什麽是PCB信號隔離技術？

PCB信號隔離技術是使數字或模擬信號在發送時沒有電流跨越發送端和接收端之間的屏障。這使得發射器和接收器外部的地電平或參考電平之間的差異高達幾千伏，並防止不同地電位之間的回路電流損壞信號。主要用在:(1)系統地的噪聲比較大，容易損壞信號。隔離可以將信號隔離成幹凈的信號子系統地和電源，保證信號隔離部分的可靠性，滿足系統設計要求。(2)系統電壓差很大。比如在高壓電路中，我們通常通過隔離將工作電壓轉換到IC允許的工作範圍內。(3)參考電平之間的電連接可能產生對操作者不安全的電流路徑。通過隔離將電流控制在安全範圍內。在隔離技術中，設計人員根據不同類型的隔離信號和隔離要求選擇不同的隔離器件是至關重要的:(1)第壹類隔離器件依靠光發射機和光接收機跨越隔離柵。主要有光耦和隔離收發器IC。系統的電流被光切斷，電容也避免了電幹擾。這些設備用於數字信號。(2)模擬變壓器，通過變壓器的電磁感應耦合發射信號和接收信號。變壓器很難做，參數很難精確控制，通常也不可能做IC，所以用起來不是很方便。但是，線性化問題迫使模擬信號隔離采用變壓器。(3)為了克服變壓器的不便，工程師使用調制載波使模擬信號跨越這道屏障。因此，建議使用電容電路來耦合調制信號，使其跨越屏障。作用在隔離柵上的高壓擺率瞬態電壓可作為單電容柵器件的信號，並開發了雙電容差分通道以減小誤差。現在容性勢壘技術已經應用於數字和模擬隔離器件中。首先，PCB信號隔離技術1在隔離串行數據流和隔離數字信號方面有廣泛的選擇。如果數據流是位串行，選項範圍從簡單的光耦合器到隔離收發器IC。主要設計考慮包括:(1)要求的數據速率；(2)系統孤立端的功率要求；(3)數據通道是否必須是雙向的。基於LED的光耦合器是隔離設計問題的第壹項技術。目前基於LEDIC提供，數據速率為10MB/s及以上。壹個重要的設計考慮是LEC的光輸出隨著時間而減少。所以前期需要為LED提供過大的電流，使其隨著時間的推移仍然能夠提供足夠的輸出光強。因為可以在隔離端提供功率是有限的，所以提供過大的電流是壹個嚴重的問題。由於LED所需的驅動電流可能大於簡單邏輯輸出級所能提供的電流，因此通常需要特殊的驅動電路。2並行數字數據總線系統的隔離主要有六個設計參數。在串行隔離的基礎上，將增加三個更重要的設計參數:(1)總線位寬；(2)允許偏差；(3)時鐘速度要求。壹排光耦合器可以完成這項任務，但支持電路可能很復雜。光耦合器之間的傳播時間不匹配會導致數據偏移，從而在接收端造成數據錯誤。為了最大限度地減少這壹問題，使用隔離數字耦合器來支持輸入和輸出端的雙緩沖數據緩存。3模擬信號隔離在許多系統中，模擬信號必須隔離。模擬信號考慮的電路參數與數字信號完全不同。模擬信號通常首先要考慮:(1)隔離精度；(2)線性；(3)頻率響應；(4)噪聲考慮；(5)隔離電源。對電源和地的要求很高，尤其是輸入級，要求輸入級的電源和地不受電路其他部分的幹擾，即采用隔離電源。還應註意，隔離放大器的基本精度或線性度無法通過相應的應用電路來提高，但這些電路可以降低噪聲並降低輸入級的功耗要求。4隔離用多功能IC具有隔離功能的多功能數據采集IC讓設計人員有機會在跨越隔離屏時完成多項任務。壹個完整的數據采集器件可以包括多個模擬開關、采樣保持電路、可編程增益儀表放大器、模數轉換器和壹個或多個數字I/O通道。所有這些功能都通過串行數據端口控制。有許多器件可供設計人員選擇，它們用於系統中地電位差異很大的設計中。每個設備都是為獨特的系統要求而設計的。新器件的高性能集成使得跨越隔離柵實現比以前更復雜的操作成為可能。二、PCB隔離信號布局和布線信號隔離不僅僅是電氣隔離，在PCB布局和布線上也盡量隔離。要點如下:(1)註意隔離電路的布局，盡量安排在電路板的某壹部分，與其他電路分開。盡量保證這部分電路少受其他信號幹擾。(2)註意部分電源與地的隔離。壹定要隔離電源和地，尤其是模擬信號，對電源和地的潔凈度要求很高。需要通過變壓器隔離這部分電路的電源和地。布線時，還需要分配獨立的電源、地線或網絡。(3)隔離裝置的布置應合理，以保證隔離部分的獨立性。(4)有些隔離電路需要靜電防護、高壓防護、電磁輻射防護等。註意流出保護設備的安裝位置。