Bevezetés

A galvanikus leválasztás (leválasztás), amelyet általában egyszerűen leválasztásnak neveznek, az a mód, ahogyan az elektromos rendszer egyes részei különböző földpotenciálokon lehetnek. A szétválasztás két leggyakoribb oka az ipari minőségű termékek meghibásodásával szembeni biztonság, és ahol szükséges vezetékes kommunikáció eszközök között, mindegyik saját tápegységgel rendelkezik.

Teljesítményleválasztási módszerek

transzformátorok

A leválasztás leggyakoribb formája a transzformátor használata. Olyan teljesítménystabilizáló áramkör tervezésekor, ahol leválasztásra van szükség, a tervezés leválasztó része a feszültségszint növelésének/csökkentésének szükségességéhez kapcsolódik, és nem tekinthető a rendszer különálló részének. Abban az esetben, ha a teljes elektromos rendszert le kell szigetelni (például sok autóipari tesztberendezés megköveteli, hogy a tápegységeket le kell választani a váltakozó áramú hálózatról), egy 1:1-es transzformátor szerelhető sorba a rendszerrel, hogy biztosítsa az áramellátást. szükséges elszigeteltség.

1. ábra - SMD transzformátorok tartománya

Kondenzátorok

A szétválasztás kevésbé elterjedt módja a kondenzátorok soros használata. A kondenzátorokon keresztül áramló váltakozó áramú jelek lehetősége miatt ez a módszer lehet hatékony mód az elektromos rendszer részeinek leválasztása a váltakozó áramú hálózatról. Ez a módszer kevésbé megbízható, mint a transzformátor módszer, mert hiba esetén a transzformátor megszakítja az áramkört és a kondenzátor rövidre zár. A váltóáramú hálózatról való galvanikus leválasztás egyik célja, hogy hiba esetén a felhasználó biztonságban legyen a működő, korlátlan áramforrástól.

2. ábra - Példa kondenzátorok használatára a szétválasztás létrehozására

Jelszigetelési módszerek

Optoizolátorok

Ha az áramkör két része között különböző földpotenciálokon jelnek kell áthaladnia, az opto-leválasztó (optocsatoló) népszerű megoldás. Az opto-leválasztó egy fototranzisztor, amely kinyílik ("bekapcsol"), amikor a belső LED feszültség alá kerül. A belső LED által kibocsátott fény a jelút, így a földpotenciálok közötti szigetelés nem szakad meg.

3. ábra - Egy tipikus opto-leválasztó vázlata

Hall érzékelő

A különálló földpotenciállal rendelkező elektromos rendszerek közötti információtovábbítás másik módja a Hall-effektuson alapuló érzékelő alkalmazása. A Hall érzékelő nem invazív módon érzékeli az indukciót, és nem igényel közvetlen érintkezést a vizsgált jellel, és nem sérti meg az elválasztó gátat. Az induktív információ különböző földpotenciálú áramkörökön keresztül történő továbbításának legáltalánosabb módja az áramérzékelők.

4. ábra - Áramérzékelő a vezetőn keresztüli áram mérésére

Következtetés

A galvanikus leválasztás (leválasztás) olyan elektromos rendszerek/alrendszerek szétválasztása, amelyekben nem egyenáram áramolhat, és amelyek különböző földpotenciálokkal rendelkezhetnek. A szétkapcsolás főbb kategóriákra osztható: teljesítmény és jel alapján. Számos módja van a szétválasztásnak, és a projekt követelményeitől függően egyes módszerek előnyösebbek lehetnek másoknál.

Gyakorlati példa

5. ábra - PoE projekt diagramja (Ethernet-en keresztüli tápellátás, Ethernet-ellátás) a TPS23753PW vezérlőn alapuló

A fenti ábrán több transzformátort és egy opto-leválasztót használnak egy kapcsolóüzemű tápegység létrehozására, amelyet az Ethernet PD (Powered Device) eszközökben használnak. A J2 csatlakozó belső mágnesekkel rendelkezik, amelyek elszigetelik a teljes rendszert a PoE forrástól. A T1 és U2 leválasztja a tápegységet (a piros vonaltól balra) a szabályozott 3,3 V-os kimenettől (a piros vonaltól jobbra).

Ebben a cikkben elsősorban az analóg jelek optikai leválasztására összpontosítunk. Figyelembe kell venni költségvetési lehetőség. Ezenkívül a fő figyelmet az áramköri megoldás sebességére fordítják.

Analóg jel leválasztásának módszerei

Egy kis áttekintés. Az analóg jel galvanikus leválasztásának három fő módja van: transzformátor, optikai és kondenzátor. Az első kettő találta a legtöbb hasznot. Ma van egész osztály izolációs erősítőknek vagy szigetelőerősítőknek (Isolated Amplifier) ​​nevezett eszközök. Az ilyen eszközök jelet adnak át annak átalakításával (az áramkörben van jelmodulátor és demodulátor).

1. ábra. A leválasztó erősítők általános sémája.

Léteznek eszközök analóg feszültségjel továbbítására (ADUM3190, ACPL-C87), valamint speciális eszközök az áramsönthöz való közvetlen csatlakoztatásra (SI8920, ACPL-C79, AMC1200). Ebben a cikkben nem vesszük figyelembe a drága eszközöket, de felsorolunk néhányat: iso100, iso124, ad202..ad215 stb.

Van egy másik eszközosztály is - a linearizáló visszacsatolású optikai erősítők szétcsatolása (Linear Optocoupler), ezek az eszközök közé tartoznak az il300, loc110, hcnr201. Ezeknek az eszközöknek a működési elve könnyen érthető, ha megnézi tipikus csatlakozási rajzukat.

2. ábra. Tipikus áramkör az optikai erősítők szétcsatolására.

Az Isolation Amplifierekkel kapcsolatos további információkért olvassa el: A. J. Peyton, W. Walsh "Analog Electronics with Operational Amplifiers" (2. fejezet), valamint az AN614 "A Simple Alternative To Analog Isolation Amplifiers" dokumentumot a szilícium laboroktól, van egy jó összehasonlító táblázat. Mindkét forrás elérhető az interneten.

Speciális mikrochipek az optikai jelek leválasztásához

Most az üzlethez! Először is, hasonlítsunk össze három speciális mikroáramkört: il300, loc110, hcnr201. Ugyanazon séma szerint csatlakoztatva:

3. ábra. Tesztáramkör il300-hoz, hcnr201 és loc110.

A különbség csak az il300, hcnr201 R1, R3=30k, R2=100R, illetve a loc110 10k és 200R besorolásaiban van (különböző besorolásokat választottam a maximális teljesítmény elérése érdekében, ugyanakkor ne lépje túl a megengedett határokat például az emittáló dióda áramával). Az alábbiakban önmagukért beszélő hullámformák láthatók (a továbbiakban: kék a bemeneti jel, sárga a kimeneti jel).

