[发明专利]一种基于磁场耦合的宽带模拟信号隔离传输电路

说明书

本发明公开了一种基于磁场耦合的宽带模拟信号隔离传输电路，包括隔离变压器、隔离端高阻放大器和非隔离端高阻放大器，隔离变压器的一次侧设置有一次绕组和三次绕组，隔离变压器的二次侧设置有二次绕组，一次绕组和三次绕组均与隔离端高阻放大器相连，二次绕组与非隔离端高阻放大器相连。本发明的整个隔离电路的输出信号等于整个隔离电路的输入信号，这样就实现了原始信号的隔离，而且当选用能够覆盖更高频段的变压器时，只需通过增加电容或者增加电阻来降低两个一阶RC高通滤波电路的转折频率点，就能在提高变压器高频段信号隔离的同时，还能保证低频段模拟信号隔离传输的幅频特性响应。

技术领域

本发明涉及模拟信号的隔离传输领域，具体涉及一种基于磁场耦合的宽带模拟信号隔离传输电路。

背景技术

当前隔离示波器模拟信号的隔离传输通常利用变压器实现的磁场耦合来完成。变压器主要由绕在共同铁芯上的两个绕组组成。当在一个绕组上加上交变电压时，由于电磁感应而在另一个绕组上感生交变电压。因此，变压器的绕组之间是通过交变磁场互相联系从而完成交变信号传输的，隔离端和非隔离端在电路上是相互隔离的。变压器实现的宽带模拟信号隔离传输电路原理图如图1所示。

变压器实现的模拟信号隔离传输，其隔离的介电强度取决于绕组之间以及它们对地的绝缘强度。磁场耦合通常能够实现100KHz～500MHz之间的模拟信号隔离传输，由于变压器本身的结构特性，要扩展500MHz以上频率的信号隔离传输，就要减小匝数降低分布电容，而减小匝数又会严重影响低频段的幅频特性，这就造成了一个矛盾，使得一种变压器只能隔离某段高频信号，例如隔离变压器TC1-1T，其频率响应在400kHz～500MHz之间；而同一系列的TC4-14，其频率响应在200MHz～1400MHz之间。所以如果要实现400KHz～1400MHz之间的宽带模拟信号的隔离传输，就要使用两种变压器，要隔离的宽带信号上限频率越高，所需变压器种类就越多。这时，信号就要被分为多路传输，不仅极大增大了体积，还使得信号噪声加大，影响信号质量。

发明内容

针对现有的宽带模拟信号隔离传输电路存在的问题，本发明提供了一种基于磁场耦合的宽带模拟信号隔离传输电路，能在扩展高频段模拟信号隔离传输能力的同时，还能保证低频段模拟信号隔离传输的幅频特性相应。

本发明采用以下的技术方案：

一种基于磁场耦合的宽带模拟信号隔离传输电路，包括隔离变压器、隔离端高阻放大器和非隔离端高阻放大器，隔离变压器的一次侧设置有一次绕组和三次绕组，隔离变压器的二次侧设置有二次绕组，一次绕组和三次绕组均与隔离端高阻放大器相连，二次绕组与非隔离端高阻放大器相连。

优选地，二次绕组和三次绕组具有相同的匝数和分布参数。

优选地，所述一次绕组的一端接地，另一端与隔离端高阻放大器的输出端相连；

三次绕组的一端接地，另一端连接有第一高通滤波电路，第一高通滤波电路与隔离端高阻放大器的反向输入端相连；

隔离端高阻放大器的正向输入端接输入信号。

优选地，所述二次绕组的一端接地，另一端连接有第二高通滤波电路，第二高通滤波电路与非隔离端高阻放大器的正向输入端相连；

非隔离端高阻放大器的输出端与非隔离端高阻放大器的反向输入端相连。

优选地，第一高通滤波电路和第二高通滤波电路均为一阶RC高通滤波电路，第一高通滤波电路包括第一电容和第一电阻，第一电容与第一电阻串联，第一电阻接地；

三次绕组与第一电容相连，隔离端高阻放大器的反向输入端连接在第一电容与第一电阻之间；

第二高通滤波电路包括第二电容和第二电阻，第二电容与第二电阻串联，第二电阻接地；

二次绕组与第二电容相连，非隔离端高阻放大器的正向输入端连接在第二电容与第二电阻之间。