PCBブログ - PCBボード信号分離技術について

PCBボード信号分離技術は、デジタルまたはアナログ信号を送信するときに、送信端と受信端との間の障壁を横切る電流接続を持たせることである. これにより、送信機及び受信機の外部の接地レベル又は基準レベル間の差は、最大数キロボルトになる, そして、信号を損傷する可能性のある異なる接地電位間のループ電流を防止する. 主な用途は下記のようになる。

(1) システムグランドのノイズは比較的大きい。信号を損傷しやすい. 分離は、信号の分離された部分の信頼性を確実にし、システム設計要件を満たすために、信号をクリーン信号サブシステムグランドおよび電源に分離することができる.
(2) システムの電圧差は非常に大きい。例えば, 高電流回路で, 我々は、通常、絶縁を介してICの許容動作範囲に動作電圧を変換する.
(3) 基準レベル間の電気的接続は電流経路を形成することができる。それで操作者にとって安全ではない。隔離を通して安全な限界の中で現在の流れを保ってください.

設計者が分離した信号と分離要件の異なるタイプに従って異なる分離デバイスを選択することは重要である。

(1)分離デバイスは、分離障壁を横切るために光送信機およびレシーバに依存する。主に光カプラ及び隔離トランシーバICがある。システムの電流は光によって中断される, そして、コンデンサも電気干渉を避けます. このような装置はデジタル信号に使用される.
(2) エー変圧器の電磁誘導を介して送信信号と受信信号を結合するNALog変圧器。 変圧器は作るのが難しい, パラメータを制御するのは難しい, そして、ICを作るのは、通常不可能です, だから使用するのは非常に便利ではない. しかし線形化問題はアナログ信号分離のための変圧器の使用を強制する.
(3)変圧器の使用の不都合を克服するために、エンジニアは、アナログ信号をこのバリアと交差させるために変調搬送波を使用する. そこで、変調された信号をバリアに交差させるためのコンデンサ回路を考え出した. 分離障壁に作用する高スルーレート過渡電圧は、単一のキャパシタバリアデバイス100の信号として使用することができる, そして、2つのコンデンサ差動回路は、エラーを作るために呈される. 容量性バリア技術は、デジタル及びアナログ分離デバイスで使用される.

1. PCBボード信号分離技術
1.1 シリアルデータストリームの分離
デジタル信号を分離するためのオプションの広い範囲があります。データストリームがビットシリアルであるなら, オプションは単純な光結合器から孤立トランシーバICに及ぶ. キーデザインの考慮点は以下の通りです。
(1) 必要なデータレート；
(2)システムの孤立した端の電力要件;
(3) データチャンネルが双方向でなければならないかどうか.
LEDベースの光結合器は設計問題を分離するための技術である. 現在10 Mbのデータ速度で利用できるLEDベースのICがあります/s以上. 重要な設計考慮は、LEC光出力が時間とともに減少するということである. 早めに, LEDは、時間とともに十分な出力光強度を提供できるように、過剰電流を供給しなければならない. 過剰な電流を供給する必要は重大な問題である。なぜなら、孤立した側で電力の供給が制限されているからである. LEDは、簡単な論理出力段から得られる駆動電流よりも大きな駆動電流を必要とすることができるので, 特別な駆動回路はしばしば必要とされる.

1.2孤立並列データバスシステム

並列ディジタルデータバスの分離は主に6つの設計パラメータを有する。直列隔離に基づいて, もう3つの主要な設計パラメータが追加されます。
(1) バスのビット幅;
(2) 許容偏差;
(3) クロック速度要件.
オプトカプラーのアレイはこの仕事を成し遂げることができます, しかし、支持回路デジタル信号を分離するためのオプションの広い範囲があります。は複雑であり得る. 光結合器間の伝搬時間不整合はデータスキューを引き起こす, 受信端でデータ誤りを引き起こすこと. この問題を最小限にする, 分離されたデジタルカプラーは、入力と出力で二重にバッファリングされたデータバッファリングをサポートするのに用いられます.

1.3 アナログ信号分離

多くのシステムにおいて、アナログ信号を隔離しなければならない. アナログ信号について考慮される回路パラメータはディジタル信号とは全く異なる. 通常アナログ信号は最初に考慮される。
(1)隔離精度;
(2) 線形性;
(3) 周波数応答;
(4) 騒音問題;
(5) 絶縁電源.
電力供給及びグランドの要求, 特に入力段, 入力段の電源およびグラウンドが回路の他の部分によって妨げられないことを必要とする, that is, 絶縁された電源が使われる. また、分離増幅器の基本的な精度または線形性は、対応するアプリケーション回路100によって改善されないことに留意すべきである, しかし、これらの回路は、ノイズを低減し、入力段電力要求量を減らすことができる.

1.4 アイソレーション用多機能IC

アイソレーション機能を備えた汎用データ収集ICは設計者に分離スクリーン間で複数のタスクを達成する機会を与える. 完全なデータ取得装置は、複数のアナログスイッチを含むことができる, サンプルホールド回路, プログラマブル利得計装増幅器, A/三次元コンバータ, つ以上のデジタルI/チャンネル. これらの機能はシリアルデータポートを通して制御される. 設計者が選ぶことができる多くの装置があり、システムの接地電位が非常に異なる設計で使用する. 各デバイスは、ユニークなシステム要件のために設計されて. 新しい装置の高レベルの集積化は、以前に可能でなかった分離障壁を横切ってより複雑な操作を可能にする.

2. PCB分離信号のレイアウトと配線

信号分離は電気的に分離されるだけではない。しかし、PCBのレイアウトと配線においても、できるだけ孤立した. 主に以下の点が挙げられる。
(1)回路の孤立部分のレイアウトに注意してください。回路基板のある部分にレイアウトしてみてください, そして、他の回路からの特定の分離. 回路のこの部分が他の信号によって妨げられないようにしてください.
(2) 電源とグラウンドの一部の分離に注意してください。電源と接地線を隔離してください, 特にアナログ信号. 電源と地面の清浄度は高い. 回路のこの部分の電源とグランドを変圧器を通して分離する必要がある. . ルーティング時, また、レイアウトと独立した電源を割り当てる, 地面跡またはネットワーク.
(3) 分離装置のレイアウトは、分離部の独立性を確実にするために合理的に配置されるべきである。
(4)絶縁回路の一部は静電保護を必要とする。高電圧保護, 電磁放射線防護, etc., 流出防止装置の設置位置に注意。PCBボード.

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