请教下关于ADUM1400这类磁耦合数字隔离器件

JackFrost

      最近想做个高分辨率的24BIT ADC转换电路，需要将模拟电路和数字电路进行隔离，防止数字信号对模拟信号的干扰，这里隔离有2个方案，一个是采用传统的光耦器件速度快点的如6N137等这类；另外一种就是采用ADUM1400这类磁耦合的隔离器件，ADUM1400这类芯片，使用方便，体积小，速度也快，价格稍微高点。
      现在问题来了，关于磁耦合的隔离原理不甚了解，不知道是不是采用调制高频载波然后通过内部线圈变压器耦合到另一端的，不知道在这类高敏感度的地方，磁耦合类芯片会不会通过模拟端的电源引入噪声，给模拟电路带来另外的干扰？

xuanmic

看参数比光耦高级些。没有用过这玩意。为什么不买来试验一下呢？

彭星

这一类的已经在产品上用了了 232 485 SPI都有用

lilith

用过 ADI 的 120x/140x，看其官方应用手册的意思是，把发送端的上升/下降状态用 1ns 宽度脉冲发送到芯片内变压器，同时至少每 1us 发送一个刷新脉冲，也就是说对应调制频率在 MHZ~GHZ，这个频率足够高，一般的低速 24bit ADC 或许是不敏感的，并且也容易通过微小的电容和电感在给磁耦供电的电源电路上消除掉它。

JackFrost

这类产品隔离当然是没问题的，用在一般ADC/DAC的数字信号隔离上也可以，只是不知道用在24BIT这类级别的高敏感应用上会不会对电路有干扰，看过一些资料，这些器件内部是用二氧化硅或者其他绝缘物做隔离，硅片上集成线圈，形成的变压器，并且内部有数字调制电路对输入数字信号进行调制解码，因此内部估计也会有一些数字振荡回路吧，担心这类振荡会不会对模拟信号造成一些干扰。所以不确定、不敢用，手头上也没法试验，不知道那种方案更好些。光耦隔离当然没问题，只是简单的光电器件不存在什么干扰，就是体积稍大些，不如ADUM类用着方便。

JackFrost

lilith 发表于 2014-11-27 10:22
用过 ADI 的 120x/140x，看其官方应用手册的意思是，把发送端的上升/下降状态用 1ns 宽度脉冲发送到芯片 ...

     lilith兄图上用的就是ADUM器件吗，那这样看起来应该是没什么大问题。感觉我是有点偏执了，呵呵，过于在意这器件内部的振荡电路和变压器的干扰，话说24BIT ADC内部都是∆Σ结构的，内部振荡海了去了，磁耦合比较起来这些还算是小巫了，呵呵。关键正如lilith兄所说的，做好电源退耦，还有PCB布局这些个，谢谢指点

lilith

JackFrost 发表于 2014-11-27 10:37
lilith兄图上用的就是ADUM器件吗，那这样看起来应该是没什么大问题。感觉我是有点偏执了，呵呵，过 ...

隔离器是 ADUM1401，ADC 是 24bit 的 ADS1232 一般的商品低速 24bit+ ADC 以 sigma-delta ADC 为主，这类 ADC 在输出有效位超过 20bit 时速度都很低，对几百几千赫兹的共模干扰抑制能力普遍大于 100dB 甚至大于 120dB，因此隔离器的干扰通过电源混进来，ADC 是不敏感的。我觉得其它积分型 ADC 应该也不敏感，或者说要出那么高有效位的结果的话，可能都不怎么敏感

JackFrost

laisla 发表于 2014-11-27 10:36
隔离完再缓冲，供电也隔离一下

     嗯，明白了，谢谢，在ADC和隔离器之间搞个缓冲，冲冲更健康

kingsabbit

这个东西好用，就是价格贵

JackFrost

lilith 发表于 2014-11-27 10:43
隔离器是 ADUM1401，ADC 是 24bit 的 ADS1232  一般的商品低速 24bit+ ADC 以 sigma-delta  ...

