Dati PCB - Tecnologia di isolamento del segnale della scheda PCB

Il Scheda PCB La tecnologia di isolamento del segnale è quella di rendere il segnale digitale o analogico non avere una connessione corrente che attraversa la barriera tra le estremità di trasmissione e ricezione durante la trasmissione. Ciò permette che la differenza tra i livelli di terra o di riferimento al di fuori del trasmettitore e del ricevitore sia fino a diversi chilovolt, e previene le correnti di loop tra diversi potenziali di terra che potrebbero danneggiare il segnale. Main applications are:
(1)Il rumore del terreno del sistema è relativamente grande, che è facile danneggiare il segnale. L'isolamento può separare il segnale in un sottosistema pulito di terra e di alimentazione per garantire l'affidabilità della parte isolata del segnale e soddisfare i requisiti di progettazione del sistema.
(2) La differenza di tensione del sistema è molto grande. Per esempio, in un circuito ad alta corrente, di solito convertiamo la tensione di lavoro nell'intervallo di lavoro ammissibile del IC attraverso l'isolamento.
(3) Il collegamento elettrico tra i livelli di riferimento può creare un percorso di corrente che non è sicuro per l'operatore. Mantenere il flusso di corrente entro limiti di sicurezza attraverso l'isolamento.

Tecnologia di isolamento, it is crucial for progettisti per selezionare diversi dispositivi di isolamento in base ai diversi tipi di segnali isolati e requisiti di isolamento:
(1) I dispositivi di isolamento si basano su trasmettitori e ricevitori ottici per attraversare la barriera di isolamento. Ci sono principalmente optocoppiatori (Figura 4-18) e IC isolati del ricetrasmettitore. La corrente del sistema è interrotta dalla luce, e il condensatore evita anche interferenze elettriche. Tali dispositivi sono utilizzati per segnali digitali.
(2) Trasformatore analogico, che accoppia il segnale di invio e il segnale di ricezione attraverso l'induzione elettromagnetica del trasformatore. I trasformatori sono difficili da realizzare, e i parametri sono difficili da controllare, ed è solitamente impossibile realizzare IC, quindi non è molto conveniente da usare. Ma problemi di linearizzazione costringono l'uso di trasformatori per l'isolamento analogico del segnale.
(3)Al fine di superare l'inconveniente di utilizzare il trasformatore, L'ingegnere utilizza un'onda portante modulata per far attraversare il segnale analogico questa barriera. Così è venuto fuori con un circuito condensatore per accoppiare il segnale modulato per attraversare la barriera. La tensione transitoria ad alta velocità di rotazione che agisce sulla barriera di isolamento può essere utilizzata come segnale per il singolo dispositivo della barriera del condensatore, e un circuito differenziale a due condensatori è sviluppato per fare l'errore. La tecnologia della barriera capacitiva è ora utilizzata nei dispositivi di isolamento digitali e analogici.

1. Scheda PCB tecnologia di isolamento del segnale1.1 Isolating Serial Data Streams
   Esiste una vasta gamma di opzioni per l'isolamento dei segnali digitali. Se il flusso di dati è bit-seriale, Le opzioni vanno dai semplici optocoppiatori ai circuiti integrati isolati del ricetrasmettitore. Key design considerations include:
   Gli optocoppiatori a LED sono una tecnica utilizzata per isolare i problemi di progettazione. Ci sono ora IC basati su LED disponibili con velocità di dati di 10Mb/s e oltre. Un'importante considerazione progettuale è che l'emissione luminosa LEC diminuisce nel tempo. Così in una fase iniziale, i LED devono essere alimentati con corrente in eccesso in modo da poter fornire un'intensità luminosa sufficiente nel tempo. La necessità di fornire corrente in eccesso è un grave problema perché può esserci una fornitura limitata di energia sul lato isolato. Perché i LED possono richiedere correnti di azionamento superiori a quelle disponibili dalle semplici fasi di uscita logiche, sono spesso necessari circuiti di azionamento speciali.

2. (1) la velocità dei dati richiesta;

3. (2) i requisiti di potenza dell'estremità isolata del sistema;

4. (3) Se il canale dati deve essere bidirezionale.

