دانلود تحقیق جداسازی مدار ها برای هدف کلی کاربردهای آنالوگ

مقدمه :

برای کمک به شما در انتخاب و طراحی با عناصر جداسازی Hewlett- packrd این راهنمای طراحی دارای مدارهای جداسازی مشابه برای کاربردهای صنعتی هدف از قبیل مدار هزینه کم برای ارزیابی موقعیت و سرعت موتور می باشد .

دو مداری Hewlett- packrd وجود دارند که برای کمک به شما در طرح مدار کمک می کند .

- مدارهای جداسازی برای IGD    - جداسازی مدارها برای حس یابی  جریان و ولتاژ

- اطلاعات با توجه به جداسازی Hewlett- packrd در شبکه گسترده جهانی در دسترس می باشد .   

- مرور کاربردهای جداسازی آنالوگ : 

جداسازی ها سیگنال های مشابه و رقمی را از یک بخش مدار به بخش دیگر با وجود تفاوت پتانسیل بالا یا صدای الکتریکی میان زمین یا نقاط رایج این مدول ها منتقل می کند .مثال ها از کاربردهای جداسازی آنالوگ واسطه های مبدل A/D مدارهای حس یابی از قبیل واسطه ها و ترموکوپل ها ، تجهیزات کنترل بیمار ، مدارهای ارزیابی موقعیت و سرعت موتور ، آمپلی فایرهای صوتی و تصویری می باشند .

HewleH- Packard دو مقوله از جداسازی آنالوگ ارائه می دهد .

اولین مقوله از جداسازی ها بلوک های اصلی ساختمان با ترکیب آمپلی فایر خطی LED می باشد .

دومین مقوله از جداسازی ها کارآیی اضافی دارند و می توانند برای جایگزینی آمپلی فایرهای جداسازی قراردادی و مبدل های آنالوگ به رقمی بکار روند .

* بلوک های اصلی ساختمان برای جداسازی آنالوگ : Hp,s HCNR200/1  و HCPL4562 بلوک ها را برای جداسازی خطی ایجاد می کنند .

اشکال 1 و 2 مکانیسم های بصری را برای این دو جداساز نمایش می دهند .

هر دو جداساز از عملکرد بالای A1GaAsLED و ترکیبات Photodiode با سرعت بالاتر در مقایسه با جداسازی های قراردادی استفاده می کنند .

HCNR200/1 LED دو فتوقطبی هماهنگ را توصیف می کند یکی در طرف ورودی و یکی در سمت خروجی .

با مواد کاربردهای مناسب برای HCNR200/1  ویژگی های انحراف و غیر خطی LED می تواند بطور واقعی حذف شوند .

لامپ سه قطبی نوری خروجی جریان نوری تولید می کند که بطور خطی مرتبط به خروجی نور LED می باشد .

تطابق نزدیک لامپ های سه قطبی نوری و طرح پیشرفته بسته ویژگیهای امتیاز (سود ) ثابت از جداساز را به وجود می آورند .

جداساز HCNR200/1 می توان بعنوان بلوک جداسازی آنالوگ اصلی برای انواع گسترده ای از کاربردها به کار رود که نیازمند استقامت ، خمیدگی و هزینه پایین است .

HCNR200/1 خیلی انعطاف پذیر است و توسط طرح مناسب مدار کاربرد قادر به اجرا درشیوه های متفاوت بسیار می باشد .

HCPL-4562  و HCNW4562  برای خمیدگی بالا ACو طرح های آنالوگ توصیه شده اند .

اگر ترانزیستور خروجی در ناحیه فعال جانبداری شود ، جریان رابطه نسبت را منتقل می کند .

که HCPL-4562 بتواند به عنوان IC=KLIFLIFQJN ارائه شود .

IC جریان جمع کننده ، IF جریان ورودی LED ، IFQ جریان ورودی LED می باشند که K ارزیابی شده ، K جریان جمع کننده است هنگامیکه IF=IFQ ، و N شیب IC در برابر IF در مقیاس الگوریتمیک می باشد .

