模拟信号量值收集的精确度和安稳度决议了整个项目的运转牢靠程度，但是，现场环境恶劣，搅扰严峻，为了对模拟信号的线性转化而不把现场的各种噪声搅扰引进到控制体系，有必要将被测模拟信号与控制体系之间进行杰出的线性阻隔。一般情况下，直流阻隔办法可选用专用阻隔运算放大器（ISO124系列）加配一个高精度阻隔直流电源，经过电气耦合的办法来完成被测模拟信号与控制体系的线性阻隔，但这种办法本钱较高而且温漂较大。本文选用线性光耦HCNR201完成了被测模拟信号与控制体系之间的线性阻隔。线性光耦的阻隔原理与一般光耦没有太大不同，仅仅将改变了一般光耦的单发单收形式，添加一个用于反应的光电二极管而且增大了线性区域。两个光电二极管都是非线性的，但其非线性特性都是相同的，所以可以经过反应通路的非线性来抵消直通通路的非线性，然后完成了信号的线性传递。
HCNR201的作业原理
HCNR201是Avago公司推出的高线性光耦器材，经过外接不同的分立器材，可以完成交直流电流和电压的光电阻隔转化电路，其内部结构如图1所示。HCNR201由高性能的AlGaAs型发光二极管及两个具有严厉比例联系的光电二极管PD1和PD2构成。当发光二极管中流过电流IF时，其所宣布的光会在光电二极管中PD1、PD2感应出正比于LED发光强度的光电流IPD1、IPD2，其间IF、 IPD1、IPD2满意以下联系：
式中K1、K2分别为发光二极管PD1、PD2的电流传输比，其典型值为0.48，规模为0.36～0.72；K3为该光耦的传输增益，其典型值为 1，规模为0.95～1.05。
图1 HCNR201内部结构图
光电二极管PD1接入输入回路，用于检测和安稳AlGaAs型发光二极管的发光强度，有效地消除了发光二极管的非线性、漂移等特性，而光电二极管PD2作为输出电路的一部分，能发生与发光二极管发光强度成线性联系的光电流，完成丈量电路与输出电路之间的线性传递。特性极端类似的光电二极管及先进的封装工艺确保了该光耦的高线性度、传输增益安稳等特性。
电压、电流丈量电路的作业原理
图2给出了丈量电压、电流的电路原理图，本电路完成了被测信号与体系的阻隔及线性丈量的两层功用，它既可丈量直流电压信号、也可丈量直流电流信号：当跳针JP跳到1和2时，该电路进行直流电压丈量；当跳针跳到1和2时，该电路将输入直流电流Iin转化成直流电压进行丈量。稳压管D1可避免过电压对电路的冲击，起到维护丈量电路的效果。电压跟从器A1具有输入高阻抗、输出低阻抗的特性，可以有效地减小采样电路的负载对输入信号的影响，使得后一级的电路更安稳地作业。电容C1、C2用于避免运放A2、A3自激现象，使运放电路安稳地作业。运放A2、发光二极管 LED、光电二极管PD1与阻容元件一同构成输入电路，光电二极管PD1为运放A2引进负反应，若发光二极管LED发光强度发生变化，运放A2就会调整 IF的巨细以调理发光二极管的发光强度，然后使得安稳流过光电二极管PD1、PD2的电流。运放A3、光电二极管PD2与阻容元件一同构成输出电路，将流过光电二极管PD2的光电流信号转化为电压信号。
图2 电压、电流丈量电路
1 电压丈量原理剖析
被测信号是电压信号Vin时，将跳针跳到1、2。依据运算放大器“虚断”、“虚短” 特性，有：
2 电流丈量原理剖析
被测信号是电流信号Iin时，将跳针跳到2、3，采样电阻R1将电流信号转化为电压信号，以供后续的电路丈量。此刻，电压丈量电路的输入电压为
试验结果与剖析
为进步丈量精度，运算放大器A1、A2、A3选用ADI公司的高精度运放AD8672，选用±12V电源供电，需求留意的是运放A1、A2与运放A3的电源和地要做好阻隔，以避免外界搅扰信号经过电源和地窜入到体系中。经过Pspice仿真和屡次的试验，终究电阻R2、R3、 R4选取为200kΩ、1kΩ、200kΩ,电容C1、C2选取为4700pF，稳压管选取为UDZ10。依据公式（7）可知：Uout=K3Uin。
对规模为0～10V的直流电压信号进行丈量，针对不同的输入电压，对输出电压进行丈量，获得20组数据，如表1所示。运用Excel“图表东西”中“XY散点图”进行剖析，得到拟合直线方程为y=0.9981x+0.001，如图3所示。使用该拟合直线可计算出电压丈量电路的线性度为 0.75%。
图3 电压丈量时输入输出的联系
图4 丈量电流时输入输出的联系
对规模0～30mA直流电流进行丈量，针对不同的输入电流，对输出电压进行丈量，获得6组数据，如表1所示。相同使用Excel的东西制作出输入电流与输出电压的联系图，如图4所示，并得到拟合直线方程为y=x-0，使用该拟合方程计算出电流丈量电路的线性度为0.85%。
