隔离DAC/ADC有哪些选择？APC&PAC芯片

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隔离DAC/ADC有哪些选择？APC&PAC芯片

模拟信号隔离是电动汽车、工业控制、PLC、电机驱动、电源、逆变器等领域的常用技术，常规的解决方案有线性光耦、隔离运放等，不过价格上略偏高昂、电路也较为复杂，有些精度也不够，总体来说，应用中不算太友好。

为了获得更低成本的解决方案，大多数工程师会选择PWM来实现模拟信号的隔离传输。比如下图：

这种解决方案分为三步：

第一、将PWM信号经过光耦隔离后输出PWM_ISO信号。其中PWM_ISO信号的高电平为基准电压VREF。第二步用二阶RC滤波电路过滤PWM_ISO信号输出电压信号VLPF。第三步，号经过经过运放放大后输出目标电压VOUT。这是一个非常容理解和实现的方案，也被广泛的使用，不过此电路也有其短板。

缺点一，光耦传输PWM信号会引入失真，尤其光耦对温度敏感，对策有两个，使用高速光耦或者将输入PWM的频率尽可能的变低，前者价格较高而后者会极大的增加传输时延。

缺点二，第二步中为了获得干净的VLPF电压，需要较大的RC值来进行滤波，PWM频率越低，需要的RC越大，信号的传输速度也就越慢。

缺点三，假设PWM的占空比为Duty，则最终输出的VOUT=VREF*Duty*(R1+R2)/R2，上式可以得出VOUT的精度决定于VREF、（R1+R2）/R2、Duty三者，假设Duty精度可以通过高速光耦来实现，那么高精度的输出还需要高精度的VREF和电阻才能实现，所以当用这个电路实现高精度的PWM转电压时，对各个器件的要求较高，成本也较高。

客益电子推出的模拟信号隔离方案是基于APC芯片和PAC芯片技术。所谓APC芯片是将模拟信号线性转换成PWM信号，相对的，所谓PAC芯片是将PWM信号转换成模拟信号。

下图为APC芯片GP9303：

APC芯片GP9303的输入端VIN的电压范围是0-5V，其输出的PWM信号的占空比为Duty=VIN/5V。将0-5V的输入电压转换为0%-100%的PWM信号输出。

下图为PAC芯片GP8101：

PAC芯片GP8101的输入端PWM信号的占空比范围为0%-100%，其输出电压信号VOUT=Duty*5V。将0%-100%的PWM输入信号转换为0-5V电压输出。

通过APC和PAC芯片的组合可以非常容易的实现模拟信号隔离，包括PWM与模拟信号隔隔离转换。通常工程师经常会遇到三类功能需求：

• 隔离ADC功能
• 隔离DAC功能
• 模拟信号隔离功能
  

第一种隔离ADC功能可以通过下图方式实现，通过APC芯片GP9303将模拟信号0-5V转换成0%-100%的PWM信号，输出的PWM信号经过光耦隔离后被MCU采集，从而实现隔离ADC的作用。

第二种隔离DAC的功能可以通过下图方式实现，MCU输出PWM信号，经过光耦隔离后输出给PAC芯片GP8101或者GP8102等，PAC芯片直接输出0-10V、4-20mA等模拟量，其中输出值与PWM占空比呈线性关系。

第三种模拟信号隔离功能有两种方法实现，一种使用光耦作为隔离媒介，APC芯片GP9303将模拟信号转换成PWM，PAC芯片GP8101将PWM信号转换成模拟信号，中间通过光耦隔离。另一种方法是APC芯片GP9303M将模拟信号转换成PWM高频调制信号，PAC芯片GP8101M将高频调制PWM信号解调后还原成模拟信号输出，中间用电容来隔离。

下图为光耦隔离方案

下图为电容隔离方案，电容隔离方案电路简单，成本低廉，是非常有竞争力的解决方案。