當(dāng)兩端加上電壓時(shí)，LED就會(huì)發(fā)光。光學(xué)隔離技術(shù)采用了一個(gè)LED以及一個(gè)光電檢測(cè)設(shè)備，利用光作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的跨隔離層傳輸。一個(gè)光電檢測(cè)器接收該LED所發(fā)出的光，并將其再轉(zhuǎn)換回最初的信號(hào)。

圖3 光學(xué)隔離技術(shù)

光電二極管

光學(xué)隔離技術(shù)是最常使用的隔離方法之一。采用光學(xué)隔離的優(yōu)勢(shì)之一便是其抵抗電氣噪聲和磁噪聲干擾的能力。這種技術(shù)的也存在一些不足之處，包括受LED開(kāi)關(guān)速率限制的傳輸速率、高功耗和LED損耗。

電容隔離技術(shù)

電容隔離技術(shù)基于一個(gè)隨電容極板上的電荷量而改變的電場(chǎng)。該電荷跨過(guò)一個(gè)隔離層而被檢測(cè)，并與所測(cè)得信號(hào)值成正比。

圖4 電容隔離技術(shù)

電容隔離技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其抵抗磁噪聲干擾的能力。與光學(xué)隔離技術(shù)相比，電容隔離可以支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，因?yàn)?/span>LED不需要進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。由于電容隔離技術(shù)涉及到用于數(shù)據(jù)傳輸電場(chǎng)的使用，因此它易受到外部電場(chǎng)的干擾。

感應(yīng)耦合隔離技術(shù)

在十九世紀(jì)早期，丹麥物理學(xué)家漢斯?奧斯特發(fā)現(xiàn)，電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，緊挨一個(gè)線(xiàn)圈所產(chǎn)生變化磁場(chǎng)的另一個(gè)線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。第二只線(xiàn)圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流取決于第一個(gè)線(xiàn)圈中電流變化的速率。這一原理被稱(chēng)為互感，并奠定了感應(yīng)隔離技術(shù)的基礎(chǔ)。

圖5 感應(yīng)耦合

感應(yīng)隔離技術(shù)使用了一對(duì)通過(guò)一個(gè)絕緣層分離的線(xiàn)圈。該絕緣層防止任何物理信號(hào)的傳輸。信號(hào)可以通過(guò)改變流經(jīng)其中一個(gè)線(xiàn)圈的電流進(jìn)行傳輸，因?yàn)檫@樣會(huì)使跨過(guò)該絕緣層在第二個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生類(lèi)似的感應(yīng)電流。感應(yīng)隔離技術(shù)可以提供與電容技術(shù)相似的高速傳輸。但是由于感應(yīng)耦合涉及到用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇艌?chǎng)的使用，因此它易受到外部磁場(chǎng)的干擾。

模擬隔離技術(shù)與數(shù)字隔離技術(shù)

現(xiàn)今，許多商業(yè)現(xiàn)成可用（COTS）組件都含有上述隔離實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一。對(duì)于模擬I/O通道，您可以在模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）完成信號(hào)的量化處理之前（模擬隔離）或之后（數(shù)字隔離）在設(shè)備的模擬部分實(shí)現(xiàn)隔離功能。根據(jù)您的隔離實(shí)現(xiàn)在電路中位置的不同，您需要依據(jù)其中的一種技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)不同的電路。您可以基于您的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能、成本和物理需求，選擇模擬或數(shù)字隔離技術(shù)。圖6a和6b展示了實(shí)現(xiàn)隔離功能的不同階段。

圖6b 數(shù)字隔離技術(shù)