电压信号的隔离传输系统（模拟传输和数字传输）

电压信号的隔离传输系统设计
一、设计任务：
设计一种可实现低压信号隔离传输的电路方案。
二、设计要求：
1.输入电压信号0V-5V;
2.采用模拟或数字方式实现输入、输出信号的隔离变换；

3.经隔离变换后的输出电压等于输入电压。

三、方案论证
方案一、采用模拟方式实现电压信号隔离；选用PC817和LM353完成输入信号的放大、隔离、传输。该方案电路简单，其传输精度受光耦自身特性和环境温度影响较大。

方案一参考电路：

以上便是参考电路。

分析：要输出与输入相当，即前后要成为线性关系，通过理论计算，必须要在计算中要忽略二极管的压降，通过前级运放，我们把隔离电压信号转换为隔离电流信号，此时二极管的压降可以忽略。

当IF的范围为2--15mA的时候，此时PC817工作于线性区，这是保障以上电路可以工作的前提。

IF=VIN/R3+VREF/R2,电流传输比率为20%（在线性区域是这样）

则IE=0.2（IF），则Vce=IE*R5=VIN+VOUT

通过后面东风减法电路，则会有Vout=Vin;

但是上面的电路误差比较大。

方案二、采用数字方式实现电压信号隔离传输，首先对输入直流电平进行压频变换，经光电隔离后，再进行频率电压变换。该方案电路复杂，隔离传输精度高。

压频转换电路：

参数讨论：

R1、C1构成去耦电路;

R9、R3、R4作用为调节零点，调节R9的时候要保证对R3、R4所在的支路没有影响，所以必须要有R3+R4>>R9;

R7,R10保证I=1.9/(R7+R10)在要求的范围之内；

R5、C3提供一个时基电路。要保证1.1R5C3<<1/fmax;

R2、C2输出频率有关系。

R6.上拉电阻，保证电路可以正常工作。

光耦隔离电路：

参数分析：

R10保证二极管可以正常工作。

C1滤波电容一般去0.01uf。

R4与输出电阻的大小有关。

3.频压转换电路。

频压转换电路域压频转换电路类似。

记住Uo=2.09*f*RL*RtCt/Rs