4. ábra. A tranziens il300 oszcillogramja.

5. ábra. Hcnr201 tranziens hullámforma.

6. ábra. Átmeneti hullámformaloc110.

Most vegyük figyelembe az ACPL-C87B chipet (0..2V bemeneti jeltartomány). Hogy őszinte legyek vele, sokáig zaklattam. Két mikroáramkör állt rendelkezésemre, miután az elsőnél váratlan eredményt kaptam, a másodikkal nagyon óvatosan bántam, főleg forrasztásnál. Mindent összegyűjtöttem a dokumentációban feltüntetett séma szerint:

7. ábra. Tipikus séma aACPL— C87 a dokumentációból.

Az eredmény ugyanaz. Kerámia kondenzátorokat forrasztottam közvetlenül a táplábok mellé, op-erősítőt cseréltem (persze más áramkörökön is megnéztem), összeraktam az áramkört stb. Mi valójában a gubanc: a kimeneti jel jelentős ingadozásokkal rendelkezik.

8. ábra. Átmeneti hullámformaACPL— C87.

Annak ellenére, hogy a gyártó 0,013 mVrms kimeneti jel zajszintet ígér, és a "B" opciónál a pontosság ±0,5%. Mi a helyzet? Talán hiba a dokumentációban, mert nehéz hinni a 0,013 mVrms-ben. Homályos. De nézzük a Vout Noise melletti Tesztkörülmények / Megjegyzések oszlopot és a dokumentáció 12. ábráját:

9. ábra. A zajszint függése a bemeneti jel nagyságától és a kimeneti szűrő frekvenciájától.

Itt egy kicsit tisztább lesz a kép. Nyilván a gyártó azt mondja nekünk, hogy ezeket a zajokat az aluláteresztő szűrőn keresztül tudjuk elfojtani. Nos, köszönöm a tanácsot (ironikus). Miért van az, hogy mindezt ilyen ravasz módon sikerült kideríteni. Valószínűleg világos, hogy miért. Az alábbiakban láthatók a grafikonok kimeneti RC szűrő nélkül és nélkül (R=1k, C=10nF (τ=10µS))

10. ábra. Átmeneti hullámformaACPL— C87 kimeneti szűrő nélkül és vele.

Általános célú optocsatolók használata jelleválasztáshoz

Most térjünk át a legérdekesebbre. Az alábbiakban az interneten találtam diagramokat.

11. ábra. Egy tipikus séma egy analóg jel optikai szétcsatolására két optocsatolón.

12. ábra. Egy tipikus séma egy analóg jel optikai szétcsatolására két optocsatolón.

13. ábra. Egy tipikus séma egy analóg jel optikai szétcsatolására két optocsatolón.

Ennek a megoldásnak vannak előnyei és hátrányai is. Előnye a nagyobb szigetelési feszültség, hátránya, hogy két mikroáramkör paraméterei jelentősen eltérhetnek, ezért egyébként ugyanabból a kötegből származó mikroáramkörök használata javasolt.

Ezt az áramkört egy 6n136 chipre szereltem össze:

14. ábra. Tranziens hullámforma leválasztása 6-nálN136.

Működött, de lassan. Megpróbáltam más mikroáramkörökön (pl. sfh615) összeszerelni, kiderül, de lassan is. Gyorsabban kellett. Ezenkívül az áramkör gyakran nem működik a fellépő önrezgések miatt (ilyen esetekben azt mondják, hogy az ACS instabil))) Ez segít növelni a C2 kondenzátor értékét. 16.

Egy barátom tanácsot adott egy hazai optocsatolónak AOD130A. Arc eredmény:

15. ábra. Az AOD130A tranziens szétkapcsolásának oszcillogramja.

És itt a diagram:

16. ábra: Az AOD130A leválasztási diagramja.

Egy potenciométerre van szükség (RV1 vagy RV2), attól függően, hogy a kimeneti jel kisebb vagy nagyobb, mint a bemeneti jel. Elvileg csak egy RV=2k-t lehetett sorba rakni R3=4,7k-val, vagy akár csak RV2=10k-t hagyni R3 nélkül. Az elv egyértelmű: 5k körül tud állítani.

Jeltranszformátor leválasztó chip

Térjünk át a transzformátor opcióra. Az ADUM3190 mikroáramkör két változatban kapható 200 és 400 kHz-en (nekem ADUM3190TRQZ van 400-on), van egy mikroáramkör is nagyobb leválasztási feszültséghez ADUM4190. Megjegyzem, hogy a tok a legkisebb az összes közül - QSOP16. Kimeneti feszültség Eaout 0,4 és 2,4 V között. a mikrochipen kimeneti feszültség körülbelül 100 mV elmozdulás (a 18. ábra oszcillogramján látható). Általában jól működik, de személy szerint nem vagyok teljesen elégedett a kimeneti feszültség tartománnyal. A dokumentációból a séma szerint összeszerelve:

17. ábra. ADUM3190 diagram a dokumentációból.

Néhány hullámforma:

18. ábra. Az ADUM3190 tranziens oszcillogramja.

Eredmények

Összesít. Véleményem szerint a legjobb megoldás a hazai ADO130A séma (hol vették őket?!). És végül egy kis összehasonlító táblázat:

Forgács	tr+késleltetés (oszcillátorok szerint), µs	tf+késés (oszcillátorok szerint), µs	Hatótávolság feszültség, V	Feszültség szigetelés, V	Zaj (oszcill.) mVp-p.	Ár** darabonként, r (2018.05.)
IL300	10	15	0-3*	4400	20	150
HCNR201	15	15	0-3*	1414	25	150
LOC110	4	6	0-3*	3750	15	150
ACPL-C87B	15	15	0-2	1230	nd	500
6N136	10	8	0-3*	2500	15	50
AOD130A	2	3	0.01-3*	1500	10	90
ADUM3190T	2	2	0.4-2.4	2500	20	210

*- hozzávetőlegesen (szerint összeszerelt áramkör sebesség optimalizálással)

** - a minimum átlagár.
Jaroszlav Vlaszov

P.S. A Proton OJSC által gyártott AOD130A (fekete tokban a logójukkal gravírozva) jó. A régiek (90-es évek barna tokban) nem jók.

A cikksorozat három részből áll:

A sémákba való beavatkozás.

Egy elektronikus eszköz normál működése során zaj jelenhet meg az áramkörben.

Az interferencia nemcsak a készülék normál működését zavarhatja meg, hanem annak teljes meghibásodásához is vezethet.

Rizs. 1. Zavar a hasznos jelben.