توان N با IF تغییر می کند اما در حیطه محدود  ، N می تواند بعنوان ثابت در نظر گرفته شود .

برای کاربردهای سیگنال ac ، 4562  - HCPL می تواند در جریان مناسب قبل از دستگاه قرار می گیرد جائیکه نسبت جریان لامپ سه قطبی نوری فزاینده به جریان LED فزاینده تقریبا ثابت است .

شکل 3 تک بعدی بودن ویژگی های HCPL-4562  را نمایش می دهد .

آمپلی فایرهای جداسازی ادغام شده CMR بالا و مبدل A/D .

HP آمپلی فایرهای جداسازی حالت رایج ادغام شده و ارائه می دهد و مبدلهای A/D برای کاربردهایی به کار می روند که صحت بالا ، سایز کوچک ، شمارش آهسته عنصر و ایمنی صدای الکتریکی موضوعات عمده می باشند .

سری های 78XX – HCPL از آمپلی فایرهای جداسازی و مبدل های A/D از تکنیک های تغییر آنالوگ به دیجیتالی و سیگما – دلتا برای هماهنگ کردن سیگنال استفاده می کنند .

با کاربرد تکنیک های مدار ، ویژگی های غیر خطی بودن و انحراف حذف می شوند .

اشکال 4 و 5 آمپلی فایر جداسازی مبدل های HP و A/D را توصیف می کنند .

آمپلی فایر جداسازی هزینه پایین برای ارزیابی موقعیت و سرعت موتور

عملکرد مدار : پهنای نوار 1.5 MHZ .

سود ثابت .

مدار حمایت

هزینه پایین : مدار فقط سیگنالهای ولتاژ مثبت را متصل می کند .

امتیازات : حل هزینه پایین برای متصل نمودن سیگنالهای آنالوگ ولتاژ مثبت .

روش ساده برای جداسازی سرعت موتور و سیگنال های آنالوگ مثبت

توصیف : این آمپلی فایر جداسازی هزینه پایین و سرعت بالای است که می تواند برای ارزیابی سرعت موتور و موقعیت به کار رود .

سیگنال آنالوگ که از موتور مطرح می شود 0 تا 10V یا 4  تا 20MA فرض می شود .

این مدار می تواند در ساختارهایی که پهنای نوار ، زیاد ، هزینه کم و سود ثابت مورد نیاز باشد ، اما جائیکه صحت بحرانی نمی باشد .

این مدار مثال خوبی از این است که چگونه طراح می تواند صحت و درستی را برای کسب پیشرفت در پهنای نوار و هزینه عوض کند .

مدار پهنایی در حدود 1/5 MHZ با ویژگی های سود ثابت دارد و نیازمند برخی عناصر خارجی است .

آمپلی فایر ورودی متشکل از R4,R3,Q2,Q1 می باشد ، در حالیکه آمپلی فایر خروجی متشکل از R7, R6,R5,Q4,Q3, می باشد .

سیگنال آنالوگ که از موتور مطرح می شود 0 تا 10V یا 4 تا 20MA فرض می شود .

آمپلی فایر ورودی متشکل از R4,R3,Q2,Q1 می باشد ، در حالیکه آمپلی فایر خروجی متشکل از R7, R6,R5,Q4,Q3, می باشد .

کاربرد ترانزیستورهای مجزا بجای Opamps به طراح این امکان را می دهد تا صحت را برای کسب طول خوب و استقامت سود با حداقل هزینه عوض کند .

R1 برای کسب جریان LED از حدود 7-10MAدر ولتاژ اجرایی ورودی ظاهری بر طبق معادله زیر : IF=( VIN/R1) /K1 انتخاب شده است .

K1 از OPTOCOUPLER معمولا حدود 0/5% R2 می باشد .

و سپس برای کسب ولتاژ خروجی مطلوب بر طبق معادله : VOUT/VIN=R2/R1 انتخاب شده است .

هدف R4 و R6 افزایش پاسخ دینامیک مدارهای ورودی و خروجی با کاهش امتیازات حلقه محلی می باشد .