5. 
   

  1.2 Sistema di bus dati parallelo isolato

L'isolamento del bus dati digitale parallelo ha principalmente sei parametri di progettazione. Sulla base dell'isolamento seriale, verranno aggiunti altri tre parametri progettuali principali:

(1) La larghezza del bit del bus;

(2) deviazione ammissibile;

(3) Requisiti di velocità dell'orologio

.
Una serie di optocoppiatori può svolgere questo compito, ma il circuito di supporto può essere complesso. La mancata corrispondenza del tempo di propagazione tra gli optocoppiatori causerà una distorsione dei dati, causare errori di dati all'estremità ricevente. Per ridurre al minimo questo problema, Gli accoppiatori digitali isolati sono utilizzati per supportare il buffering dei dati a doppio buffer all'ingresso e all'uscita.

1.3 Isolamento del segnale analogico

In molti sistemi, I segnali analogici devono essere isolati. I parametri del circuito considerati per i segnali analogici sono completamente diversi dai segnali digitali. Analog signals are usually first considered:

(1) accuratezza dell'isolamento;

(2) Linearità;

(3) Risposta in frequenza;

(4) considerazioni sul rumore;

(5) Alimentazione elettrica isolata.

Elevati requisiti per l'alimentazione elettrica e la messa a terra, specialmente per la fase di ingresso, richiedere che l'alimentazione e la messa a terra dello stadio di ingresso non siano disturbati da altre parti del circuito, that is, è utilizzato un alimentatore isolato. Va inoltre notato che l'accuratezza o la linearità di base di un amplificatore di isolamento non possono essere migliorate dai corrispondenti circuiti di applicazione, ma questi circuiti possono ridurre il rumore e ridurre i requisiti di potenza della fase di ingresso.

1.4 IC multifunzionale per l'isolamento

I versatili IC di acquisizione dati con funzionalità di isolamento offrono ai progettisti l'opportunità di svolgere più attività attraverso schermi di isolamento. Un dispositivo completo di acquisizione dati può includere più interruttori analogici, circuiti di campionamento e mantenimento, amplificatori di strumentazione a guadagno programmabile, A/Convertitori D, e uno o più digitali I/Canali O. Tutte queste funzioni sono controllate tramite una porta dati seriale. Ci sono molti dispositivi tra cui un progettista può scegliere e utilizzare in progetti dove il potenziale del terreno nel sistema è molto diverso. Ogni dispositivo è progettato per requisiti di sistema unici. L'elevato livello di integrazione delle prestazioni del nuovo dispositivo consente operazioni più complesse attraverso barriere di isolamento che in precedenza non erano possibili.

2. layout del segnale di isolamento PCB e cablaggio

L'isolamento del segnale non è solo isolato elettricamente, ma anche isolato il più possibile nel layout e nel cablaggio del PCB. Si osservano principalmente i seguenti punti::

(1) Prestare attenzione al layout della parte isolata del circuito, provare a disposizionarlo in una certa parte del circuito stampato, e avere una certa separazione da altri circuiti. Cercare di assicurarsi che questa parte del circuito sia meno disturbata da altri segnali.
(2) Prestare attenzione all'isolamento di parte dell'alimentazione elettrica e di terra. Assicurarsi di isolare l'alimentazione elettrica e il cavo di massa, specialmente per segnali analogici. La pulizia dell'alimentazione elettrica e del terreno è alta. È necessario isolare l'alimentazione elettrica e la messa a terra di questa parte del circuito attraverso un trasformatore. . Durante l'instradamento, anche layout e allocazione di energia indipendente, tracce o reti di terra.
(3) La disposizione del dispositivo di isolamento deve essere posizionata ragionevolmente per garantire l'indipendenza della parte di isolamento.
(4) Parte del circuito di isolamento necessita di protezione elettrostatica, protezione ad alta tensione, protezione elettromagnetica contro le radiazioni, ecc., prestare attenzione alla posizione di installazione del dispositivo di protezione contro il deflusso su Scheda PCB.