输入电路，而输出电路可以由光电晶体管形成。这些电路由电池供电。i/p 电路将信号转换为光，o/p 电路将光变回信号。

光隔离的优点主要包括：

1.通过使用它，我们可以获得幅度和原始频率。

2.它采用光学方式连接，无需调制器，否则无需解调器。

3.它提高了患者的安全。

变压器隔离的应用主要包括工业过程控制、数据采集、生物医学测量、患者监测、接口元件、测试设备、SCR控制等。

3）. 电容隔离

1.它使用频率调制和输入电压的数字编码。

2.输入电压可以更改为开关电容器上的相对电荷。

3.它包括调制器和解调器等电路。

4.信号通过差分电容式势垒发送。

5.对于双方，分别提供。

电容隔离的优点主要包括;

1.这种隔离可用于消除纹波噪声

2.这些用于模拟系统

3.它包括线性度和高增益稳定性。

4.它对磁噪声具有很高的抗扰度

5.通过使用它，可以避免噪音。

电容隔离的应用主要包括数据采集、接口元件、患者监测、脑电图和心电图。

特征

隔离放大器的主要特点主要包括以下几点。

1.电压供应

2.电流供应

3.工作温度

放大器的供电电压主要是指电压源的范围。电流电源是电源与放大器结合时从电源获取的电流量。放大器的工作温度是环境温度的特定值。

这些放大器使用不同的方法来减少失真和巨大的信号非线性，例如使用LOC（线性光耦合器）来增强放大器在精确信号范围内的线性度。该LOC包括一个连接到2光电二极管的输入LED。这些光电二极管为输入和输出电路供电。

设计该放大器时的主要任务是减少信号漂移，隔离放大器在整个工作过程中频繁发热，然后电路的电流供应将减少。这些放大器通常通过尺寸、性能和成本进行评估，技术要求是信号的稳定性、线性度和高频响应。设计该放大器时的主要考虑因素包括击穿电压和管理泄漏。

如何实现隔离？

当运算放大器的输入阻抗极高时，可能会造成隔离。由于该电路具有高输入阻抗，因此可以从放大电路中汲取微小电流。根据欧姆定律，当电阻高时，从电源中吸取的电流将减少。

 

隔离放大器-电路图

因此，运算放大器不会从电源吸收大量电流。因此，在实践中，不会从电路的一部分吸取和传递电流。因此，该放大器用作隔离器件。

当运算放大器的输入阻抗较低时，它会消耗大量电流。欧姆定律指出，如果负载阻抗的电阻较小，则它通过电源吸收巨大的电流，从而引起高干扰，这与隔离完全相反。在这里，隔离放大器的工作方式类似于缓冲器，尽管它们提供隔离电路的分频，但它们不会增强信号。

隔离放大器应用

这些放大器通常用于信号调理等应用。这可能利用不同的双极性，CMOS和互补双极性放大器，包括斩波器，隔离，仪表放大器。

由于一些设备通过使用低功率电源工作，否则电池。为不同应用选择隔离放大器主要取决于放大器的电源电压特性。

因此，这就是隔离放大器的全部内容，它可用于通过电感耦合隔离输入和输出等信号。这些放大器使用多个通道保护电气和电子元件免受不同应用中的过电压影响。