懂了，谢谢兄台的讲解。我想我是以前搞高BIT ADC失败搞出阴影了，呵呵，大概是06、07年那会申请了LTC2400和AD7712的样片，满心欢喜的做实验，当时对ADC也是不大懂，也不明白基准的重要性，简单地用洞洞板搭电路，拿来测一节满电的5号电池，结果无论LTC2400还是AD7712读出来的读数都是在跳大神啊，连直方图都不用做了，数字直接几百个LSB在跳，晕了，当时也没地方可以交流，于是就认为以后高于16BIT的∆Σ ADC一概不接触了，这么多年再没接触过高分辨率的24BIT ADC芯片，倒是后来申请了一片MAX132 18BIT 的积分型ADC芯片，这个倒是挺好用，读数很稳定，也就跳几个LSB，想来这个是器件本身噪声的关系了，不过积分型的ADC最高也就到此为止了。去年年初的时候自己DIY了个LCR数字电桥，用的是AD7685 250KSPS 16BIT SAR  ADC做高速采样然后STM32计算DFT，当时测试ADC的时候发现很稳定同样测电池的时候只有最多3个LSB跳动，直方图做出来很漂亮，于是后来也就有了信心，现在打算重新再做做24BIT的∆Σ ADC，彻底打破之前的心理阴影，哈哈

lilith

JackFrost 发表于 2014-11-27 11:12
懂了，谢谢兄台的讲解。我想我是以前搞高BIT ADC失败搞出阴影了，呵呵，大概是06、07年那会申 ...

2400 应该很好做，它速度很低且不可调，几乎不会出问题哦 我不隔离也没问题，输出噪声大约 7uVpp at 4V range，以这个噪声水平看，有效位大概 22 位。








我的 voltgen 用的也是 2400，...

fffofo

PCB布局更重要一些，我的电压基准源就就没用任何隔离措施，没问题的

marshallemon

这种隔离器件除了磁藕外还有容偶

JackFrost

lilith 发表于 2014-11-27 12:10
2400 应该很好做，它速度很低且不可调，几乎不会出问题哦  我不隔离也没问题，输出噪声大约 ...

     是的，拜读了老兄以前的帖子，很受用 。回顾几年前不理想的试验，应该是基准这些没重视以及洞洞板布线这些的问题，那时候用的还是TL431做2400的基准，并且对ADC的相关知识储备也不足。前些日子淘宝上还买了2片ADS1232，才12元一片，加上以前手头的LTC2400，AD7712打算回头打个PCB，再好好玩玩。话说回来手头上的AD7712当时申请的陶瓷封装的，价格几十美元呢，AD那时候真大方，可惜在我手里这些年都是暴殄天物，哈哈。

JackFrost

fffofo 发表于 2014-11-27 14:42
PCB布局更重要一些，我的电压基准源就就没用任何隔离措施，没问题的

     嗯，明白了，谢谢兄台

JackFrost

marshallemon 发表于 2014-11-27 14:58
这种隔离器件除了磁藕外还有容偶

      涨姿势了，刚百度了下，电容耦合隔离，找到了ISO5500，是IGBT驱动，大电流的，以前还真不知道这类，开眼界了，谢谢

zxase258

你可以查看ADI官方的设计指导，有中文版的。要求还是挺高的。部分IC里边载波频率是300MHz。他们推荐6层板控制辐射，最差也要4层

lilith

JackFrost 发表于 2014-11-27 15:30
是的，拜读了老兄以前的帖子，很受用 。回顾几年前不理想的试验，应该是基准这些没重视 ...

我觉得是你用了 431，这个噪声有点大 我最初也是用洞洞板实验的，而且那个 1232 我不也是转到洞洞板实验嘛，即使是洞洞板，做好地线布局就没事，但基准噪声大就不好了