Az interferenciát az oszcilloszkóp képernyőjén láthatja, ha belefoglalja az áramkör vizsgált részébe (1. ábra). Az interferencia időtartama lehet nagyon rövid (nanoszekundum egység, az úgynevezett "tűk") vagy nagyon hosszú (néhány másodperc). Az interferencia alakja és polaritása is eltérő.
Az interferencia terjedése (áthaladása) nemcsak az áramkör vezetékes csatlakozásain keresztül történik, hanem néha még az áramkör azon részei között is, amelyek nem vezetékekkel vannak összekötve. Ezenkívül az interferencia egymásra rakható, összegezhető. Tehát egyetlen gyenge interferencia nem okozhat meghibásodást az eszköz áramkörében, de több gyenge véletlenszerű interferencia egyidejű felhalmozódása az eszköz hibás működéséhez vezet. Ez a tény többszörösen megnehezíti az interferencia keresését és kiküszöbölését, mivel azok még véletlenszerűbb jelleget öltenek.

Az interferencia forrásai nagyjából a következőkre oszthatók:

• Külső zavarforrás. A készülék közelében erős elektromágneses vagy elektrosztatikus mező hibás működést okozhat az elektronikus készülékben. Például villámcsapás, nagyáramú relé kapcsolás vagy elektromos hegesztési munka.
• Belső interferenciaforrás. Például egy reaktív terhelés (motor vagy elektromágnes) be- és kikapcsolásakor egy eszközben az áramkör többi része meghibásodhat. A hibás programalgoritmus belső zaj forrása is lehet.

A külső interferencia elleni védelem érdekében a szerkezetet vagy annak egyes részeit fém vagy elektromágneses árnyékolásba helyezik, és a külső zavarokra kevésbé érzékeny áramköri megoldásokat is alkalmazzák. A belső zavarásból segít a szűrők használata, a munka algoritmusának optimalizálása, a teljes áramkör felépítésének és a részeinek egymáshoz viszonyított elhelyezkedésének megváltoztatása.
Nagyon elegánsnak tartják, ha nem válogatás nélkül elnyomnak minden interferenciát, hanem szándékosan az áramkör azon helyeire irányítják őket, ahol kihalnak anélkül, hogy kárt okoznának. Bizonyos esetekben ez a mód sokkal egyszerűbb, kompaktabb és olcsóbb.

Az áramkörökben fellépő interferencia valószínűségének és megelőzésének módjainak becslése nem egyszerű feladat, elméleti ismereteket és gyakorlati tapasztalatot igényel. Ennek ellenére a keménységgel azt mondhatjuk, hogy az interferencia valószínűsége nő:

• a kapcsolt áram vagy feszültség növekedésével az áramkörben,
• az áramköri részek növekvő érzékenységével,
• az alkalmazott részek sebességének növekedésével.

Annak érdekében, hogy a kész tervezést ne ismételjék meg a gyakori meghibásodások miatt, jobb, ha már az áramkör tervezési szakaszában megismerkednek az interferencia lehetséges forrásaival és terjedési útvonalaival. Mivel az interferencia megnyilvánulásainak körülbelül a fele „rossz” teljesítményhez kapcsolódik, a legjobb, ha az eszköz tervezését úgy kezdjük el, hogy megválasztjuk, hogyan tápláljuk be alkatrészeit.

Tápellátás zavarása.

A 2. ábra egy elektromos eszköz tipikus blokkvázlatát mutatja, amely tápegységből, vezérlő áramkörből, meghajtóból és működtetőből áll.
Az ezen az oldalon található sorozatból a legtöbb legegyszerűbb robot e séma szerint épül fel.

Rizs. 2. A vezérlő és a tápegység együttes tápellátása.

Az ilyen sémákban két rész feltételesen megkülönböztethető: vezérlés és teljesítmény. A vezérlőrész viszonylag kis áramot fogyaszt, és tartalmaz bármilyen vezérlő vagy számítási áramkört. A teljesítményrész sokkal több áramot fogyaszt, és tartalmaz egy erősítőt és egy lezáró terhelést.
Tekintsük részletesebben a rendszer egyes részeit.

Rizs. 2 a.

Az erő forrása(2. a. ábra) lehet "elemek" vagy hálózati transzformátoros tápegység. A tápegység tartalmazhat egy feszültségszabályozót és egy kis szűrőt is.

Rizs. 2 b.

Ellenőrzési séma- ez egy része a sémának (2. b. ábra), ahol az algoritmus működésének megfelelően bármilyen információ feldolgozásra kerül. Ide is érkezhetnek jelek külső forrásokból, például bármilyen érzékelőből. Maga a vezérlőáramkör mikrokontrollerekkel vagy más mikroáramkörökkel, vagy különálló elemeken is összeállítható.

Kommunikációs vonalak egyszerűen csatlakoztatják a vezérlő áramkört az aktuátor meghajtójához, vagyis csak vezetékek vagy NYÁK pályák.

Rizs. 2 hüvelyk

Executive készülék(2. c. ábra) gyakran olyan mechanizmus, amely elektromos jelet alakít át gépészeti munka például egy villanymotor vagy egy elektromágnes. Vagyis az aktuátor az elektromos áramot másfajta energiává alakítja át, és általában viszonylag nagy áramot fogyaszt.

Rizs. 2 év.

Mivel a vezérlőáramkör jele nagyon gyenge, ezért meghajtó vagy erősítő(2d. ábra) számos séma szerves részét képezi. A meghajtó például csak egy tranzisztoron vagy egy speciális mikroáramkörön hajtható végre, az aktuátor típusától függően.


Az erős interferencia fő forrása általában az aktuátor. Az itt megjelenő interferencia a meghajtón áthaladva továbbterjed a teljesítménybusz mentén (a 2. ábrán az interferencia vázlatosan narancssárga nyíllal látható). És mivel a vezérlőáramkör ugyanabból az áramforrásból táplálkozik, valószínű, hogy ez az interferencia is hatással lesz rá. Azaz például a motorban megjelenő interferencia áthalad a meghajtón, és a vezérlő áramkör meghibásodásához vezethet.
Az egyszerű áramkörökben elegendő egy nagy kapacitású, körülbelül 1000 mikrofarados kondenzátort és egy 0,1 mikrofarados kerámia párhuzamba helyezni az áramforrással. Egyszerű szűrőként működnek. Körülbelül 1 amperes vagy nagyobb fogyasztási áramú áramkörökben az összetett alakú erős interferencia elleni védelem érdekében terjedelmes, összetett szűrőt kell telepítenie, de ez nem mindig segít.
Sok sémában a legtöbb egyszerű módon az áramkör vezérlő- és teljesítményrészeihez külön tápegységek alkalmazása segít megszabadulni az interferencia hatásától, vagyis az ún. külön tápegység.
Bár a külön teljesítményt nem csak az interferencia leküzdésére használják.

Külön étel.

