对电子电路之中的隔离技术探索

摘要：噪声干扰会对电子电路的正常运行带来干扰，继而给整台设备的正常运行带来影响，甚至导致严重的安全事故，所以，探索电子电路之中的隔离技术具有相当积极的现实意义。本文首先概述了电子电路隔离技术的概念和作用，然后重点讨论了模拟电路的隔离（变压器隔离与直流电压隔离、线性隔离放大器隔离）和数字电路的隔离（光电耦合器隔离、脉冲变压器隔离），以期为业内人士提供有益参考。

关键词：电子电路 隔离技术 模拟电路 数字电路

1电子电路隔离技术概述

电子电路隔离技术指的是，以隔离元器件为工具，对噪声干扰的相关路径进行有效切断，从而发挥抑制甚至消除噪声干扰的作用，赋予电子电路更为理想的电磁兼容性[1]。对于电子电路隔离而言，其主要涉及两大部分，一个是模拟电路的隔离，另一个是数字电路的隔离。下面将针对这两种隔离进行分别讨论。

2模拟电路的隔离

2.1变压器隔离与直流电压隔离

对于交流供电系统，建议选用电源变压器进行隔离，这样能够比较理想地抑制甚至消除谐波等噪声产生的干扰。常规变压器

一、二次绕组彼此绝缘，可实现对一次侧噪声电压以及电流的有效阻止，避免给二次侧带来干扰，然而却无法发挥百分百的抗干扰效果。因为分布电容的客观存在，交流供电系统中的噪声会以其为媒介传输到二次侧。如果在绕组之间设置隔离变压器，便可实现对噪声的有效抑制，从而赋予装置更为理想的电磁兼容性[2]。

当控制装置、电子装置子系统需要隔离时，二者各自对应的直流供电电源同样需要接受一定的隔离措施。以直流供电系统为对象进行隔离时，常见的方式有两种，一种是于交流侧设置隔离变压器，另一种是设置直流电压隔离器。

随着科技水平的不断提升，已研制出专门用来削弱噪声的隔离变压器，其无论是绕组还是整体，均设置了若干层的屏蔽层。该类变压器不管是在结构上还是在铁芯材料选取上，又或者是在线圈位置上，均经过专门设计，能够有效阻断高频噪声漏磁通、绕组之间的交链，如此一来，差模噪声便难以侵入二次侧，所以，此类变压器不仅可以阻断共模噪声电压，同时还可以阻断差模噪声电压，表现出了较为优异的特性[3]。

2.2线性隔离放大器隔离

当模拟信号测控系统设置在共模噪声较大的空间中时，需要在输入、输出之间设置相应的隔离，从而解决噪声耦合问题。通过隔离能够让此类系统获得下述益处：保护模拟系统，削弱甚至规避其受到的干扰，特别是在电力系统中，接地干扰有可能侵入逻辑系统，使其无法正常工作；在高精度测量系统中，应避免数字系统产生的脉冲波动影响模拟系统，特别是前置放大部分，由于其信号十分微弱，即便是非常小的干扰信号都可能完全覆盖有用信号。

对微电压（电流）模拟电路进行隔离时，通常要面对比较复杂的情况，不仅要考虑精度因素，同时还需要考虑成本因素。常规情形下，如果是较微弱的共模噪声，建议使用差动放大器或者V / I变换，一般能够获得比较理想的效果[4]。如果是较强的共模噪声，同时场所对测量精度有着较高的要求，则需要选用专门的、有效的隔离措施，即拥有较高精度水平的线性隔离放大器，如Burr-Brown公司设计的ISO106芯片，其诞生和应用大大简化了模拟电路的隔离工作。ISO106隔离噪声抑制比较为优异，交流可达到130dB，直流可达到160 dB， 非线性误差可控制在为7 ×10-6，其拥有比较理想的放大和隔离功能，因而广泛应用于高精度测量系统之中，其缺点是成本较大。

3数字电路的隔离

3.1光电耦合器隔离

对于光电耦合器隔离，其原理是以光电耦合器为工具实现对输入信号、内部电路之间的有机隔离，也可以是将内部输出信号、外部电路有机隔离开来。隔离处理之后的信号回路使用专属的独立电源，不仅如此，还分别接不同的“地”，这样哪怕是长途信号的传输也能够有效规避相关干扰。

现阶段，该类器件的隔离电压普遍超过2.5kV，部分器件甚至达到了8kV。常用的光电耦合器如4N25，其额定的隔离电压高达5.3 kV；6N137的额定隔离电压为3kV，而额定频率能够超过10MHz[5]。该种隔离方法拥有良好的性价比，但实际应用过程中应特别小心速度问题。

3.2脉冲变压器隔离

脉冲变压器的匝数相对偏少，同时

一、二次绕组分别设置在铁氧体磁芯的两端，该类工艺使得其分布电容非常小，通常为数个皮法拉大小，所以可用来对脉冲信号进行隔离。对于脉冲变压器，其在输入或者输出脉冲信号的过程中，不涉及直流分量的传输，所以，大量应用于以微电子技术为基础的控制系统之中。脉冲变压器信号传递频率普遍集中在1 kHz-1MHz之间，而某些产品的这一数值能够超过10MHz。脉冲变压器大多应用于以晶闸管为代表的一系列可控器件的控制隔离中。

继电器属于一种比较常见数字式输出隔离元件，借助该隔离元件能够实现对低压直流、高压交流之间的有效隔离，从而让高压交流侧的干扰难以甚至完全无法侵入低压直流侧。继电器不仅简单实用，同时还具有成本较低的优点，因而在现代工业中得以广泛应用。

4结语

以上针对电子电路所涉及的隔离问题进行了综述，值得一提的是，在产品设计和生产中，还需要对电子装置的内、外干扰予以系统分析，充分考虑“接地问题”等，选用适宜的隔离技术和方式予以科学部署，这样才能研发出具有良好电磁兼容性的优质产品，满足实际生产的需要。