tudou204

当年用过电容隔离的iso124,BB公司的。了解的不深入，没啥感觉，加上价格贵，最后不了了之不用了。

qqwintian

基准的噪声只能说怨你自己
比如16bit的SAR权电容型的ADC，这种芯片的内部转换使用电荷再分配的，要求是必须在REF端子接入10uF以上的电容，类似IR2110自举电容一样，这不是去耦电容，是个关键器件，如果不加，就会发生非常严重的“位粘连”，也就是最后两三位一直都是000或者111，这说明第4位受到了干扰，应该是0变成了1，然后1~3位就跟着变成最小000了
Σδ虽然不至于发生类似的问题，但基准的去耦仍然很重要，必须深度去耦这些基准器件，比如接10uF以上的电容之类的，方能抑制齐纳二极管的白噪声，转折频率低于几十Hz才好
不过说实话，Σδ器件内部也是噪声频谱搬移，对输入的噪声与REF噪声不敏感才对，具体看滤波sin3或者sin4的配置，如果几百位的变化，貌似24位连16位都不够了，你这明显是做坏了……

qqwintian

另外ADUM器件我一直在用，没试过24bit用这种隔离的，毕竟24bit速度也不会快，ADI有官方防辐射建议文章，全中文的专门讲解磁耦的辐射，不知道楼主你看了吗

JackFrost

qqwintian 发表于 2014-11-27 18:31
基准的噪声只能说怨你自己
比如16bit的SAR权电容型的ADC，这种芯片的内部转换使用电荷再分配的，要求是必 ...

    是的，受教了，谢谢。06 07年的时候接触的都是10BIT 12BIT的ADC，当时用了颗TL431加个10uF的电解做基准，驱动12BIT的ADC也感觉妥妥的，所以对ADC也并没有深入的了解，到试验24BIT 片子的时候就玩不转了。到后面发现问题了，才慢慢关注到ADC相关的知识点，慢慢才明白这些个原理。无知最可怕

JackFrost

qqwintian 发表于 2014-11-27 18:33
另外ADUM器件我一直在用，没试过24bit用这种隔离的，毕竟24bit速度也不会快，ADI有官方防辐射建议文章，全 ...

       磁耦合的相关内容了解很少，这玩意相比光耦感觉高大上，没有实地用过，就只看了ADUM1400的器件手册，所以有了上面的疑惑。谢谢兄台的提醒，我上AD的网站找找这篇文章看看

shichen717

建议使用光耦，其他隔离方案都是场隔离，容易受到外界环境影响，尤其是手机。
磁隔离N年前就注意过，体积小，但就是由于场隔离问题没有采用，至今仍然用6N137。

archwang

JackFrost 发表于 2014-11-27 20:14
是的，受教了，谢谢。06 07年的时候接触的都是10BIT 12BIT的ADC，当时用了颗TL431加个10u ...

问题是，不是所有的基准都是无限电容稳定的，要看具体的Datasheet

JackFrost

archwang 发表于 2014-11-28 20:44
问题是，不是所有的基准都是无限电容稳定的，要看具体的Datasheet

       TL431也很好用，一般12BIT以下要求也足够了，一直都是加10uf，这个电容值是很稳定的，在官方PDF所列的非稳定的区间之外，并且噪声比不加电容要低些。不过TL431本身噪声就达数百uVpp，对于24BIT ADC还是不适合的，那时候手头也没其他基准芯片，遇到问题之后再去找了相关资料才找到原因，了解基准的重要性，不过后来没这个需求，一般也就用到16BIT以下，也就没再继续弄24BIT的这类ADC了，现在看论坛上大神参考源的帖子，心又痒了，你懂的，呵呵

fffofo

还有个需要考虑的因数，如果你的设计需要与上位机连接，为避免地线串扰，就需要模拟和数字隔离，如果不连接的话，模拟和数字采用一点连接就可以了

JackFrost

fffofo 发表于 2014-11-29 13:49
还有个需要考虑的因数，如果你的设计需要与上位机连接，为避免地线串扰，就需要模拟和数字隔离，如果不连接 ...

      是的，设想是必须要联机的，方便数据传输到PC上分析，USB方式的话就必须将ADC跟MCU之间就隔离了，毕竟USB隔离器件贵，RS232或者用以太网的话简单点，RS232只需要光耦，以太网的话打算用W5500这类集成TCPIP协议栈的芯片，并且网络本身网络变压器就隔离了，这二者ADC跟MCU之间的隔离就是可选了，如果如几位大神所说影响不大的话，就不做ADC跟MCU之间这部分的隔离了，仔细布下线，如果采样跳的不严重的话，加上点软件滤波平滑算法就得了。