ábrán A 3. ábra egy eszköz blokkvázlatát mutatja. Ez az áramkör két tápegységet használ. Az áramkör teljesítmény részét a tápegység 1, és az ellenőrzési séma - tól tápegység 2. Mindkét áramforrást az egyik pólus köti össze, ez a vezeték közös az egész áramkörben, és a jelek átvitele hozzá képest történik a kommunikációs vonalon.

Rizs. 3. Külön tápegység a vezérlő és a tápegység számára.

Első pillantásra egy ilyen áramkör két tápegységgel nehézkesnek és bonyolultnak tűnik. Valójában ilyen különálló tápáramköröket használnak például az összes háztartási berendezés 95%-ában. Külön tápegységek vannak, csak a transzformátorok különböző tekercsei különböző feszültséggel és árammal. Ez a különálló tápáramkörök másik előnye: egy készülékben több különböző tápfeszültségű egység is használható. Például használjon 5 voltot a vezérlőhöz és 10-15 voltot a motorhoz.
ábra diagramját nézve. A 3. ábrán látható, hogy a tápegységtől származó interferencia nem tud bejutni a vezérlőegységbe a tápvezeték mentén. Következésképpen teljesen megszűnik annak elnyomásának vagy szűrésének szükségessége.

Rizs. 4. Külön tápegység stabilizátorral.

Mobil szerkezetekben, például mobil robotoknál a méretek miatt nem mindig kényelmes két akkumulátorcsomagot használni. Ezért egyetlen akkumulátorcsomag felhasználásával külön tápegység építhető fel. Ebben az esetben a vezérlőáramkört a fő áramforrásból táplálják egy kis teljesítményű szűrővel ellátott stabilizátoron keresztül, 1. ábra. 4. Ebben az áramkörben figyelembe kell venni a kiválasztott típusú stabilizátor feszültségesését. Általában a vezérlőáramkör által igényelt feszültségnél magasabb feszültségű akkumulátorcsomagot használnak. Ebben az esetben az áramkör működőképessége az akkumulátorok részleges kisülése esetén is megmarad.

Rizs. 5. L293 külön tápegységgel.

Sok meghajtó mikroáramkört azonnal kifejezetten külön tápellátási áramkörökben való használatra terveztek. Például a jól ismert L293 driver chip ( Rizs. 5) kimenettel rendelkezik vss- a vezérlő áramkör (logikai tápfeszültség) és a kimenet táplálására vs- a tápmeghajtó utolsó szakaszainak táplálására (tápfeszültség vagy kimeneti tápfeszültség).
A sorozatból származó, mikrokontrollerrel vagy logikai chippel rendelkező robotok minden kivitelében az L293 külön tápáramkörrel is bekapcsolható. Ebben az esetben a tápegység tápfeszültsége (motorok feszültsége) 4,5 és 36 volt között lehet, és a Vss-re ugyanazt a feszültséget lehet ráadni, mint egy mikrokontroller vagy logikai chip táplálására (általában 5 volt) .

Ha a vezérlőrészt (mikrovezérlőt vagy logikai chipet) a stabilizátoron keresztül táplálják, a tápegységet pedig közvetlenül az akkumulátorról, akkor ez jelentősen megtakaríthatja az energiaveszteséget. Mivel a stabilizátor csak a vezérlőáramkört táplálja, és nem a teljes szerkezetet. Ez- a külön tápellátás másik előnye: energiatakarékosság.

Ha újra megnézi a 3. ábra diagramját, láthatja, hogy a közös vezetéken (GND) kívül a vezérlőáramkörrel ellátott táprészt is kommunikációs vezetékek kötik össze. Egyes esetekben ezeken a vezetékeken keresztül zaj is átjuthat a tápegységből a vezérlőáramkörbe. Ezenkívül ezek a kommunikációs vonalak gyakran nagyon érzékenyek az elektromágneses hatásokra ("felvevő"). Ezektől a káros jelenségektől végleg megszabadulhat, ha alkalmazza az ún galvanikus leválasztás.
Bár a galvanikus leválasztást nem csak az interferencia leküzdésére használják.

Galvanikus szigetelés.

Első pillantásra hihetetlennek tűnhet egy ilyen meghatározás!
Hogyan küldhetsz jelet anélkül elektromos érintkező?
Valójában ezt kétféleképpen is lehetővé teszi.

Rizs. 6.

Optikai jelátvitel a félvezetők fényérzékenységének jelenségére épült. Ehhez egy pár LED-et és egy fényérzékeny eszközt (fototranzisztor, fotodióda) használnak, 6. ábra.

Rizs. 7.

Egy pár LED-fényérzékelő az egyik házban, egymással szemben van elszigetelve. Ezt a részletet ún optocsatoló(idegen név optokopler), 7. ábra.
Ha áramot vezetünk át az optocsatoló LED-jén, akkor a beépített fotodetektor ellenállása megváltozik. Így történik az érintés nélküli jelátvitel, mivel a LED teljesen el van szigetelve a fotodetektortól.
Minden jelátviteli vonalhoz külön optocsatoló szükséges. Az optikailag továbbított jel frekvenciája nullától több tíz vagy száz kilohertzig terjedhet.

Rizs. nyolc.

Induktív jelátvitel a transzformátor elektromágneses indukciójának jelenségén alapul. Amikor a transzformátor egyik tekercsében az áram megváltozik, a másik tekercsben lévő áram megváltozik. Így a jel az első tekercsből a másodikba kerül (8. ábra). Ezt a tekercsek közötti kapcsolatot más néven transzformátor, és a galvanikus leválasztásra szolgáló transzformátort néha úgy emlegetik leválasztó transzformátor.

Rizs. 9.

Szerkezetileg a transzformátorok általában gyűrűs ferritmagon készülnek, és a tekercsek több tíz menetes vezetéket tartalmaznak (9. ábra). Az ilyen transzformátor látszólagos bonyolultsága ellenére néhány perc alatt önállóan elkészíthető. Kész, kis méretű, galvanikus leválasztásra alkalmas transzformátorok is kaphatók.
Minden jelátviteli vonalhoz külön ilyen transzformátor szükséges. Az átvitt jel frekvenciája több tíz hertztől több százezer megahertzig terjedhet.

Az átvitt jel típusától és az áramkör követelményeitől függően választhat transzformátor vagy optikai galvanikus leválasztást. A mindkét oldalon galvanikus leválasztású áramkörökben gyakran speciális konvertereket szerelnek fel, hogy illeszkedjenek (csatolás, interfész) az áramkör többi részéhez.

Tekintsünk most egy blokkvázlatot, amely a 10. ábrán látható vezérlő- és tápelemek közötti galvanikus leválasztást használja.

Rizs. 10. Külön tápellátás és a kommunikációs csatorna galvanikus leválasztása.

