信号隔离放大器

  隔离信号放大器(隔离信号运放)用于对现场仪表的各类信号调理,隔离,并转换成计算机,DCS,PLC等能接受的标准信号或用户指定的特殊信号。使信号在不等电势的两点进行传送时,避免回路电流的干扰,确保信号的准确性。  隔离是指电气上的隔离,让信号通过其他渠道进行传输,避免电气上的直接相连。隔离放大的基本要求是保证信号不失真,并具有较高的隔离电压和一定的频率范围。常用的隔离方式有变压器耦合、光电耦合和电容耦合。  变压器耦合  众所周知,变压器可以通过磁的耦合将信号从初级传递到次级,起到电气隔离的作用。但是变压器只能变换交流信号,不能传递直流信号。如果被放大的是直流信号,将会被变压器阻断,因此隔离放大器的内部必须有一个调制/解调电路,输入的低频信号,即便是直流,首先被调制成一个高频信号,加在变压器的初级,通过磁的耦合将信号传递到次级;在变压器的次级再经过解调电路还原为低频信号。工作电源经过DC―DC变换,分别为输入和输出电路提供电源,使得隔离放大器可以做到输入、输出、电源三端之间完全隔离。  变压器隔耦合的优点是隔离电压很高,单电源供电,三端隔离,多个放大器可以共用一个电源,不必为每一个隔离放大器配备一个单独的电源。缺点是体积大、较重、频带宽度有限。  光电耦合  光电耦合器也称光电隔离器,简称光耦。光电耦合器以光为媒介传输电信号,它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。所以,它在各种电路中得到广泛的应用,已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这样就完成了电―光―电的转换,从而达到输入、输出信号隔离的目的。由于光电耦合器输入和输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘性能和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。所以,它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件,可以大大增加计算机工作的可靠性。  光电耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传输效率高。缺点是线性度不好,温度稳定性差。通过反馈控制,光电耦合器在这些方面的性能已经有所改善。  电容耦合  利用电容器的电荷感应现象,同样可以达到传递信号,实现电气隔离的目的。电容耦合的特点是借助于数字调制技术,可以保证有很好的线性度和较宽的带宽。

放大器

  放大器(英语:Amplifier)是增加信号幅度或功率的装置,它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的,放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器,输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器,输出则与输入信号成一定函数关系。  增加信号幅度或功率的装置,它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的,放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器,输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器,输出则与输入信号成一定函数关系。放大器按所处理信号物理量分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、液动放大器和气动放大器等,其中用得最广泛的是电子放大器。随着射流技术(见射流元件)的推广,液动或气动放大器的应用也逐渐增多。电子放大器又按所用有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器,其中又以晶体管放大器应用最广。在自动化仪表中晶体管放大器常用于信号的电压放大和电流放大,主要形式有单端放大和推挽放大。此外,还常用于阻抗匹配、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换(如电荷放大器)以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系(如运算放大器)。

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