简介：在苛刻的工厂和过程环境中，可编程逻辑控制器（PLC）模拟输入模块的可靠性要求将需要支持高标准电压模式到道路 - 伏特。标准电压模式来自另一个资源，它是由耦合问题或线路引起的。对于模块设计人员来说，保持类似物转换为高标准电压模式所需的准确性是一个挑战。本文讨论了高度常见模式信号的资源和典型工业要求。另外，还引入了信号分离和信号法规实施。您可以使用高压或高压多路复用器开关在通道或接口板上应用信号分隔。调整可以以离散的方式或通过集成差的放大器品种来实现。本文比较了各种实施方法及其对其他链链参数的影响，例如放置阻抗，噪声，带宽和标准模式拒绝。通常，使用模式电压的标准资源及其对PLC输入模块和数据提取卡的可靠性的影响，具有单独的接地，这可以提高模块的可靠性，并使输入阶段能够监视接地的来源。当两个具有不同接地点的资源通过自定义信号连接到输入（如图1所示）时，其中一个输入通道将受到模式的标准电压信号的约束。这是一个高度简化的付费云；实际上，可能会有接地连接，接地或保护性接地和防护电缆以及电缆屏蔽连接（为简单起见，在图中删除了这一点）。图1：由标准模式信号完全覆盖（完整输入覆盖范围）：差异覆盖范围 - 与标准电压模式不同，具体取决于其源，标准电压模式可能是DC或AC信号。用于印度的资源弹性设备可能来自：线路或土地错误。由附近电动机，机器或高功率瞬变引起的电磁破坏引起的电缆或端子的容量或电感耦合。电缆被闪电击中。例如，50Hz至60Hz的非生成线的标准噪声水平模式通常为4V至5V。是否有一些自然的安全性可能会经历高达60V的标准噪声模式。海上系统众所周知，标准噪声信号高达35V。具有标准电压模式并不总是偶然的。某些应用具有设计模式的标准电压变化，例如输入到连接到高压电池的电池，浸入电解质溶液中的暴露热电偶或融化的金属金属。如果模拟输入模块不是为高压设计的，则高标准模式电压可能会导致电压超过输入阶段，多路复用器或模数转换器（ADC）的全部最大额定值，从而导致永久性电路DA导致法师。尽管输入受高电压保护，但高公共模式的高公共能力可能会降低准确性并导致不可靠的读数。在模拟输入模块中支持高标准模式的高标准模式有不同的支持级别：过电压保护。该模块受高标准模式电压的保护，但在过电压事件中不必工作。在此类事件中，读数是不正确的。过电压诊断和故障警报。该模块检测到过电压事件，并报告给处理器以进行指示。这确保了所有读数的可靠性。在过多的突袭中没有阅读。正常操作，精度降低。一些模块可能在高公共模式 - 电压事件中运行，但准确性将降低。正常操作，准确性不会受到影响。对于高度的通百货电压支持水平，即使在此类事件下，输入模块也保持高精度。设计问题是如何实现正常操作高标准模式电压（精度不影响或降低）。有三种通用技术可以支持具有模拟输入的高标准电压模式，并提供多种拓扑：地面分离。典型的模式阻止，使用： - 光摩体开关或 - 高压多路复用器通用模式调整： - 使用电阻器分隔器和仪器放大器（母亲）。 - 离散或集成的差分放大器。土地分离为每个通道创建一个完全独立的通道，并为每个通道提供了单独的局部土壤。通道之间通常的模式差异可能与竞争对手Deviceay的分离门一样高。该技术通常可以在数千伏范围内达到最大可能的标准模式电压。通过阻止模式的标准模式，活动通道通过链链穿过，并在土壤（模块地面分离）时假设负末端。所有其他通道都会被高覆盖电压开关所阻断。在标准模式下调节技术，高标准电压模式通过放大器之前或周围的被动衰减降低，从而防止了放大器的过度电压限制。阻止和调节技术都可以基于设备和电源实现中和低标准支持模式支持。通道隔离拓扑结构该拓扑可以实现更大的标准模式。 IIT的拓扑取决于在电岛上的单独输入通道的构建，每个通道都有一个单独的悬空土壤，如图ADC所示。 ADC通过数字信号隔离器连接到处理单元。通过孤立的电阶段为模拟前端和ADC供电。 ISO6742等数字隔离器可以实现5KVRMS的分离电压，该电压可能高于现成的传输电压分离（1.5kVRMS至5KVRMS）。如果通道所需的强度小于0.5W，则像ISOW7741这样的集成功率和数据隔离器可以帮助节省SP王牌和成本。图2：分离通道通道的拓扑要求每个通道具有单独的模拟前端，转换器，隔离器和k级。该拓扑更昂贵，电力消耗较高，并且覆盖了更大的板区域。该拓扑还可以达到更高的标准电压模式，更好的性能和更高的可靠性。高压多路复用器高电压多路复用器是支持高标准模式的有吸引力的吸引力解决方案。它们不影响输入阻抗，并能够快速过渡和宽带宽度。它们相对较新，是高压金属氧化物半导体技术最近进步的结果。