模擬信號帶寬與隔離放大器頻響匹配技術及應用

    工業現場傳感器與PLC/FCS/DCS、儀器儀表之間輸入輸出的模擬信號隔離放大器（亦稱模擬量隔離變送器）屬于模擬信號調理的范疇。模擬信號隔離放大器能有效保護各級控制回路，消除或減弱環境噪聲對測試電路的影響，抑制公共接地、變頻器、電磁閥及浪涌脈沖對設備的干擾，同時對下級設備具有信號限壓、扼流的功能。是變送器、儀器儀表、變頻器、電磁閥、PLC/DCS輸入輸出及其通訊接口的可靠防護器件。對于有些環境惡劣的工業現場，控制系統錯綜復雜，高溫、震動、潮濕和干擾信號并存，所以通過隔離放大器將輸入輸出模擬信號進行放大、轉換、遠傳且各系統回路完全隔離，的確是當今自動化控制系統中抗干擾的有效措施之一。

    所謂帶寬（band width）又叫頻寬，是指在固定的的時間可傳輸的資料數量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數據的能力。在數字設備中，帶寬通常以bps表示，即每秒可傳輸之位數。在模擬設備儀器中，帶寬通常以每秒傳送周期或赫茲 (Hz)來表示。信號的帶寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所占據的頻率范圍。

    頻率響應簡稱頻響，在電子學上用來描述一臺儀器儀表、PLC等設備對于不同頻率的信號的處理能力的差異。同失真一樣，這也是一個非常重要的參數指標。

    帶寬指標的測試方法如下，在輸入端加上一個頻率可調的正弦波模擬信號，輸出端可以穩定跟隨輸入端信號的最大頻率范圍就是帶寬。工業信號隔離放大器帶寬指標的工程意義是什么呢？在應用當中我們如何理解“帶寬”呢?帶寬指標反映了隔離放大器對輸入信號變化的響應速度。帶寬越大，隔離放大器對信號變化的響應速度越快；帶寬越小，說明隔離放大器對輸入信號瞬間變化反應不敏感，在某些場合也就意味著抗干能力較強。

    隔離放大器和隔離變送器的工作原理是首先將傳感器、儀器儀表、PLC等發送與接收的標準信號或溫度、位移、頻率、轉速等專用信號通過半導體器件進行調制，再由光感或磁感器件進行隔離轉換變送，然后進行解調還原成精度、線性度一致的原有信號或變換成其它信號，同時對隔離前后信號的工作電源進行隔離處理，以保證信號輸入、信號輸出與輔助電源即變換前后的信號、電源、地之間三隔離。模擬信號隔離放大器和隔離變送器屬于工業儀器儀表與傳感器分類中的一種器件，其主要功能是模擬量的隔離、放大、轉換及變送，因而就必然有信號帶寬和頻率響應這個基本的技術指標。

    模擬信號隔離放大器隔離變送器的帶寬與頻響指標選型參考：

    1、模擬信號在變化頻率緩慢（<50Hz）的場合（如測量溫度、壓力、位移、流量等），可選用帶寬較小、低頻響的隔離放大器：ISO EM U(A)-P-O-M (M表示低頻響) 系列產品。

    2、模擬信號在變化頻率高（>2KHz）的場合（如測量轉速、調節高速電子開關、開關電源的PWM控制等），可選用高帶寬、高低頻響的隔離放大器：ISO EM U(A)-P-O-H (H表示高頻響) 系列產品。

    3、除高頻響與低頻響環境外的大多數工業現場都選擇常規頻響產品：ISO EM A-P-O或ISO EM U-P-O系列。

    4、對現場環境存在空間干擾（高頻率、高壓大電流負載）的場合應選用光電隔離放大器：ISO U(A)-P-O系列。<