其它设备 /0 多通道 地址选择 光电耦合器 光电耦合器 地址选择 D/A或 A/D 光电耦合器 前向接口 主单片机 后向接口 光电耦合器 执行机构 图14-3光电耦合隔离的基本配置
17 图14-3 光电耦合隔离的基本配置
光电耦合的主要优点是能有效抑制尖峰脉冲以及各种噪声干扰, 从而使过程通道上的信噪比大大提高。 1432光电隔离的实现 1.ADC、DAC与单片机之间的隔离 对cPU数据总线进行隔离是一种十分理想的方法,全部ⅣO端 口均被隔离。但是,由于在cPU数据总线上是高速(pS级)双 向传输,这就要求频率响应为MH级的隔离器件,这种器件目前 价格较髙。因此,这种方法采用的不多。 通常用下列方法将ADC、DAC与单片机间的电气联系切断。 (1)对AD、DA进行模拟隔离
18 光电耦合的主要优点是能有效抑制尖峰脉冲以及各种噪声干扰， 从而使过程通道上的信噪比大大提高。 14.3.2 光电隔离的实现 1. ADC、DAC与单片机之间的隔离 对CPU数据总线进行隔离是一种十分理想的方法，全部I/O端 口均被隔离。但是，由于在CPU数据总线上是高速（µS级）双 向传输，这就要求频率响应为MHz级的隔离器件，这种器件目前 价格较高。因此，这种方法采用的不多。 通常用下列方法将ADC、DAC与单片机间的电气联系切断。 （1）对A/D、D/A进行模拟隔离 18
对AD、DA变换前后的模拟信号进行隔离,是常用的一种方 法。通常采用隔离放大器对模拟量进行隔离。但所用的隔离型放 大器必须满足AD、D∥A变换的精度和线性要求。例如,如果对 12位AD、DA变换器进行隔离,其隔离放大器要达到13位,甚 至14位精度,如此高精度的隔离放大器,价格昂贵。 (2)在Wo与AD、DA之间进行数字隔离 这种方案最经济,也称数字隔离。AD变换时,先将模拟量变为 数字量,对数字量进行隔离,然后再送入单片机。D∥A变换时, 先将数字量进行隔离,然后进行DA变换。这种方法的优点是方 便、可靠、廉价,不影响AD、DA的精度和线性度。缺点是速 度不高。如果用廉价的光电隔离器件,最大转换速度约为每秒
19 对A/D、D/A变换前后的模拟信号进行隔离，是常用的一种方 法。通常采用隔离放大器对模拟量进行隔离。但所用的隔离型放 大器必须满足A/D、D/A变换的精度和线性要求。例如，如果对 12位A/D、D/A变换器进行隔离，其隔离放大器要达到13位，甚 至14位精度，如此高精度的隔离放大器，价格昂贵。 （2）在I/O与A/D、D/A之间进行数字隔离 这种方案最经济，也称数字隔离。A/D变换时，先将模拟量变为 数字量，对数字量进行隔离，然后再送入单片机。D/A变换时， 先将数字量进行隔离，然后进行D/A变换。这种方法的优点是方 便、可靠、廉价，不影响A/D、D/A的精度和线性度。缺点是速 度不高。如果用廉价的光电隔离器件，最大转换速度约为每秒
3000~5000点,这对于一般工业测控对象(如温度、湿度、 压力等)已能满足要求。 图14-4所示是实现数字隔离的一个例子。该例将输出的数 字量经锁存器锁存后,驱动光电隔离器,经光电隔离之后的 数字量被送到DA变换器。但要注意的是,现场电源F+5V, 现场地FGND和系统电源S+5V及系统地SGND,必须分别由 两个隔离电源供电。还应指出的是,光电隔离器件的数量不 能太多,由于光电隔离器件的发光二极管与受光三极管之间 存在分布电容。当数量较多时,必须考虑将并联输出改为串 联输出的方式,这样可使光电器件大大减少,且保持很高的 抗干扰能力,但传送速度下降了
20 3000～5000点，这对于一般工业测控对象（如温度、湿度、 压力等）已能满足要求。 图14-4所示是实现数字隔离的一个例子。该例将输出的数 字量经锁存器锁存后，驱动光电隔离器，经光电隔离之后的 数字量被送到D/A变换器。但要注意的是，现场电源F+5V， 现场地FGND和系统电源S＋5V及系统地SGND，必须分别由 两个隔离电源供电。还应指出的是，光电隔离器件的数量不 能太多，由于光电隔离器件的发光二极管与受光三极管之间 存在分布电容。当数量较多时，必须考虑将并联输出改为串 联输出的方式，这样可使光电器件大大减少，且保持很高的 抗干扰能力，但传送速度下降了。 20
S。+5V F+5V R 1 MSB DBO DB7 FGND S。+5V 锁存器 FY。+5V D/A R 4 R 1LSB FGND 图14-4数字隔离原理图
21 图14-4 数字隔离原理图