单电源供电线性光耦如何实现双向放大？

Question

逆变器输出电流检测芯片ACPL-C790是一款单电源供电输入输出都是双极性的放大芯片；
请问单电源供电是如何放大双极性输入信号的，尤其这个信号还是接收来自输入端的电压信号，具体内部电路结构是怎么样的？

Answer 1

回答引用自GPT-4o，由博主小ᶻZ࿆编写，若还有疑问可评论或留言：

单电源供电线性光耦如何实现双向放大？

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1. 问题描述

在逆变器输出电流检测中，ACPL-C790 是一款单电源供电且输入输出均为双极性的线性光耦放大芯片。题主的问题是：

• 如何在单电源供电情况下实现双极性输入信号的放大？
• 芯片的内部电路结构如何设计以支持该功能？

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2. 原理分析

2.1 双极性信号的放大

• 双极性输入信号：是指信号可能有正值也可能有负值，例如 -2V 到 +2V。
• 单电源供电：通常是指供电范围为 0V 到 +5V（或其他正电压范围），而无法直接支持负电压。
• 为了在单电源下支持双极性信号，通常使用 直流偏置 技术，将信号的零点抬高到供电电压范围的中点。

2.2 内部电路设计

ACPL-C790 的内部可能包含以下功能模块：

1. 输入级偏置电路：

   • 利用一个运算放大器将输入信号的零电位移动到参考电压（如2.5V）。
   • 例如：V_in_bias = V_in + V_ref，其中 V_ref = Vcc / 2。

2. 光耦隔离传输：

   • 使用光耦将输入信号隔离并传输到输出端。

3. 输出级还原电路：

   • 在输出端，通过减去参考电压，将偏置信号还原为原始信号。

4. 运算放大器放大：

   • 输入信号经过增益调整后实现放大输出。

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3. 示例电路

以下是可能的内部电路设计框图：

输入信号 (-2V ~ +2V)
   │
[直流偏置电路] -----> [光耦] -----> [还原偏置] -----> 输出信号 (-2V ~ +2V)
   │
[V_ref = Vcc/2]

偏置公式

输入偏置电路的公式：

• 偏置后信号：V_in_bias = V_in + V_ref
• 还原信号：V_out = V_in_bias - V_ref

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4. 应用注意事项

1. 精度与线性度：

   • 确保偏置电路与放大器的线性性能良好，以保持信号的高精度传输。

2. 带宽与响应时间：

   • 光耦的响应速度会影响高频信号的传输性能，需根据应用需求选择适当的光耦型号。

3. 隔离与安全：

   • 光耦的主要功能是隔离输入和输出电路，防止高压或电流直接耦合，提升系统安全性。

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5. 总结

通过直流偏置技术，ACPL-C790 可以在单电源供电条件下实现对双极性输入信号的线性放大。这种设计在逆变器输出电流检测等场景中广泛应用。具体内部电路结构需要结合芯片数据手册进一步分析。

如有帮助，题主可以帮忙采纳一下嘛，谢谢~