R3 و R5 برای ایجاد جریان کافی انتخاب شده اند .

و R7 انتخاب شده طوریکه Q4 در حدود جریان جمع کننده مشابه همانند Q2 عمل کند .

* جداسازی آمپلی فایر برای سیگنال های دو قطبی : 1- عملکرد مدار : 0.01 غیر خطی بودن 2- تغییر امتیاز انتقال پایین : 3- تغییر شکل پایین میان dc به 100HZ امتیازات : حل هزینه پایین برای سیگنال های آنالوگ دو قطبی 1- تایید ایمنی عایق پهنای باند توضیح : این مدار نشان می دهد که چگونه optocoupler تک بعدی بالای HCNR200/1 می تواند برای انتقال سیگنال های آنالوگ دو قطبی در طول مرز جداسازی به کار رود : این مدار از دو optocoupler استفاده می کند : OC1,OC2,OC1 قسمت مثبت سیگنال ورودی و OC2 قسمتهای منفی را کنترل می کنند ، دو قطبی های D1 و D2 به کاهش تغییر شکل عرضی با حفظ دو آمپلی فایر فعال در طول قسمت های مثبت و منفی سیگنال ورودی کمک می کند .

بعنوان مثال : هنگامیکه سیگنال ورودی مثبت است ، Optocoupleroc1 فعال است در حالیکه oc2 خاموش می باشد .

اگر چه ، کنترل آمپلی فایر OC2 توسط DS فعال حفظ شده ، به آن اجازه می دهد ، تا OC2 را به سرعت روشن کند هنگامیکه سیگنال ورودی منفی می باشد .

بدین طریق تغییر شکل عرضی را کاهش می دهد .

کنترل تعادل R1 سود نسبی را برای قسمت های مثبت و منفی سیگنال ورودی تنظیم می کند ، کنترل سود R7 سود کلی آمپلی فایر جداسازی را تنظیم می کند و ظرفیت های C1-C3 تعدیلی برای ثبات آمپلی فایر ایجاد می کند .

* دریافت کننده / فرستنده حلقه جریان آنالوگ مجزا شده 4-2OMA * عملکرد مدار : غیر خطی بودن HCNR200/1 * تحمل سود HCNR201 امتیازات : هزینه پایین ، مدار ساده .

هیچ تهیه قدرت مجزا شده ای در سمت 4-20MA مدار مورد نیاز می باشد .

توضیح : optocoupler آنالوگ HCNR200/1 و مدار دریافت کننده از حلقه جریان آنالوگ 4-2OMA مجزا شده .یک ویژگی مهم این این مدار این است که سمت حلقه مدار توسط جریان حلقه روشن شده ، هیچ تغذیه قدرتی مورد نیاز نمی باشد .

دو قطبی زینر D1 در سمت ورودی مدار دریافت کننده ولتاژ تغذیه را برای آمپلی فایر ورودی منظم می کند ، در حالیکه R3 تقسیم کننده جریان را با R1 به مقیاس جریان حلقه شکل می دهد .

در این مدار ساده ، آمپلی فایر ورودی جریان LED را تنظیم می کند طوریکه هر دو طرف ترمینال ورودی در ولتاژ یکسان باشند .

جریان حلقه سپس میان R1 و R3 تقسیم شده است .

IPD1 مساوی جریان در R1 می باشد و توسط معادله ذیل ارائه شده است .

نسبت ولتاژ خروجی به جریان حلقه معادله ذیل می باشد .

می توانیم ببینیم که رابطه ثابت ، خطی می باشد و مستقل از ویژگی های LED می باشد .

مدار دریافت کننده 4-20MA کمی متفاوت از مدار آمپلی فایر مجزا شده استاندارد می باشد .

مدار خروجی مستقیما ولتاژ خروجی تولید نمی کند که توسط R2 حس شده ، در عوض Q1 را برای ایجاد جریان خروجی استفاده می کند که از طریق R3 جریان دارد .

