Имеется в электронике такое понятие как гальваническая развязка. Её хорошее определение — энергопередача либо сигнала между электрическими цепями без электрического контакта. Если вы новичок, то эта формулировка покажется весьма общей а также таинственной.

В случае если же вы имеете инженерный опыт либо легко прекрасно не забывайте физику, то вероятнее уже поразмыслили про оптроны и трансформаторы.
Смотрите кроме этого: Бесконечность не предел

В современных мультимедиа-проектах видеосигнал передается в цифровом виде. на данный момент возможно смело утверждать, что аналоговый видеосигнал уходит в прошлое. Вследствие этого был предложен термин «аналоговый закат», что в широком смысле употребляется для описания основной тенденции в опытной AV-индустрии, которая связана с выпихиванием аналогового видео деятельно развивающимися цифровыми форматами.Большинство разработок в сфере новых видеотехнологий для устройств отображения, видеоисточников, и форматов большого разрешения и 3D по собственной природе являются цифровыми.

Статья под катом посвящена разным методам гальванической развязки цифровых сигналов. Поведаем для чего оно по большому счету необходимо и как производители реализуют изоляционный барьер «в» современных микросхем.Обращение, как уже сообщено, отправится о изоляции цифровых сигналов. Потом по тексту под гальванической развязкой будем осознавать передачу информационного сигнала между двумя свободными электрическими цепями.

Для чего оно нужноСуществует три главные задачи, каковые решаются развязкой цифрового сигнала.Первой приходит в голову защита от высоких напряжений. Вправду, обеспечение гальванической развязки — это требование, которое предъявляет техника безопасности к практически всем электроприборов. Пускай микроконтроллер, что имеет, конечно, маленькое напряжение питания, задает управляющие сигналы для силового транзистора либо другого устройства большого напряжения.

Это более чем распространенная задача. В случае если между драйвером, что увеличивает управляющий сигнал по напряжению и мощности, и управляющим устройством не окажется изоляции, то микроконтроллер рискует попросту сгореть.

К тому же, с цепями управления в большинстве случаев связаны устройства ввода-вывода, соответственно и человек, нажимающий кнопку «включить», легко может замкнуть цепь и взять удар в пара сотен вольт.Итак, гальваническая развязка сигнала помогает для защиты человека и техники.не меньше популярным есть применение микросхем с изоляционным барьером для сопряжения электрических цепей с различными напряжениями питания. Тут всё легко: «электрической связи» между цепями нет, исходя из этого сигнал логические уровни информационного сигнала на выходе и входе микросхемы будут соответствовать питанию на «входной» и «выходной» цепях соответственно.Гальваническая развязка кроме этого употребляется для увеличения помехоустойчивости совокупностей.

Одним из главных источников помех в радиоэлектронной аппаратуре есть так называемый неспециализированный провод, довольно часто это корпус устройства. При передаче информации без гальванической развязки неспециализированный провод снабжает нужный для передачи информационного сигнала неспециализированный потенциал приёмника и передатчика.

Потому, что в большинстве случаев неспециализированный провод является одним из полюсов питания, подключение к нему различных электронных устройств, в особенности силовых, ведет к происхождению краткосрочных импульсных помех. Они исключаются при замене «электрического соединения» на соединение через изоляционный барьер.Как оно работаетТрадиционно гальваническая развязка строится на двух элементах — оптронах и трансформаторах.

В случае если опустить подробности, то первые используются для аналоговых сигналов, а вторые — для цифровых. Мы разглядываем лишь второй случай, исходя из этого имеет суть напомнить читателю о том кто таковой оптрон.Для передачи сигнала без электрического контакта употребляется пара из излучателя света (значительно чаще светодиод) и фотодетектора.