Ez a diagram azt mutatja, hogy a tápegységből származó interferencia nem hathat át a vezérlőrészbe, mivel az áramkör részei között nincs elektromos érintkezés.
Az áramkör részei közötti elektromos érintkezés hiánya galvanikus leválasztás esetén lehetővé teszi a nagyfeszültségű hajtóművek biztonságos vezérlését. Például valamilyen több voltos vezérlőpanel galvanikusan leválasztható a több száz voltos hálózati fázisfeszültségről, ami növeli a kezelőszemélyzet biztonságát. Ez a galvanikus leválasztású áramkörök fontos előnye.

A galvanikus leválasztású vezérlőáramkörök szinte mindig megtalálhatók a kritikus készülékekben, valamint a kapcsolóüzemű tápegységekben. Főleg ott, ahol a legkisebb esély is van a beavatkozásra. De még az amatőr eszközökben is galvanikus szigetelést használnak. Mivel az áramkör enyhe komplikációja a galvanikus leválasztás miatt teljes bizalommal jár a készülék zavartalan működésében.

Több friss bejegyzés alapján jó lenne kiemelni, mi is az a galvanikus leválasztás, és miért van rá szükség. Így:

Galvanikus szigetelés- energia vagy jel átvitele az elektromos áramkörök között anélkül, hogy azok között elektromos érintkezés lenne.

Most nézzünk néhány példát :)

1. példa Hálózat

Leggyakrabban galvanikus leválasztásról beszélnek a hálózati tápellátással kapcsolatban, és itt van miért. Képzelje el, hogy a kezével megragadta a vezetéket a konnektorból. Az Ön "csatlakozása" elektromosság szempontjából így néz ki:

És igen, a papucsok szivárgó árama elég ahhoz, hogy „csapást” érezzen, amikor megérinti a hálózat „fázisú” vezetékét. Ha a papucs száraz, akkor egy ilyen „ütés” általában ártalmatlan. De ha mezítláb áll a nedves padlón, a következmények nagyon súlyosak lehetnek.

Egészen más kérdés, ha van transzformátor az áramkörben:

Ha megérinti a transzformátor egyik kivezetését, akkor nem folyik át rajtad az áram - egyszerűen nincs hova folynia, a transzformátor második kivezetése lóg a levegőben. Ha természetesen megragadja a transzformátor mindkét kivezetését, és elegendő feszültséget ad ki, akkor felzabál és így tovább.

Tehát ebben az esetben a transzformátor galvanikus leválasztást biztosít. A transzformátoron kívül még sok más különböző utak jelet továbbít elektromos érintkezés létrehozása nélkül:

• Optikai: optocsatolók, optikai szál, napelemek
• Rádió: vevők, adók
• Hang: hangszóró, mikrofon
• Kapacitív: nagyon kicsi kondenzátoron keresztül
• Mechanikai: motor-generátor
• Még gondolkodhatsz

2. példa: Oszcilloszkóp

Van egy mega-klasszikus módszer a rendszer felének felrobbantására. A fórumnak még egy megfelelője is van. Az tény, hogy sokan elfelejtik, hogy az oszcilloszkóp (és sok más berendezés) a földhöz van kötve. Így néz ki a teljes kép, ha egy oszcilloszkópot egy közvetlenül a hálózatról táplált áramkörhöz csatlakoztat:

Ne feledje – ha egyszer bedug valamit az áramkörbe, az az áramkör részévé válik! Ez igaz a különféle mérőberendezésekre is.

A helyes módja annak, hogy egy ilyen áramkörbe belemérjünk valamit, ha egy 220->220-as leválasztó transzformátoron keresztül csatlakoztatjuk:

A 220-> 220-as kész transzformátorokat meglehetősen nehéz megtalálni. Ezért használhatja az úgynevezett váltókat. A váltó két transzformátor, például 220-> 24, sorosan kikapcsolva, így:

Valószínűleg láthattad, hogyan néz ki a gyakorlatban:

A csere még jobb, mint egy transzformátor 220->220.

• A bemenet és a kimenet közötti kapacitás felét biztosítják
• A középső rész földelhető, így nagyon jó a hálózatról érkező interferencia kiszűrése
• Be lehet kapcsolni 3 transzformátort, és akkor kaphat 440 vagy 110 voltot

Természetesen mint több feszültség a transzformátorok kimenetén minél kevesebb áram folyik és annál jobb.

dal

Nagyon régen még egy dalt is írtam a galvanikus leválasztás témában. Dal a spoiler alatt.

Dal, szöveg és magyarázatok

Ezt a minidalt akkor vettem fel, amikor különféle audioelektronikával foglalkoztam. Az egyik barátja készített egy tubus gitárkrémet, és arra gondolva, hogy a 220-at 220-ra forgató transzformátor teljesen használhatatlan, kidobta az áramkörből, amiért ki is fizette az árát. Azt hittem, hogy ez elég téma egy metál minidalhoz.

Szia Oldfag! A böngésződ nem támogatja a html5-öt! Frissítés!

Nem tettél anódtranszformátort
Tápellátás közvetlenül a hálózatról
A láb alatt egy elem volt
És megfogtad a gitárt a kezeddel

Az áram áthatol a halandó testen
Vergődő halandó hús
Nem tudod kinyitni a kezed
Egyedül vagy és senki nem tud segíteni

Szakadás és égés
Az elektronok összeszorítják a szívedet
Verni fog vagy alábbhagy?
Ne feledje, a biztonság mindenek felett áll.

Egyébként ebben a kis dalban a befejezés mellett van még két jó tipp:

• Igen, minden működik hálózati feszültség legalább két embernek kell elvégeznie.
• Áramütés esetén a kéz összezsugorodik, ezért eleinte jobb, ha a jobb kéz hátsójával érinti meg az eszközöket.

Következtetés

A végkifejlet témája természetesen ezzel nem ér véget. Például nagyon nehéz gyors jeleket továbbítani egy csomóponton keresztül. De erről - egy kicsit később.

