工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器與PLC/FCS/DCS、儀器儀表之間輸入輸出的模擬信號(hào)隔離放大器（亦稱模擬量隔離變送器）屬于模擬信號(hào)調(diào)理的范疇。模擬信號(hào)隔離放大器能有效保護(hù)各級(jí)控制回路，消除或減弱環(huán)境噪聲對(duì)測(cè)試電路的影響，抑制公共接地、變頻器、電磁閥及浪涌脈沖對(duì)設(shè)備的干擾，同時(shí)對(duì)下級(jí)設(shè)備具有信號(hào)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(hù)器件。對(duì)于有些環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，控制系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜，高溫、震動(dòng)、潮濕和干擾信號(hào)并存，所以通過隔離放大器將輸入輸出模擬信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)傳且各系統(tǒng)回路完全隔離，的確是當(dāng)今自動(dòng)化控制系統(tǒng)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(shí)間可傳輸?shù)馁Y料數(shù)量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數(shù)據(jù)的能力。在數(shù)字設(shè)備中，帶寬通常以bps表示，即每秒可傳輸之位數(shù)。在模擬設(shè)備儀器中，帶寬通常以每秒傳送周期或赫茲 （Hz）來表示。信號(hào)的帶寬是指該信號(hào)所包含的各種不同頻率成分所占據(jù)的頻率范圍

頻率響應(yīng) 簡(jiǎn)稱頻響，在電子學(xué)上用來描述一臺(tái)儀器儀表、PLC等設(shè)備對(duì)于不同頻率的信號(hào)的處理能力的差異。同失真一樣，這也是一個(gè)非常重要的參數(shù)指標(biāo)。

帶寬指標(biāo)的測(cè)試方法如下，在輸入端加上一個(gè)頻率可調(diào)的正弦波模擬信號(hào)，輸出端可以穩(wěn)定跟隨輸入端信號(hào)的最大頻率范圍就是帶寬。工業(yè)信號(hào)隔離放大器帶寬指標(biāo)的工程意義是什么呢？在應(yīng)用當(dāng)中我們?nèi)绾卫斫狻皫挕蹦兀繋捴笜?biāo)反映了隔離放大器對(duì)輸入信號(hào)變化的響應(yīng)速度。帶寬越大，隔離放大器對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)速度越快；帶寬越小，說明隔離放大器對(duì)輸入信號(hào)瞬間變化反應(yīng)不敏感，在某些場(chǎng)合也就意味著抗干能力較強(qiáng)。

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(fā)送與接收的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)或溫度、位移、頻率、轉(zhuǎn)速等專用信號(hào)通過半導(dǎo)體器件進(jìn)行調(diào)制，再由光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換變送，然后進(jìn)行解調(diào)還原成精度、線性度一致的原有信號(hào)或變換成其它信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離前后信號(hào)的工作電源進(jìn)行隔離處理，以保證信號(hào)輸入、信號(hào)輸出與輔助電源即變換前后的信號(hào)、電源、地之間三隔離。模擬信號(hào)隔離放大器和隔離變送器屬于工業(yè)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(zhuǎn)換及變送，因而就必然有信號(hào)帶寬和頻率響應(yīng)這個(gè)基本的技術(shù)指標(biāo)。

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸干擾處理參考方案（變頻器抗EMC干擾專用隔離放大器）：

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有變頻控制設(shè)備、大功率電磁起動(dòng)設(shè)備、GPS高頻信號(hào)無線收發(fā)裝置等存在EMC干擾源的系統(tǒng)，需要針對(duì)不同的干擾源及系統(tǒng)控制信號(hào)的特性來分析確定干擾信號(hào)處理解決方案。

