国产化隔离放大器TH3656的应用与验证

摘 要：隔离放大器具有共模抑制比高、三端隔离、保护被测设备等优点，在模拟信号采集领域有着广泛的应用。本文从介绍了典型国产隔离放大器TH3656的技术特点，工作原理和应用技巧。关键词：隔离放大器；国产化；应用技巧1 国产隔离放大器应用简介1.1 国产隔离放大器简介隔离放大器是继运算放大器、仪表放大器后的第三代放大器，其特点是能够承受更高的共模电压而让差模信号自由通行。所谓“隔离”，是指电气上的隔离，让信号通过其他渠道进行传输，避免电气上的直接相连。隔离放大器的基本要求是保证信号不失真，并具有较高的隔离电压和一定的频率范围[1]。依据不同介质，目前常见的隔离方式主要包括光电隔离、电磁隔离、电容隔离与超声隔离等。TH3656是其中的代表之一。TH3656是一款国产电磁隔离式放大器，可实现输入地、输出地与电源地的三端隔離。该放大器的主要优点是：尺寸小、重量轻；隔离性能好；线性度高；增益高；价格便宜等。1.2 TH3656在模拟信号采集中的典型应用TH3656的典型应用电路如图1所示。外接的5V电压是为输出提供偏压，当输入为双极性信号时，将偏压调为2.5V，把满量程信号调为±2.5V，加上偏压后为0～5V。当输入为单极性信号时，把满量程信号调为0～5V信号，当零位为负电压时，调节偏压值使零位为正电压。

2 国产隔离放大器应用验证2.1 静态精度校准问题在实际应用中，需要考虑隔离放大器非线性、重复性及迟滞三项误差对静态精度的影响。非线性主要由器件本身决定，一般呈现S状曲线；迟滞表现为正反行程测量结果的不一致性；重复性表现为同样输入电压会出现不同的输出电压。 静态校准的电路原理图如图2所示。静态校准需要有一台基准电压源和高精度数字电压表。用精密线绕多圈电位计（RW），5KΩ左右，输出稳定的直流电压，作为被测隔离放大器的激励Ui。为实现双极性输入-5V～+5V，需设置极性转换开关。 根据误差理论，每次校准的数据不应少于20对（Xi，Yi）数据，且不少于一个循环，数据均匀分布。双极性时输入、输出电压范围广，正、负向各分成5份，一个行程就有21对数据。采用最小二乘法，获得拟合直线，亦称回归直线，其方程为： （1）式中A为截距，亦称零位；B为斜率，亦称灵敏度或增益。X为自变量，Y为应变量。放大器的输入电压Ui及输出电压Uo分别与X，Y对应，如图3所示。 2.2 交流分量引入问题当输入信号存在来自开关电源的纹波或者其他交流分量，特别是从输入地线引入的交流分量时，TH3656的输出直流信号值会有所下降。为解决此问题，通常采用如下几个办法：1）提高输入信号品质，比如用线性电源代替开关电源，减少纹波；2）输入端选择合适的RC滤波电路，将高频信号在前端电路滤掉，防止交流信号进入芯片内部；3）芯片壳体接地。2.3 环境适应性分析随机振动筛选是电子产品生产过程中不可缺少的一道工序。在进行随机振动筛选前，必须先对产品进行振动摸底试验（试振），监测产品内部在20 Hz～2000Hz范围内的共振频率。如产品不发生共振放大，即可转入后续的随机振动筛选；若产品在20Hz～2000Hz范围内存在共振频率，但其均方根加速度值小于设计允许的最大值，则可进行随机振动筛选。若产品在20Hz～2000Hz范围内存在共振频率，且其均方根加速度大于设计允许的最大值，则应改进某些频点的振动量级，降低振动响应，使其均方根加速度小于设计允许的最大值，再进行整机随机振动筛选。3 结论本文对于国产隔离放大器TH3656的性能、功能及工程实际使用中的相关问题进行了深入研讨。作为模拟信号采集领域的前沿技术，国产隔离放大器实现了核心元器件的国产化，具有100%的自主知识产权，提高了国内模拟测量技术的发展水平。参考文献[1]徐志跃.隔离放大器及其应用[J].实验技术与管理，2011，28（6）.