Galvanikus szigetelés. optocsatoló áramkör

MI AZ OPTOCOPLER

Az optocsatoló, más néven optocsatoló, egy elektronikus alkatrész, amely infravörös fény segítségével elektromos jeleket továbbít két elszigetelt elektromos áramkör között. Szigetelőként az optocsatoló megakadályozhatja az áthaladást magasfeszültség a lánc mentén. A jelek átvitele a fénysoromon keresztül IR LED segítségével történik, és az optocsatoló szerkezetének alapja egy fényérzékeny elem, például egy fototranzisztor. Az optocsatolók különféle modellekben és belső konfigurációkban állnak rendelkezésre. Az egyik legelterjedtebb az IR dióda és a fototranzisztor együtt egy 4 tűs tokban, az ábrán látható. Bizonyos paramétereket működés közben nem szabad túllépni. Ezeket a maximális értékeket a grafikonokkal együtt használjuk a működési mód megfelelő megtervezéséhez. A bemeneti oldalon az infravörös kibocsátó dióda egy bizonyos maximális előremenő árammal és feszültséggel rendelkezik, amelynek túllépése a kibocsátó elem kiégését okozza. De még a túl kicsi jel sem képes világítani, és nem engedi továbbvinni az impulzust az áramkör mentén. Az optocsatolók előnyei galvanikus leválasztás lehetőségét a bemenet és a kimenet között; az optocsatolók esetében nincsenek alapvető fizikai vagy tervezési korlátozások az önkényesen magas feszültségek és a szétválasztási ellenállások, valamint az önkényesen kis kapacitás elérésére; az elektronikus tárgyak érintésmentes optikai vezérlésének megvalósítási lehetősége és az ebből adódó változatosság és rugalmasság a vezérlőáramkörök tervezési megoldásaiban; az információ egyirányú elosztása az optikai csatornán, nincs visszacsatolás a vevőtől az adó felé; az optocsatoló széles frekvenciasávja, oldalról nincs korlátozás alacsony frekvenciák; az impulzusjel és az állandó komponens továbbításának lehetősége egy optocsatoló áramkörön keresztül; az optocsatoló kimeneti jelének vezérlésének képessége az optikai csatorna anyagának befolyásolásával, és az ebből fakadó lehetőség különféle érzékelők, valamint különféle információk továbbítására szolgáló eszközök létrehozására; funkcionális mikro létrehozásának lehetősége elektronikus eszközök fotodetektorokkal, amelyek jellemzői megvilágításkor egy összetett adott törvény szerint változnak; az optikai kommunikációs csatornák immunitása az elektromágneses mezők hatásaival szemben, ami immunissá teszi őket az interferenciával és információszivárgással szemben, valamint kizárja a kölcsönös interferenciát; fizikai és konstruktív-technológiai kompatibilitás más félvezető és rádióelektronikai eszközökkel. Az optocsatolók hátrányai jelentős energiafogyasztás a kettős energiaátalakítás (villamos energia - fény - elektromosság) szükségessége és ezen átmenetek alacsony hatékonysága miatt; a paraméterek és jellemzők fokozott érzékenysége a megnövekedett hőmérséklet és a behatoló sugárzás hatásaira; az optocsatoló paramétereinek átmeneti romlása; viszonylag magas belső zajszint, ami az előző két hátrányhoz hasonlóan a LED-ek fizikájának sajátosságaiból adódik; a végrehajtás összetettsége Visszacsatolás, amelyet a bemeneti és kimeneti áramkörök elektromos leválasztása okoz; konstrukciós és technológiai tökéletlenség, amely a hibrid, nem síkbeli technológia használatához kapcsolódik, mivel egy eszközben több - különböző, különböző síkban elhelyezkedő félvezetőkből származó különálló kristályt kell kombinálni. Optocsatolók alkalmazása A galvanikus leválasztás elemeiként optocsatolókat használnak: berendezésblokkok csatlakoztatására, amelyek között jelentős potenciálkülönbség van; a mérőkészülékek bemeneti áramköreinek megóvása az interferenciától és az interferenciától. Az optocsatolók másik fő alkalmazási területe a nagyáramú és nagyfeszültségű áramkörök optikai, érintésmentes vezérlése. Erőteljes tirisztorok, triacok indítása, elektromechanikus relé eszközök vezérlése. Impulzus blokkok táplálás. A „hosszú” optocsatolók (kibővített, rugalmas száloptikai fényvezetővel rendelkező készülékek) megalkotása teljesen új irányt nyitott az optocsatoló termékek felhasználásában - a rövid távolságokon történő kommunikációban. Különféle optocsatolókat is használnak a rádiótechnikai modulációs áramkörökben, automatikus beállítás erősítés és mások. Az optikai csatornára gyakorolt ​​hatást itt az áramkör optimális működési módba hozására, érintésmentes módváltásra használják fel. Az optikai csatorna tulajdonságainak megváltoztatása különféle külső hatások hatására lehetővé teszi optocsatoló érzékelők egész sorozatának létrehozását: ezek a páratartalom és a gáztartalom érzékelői, egy adott folyadék jelenlétének érzékelője a térfogatban, érzékelők tárgy felületkezelésének tisztaságára, mozgásának sebességére. Az optocsatolók sokoldalúsága, mint a galvanikus leválasztás és érintésmentes vezérlés elemei, sok más funkció változatossága és egyedisége az oka annak, hogy az optocsatoló alkalmazási területei a számítástechnika, automatizálás, kommunikációs és rádióberendezések, automatizált vezérlőrendszerek, mérőberendezések. , vezérlő és szabályozó rendszerek, orvosi elektronika, vizuális kijelző eszközök. További információ különféle típusok optocsatolók, lásd ezt a dokumentumot.

elwo.ru

Galvanikus leválasztás: alapelvek és séma

A galvanikus leválasztás a szóban forgó áramkör elektromos leválasztásának elve a többi áramkörhöz képest, amelyek egy eszközben jelen vannak, és javítja a műszaki teljesítményt. Galvanikus szigetelés a következő feladatok megoldására szolgál:

1. A jellánc függetlenségének elérése. Különböző eszközök és eszközök csatlakoztatásakor használják, biztosítja az elektromos jeláramkör függetlenségét a különböző típusú eszközök csatlakoztatásakor fellépő áramok tekintetében. A független galvanikus csatolás megoldja az elektromágneses kompatibilitás problémáit, csökkenti az interferencia hatását, javítja a jel-zaj viszonyt a jeláramkörökben, és növeli a folyamatban lévő folyamatok mérésének tényleges pontosságát. A galvanikus leválasztás izolált bemenettel és kimenettel hozzájárul az eszközök kompatibilitásához különféle eszközök az elektromágneses környezet összetett paraméterei mellett. Többcsatornás mérőműszerek csoportos vagy csatornacseréi vannak. A leválasztás több mérési csatornánál lehet azonos, vagy csatornánként is történhet csatornánként önállóan.
2. A jelenlegi GOST 52319-2005 elektromos biztonságra vonatkozó követelményeinek teljesítése. A szabvány szabályozza az elektromos vezérlő- és mérőberendezések szigetelésének ellenállását. A galvanikus leválasztás az elektromos biztonságot szolgáló intézkedések egyikének tekinthető, párhuzamosan kell működnie más védelmi módszerekkel (földelés, feszültség- és áramkorlátozó áramkörök, biztonsági szerelvények stb.).

Leválasztás megoldható különféle módszerekés műszaki eszközök: galvánfürdők, induktív transzformátorok, digitális leválasztók, elektromechanikus relék.