他们需要涵盖通常的电压范围的电压和差异信号输入。另外，需要保护模拟信号链中的其他设备（例如放大器）免受可能的高螺栓范围。图3显示了tmux8109 4至1差 - 电压乘以高电压。除了典型的±10V差分输入外，100V多路复用器还可以支持标准的80V电压差。通过在多路复用器后使用过电压保护放大器（例如Mother823如图3所示），可以消除对外部保护二极管的需求，并支持使用标准电压信号链（例如±15V）。图3：连接负信号接地输入的高电压多路复用器拓扑图形图（通常与 - 活性通道模块中的类似物隔离（图3中的CH1）可确保活动信号链正确偏向于模块信号链。移动时间之间的移动时间偏向于0.001％稳定性的较高的频率限制的频率。多路复用器支持50V至80V的标准电压差异模式。需要tage阻塞，考虑具有多通道输入的高电压开关，例如TMUX8212，如图4所示。图4：单次摄像机开关可以创建N-BY-1多路复用器的变体，或者可以用作开关，也可以用作开关。高压阻断（60V至300V），所得的多路复用器类似于高压多路复用器。摄影开关的主要优点是这些开关不再需要高压供应才能运行，并且这些开关通常具有较低的阻抗（它们的范围仅为几ω）。但是，这些开关也有缺点。这些开关需要在控制引脚中相对较高的电流（差分输入双开关约为7mA），泄漏电流相对较高（可以达到1μA），并且具有更长的移动时间（毫秒）。电阻电压分隔器和母亲图5显示了电阻电压分隔器，其后是母亲826母亲。电压分隔器可以减少该模式的标准电压，但也可以调整自定义标志。为了尽可能扩展动态范围，母亲可以增强差异信号，以便可以将其恢复到原始信号水平。图5：拓扑1和2的方程电阻器分隔器后跟母亲分别表示G1和G2系数。此拓扑的权衡包括：标准输入模式和噪声。高R I与R F比可能会增加标准电压模式集，但是当加强加固时，它也会增加输入信号并增加putum噪声。输入阻抗和输入的噪声。高R I和R F可能会增加输入阻抗，但也会增加输入噪声。具有高电阻的精度电阻不容易获得，这将导致实际极限的阻抗设置为约1MΩ。如果使用±15V电源，则G1 = 0.249和G2 = 4.01产生标准电压模式为±36V。标准拒绝模式模式（CMRR）ISA电阻精度函数的rr），通常从70dB到80dB。偏移电压取决于标准模式。由于存在漂移（电阻的系数）和取决于标准模式的偏移电压，因此该拓扑的不准确下限高于全尺寸的0.1％。离散差分放大器图6中所示的离散差分放大器可以在保持差异信号的同时抑制标准模式信号。放大器的好处由等式3表示。等式3图6：离散的习惯放大器拓扑对于±15V电源，该拓扑电压的共同模式计算为±36V。该拓扑与电阻分隔拓扑的缺点类似 - 在某种程度上更糟。最重要的权衡是比较带宽的输入阻抗。在高插资的情况下，放大器的高R F和输出能力极大地限制了带宽舞台。 1MΩ输入阻抗和G = 1导致带宽小于10kHz。出于实际原因，输入阻抗通常限制为1MΩ。合并的差分放大器，图7中所示的集成设备，例如Mother148放大器，可以显着消除差异-IR的离散差异。在组合电阻器中，电阻之间的匹配可以修剪成更高的值。由于它可以准确地归因于任何电阻器电阻值，因此可以实现更复杂的反馈结构，可以实现较低的阻抗，从而大大扩展了差异 - 放大器的带宽。图7：放大器的关节变化已达到标准±200V模式集，超低误差（小于0.1％）和超高的CMRR（大于86db）在±15V电源中。在频道之间实现后，该拓扑可以达到增加标准模式电压的标准范围。选择正确的拓扑，不要淹没宽阔多种拓扑。影响拓扑选择的主要参数通常是模式的电压，信号带宽，如果需要快速传输（多路复用系统），则需要的输入阻抗和总成本。阻止拓扑正在增加，可以减少ADC渠道的数量并降低系统成本。其他拓扑需要每个通道的放大器，但通常会提供更宽的带宽，以下是相同采样的情况。该表比较各种拓扑。表1：不同的拓扑如果您需要超高的共同模式范围（大于200V），则唯一的选择是通讯间隔离拓扑。对于50到200之间的标准模式模式，您可以选择一个摄影开关（如果非常慢的开关是可以接受的），也可以为每个通道提供一个集成的离散放大器。对于小于50V的标准模式范围，请选择高压多路复用器。如果需要高电阻，则可以在多路复用中使用多路复用器拓扑ING系统，速度高达50ks。当需要同步采样或仍然使用多通道ADC时，请选择基于放大器的过程。综合差异-A AmplifiesR的性能较高，而离散放大器的性能较低，但成本较低。在性能和成本方面，电压电压的电阻处于中间。