جریان خروجی ولتاژی در طول R3 ایجاد میکند که سپس توسط R2 حس می شود .

بررسی مشابه بازدهی بالا می باشد .

* آمپلی فایر جداسازی متصل شده 15MHZAC عملکرد مدار * پهنای نوار معمولی : 15MHZ * تغییر سود معمولی : 1.1Db – در 5MHZ با ارجاع در 0.1 * عدم قبول حالت جداسازی : 122Db در 120HZ امتیازات : مقرون به صرفه ، مدار واسطه ویرتویی عملکرد بالا توضیح : این مدار برای اتصال سیگنال ویرتوبهینه شده است .

اوج پاسخ مدار آشکار ساز به توسعه محدوده فرکانس کمک می کند .

تعداد مراحل سود ، توپولوژی مدار کلی و نقاط dc همگی برای به حداکثر رساندن طول باشد انتخاب شده اند .

مدار کاربرد چندین ویژگی را ادغام می کند که به حداکثر رساندن HCPL-4562 کمک می کند .

مهمترین این ویژگی ها اوج پاسخ آشکار ساز است که به توسعه محدوده فرکانس کمک می کند که سود ولتاژ نسبتا ثابت است ، تعداد مراحل سود ، و انتخاب نقاط DC همگی نتایج مطلوبیت حداکثر عملکرد طول باند می باشد .

برای کاربرد مدار ، اول R1 را برای تنظیم VE برای جریان مطلوب LED انتخاب کنید .

برای مقدار ثابت VINP-P ، توپولوژی مدار تک بعدی بودن را با حفظ MF وابسته به VE در نظر می گیرد .

معادله های 2-3-4 * مبدل A/D 15 بیتی مجزا : عملکرد مبدل A/D مجزا : - تفکیک در نتیجه تک بعدی بودن - رد زود گذر حالت رایج - سیگنال به صدا - ارزیابی جداسازی منظم - انحراف تعدیل ورودی - تحمل ولتاژ ارجاع امتیازات : ابزار مبدل آنالوگ به دیجیتال ادغام شده نیازمند عناصر کمتری است .

* رد زودگذر حالت رایج بالا انحراف داده را بوجود نمی آورد .

* ضریب حرارت سود پایین و ولتاژ تعدیل ارزیابی های صحت بالا را اطمینان می بخشد .

توضیح : مدوله کننده HCPL-7860 و واسطه رقمی HCPL-7870 مبدل آنالوگ به دیجیتالی دو قطعه ای قابل برنامه ریزی مجزا شده را شکل می دهد .

مدوله کننده مجزا ارزیابی مستقیم سیگنال های آنالوگ را از طریق مدار تقسیم کننده رزیستور R1,R2 امکان پذیر می سازد .

در حالیکه واسطه رقمی IC می تواند برای بهینه ساختن سرعت تغییر و حل برنامه ریزی شود .

در عمل ، مدوله کننده مجزا شده HCPL-7860 ورودی آنالوگ طول باشد پایین را به جریان داده های یک بیتی سرعت بالا تغییر می دهد .

واسطه رقمی IC جریان داده های یک بیتی را از مدوله کننده مجزا شده در خروجی 15 بیت تغییر می دهد و واسطه خروجی سریالی تهیه می کند که با SPI ، Q5PI و پروتکل قابل مقایسه می باشد .

وبه اتصال مستقیم به کنترل کننده کوچک اجازه می دهد .

مبدل A/D مجزا شده شناسایی سریع ایجاد می کند .

واسطه رقمی IC ممکن است در یک از 5 حالت تغییر مختلف برنامه ریزی شود .

همچنین نوسان تعدیل قابل برنامه ریزی برای صحت بالاتر دارد .

ارجاعات فنی : 1- اطلاعات با توجه به جدا کننده HewleHpackarel در شبکه گسترده جهانی در WWW.hp.comlgol در دسترس می باشند .

2- راهنمایی طراح برای جداسازی مدارها برای درایو ورودی مبدل 3- راهنمای تنظیمی برای مدارهای جداسازی