Megoldási diagramok galvanikus leválasztáshoz

Az ipari körülmények között történő működéshez kapcsolódó bejövő jelek digitális feldolgozására szolgáló komplex rendszerek építése során a galvanikus leválasztásnak a következő feladatokat kell megoldania:

1. Védje a számítógép áramköreit a kritikus áramoktól és feszültségektől. Ez akkor fontos, ha az üzemi körülmények ipari elektromágneses hullámoknak vannak kitéve, földelési nehézségek stb. A hibák a drága berendezések teljes meghibásodását okozhatják.
2. Védje a felhasználókat a károktól Áramütés. A leggyakoribb probléma az orvostechnikai eszközökkel kapcsolatos.
3. Minimalizálja a különböző interferencia káros hatásait. Fontos tényező a pontos méréseket végző laboratóriumokban, precíziós rendszerek építésekor, metrológiai állomásokon.

Jelenleg a transzformátorok és az optoelektronikai leválasztások széles körben használatosak.

Az optocsatoló működési elve

Optocsatoló áramkör

A fénykibocsátó dióda előre feszített, és csak a fototranzisztortól kap fényt. E módszer szerint az áramkörök galvanikus csatlakoztatását végzik, amelyek az egyik oldalon a LED-del, a másik oldalon a fototranzisztorral vannak összekötve. Az optoelektronikai eszközök előnyei közé tartozik a kommunikáció széles tartományban történő átvitelének képessége, a tiszta jelek magas frekvenciájú átvitelének képessége és a kis lineáris méretek.

Elektromos impulzusok szorzói

Biztosítják a szükséges szintű elektromos szigetelést, adó-kibocsátóból, kommunikációs vonalakból és vevőkészülékekből állnak.

Impulzusszorzók

A kommunikációs vonalnak biztosítania kell a szükséges jelszigetelési szintet, a vevőkészülékekben az impulzusokat a tirisztorok indításához szükséges értékekre erősítik.

Az elektromos transzformátorok használata a leválasztáshoz növeli a megbízhatóságot telepített rendszerek soros multikomplex csatornák alapján épül fel az egyik meghibásodása esetén.

A multiplex csatornák paraméterei

A csatornaüzenetek információ-, parancs- vagy válaszjelekből állnak, az egyik cím szabad, és rendszerfeladatok végrehajtására szolgál. A transzformátorok alkalmazása növeli a soros multi-komplex csatornák alapján összeállított rendszerek működésének megbízhatóságát és több vevő meghibásodása esetén is biztosítja a készülék működését. A többfokozatú átviteli vezérlésnek köszönhetően a jelszinten magas zajtűrési jelzőket biztosítanak. NÁL NÉL általános mód működőképes, több fogyasztónak szóló üzenetküldés megengedett, ami megkönnyíti a rendszer kezdeti inicializálását.

A legegyszerűbb elektromos eszköz egy elektromágneses relé. Az ezen az eszközön alapuló galvanikus leválasztás azonban nagy tehetetlenséggel, viszonylag nagy méretekkel rendelkezik, és csak kis számú fogyasztó számára képes nagy mennyiségű energiafogyasztást biztosítani. Az ilyen hiányosságok megakadályozzák a relék széles körű alkalmazását.

A push-pull galvanikus leválasztás jelentősen csökkentheti a teljes terhelésű üzemmódban felhasznált elektromos energia mennyiségét, ezáltal javítva a készülékek gazdasági teljesítményét.

Push-pull szétkapcsolás

A galvanikus leválasztásnak köszönhetően lehetőség nyílik modern áramkörök létrehozására automatikus vezérlés, diagnosztika és vezérlés nagy biztonsággal, megbízhatósággal és stabil működéssel.

plast-product.ru

Galvanikus szigetelés. Ki, ha nem optocsatoló?

Az elektronikában létezik olyan, hogy galvanikus leválasztás. Klasszikus definíciója az energia vagy jel átvitele elektromos áramkörök között elektromos érintkezés nélkül. Ha Ön kezdő, akkor ez a megfogalmazás nagyon általánosnak, sőt rejtélyesnek tűnik. Ha van mérnöki tapasztalata, vagy csak jól emlékszik a fizikára, akkor valószínűleg már gondolt transzformátorokra és optocsatolókra.

A vágás alatti cikk dedikált különböző utak galvanikus leválasztás digitális jelek. Elmondjuk, miért van rá egyáltalán szükség, és hogyan építenek be a gyártók a modern mikroáramkörök „belül” szigetelő gátját.

A beszéd, mint már említettük, a digitális jelek elkülönítésére fog összpontosítani. A továbbiakban a szövegben galvanikus leválasztás alatt információs jel átvitelét értjük két független elektromos áramkör között.

Miért van rá szükség

Három fő feladat van, amelyet a digitális jel leválasztásával oldanak meg.

Az első dolog, ami eszünkbe jut, a nagyfeszültségű védelem. Valójában a legtöbb elektromos készüléknél biztonsági követelmény a galvanikus leválasztás. Hagyja, hogy a mikrokontroller, amelynek természetesen alacsony a tápfeszültsége, állítsa be a vezérlőjeleket egy teljesítménytranzisztorhoz vagy más nagyfeszültségű eszközhöz. Ez több, mint egy általános feladat. Ha nincs elválasztás a meghajtó, ami növeli a vezérlőjelet a teljesítmény és a feszültség tekintetében, és a vezérlőeszköz között, akkor fennáll a veszélye annak, hogy a mikrokontroller egyszerűen kiég. Ezenkívül a bemeneti-kimeneti eszközöket általában vezérlőáramkörökhöz kapcsolják, ami azt jelenti, hogy a „bekapcsolás” gombot megnyomó személy könnyen lezárhatja az áramkört és több száz voltos ütést kaphat. Tehát a jel galvanikus leválasztása a megvédeni az embereket és a berendezéseket.
Nem kevésbé népszerű a szigetelő gáttal ellátott mikroáramkörök használata a különböző tápfeszültségű elektromos áramkörök interfészére. Itt minden egyszerű: nincs „elektromos kapcsolat” az áramkörök között, így a jel, az információs jel logikai szintjei a mikroáramkör bemenetén és kimenetén megfelelnek a „bemeneti” és „kimeneti” tápellátásnak. ” áramkörök, ill.
A galvanikus szigetelést a rendszerek zajtűrésének növelésére is használják. A rádióelektronikai berendezésekben az interferencia egyik fő forrása az úgynevezett közös vezeték, gyakran a készülék teste. A galvanikus leválasztás nélküli információtovábbítás során a közös vezeték biztosítja az adó és a vevő teljes potenciálját, amely az információs jel továbbításához szükséges. Mivel a közös vezeték általában az egyik táposzlopként szolgál, a különféle elektronikus eszközök csatlakoztatása, különösen az erősáramúak, rövid távú impulzuszajhoz vezet. Cserekor kizárják őket elektromos kapcsolat» szigetelő sorompón keresztüli csatlakoztatáshoz.