1、傳感器輸出模擬信號(hào)上的干擾

在傳感器輸出端加裝ISO系列模擬信號(hào)隔離放大器可以有效解決模擬信號(hào)傳輸過程中的衰減和EMC干擾，增強(qiáng)顯示控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。用于變頻器抗EMC干擾的模擬信號(hào)隔離放大器：ISO EM U-P-O-M系列，是在IC內(nèi)部加裝輸入信號(hào)干擾抑制濾波電路和輸出干擾諧波吸收電路，增強(qiáng)抗EMC電磁干擾和高頻信號(hào)空間干擾功能。特別適用于現(xiàn)場(chǎng)有變頻控制設(shè)備、大功率電磁起動(dòng)、GPS高頻信號(hào)無線收發(fā)裝置的場(chǎng)合。

2、高頻信號(hào)輻射的空間干擾

將各控制系統(tǒng)、設(shè)備分別加裝金屬屏蔽盒（不同頻率段使用的金屬成分不同）并將外殼可靠接地，信號(hào)通訊傳輸線路采用雙絞屏蔽電纜。

3、RS232/RS485的遠(yuǎn)程通訊線路干擾

在RS232/RS485通訊接口上加裝DC-DC隔離模塊電源，將通訊供電電源與其它電源直接隔離開來。信號(hào)通訊傳輸線路也要采用雙絞屏蔽電纜（屏蔽層接地）。

4、系統(tǒng)供電電源電路中的干擾

現(xiàn)場(chǎng)有大電流晶閘管、變頻控制設(shè)備、大功率電磁起動(dòng)裝置的，對(duì)電源系統(tǒng)的供電參數(shù)會(huì)產(chǎn)生畸變影響。通過電源電路，干擾信號(hào)會(huì)進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)控制裝置。因此，首先要確定現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)裝置接地良好，各裝置的供電電源要加裝與其相匹配的電源濾波器（低通EMI濾波器或抑制電抗器）。

隔離放大器最新應(yīng)用方案：現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)帶寬與隔離變送器頻響匹配技術(shù)

模擬信號(hào)隔離放大器隔離變送器的帶寬與頻響工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指標(biāo)選型應(yīng)用參考：

1、模擬信號(hào)在變化頻率緩慢（《50Hz）的場(chǎng)合（如測(cè)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系列產(chǎn)品（M：表示低頻響）。 所以在變頻器控制系統(tǒng)中，為抑制和隔離EMC干擾，常選用：ISO EM U-P-O-M系列的隔離放大器。

2、模擬信號(hào)在變化頻率高（》2KHz）的場(chǎng)合（如測(cè)量轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)高速電子開關(guān)、開關(guān)電源的PWM控制等），為保障采集數(shù)據(jù)的完整和可靠，常選用高帶寬、高低頻響的隔離放大器：ISO EM U（A）-P-O-H系列產(chǎn)品

（H：表示高頻響）。

3、高頻與低頻響環(huán)境以外的大多數(shù)系統(tǒng)都選擇常規(guī)頻響（2K）產(chǎn)品：ISO EM A-P-O或ISO EM U-P-O系列。

4、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有強(qiáng)磁空間干擾（高頻電磁大電流負(fù)載）場(chǎng)合可選用光電隔離放大器：ISO U（A）-P-O-M系列。

ISO EM系列隔離放大器相關(guān)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)匹配、應(yīng)用選型技術(shù)資料參考：

1、 隔離放大器最新應(yīng)用方案：現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)帶寬與隔離變送器頻響匹配技術(shù)

