Оптические гальванические устройства
Характеристика схемы: напряжение пробоя, время фронта- задержка между входом и выходом сигналов (время, необходимое для разгорания светодиода, плюс время на открытие фотодиода от 100нс до 1мкс).
Недостатки: ограниченная пропускная способность, высокие частоты ограничены, несколько МГц.
Фотодиод – такой полупроводник, если его осветить светом определенной длины волны, в нем возникает проводимость.
Когда на базе транзистора VT присутствует низкий потенциал, транзистор закрыт, через коллекторную цепь ток не идет, а светодиод не светится, фотодиод – закрыт. На входе усилителя – компаратора существует высокий потенциал, равный напряжению питания (Uпит2), который за счет инверсии на входе превращается в низкий логический потенциал. Таким образом если на входе 0 на выходе тоже 0.
В момент времени t1 на входе в базу VT подается логическая единица (высокий потенциал). Транзистор открывается, по цепи течет ток, ограниченный Rогр1 и светодиод излучает (в таких устройствах используется инфракрасный диапазон). Излучение светодиода поступает на фотодиод и открывает его.
Когда фотодиод открыт на входе усилителя – компаратора потенциал близок к 0, который превращается на инверсном входе в напряжение логической 1. Таким образом, если на вход подать 1, на выходе тоже будет 1. Следовательно, схема четко отслеживает потенциал на входе и на выходе. Схема с эффектом триггера Шмидта на входе и инверсным выходом. Триггер Шмидта необходим для защиты сигнала от «дребезга» на входе в момент открытия фотодиода.
Такая схема может передавать сигнал любой длительности. Такие схемы используются в устройствах цифровой гальванической развязки. Платы с гальванической развязкой ограничены в быстродействии (скорости передачи данных) по сравнению с платами без гальванической развязки.
Характеристики схем:
1.Напряжение пробоя Uпроб
2.Время фронта τфронта-время, необходимое для того, что бы светодиод загорелся и потух (примерно 100 мкс).
Ограниченная пропускная способность, высокие частот ограничены несколькими МГц.
Существуют устройства с гальванической развязкой для передачи аналоговых сигналов. В состав таких устройств включается опто-пара, имеющую линейную характеристику в определенном диапазоне входных напряжений, но их скорость передачи еще ниже, чем через логическую опто-пару.
Применяются в медицинском оборудовании для защиты исследуемого от воздействия компьютера. Для того, чтобы подать питание на АЦП, используется DC/DC преобразователь (преобразует постоянное напряжение в постоянное напряжение без помех, Uпроб не ниже Uпроб оптических элементов).
Методы защиты сигналов от помех
Виды помех:
Электромагнитные наводки. Возникают, когда сигнальный провод расположен вблизи силовых кабелей, либо когда идут токи по проводам и возникает разность потенциалов между датчиком и компьютером.
Наводка постоянная (электромагнитное поле постоянно). На основе наводки строятся определители нахождения кабеля с помощью индикатора.
Фаза работает как передающая антенна.
2.Импульсные помехи. Возникают в момент включения/выключения силового оборудования, имеющего реактивную нагрузку. В отличие от предыдущего типа помеха не присутствует постоянно, а возникает только в момент включения/выключения.
Этот вид помехи может передаваться в виде: э/м излучения; наводки в сетевых проводах.
Также помехи может создавать само электронное оборудование.
Методы защиты:
Применение экранированных проводов (антенна). Экран выполняет функцию 0, но может быть и разделен с ним, в таком случае ноль проходит внутри экрана. Применение схемы с разъединенным экраном и нулем на порядок лучше защищает от помех, чем кабель, где экран и ноль совмещены.
При передаче на сотни метров, не смотря на экранировку, все равно возможны наводки. Решающую роль играет отношение сигнал/шум.
Применение дифференциальных линий.
Передача сигнала идет по двум проводам в одном экране. Помеха наводится на обе линии одинакового знака. В приемнике дифференциального сигнала сигнал В складывается с сигналом А
Помеха тоже получает обратный знак и за счет этого компенсируется.
|
|