Электрический сигнал на входе преобразуется в «световые импульсы», проходит через светопропускающий слой, принимается фотодетектором и обратно преобразуется в электрический сигнал.Оптронная развязка заслужила огромную популярность и пара десятилетий являлась единственной разработкой развязки цифровых сигналов. Но, с развитием полупроводниковой индустрии, с интеграцией всего и вся, показались микросхемы, реализующие изоляционный барьер за счет вторых, более новейших технологий.

Цифровые изоляторы — это микросхемы, снабжающие один либо пара изолированных каналов, любой из которых «обгоняет» оптрон по точности и скорости передачи сигнала, по уровню устойчивости к помехам и, значительно чаще, по цене в пересчете на канал. Изоляционный барьер цифровых изоляторов изготавливается по разным разработкам. Небезызвестная компания Analog Devices в цифровых изоляторах ADUM в качестве барьера применяет импульсный трансформатор.

В корпуса микросхемы расположено два кристалла и, выполненный раздельно на поллимидной пленке, импульсный трансформатор. Кристалл-передатчик по фронту информационного сигнала формирует два маленьких импульса, а по спаду информационного сигнала — один импульс.

Импульсный трансформатор разрешает с маленькой задержкой взять на кристалле-передатчике импульсы по которым выполняется обратное преобразование.Обрисованная разработка удачно используется при реализации гальванической развязки, значитльно лучше оптроны, но имеет последовательность недочётов, которые связаны с чувствительностью трансформатора к риску и помехам искажений при работе с маленькими входными импульсами. Значительно более большой уровень устойчивости к помехам обеспечивается в микросхемах, где изоляционный барьер реализуется на емкостях.

Применение конденсаторов разрешает исключить сообщение по постоянному току между передатчиком и приёмником, что в сигнальных цепях это эквивалентно гальванической развязке.В случае если окончательное предложение вас взбудоражило..Если вы почувствовали жгучее желание закричать что гальванической развязки на конденсаторах быть не имеет возможности, то советую посетить треды наподобие этого. В то время, когда ваша гнев утихнет, обратите внимание что все эти споры датируются 2006 годом.

В том направлении, как и в 2007, мы, как мы знаем, не возвратимся. А изоляторы с емкостным барьером в далеком прошлом производятся, употребляются и превосходно трудятся.Преимущества емкостной развязки заключаются в высокой энергетической эффективности, малых устойчивости и габаритах к внешним магнитным полям. Это разрешает создавать недорогие интегральные изоляторы с высокими показателями надежности.

Они выпускаются двумя компаниями — Texas Instruments и Silicon Labs. Эти компании применяют разные разработки создания канала, но и в том и другом случае в качестве диэлектрика употребляется диоксид кремния. Данный материал имеет большую электрическую прочность и уже много лет употребляется при производстве микросхем.

Как следствие, SiO2 легко интегрируется в кристалл, причем для обеспечения напряжения изоляции величиной в пара киловольт достаточно слоя диэлектрика толщиной в пара микрометров.На одном (у Texas Instruments) либо на обоих (у Silicon Labs) кристаллах, каковые находятся в корпусе цифрового изолятора, расположены площадки-конденсаторы. Кристаллы соединяются через эти площадки, так информационный сигнал проходит от приемника к передатчику через изоляционный барьер.Не смотря на то, что Texas Instruments и Silicon Labs применяют весьма похожие разработки интеграции емкостного барьера на кристалл, они применяют совсем различные правила передачи информационного сигнала.Любой изолированный канал у Texas Instruments представляет собой довольно сложную схему.

Разглядим её «нижнюю половину». Информационный сигнал подается на RC-цепочки, с которых снимаются маленькие импульсы по спаду и фронту входного сигнала, по этим импульсам сигнал восстанавливается. Таковой метод прохождения емкостного барьера не подходит для медленноменяющихся (низкочастотных) сигналов. Производитель решает эту проблему дублированием каналов — «нижняя добрая половина» схемы есть высокочастотным каналом и предназначается для сигналов от 100 Кбит/сек.

