ZHCAFP4 September 2025 AMC0330D , AMC0330R , AMC0330S , AMC0336
用于電壓和電流檢測的隔離式放大器和調制器,是具備電氣隔離功能電路中的關鍵組件。隔離式放大器和調制器能夠在電氣上隔離電路的兩個部分,但同時允許模擬信息的傳輸。
放大器和調制器器件都采用 Σ-Δ 調制器將模擬輸入信號數字化。然后,生成的數字信息會通過電容隔離柵傳輸到器件的另一側。在接收端,放大器會將數字信號重新還原為模擬電壓。在典型系統中,這個模擬電壓隨后會通過連續逼近型寄存器 (SAR) 模數轉換器 (ADC) 轉換回數字信號,而 SAR ADC 往往集成在微控制器 (MCU) 內。
放大器可提供差動輸出、單端固定增益輸出以及單端比例式輸出等多種形式:
調制器器件會將數字信息直接傳遞給 MCU,然后由 MCU 內的數字低通濾波器進行處理。
本應用簡報從噪聲角度展示了不同電壓檢測器件在系統中的表現。
測量結果來自于使用 TMS320F28P650 MCU 與集成式 16 位單端 SAR ADC 的測試配置。采樣頻率為 312.5kHz。差動輸出放大器 AMC0330D 連接到基于 OPA365 的差分放大器以匹配 ADC 輸入電壓范圍。ADC 使用外部 3V 電壓基準 REF5030。調制器配置使用 32 的過采樣率 (OSR) 和 10MHz 時鐘。在這種情況下,新數據的可用速率與 ADC 的數據速率相同。
系統的噪聲水平非常低。遺憾的是,任意波形發生器 (AWG) 或源測量單元 (SMU) 的噪聲水平更高,從而影響測試。因此,測量僅在輸入電壓 VIN=0V 的條件下進行,并通過在輸入端并接 50? 終端來保證。每次測試運行使用 8192 個樣本來生成柱狀圖。
性能最佳的器件是調制器。這是因為它只進行一次模數轉換。由于噪聲水平低,調制器是高分辨率測量的首選器件,例如高性能伺服驅動器中的同相電流檢測。
采用隔離式放大器的系統通常會執行兩次模數轉換,每次都會降低信號保真度。第一次轉換發生在隔離式放大器中。第二次轉換發生在 MCU 中。差動輸出器件與單端比例式輸出器件的性能大致相同。如上所述,當隔離式放大器與 ADC 之間的物理距離較遠時,更推薦使用差動輸出器件。
在系統層面,單端比例式輸出器件的性能略優于單端固定增益輸出器件。這與其在系統層面抑制低頻噪聲的能力有關,如 比例式輸出隔離式放大器的系統優勢 應用手冊中所示。請參見 圖 11 進行比較研究。
圖 1 隔離器件輸出代碼柱狀圖比較 (VIN=0V)