6N137光电隔离器应用实例

信号采集系统通常是模拟电路和数字电路的混合体，其中模数变换是不可缺少的。从信号通路来说，A/D变换之前是模拟电路，之后是数字电路。模拟电路和AD变换电路决定了系统的信噪比，而这是评价采集系统优劣的关键参数。为了提高信噪比，通常要想办法抑制系统中噪声对模拟和AD电路的干扰。在各种噪声当中，由数字电路产生并串入模拟及AD电路的噪声普遍存在且较难克服。数字电平上下跳变时集成电路耗电发生突变，引起电源产生毛刺，通常对开关电源影响比线性电源大，因为开关电源在开关周期内不能响应电流突变，而仅由电容提供电流的变化部分。一般数字电路越复杂,数据速率越高，累积的电流跳变越强烈，高频分量越丰富。而普通印刷电路的分布电感较大，使地线不能完全吸收逻辑电平跳变产生的电流高须分量，产生电压的毛刺，而这种毛刺进入地线后就不能靠旁路电容吸收了，而且会通过共同的地线或穿过变压器，干扰模拟电路和AD转换器，其幅度可高达几百毫伏，足以使AD工作不正常。
在研制的某数据集系统中，要求信噪比1000，12位量化级别，并行数据传输，数据传输率500kBs/。要达到上述要求，A/D能否达到转换精度是个关键。在未采用光电隔离器的电路中，虽采取了一系列措施，但因各模块间地线相联，数字电路中尖峰噪声影响仍较大，系统信噪比只达500。故我们采用6N137将模拟电路及AD变换器和数字电路彻底隔离,，如图所示。

图 带光电隔离器的数据采集系统
电源部分由隔离变压器隔离,减少电网中的噪声影响。数字电源和模拟电源不共地,由于模拟电源一般只有±15V，而A/D转换器还需要+5电源，为使数字电路与模拟电路真正隔离，+5电源由+15V模拟电源经DC-DC变换器得到。模拟电路以及A/D转换电路与数字电路的信号联系都通过6N137。逐次比较型A/D并行输出12位数据，每一路信号经缓存器后送入6N137的脚3，进行同相逻辑传输至数字电路，输入端限流电阻选用470Ω，输出端上拉电阻选用47kQ，输出端电源和地间(即6N137的脚8和脚5间)接0.1μF瓷片电容，作为旁路电容以减少对电源的干扰。6N137的使能端接选通信号，使6N137在数据有效时才工作，减少工作电流。模拟电路和A/D转换所需的各路控制信号也通过6N137接收，接法同上，在时序设计中要特别注意6N137约有50ns的延时。与未采用光电隔离器的数据采集电路相比,系统信噪比提高了一倍以上,满足了系统设计要求。