隔离放大器与隔离度

隔离放大器

在电子线路设计中，隔离是非常重要的技术手段，是指某条信号通道上的信号泄露到其他通道上的程度，一般情况下使用分贝值表示，为了提高隔离度，一般会使用隔离放大器。

隔离度

当设计的产品中隔离度不好，将会引起明显的Desense（灵敏度下降）、串扰等情况，表现在性能上可能引起性能不佳，比如：拍照闪屏（摄像头与LCD之间隔离度不足）、拍照信号不好（摄像头与射频线之间隔离度不足）等等，在时间频率行业表现为：插拔线缆影响其他线缆的信号稳定性，PPS脉冲调制到射频信号，铷灯震荡信号串扰至射频信号等等。

隔离度问题也称为干扰问题，干扰三要素为：

A、干扰源；

B、干扰路径；

C、被干扰接收器。

在时频行业，一般情况下，干扰源不可消除、被干扰接收器也不可去除，因此从干扰路径下手来提高隔离度非常重要。

从干扰路径上来讲，时间频率认为主要有以下几个方面；

A、空间串扰，解决方法，加屏蔽罩；

B、线路串扰，解决方法，同一层布线时关键信号线全方位包地，并打地孔包围，不同层布线时尽量垂直交叉，避免平行走线，关键信号间增加GND层加以隔离；

C、器件干扰，一般情况下普通的缓冲器隔离度普遍不足，比如分配10MHz的缓冲器SN74LVC1G126DBVR，Datasheet中并未明确指出器件本身的隔离度，此时需要实际测量，当怀疑疑似隔离度不佳时，应串联两个或者多个缓冲器用于提高隔离度；

D、电源串扰，在进行产品开发过程中，发现个别项目存在PPS输出对10MHz的干扰，体现起来就是10MHz输出信号的稳定度存在0.5Hz鼓包，相位噪声测试存在1Hz鼓包，这种情况可以快速定向是由于PPS输出产生的干扰，经过简单排查发现是由于电源隔离度不够导致的电源串扰。

隔离度设计为多少比较合理？

在设计产品时，可能存在一个疑问，隔离度设计为多少比较合理？是否所有电路对隔离度的要求都一致？隔离度仅限于同频的隔离度吗？

要解决这个疑问，可能从相位噪声入手分析比较合理。

如下图所示，是一种隔离放大器10MHz的相位噪声测试曲线

从曲线可见，在1Hz、10Hz、100Hz、1kHz、10kHz频偏处的相位噪声分别为-120dBc/Hz、-145dBc/Hz、-154dBc/Hz、-159dBc/Hz、-159dBc/Hz，当使用信号源人为的在其他输出端口灌入一个10MHz+100Hz，功率为0dBm信号后，在相位噪声曲线上会出现一条频偏为100Hz杂散，而此杂散的功率值为-130.7dBc/Hz，×10倍logn=-110.7dBc即为电路的隔离度。

现在，这个疑问清晰了，在设计隔离放大器电路时，当一个信号明显影响相位噪声时，即为隔离度设计不足。

更明显的，电路的隔离度与其所适配的信号源的相位噪声有直接关系。当信号源的相位噪声为-90dBc/Hz@1Hz时，隔离度为-90dBc比较合理，隔离度设计过高属于过设计，隔离度过低属于设计不充分，但当信号源的相位噪声为-120dBc/Hz时，隔离度应设计为＜-120dBc，但当隔离度＜-120dBc时，设计工作将变得异常复杂。

结论

本论述从隔离度设计要点、隔离度需求等方面对隔离放大器的隔离度进行了阐述，明确了隔离度的需求以及隔离度的设计方向。