ZHCY211 December 2024 AMC0106M05 , AMC0106M25 , AMC0136 , AMC0311D , AMC0311S , AMC0386 , AMC0386-Q1 , AMC1100 , AMC1106M05 , AMC1200 , AMC1200-Q1 , AMC1202 , AMC1203 , AMC1204 , AMC1211-Q1 , AMC1300 , AMC1300B-Q1 , AMC1301 , AMC1301-Q1 , AMC1302-Q1 , AMC1303M2510 , AMC1304L25 , AMC1304M25 , AMC1305M25 , AMC1305M25-Q1 , AMC1306M05 , AMC1306M25 , AMC1311 , AMC1311-Q1 , AMC131M03 , AMC1336 , AMC1336-Q1 , AMC1350 , AMC1350-Q1 , AMC23C12 , AMC3301 , AMC3330 , AMC3330-Q1
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- 引言
- 隔離式信號鏈簡介
- 選擇樹
- 電流檢測
- 電壓感測
- EMI 性能
- 終端設備
- 其他參考設計/電路
隔離式放大器和隔離式調制器的性能比較
表 10 顯示了隔離式放大器和隔離式調制器的基本性能差異。
| 類別 | 隔離式放大器 | 隔離式調制器 |
|---|---|---|
| 采樣分辨率 | 11 位（帶寬 = 100kHz） | 可達到 > 14 位， 在分辨率與帶寬或延遲之間進行權衡 |
| 延遲 | 2μs 至 3μs（固定） | 可達到 < 1μs， 在分辨率與帶寬或延遲之間進行權衡 |
| 帶寬 | 工作頻率高達 300kHz 的應用 | 可達到 > 1MHz， 在分辨率與帶寬或延遲之間進行權衡 |
| 精度和漂移性能 | 高 | 非常高 |
| 所需元件數 | 較多 | 較少 |
在基于隔離式放大器的設計 中，測得的模擬信號經過多次模數和數模轉換。隔離式放大器內的各級、差分轉單端級以及 ADC（位于 MCU 或 DSP 外部或內部）會降低整體精度和噪聲性能，并增加延遲。隔離式放大器輸出級中的固定低通濾波器實現會限制信號帶寬。用于差分至單端轉換的外部基于運算放大器的電路可用于創建有源低通濾波器，進一步限制信號帶寬，從而提高噪聲性能。隔離式放大器具有固定的延遲。基于隔離式放大器的設計被用戶熟知并且相對易于實現，因此得到廣泛使用。
如圖 2 所示，在基于隔離式調制器的設計 中，測得的模擬信號僅進行一次模數轉換。此設計無需差分轉單端級，因此減少了元件數量，縮小了設計尺寸。此外，也無需基于隔離式放大器的設計中使用的 ADC。該 ADC 在許多情況下會限制可實現的最大采樣分辨率和精度。與基于隔離式放大器的設計相比，基于隔離式調制器的方法提高了信號噪聲性能和總體精度，并可以實現更高的信號帶寬和更低的延遲。隔離式調制器提供更快的數字比特流輸出，通常高達 20MHz。微控制器系列（如 TMS320F2807x 和 TMS320F2837x）內的 Σ-Δ 濾波器模塊 (SDFM) 提供了一種調優噪聲性能和信號帶寬或延遲的簡便方法。如表 2 所示，使用較高的過采樣率 (OSR) 可得到更高的精度和更高的采樣分辨率，但會降低信號帶寬并增加延遲。同樣，降低 OSR 會降低精度和采樣分辨率，但會增加帶寬并降低延遲。類似的 DSP 或 FPGA 也可以實現此類數字濾波器。
| OSR | ENOB（位） | 穩定時間 (μs) | 延遲 (μs) | 帶寬 (kHz) |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 4.65 | 1.2 | 0.6 | 1250 |
| 16 | 7.57 | 2.4 | 1.2 | 625 |
| 32 | 10.02 | 4.8 | 2.4 | 312.5 |
| 64 | 12.3 | 9.6 | 4.8 | 156.25 |
| 128 | 13.51 | 19.2 | 9.6 | 78.13 |
| 256 | 14.11 | 38.4 | 19.2 | 39.06 |
| 512 | 14.39 | 76.8 | 38.4 | 19.53 |
此外，如圖 3 所示，可以并行實現多個數字濾波器，以便同時實現更高的采樣分辨率、更低的延遲和更高的帶寬。其中一個數字濾波器可以是高 OSR 數字濾波器，用于獲得更好的噪聲性能；另一個數字濾波器可以是低延遲數字濾波器。
圖 3 兩個數字濾波器并行實現鑒于基于隔離式調制器的設計提供的系統優勢，高性能系統趨向于轉向采用基于隔離式調制器的設計。