Aislamiento de una entrada analógica mediante ADC/DAC

Question

Estoy estudiando el aislamiento de una entrada analógica procedente de un equipo de campo y su interconexión con un módulo de entrada analógica del PLC. La entrada será del rango 4-20mA (1-5V).

Hay varias maneras de enfocar esto, pero actualmente estoy buscando la solución que se ve a continuación:

El ADC y el DAC se proponen como Microchip MCP3221 y MCP4725 respectivamente.

Un aislador digital ocuparía menos espacio que un optoaislador con los componentes que lo acompañan y proporcionaría un rendimiento mucho mayor. Los posibles componentes son TI ISO7420FEDR y Analog Devices ADUM1200ARZ .

Y ahora, la pregunta en sí. Mantener ambos lados aislados es bastante vital y me pregunto cómo afectará esto a la vinculación del ADC y el DAC.

Supongo que puedo enviar la línea de datos (SDA) a través del aislador digital, pero para sincronizar el ADC y el DAC necesitarían una señal de reloj común. ¿Sería una mala idea enviar el reloj a través del aislador digital? Si el aislador digital fuera muchas veces más rápido que el reloj, ¿tendría un efecto insignificante en términos de retardo?

Falta información:

• No está ligado a I2C, SPI también sería apropiado
• Aislamiento a un mínimo de 2,5kV
• El ADC será alimentado en el lado "sucio" por lo que hay un aislamiento completo, sólo las señales de control de datos/conversión necesitan pasar a través de la barrera de aislamiento
• La resolución debe estar entre 10 y 16 bits, no se requiere un valor específico
• Un rendimiento de conversión de alrededor de 100ksps sería suficiente

Answer 1

Francamente, las interfaces SPI son más adecuadas para el aislamiento que las I2C. Puedes ajustar el reloj maestro a una frecuencia en la que la sincronización funcione de forma fiable. I2C es un bus bidireccional que hace que el aislamiento sea un dolor.

Si insiste en usar I2C aislado, AN-913 de Analog Devices es una nota de aplicación que ilustra cómo:

Answer 2

Si necesitara un aislador de señales analógicas como éste, elegiría un ADC de salida en serie que pudiera funcionar continuamente, posiblemente a partir de un generador de reloj local que también generara un pulso de conversión. La salida que yo buscaría obtener es: -

<Conversión de 12 bits >< brecha >< Conversión de 12 bits >< brecha >< Conversión de 12 bits >

Esto podría transmitirse a través de un simple acoplador magnético (como muchos de los dispositivos de aislamiento de ADI) y se podría decodificar el flujo en serie utilizando el "hueco" como los bits de parada en un flujo en serie asíncrono con un pequeño microprocesador barato. Esto alimentaría un DAC.

Creo que intentar hacerlo sin un micro que controle al DAC podría dar problemas. Al menos hay que empezar con una metodología que tenga posibilidades de funcionar y que sea fácilmente modificable para adaptarse a diferentes ADCs y DACs.

También me interesaría que la parte aislada del ADC condujera un cable de longitud decente para que la parte del DAC pueda situarse a cierta distancia de él - esto permitiría digitalizar en origen en lugar de degradar la señal analógica al tener que transmitirla al "convertidor".

Sólo algunas ideas.