如何选择隔离采样中的放大器和调制器？

通过隔离放大器或隔离调制器与低压控制器隔离这些高压系统上测量的反馈信号。隔离放大器的差异输出通常转换为基于放大器电路的单端模拟输出。隔离调制器的输入级类似于AO3407A隔离放大器，驱动器通过隔离屏障传输调制器的输出。

电动驱动器，光电逆变器，工业应用中的不间断电源（UPS）以及汽车应用中的车载充电器（OBC），牵引式逆变器和DC/DC转换器都需要在高电压和电流水平下运行。这些系统通常容易受到电噪声、振动、机械冲击、极端温度、污染物等恶劣复杂工况的影响。

无论是需要通过隔离手段将敏感的电子元器件与快速瞬变高压元器件分开，还是需要各种方法来应对高压浪涌、高接地电位差、保护工业应用中的共模瞬态数据，隔离都是任何高压系统首先要考虑和必要的。通过隔离放大器或隔离调制器与低压控制器隔离这些高压系统上测量的反馈信号。

实现了隔离放大器的电隔离

隔离放大器的输入级由一个驱动输入放大器。-ΔΣ输入放大器由调制器组成。内部精度电阻器固定并设置输入放大器的增益，ΔΣ调制器利用内部参考电压和时钟发生器将模拟输入信号转换为数字位流。驱动器将通过隔离屏障传输调制器的输出。低压侧模拟低通滤波器同步处理接收到的位流和时钟，并呈现为模拟输出信号。

隔离放大器的差异输出通常转换为基于放大器电路的单端模拟输出。这种基于计算放大器的电路可以消除接地环路造成的测量误差，防止数据采集器件受到远程传感器带来的潜在破坏性电压的影响。适合在多通道应用中放大低电平信号。此外，带内部变压器的隔离放大器也可以降低电路成本，因为它不需要额外的隔离电源。

在ΔΣ隔离放大器具有良好的隔离模式噪声抑制能力、高增益精度和稳定性，具有调制、斩波稳定、差分输出等特点。

实现隔离调制器的电隔离

隔离调制器的输入级类似于隔离放大器，驱动器通过隔离屏障传输调制器的输出。隔离数据输出DOUT以更高的频率提供1和0的数字位流。比特流输出的平均时间与模拟输入电压成正比。测量信号由微控制器系列中的数字滤波器重建。

隔离调制器的隔离层可以有效隔离输入输出电路，防止高共模电压线上的噪声电流进入当地系统接地干扰或损坏低电压电路，或者承受能损坏设备或伤害人类的高电压浪涌。目前，越来越多的隔离调制器出现在需要高精度电流测量和电流隔离的电机/逆变器中，这是受益于隔离调制器的高CMTI。其次，隔离调制器技术也在不断优化，提高了与失调和增益误差相关的性能。

隔离放大器与隔离调制器的性能比较

对比两者的区别，一般来说，隔离放大器实现隔离是一个非常固定的方案，各种参数指标都是非常固定的。相比之下，隔离调制器的方案要灵活得多，需要根据具体应用进行权衡。

从样本分辨率来看，隔离放大器在100kHz的带宽下分辨率在11bits，而隔离调制器理论上可以达到14bits以上的分辨率，但需要在分辨率和延迟之间做出选择。说到延迟，隔离放大器的延迟是相对固定的。在2-3微秒之间，隔离调制器的延迟也需要在分辨率、带宽和延迟之间进行权衡，可以实现小于1微秒的延迟。

在精度和漂移性能方面，两种方法都很高，但在实现隔离所需的组件时，隔离放大器方案所需的组件会更多，调制器方案对其他组件的需求也会更少。隔离放大器的整体精度和噪声水平不可避免地会下降，因为测量的模拟信号经历了几次模数和数模的转换，这也会增加额外的延迟。但隔离调制器方案中测量的模拟信号只转换一次，信号质量无疑会更好。此外，由于减少了从差分到单端阶段的转换需求，所需组件的数量也减少了。

如果隔离调制器使用更高的过采样比，测量可以获得更高的精度和更高的样本分辨率。相应地，信号带宽会减少，延迟会增加。相反，通过降低过采样比，可以大大增加带宽，降低延迟，以降低精度和样本分辨率为代价。

小结

因为基于隔离调制器的隔离方案可以根据应用权衡的指标获得极高的分辨率或极低的延迟，所以非常灵活。随着高压系统的集成度越来越高，需要实现的隔离和保护功能也越来越多，对隔离方案能够实现的性能和灵活性的要求也越来越高，高性能的电隔离系统开始转向基于隔离调制器的趋势。

采样隔离系统分辨率信号延迟

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