2、 IC封裝隔離放大器隔離變送器信號(hào)與電源部分外接保護(hù)電路圖

3、 ISO mV系列：毫伏級(jí)模擬微小信號(hào)專用隔離放大器IC

4、 ISO EM U（A）-P-O-T系列：零點(diǎn)、增益可調(diào)型模擬量隔離放大器隔離變送器

5、 ISO EM A（U）-P-O-S系列：輸入端配電型隔離變送器IC

6、 ISO EM U（A）-P-O-SD 系列：零點(diǎn)增益可調(diào)節(jié)的輸入配電型隔離變送器IC

7、 ISO EM-U（A）-P-O-O系列：1進(jìn)2出低成本小體積IC封裝的模擬量隔離變送器隔離放大器

8、 ISO EM A-P-O系列：0-？0V雙向直流（電壓/電流）信號(hào)隔離放大器隔離變送器IC

9、 DIN3 ISOEM U-P-O（A-P-O）系列：?jiǎn)温稤IN35導(dǎo)軌安裝低成本小體積隔離變送器

10、DIN 1X2 ISOEM U（A）-P-O系列：一進(jìn)二出DIN35導(dǎo)軌安裝隔離變送器

11、DIN 2X2 ISOEM U（A）-P-O系列：二進(jìn)二出DIN35導(dǎo)軌安裝隔離變送器

12、DIN 1X3 ISOEM U（A）-P-O系列：一進(jìn)三出DIN35導(dǎo)軌安裝隔離變送器

13、ISO EMH 4-20mA系列：軌道電壓監(jiān)測(cè)專用高隔離安全柵

14、ISO F-P-O系列：頻率信號(hào)（FV/ FI轉(zhuǎn)換）隔離變換器IC

15、ISO U（A）-P-F系列：模擬信號(hào)轉(zhuǎn)頻率脈沖信號(hào)（V/F）隔離變送器IC

16、ISO EM RMS-P-O系列：模擬量真有效值（AC+DC RMS）測(cè)量放大及隔離變送器

ISO EM 系列隔離放大器隔離變送器IC，典型應(yīng)用圖：

零點(diǎn)、增益可調(diào)節(jié)型隔離放大器隔離變送器IC，ISO EM-T 系列典型應(yīng)用圖：

輸入端隔離配電型隔離放大器隔離變送器IC，ISO EM-S 系列典型應(yīng)用圖：

解決方案舉例：隔離放大器在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用中，我們根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及廣大用戶現(xiàn)場(chǎng)使用中遇到的一些問題反饋，通過學(xué)習(xí)與技術(shù)交流總結(jié)記錄了一些解決問題的方法。

實(shí)例1： 在模擬信號(hào)變化頻率較高的高速自控系統(tǒng)中選用帶寬高的隔離放大器（H：表示高頻響）。

某電鍍廠在使用PLC輸出的多路0-10V模擬信號(hào)去控制電鍍開關(guān)電源PWM電路時(shí)出現(xiàn)相互干擾，采用隔離放大器將各控制回路進(jìn)行隔離。由于控制信號(hào)帶寬高，對(duì)隔離放大器頻響也要求較高。用戶剛開始對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的帶寬不了解，選用的隔離放大器為DIN 35導(dǎo)軌安裝二進(jìn)二出：DIN 2X2 ISO U2-P1-O5常規(guī)產(chǎn)品，頻響典型值1KHz。由于信號(hào)帶寬與隔離放大器的頻響不匹配，安裝到現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)信號(hào)衰減很大，無法正?？刂齐婂冮_關(guān)電源，客戶認(rèn)為隔離放大器質(zhì)量有問題。經(jīng)技術(shù)交流，客戶測(cè)得現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)頻率較高（》2KHz），確認(rèn)后更換成高頻響模擬信號(hào)隔離放大器：DIN 2X2 ISO U2-P1-O5-H產(chǎn)品，頻響典型值10KHz。干擾故障排除，控制系統(tǒng)正常工作。

實(shí)例2： 在大型變頻啟動(dòng)及空間干擾較強(qiáng)的場(chǎng)合采用選用頻響低的隔離放大器（M：表示低頻響）。

某大型水泵控制室自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控多路水流量和壓力等。由于采用了變頻器裝置，在其中有水泵停機(jī)或啟動(dòng)時(shí)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)受到干擾跳動(dòng)或顯示錯(cuò)誤信息。于是客戶安裝ISO A4-P2-O1（4-20mA隔離放大器）常規(guī)產(chǎn)品，但效果不理想，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)時(shí)有跳動(dòng)現(xiàn)象。與客戶信息交流后了解到，傳感器檢測(cè)的實(shí)時(shí)性要求不高，測(cè)量值為溫度、流量、壓力等緩變的信號(hào)，應(yīng)該選用帶寬指標(biāo)小的信號(hào)隔離放大器。更換成：ISO A4-P2-O1-M后故障徹底排除。