Hogyan működik

Hagyományosan a galvanikus leválasztás két elemre épül - transzformátorokra és optocsatolókra. Ha kihagyja a részleteket, akkor az előbbieket analóg jelekhez, az utóbbiakat pedig a digitális jelekhez használják. Csak a második esetet vesszük figyelembe, ezért érdemes emlékeztetni az olvasót arra, hogy ki is az az optocsatoló.A jel elektromos érintkezés nélküli továbbításához egy pár fénykibocsátó (leggyakrabban LED) és egy fotodetektor szolgál. A bemeneten lévő elektromos jelet "fényimpulzusokká" alakítják át, áthaladnak a fényáteresztő rétegen, a fotodetektor fogadja, majd újra elektromos jellé alakul.

Az optocsatolók leválasztása hatalmas népszerűségre tett szert, és évtizedekig ez volt az egyetlen technológia a digitális jelek szétválasztására. A félvezetőipar fejlődésével, minden és minden integrálásával azonban megjelentek azok a mikroáramkörök, amelyek szigetelő gátat valósítanak meg más, több rovására. modern technológiák. A digitális leválasztók olyan mikroáramkörök, amelyek egy vagy több elkülönített csatornát biztosítanak, amelyek mindegyike felülmúlja az optocsatolókat a jelátviteli sebességben és pontosságban, a zajtűrés, és leggyakrabban a csatornánkénti költség tekintetében.

A digitális szigetelők szigetelő gátját különféle technológiák felhasználásával gyártják. A jól ismert Analog Devices cég impulzustranszformátort használ sorompóként az ADUM digitális leválasztókban. A mikroáramkör házában két kristály és külön-külön, pollimid fólián készült impulzustranszformátor található. A kristályadó két rövid impulzust generál az információs jel elején, és egy impulzust az információs jel hanyatlása mentén. impulzus transzformátor lehetővé teszi, hogy kis késéssel fogadja az adó kristály impulzusait, amelyeken az inverz átalakítást hajtják végre.

A leírt technológiát sikeresen alkalmazzák a galvanikus leválasztás megvalósításában, sok tekintetben felülmúlva az optocsatolókat, azonban számos hátránya van a transzformátor interferenciaérzékenységével és a torzítás kockázatával, ha rövid bemeneti impulzusokkal dolgozik.

Sokkal magasabb szintű interferencia-ellenállást biztosítanak a mikroáramkörök, ahol a leválasztó gát a kapacitásokon van megvalósítva. A kondenzátorok használata lehetővé teszi a kommunikáció kizárását egyenáram a vevő és az adó között, ami a jeláramkörökben egyenértékű a galvanikus leválasztással.

Ha az utolsó mondat felizgatta .. Ha égető vágyat érzel, hogy üvöltsd, hogy nem lehet galvanikus leválasztás a kondenzátorokon, akkor javaslom, hogy látogass el az ehhez hasonló szálakhoz. Amikor a dühed alábbhagy, kérjük, vegye figyelembe, hogy ez az egész vita 2006-ra nyúlik vissza. Ott, mint 2007-ben, mi, mint tudják, nem térünk vissza. A kapacitív gáttal ellátott szigetelőket pedig régóta gyártják, használják és tökéletesen működnek.

A kapacitív szétkapcsolás előnyei a nagy energiahatékonyság, a kis méretek és a külső mágneses mezőkkel szembeni ellenállás. Ez lehetővé teszi olcsó integrált szigetelők létrehozását magas árak megbízhatóság. Két cég gyártja őket - a Texas Instruments és a Silicon Labs. Ezek a cégek különböző technológiát alkalmaznak a csatorna létrehozására, azonban mindkét esetben szilícium-dioxidot használnak dielektrikumként. Ez az anyag nagy elektromos szilárdságú, és több évtizede használják mikroáramkörök gyártására. Ennek köszönhetően a SiO2 könnyen beépül a kristályba, és egy pár mikrométer vastag dielektromos réteg is elegendő több kilovoltos szigetelőfeszültség biztosításához.Az egyiken (a Texas Instruments-től) vagy mindkettőn (a Silicon Labs-tól) kondenzátorbetét található. A kristályok ezeken a padokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz, így az információs jel a vevőtől az adóig az izolációs korláton keresztül jut el.A Texas Instruments és a Silicon Labs ugyan nagyon hasonló technológiát alkalmaz a kapacitív gát chipre történő integrálására, de az átvitel során teljesen más elveket alkalmaznak. az információs jel.

A Texas Instruments minden elkülönített csatornája viszonylag összetett áramkör.

Tekintsük az "alsó felét". Az információs jelet RC láncokba táplálják, amelyekből a bemeneti jel felfutó és lefutó éle mentén rövid impulzusokat vesznek, és ezekkel az impulzusokkal állítják vissza a jelet. A kapacitív gát áthaladásának ez a módja nem alkalmas lassan változó (alacsony frekvenciájú) jelekre. A gyártó ezt a problémát a csatornák megkettőzésével oldja meg - az áramkör "alsó fele" egy nagyfrekvenciás csatorna, és 100 Kbps-tól érkező jelekre szolgál. A 100 kbps alatti jelek feldolgozása az áramkör „felső felében” történik. A bemeneti jelet előzetes PWM modulációnak vetik alá nagy órajel-frekvenciával, a modulált jelet betáplálják az elválasztó sorompóba, a jelet az RC láncok impulzusaival állítják vissza és tovább demodulálják. A leválasztott csatorna kimenetén lévő döntéshozó áramkör "dönti el", hogy a jel melyik "féléből" kerüljön a mikroáramkör kimenetére.

Amint az a Texas Instruments leválasztó csatorna diagramján látható, mind az alacsony, mind a magas frekvenciájú csatornák differenciál jelzést használnak. Hadd emlékeztessem az olvasót a lényegére.

A differenciálmű egyszerű és hatékony mód védelem a közös módú interferencia ellen. Az adóoldal bemeneti jele két, egymással inverz V+ és V- jelre van „felosztva”, melyekre egyformán hatással vannak a különböző jellegű közös módú interferenciák. A vevő kivonja a jeleket, és ennek eredményeként a Vsp zaj megszűnik.

A differenciálátvitelt a Silicon Labs digitális leválasztóiban is használják. Ezek a mikroáramkörök egyszerűbb és megbízhatóbb felépítésűek. A kapacitív korláton való áthaladáshoz a bemeneti jelet nagyfrekvenciás OOK (On-Off Keyring) modulációnak vetik alá. Más szavakkal, az információs jel "egyikét" egy nagyfrekvenciás jel, a "nullát" pedig a nagyfrekvenciás jel hiánya kódolja. A modulált jel torzítás nélkül halad át egy pár kapacitáson, és visszaáll az adó oldalán.