Сигналы с частотой ниже 100 Кбит/сек обрабатываются на «верхней половине» схемы. Входной сигнал подвергается предварительной ШИМ-модуляции с громадной тактовой частотой, модулированный сигнал подается на изоляционный барьер, по импульсам с RC-цепочек сигнал восстанавливается и в будущем демодулируется.

Схема принятия ответа на выходе изолированного канала «решает» с какой «половины» направляться подавать сигнал на выход микросхемы.Как видно на схеме канала изолятора Texas Instruments, и в низкочастотном, и в высокочастотном каналах употребляется дифференциальная передача сигнала. Напомню читателю её сущность.Дифференциальная передача — это несложный и действенный метод защиты от синфазных помех.

Входной сигнал на стороне передатчика «разделяется» на два инверсных приятель-приятелю сигнала V+ и V-, на каковые синфазные помехи различной природы воздействуют одинаково. Приемник осуществляет вычитание сигналов и в следствии помеха Vсп исключается.Дифференциальная передача кроме этого употребляется в цифровых изоляторах от Silicon Labs. Эти микросхемы имеют более несложную и надежную структуру.

Для прохождения через емкостный барьер входной сигнал подвергается высокочастотной OOK (On-Off Keyring) модуляции. Иначе говоря «единица» информационного сигнала кодируется наличием высокочастотного сигнала, а «ноль» — отсутствием высокочастотного сигнала. Модулированный сигнал проходит без искажений через несколько емкостей и восстанавливается на стороне передатчика.Цифровые изоляторы Silicon Labs превосходят микросхемы ADUM-ы по практически всем главных черт.

Микросхемы от TI снабжают приблизительно такое же уровень качества работы как Silicon Labs, но в отдельных случаях уступают в точности передачи сигнала.Где оно работаетХочется добавит несколько слов о том в каких микросхемах употребляется изоляционный барьер.Первыми стоит назвать цифровые изоляторы. Они являются пара изолированных цифровых каналов, объединенных в одном корпусе. Выпускаются микросхемы с разной конфигурацией входных и выходных однонаправленных каналов, изоляторы с двунаправленными каналами (употребляются для развязки шинных интерфейсов), изоляторы со встроенным DC/DC-контроллером для изоляции питания.Ещё больше картинокМикросхема серии Si86xx — цифровой изолятор с четырьмя прямыми и двумя обратными каналами Микросхема серии Si860x — цифровой изолятор с двумя двунаправленными и двумя однонаправленными каналами Микросхема серии Si88xx — цифровой изолятор с двумя каналами и встроенным DC/DC-контроллером Не считая цифровых изоляторов выпускаются изолированные драйверы силовых транзисторов, а также на посадочное место оптодрайверов, усилители токового шунта, гальваноразвязанные АЦП и др.Ещё больше картинокМикросхема серии Si823x — изолированный драйвер верхнего и нижнего ключаМикросхема серии Si8261 — изолированный драйвер с эмулятором светодиода на входеМикросхема серии Si8920 — изолированный усилитель токового шунтаМикросхема серии Si890x — изолированный АЦПКонец. Сохраняю надежду было весьма интересно)

Случайная статья:

• Лучшие продукты 2013 года: материнские платы
• 5 Способов совместить возможности популярных веб-сервисов

Гальваническая развязка

Похожие статьи:

• Телепорт-12. если нужен «сквозной» канал передачи данных

  Сейчас храбрецом поста станет преобразователь интерфейсов Телепорт 12. Прошу обожать и жаловать.Рис. 1. Телепорт-12 организует «сквозной» канал…

• Правильно пожарить мясо? не проблема, если под рукой meater

  Одна из вещей, без которых человек не имеет возможности прожить — это еда. Причем все мы любим вкусно покушать, правда? А одним из самые вкусных…

• Как разблокировать телефон самсунг, если забыл пароль

  Чтобы обезопасисть собственный устройство, многие пользователи устройств Samsung устанавливают блокировку, которая способна не допустить просмотр и…