電壓信號(hào)ISO U-P-O-M系列和電流信號(hào)ISO A-P-O-M系列低頻響信號(hào)隔離放大器IC，內(nèi)部設(shè)計(jì)了輸入信號(hào)干擾抑制濾波電路和輸出干擾吸收電路，抑制干擾的能力較強(qiáng)，抑制干擾的頻段較寬。低頻響信號(hào)隔離放大器的響應(yīng)時(shí)間小于100ms，帶寬設(shè)計(jì)小于50HZ。不但能夠抑制線路中的高頻干擾，對(duì)50Hz的工頻干擾也同樣有抑制作用。這些較強(qiáng)的抗EMC電磁干擾和高頻信號(hào)空間干擾功能，特別適用于現(xiàn)場(chǎng)有變頻控制設(shè)備、大功率電磁起動(dòng)裝置、GPS高頻信號(hào)無線收發(fā)裝置的場(chǎng)合。

實(shí)例3：用4-20mA電流環(huán)路隔離器將控制系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口隔離來抑制相互間干擾。

某公司控制系統(tǒng)中PLC的模擬量輸出模塊發(fā)出一路4-20mA電流信號(hào)接至變頻器，運(yùn)行時(shí)變頻器竟然不啟動(dòng)。疑似模擬量輸出模塊問題，用萬用表測(cè)量模擬量輸出模塊輸出端的4-20mA信號(hào)正常。懷疑是變頻器控制信號(hào)輸入端有了問題，換了一臺(tái)同型號(hào)變頻器故障依舊。直接用信號(hào)發(fā)生器做4-20mA信號(hào)源輸出至變頻器，這時(shí)變頻器啟動(dòng)了。排除模擬量輸出板卡和變頻器故障，推測(cè)是變頻器信號(hào)傳導(dǎo)至模擬量通道，干擾模擬量輸出模塊輸出的4-20mA信號(hào)。為驗(yàn)證推測(cè)是否正確，在模擬量4-20mA輸出通道中加裝隔離放大器：ISO 4-20mA；上電運(yùn)行，變頻器正常啟動(dòng)了。

實(shí)例4：多通道模擬量輸入之間相互隔離及AD隔離轉(zhuǎn)換輸出。

某大型建材公司生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)使用美國(guó)AB-PLC外接國(guó)內(nèi)某廠家手操器。AB-PLC的每個(gè)數(shù)據(jù)采集板由八個(gè)通道組成，八個(gè)通道共用一個(gè)12位A/D，模擬量經(jīng)過AD變換后由12個(gè)光耦隔離器實(shí)現(xiàn)與主機(jī)隔離（信號(hào)的輸入/輸出隔離了），它的八個(gè)通道輸入之間沒有隔離（信號(hào)輸入端共地）。在輸入信號(hào)時(shí)，每個(gè)通道單獨(dú)輸入到采集板均正常，但是同時(shí)輸入兩個(gè)或多個(gè)外部信號(hào)時(shí)，顯示數(shù)字出現(xiàn)無規(guī)則跳動(dòng)故障，由此引起的問題在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行中反復(fù)出現(xiàn)。客戶在每個(gè)模擬量輸入通道之間安裝無源信號(hào)隔離放大器：ISO 4-20mA，干擾消失?？梢?，合理的使用模擬信號(hào)隔離放大器，可以有效消除變頻器對(duì)PLC模擬量輸入通道的干擾及接地環(huán)路的干擾等問題，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。