為(wei) 得到更高精密度的數據采集能力，對測試和量測設備設計人員工程師而言，在高共模電壓影響係統的情況下測量小信號變化是一個(ge) 挑戰。這些高電壓主要是由兩(liang) 個(ge) 接地麵之間的電勢差，或是由於(yu) 雷擊或馬達/交換設備的功率浪湧引起的突變瞬間過壓所產(chan) 生的。這些電壓不僅(jin) 會(hui) 影響到測量精度，而且又可能破壞係統本身以及造成使用者的觸電危險。

因此需要隔離器來為(wei) 兩(liang) 係統提供物理隔離和電氣隔離以避免受到兩(liang) 係統或兩(liang) 個(ge) 電路之間的突變電壓浪湧的破壞。它們(men) 需要提供同時在兩(liang) 信號引線和公共接地間出現的更高的共模電壓範圍，這對測量串聯電池組之間電壓的實例相當重要。接地環路是電氣係統中使用公共路徑的兩(liang) 點間的多餘(yu) 電流，而隔離器對於(yu) 切斷它們(men) 來說是很重要的，並已廣泛應用在探測係統的差分電壓測量當中。另外，隔離器也可以作為(wei) 電平轉換器來解決(jue) 係統或電路間不同電壓電平的兼容性。

在測量設備中使用隔離器不僅(jin) 能維護係統的安全性，同時對於(yu) 使用者的保護也有很高的重要性，因此被規定為(wei) 高電壓儀(yi) 器設計中的安全標準。目前這方麵主要有兩(liang) 個(ge) 標準，分別為(wei) 適用於(yu) 測試和測量儀(yi) 器的IEC 61010-1，以及適用於(yu) 信息技術設備的IEC60950-1。在該標準中，30Vrms和40.2V峰值或60VDC被定義(yi) 為(wei) 危險性電壓。因此在這個(ge) 使用者容易接觸到的超低電壓電路上就需要隔離器。市場上有許多具備不同絕緣額定值的隔離器產(chan) 品，通常分為(wei) 功能型、基本型、雙精度型與(yu) 加強型等。功能型隔離器並不提供電擊保護；基本型則僅(jin) 提供單一基本絕緣等級，使用者不會(hui) 直接接觸；雙精度型則在基本絕緣上麵加額外的輔助絕緣以提供電擊保護；加強型則是提供和雙精度型相同等級的電擊保護，並可以確保失效保險模式(failsafe mode)。

失效保險是當係統失效或檢測到錯誤情況發生時，自動停止運行並讓零組件維持在安全狀態的係統終止模式，這樣可以讓使用者可以安全地接觸。除了絕緣類型和工作額定電壓，該標準同時還為(wei) 不同設備定義(yi) 了間隔器的空間需求、爬電距離(creepage distance)和電氣間隙(clearance distance)。其中，爬電距離定義(yi) 為(wei) 兩(liang) 個(ge) 電氣隔離導體(ti) 間固體(ti) 電介質上的最短表麵路徑，外部電氣間隙則是兩(liang) 個(ge) 電氣隔離導體(ti) 通過空中的最短距離或它們(men) 的可視範圍距離。例如峰值工作電壓為(wei) 300V的係統的爬電距離要求達到3-4mm。

隔離器還可根據信號傳(chuan) 輸技術的不同加以分類，主要有三種類型，分為(wei) 磁式、電容式和光學式隔離器。采用磁場耦合的變壓器式隔離器通常效率較高，普遍應用於(yu) 長距離應用上，它實質上是吸收多餘(yu) 頻率而非提供物理隔離，並容易受到磁場幹擾的影響。電容式隔離器則會(hui) 在氧化物屏障層上傳(chuan) 送數據，不過由於(yu) 器件本身具電容特性，因此容易在高工作頻率下受到高頻噪聲的影響，從(cong) 而降低抗瞬變能力和降低隔離電壓。

圖1：安華高的數字式光電耦合器，如ACPL-072L-000E、HCPL-0723-000E和ACSL-6400應用在測試和測試設備的數據采集模塊上。

光學隔離器是較為(wei) 普遍的隔離器，其也被稱為(wei) 光電耦合器。光電耦合器在空中通過光來傳(chuan) 送信號，而這些光學信號不會(hui) 受到EMI幹擾。另外，不同封裝尺寸所提供高達5kV的電氣隔離可以符合係統距離或8mm爬電距離/電氣間隙需求。過去，光電耦合器的工作頻率範圍受限，但新型技術的突破使光電耦合器目前已經能夠以高達50MBd的速度傳(chuan) 送信號，而為(wei) 支持高頻率的數據傳(chuan) 送，其傳(chuan) 播延遲則隻有22ns。安華高科技公司所提供的光電耦合器在設計上能夠提供加強型絕緣效果，並通過光隔離半導體(ti) 器件國際標準IEC/EN/DIN EN 60747-5-2的認證。

此外，安華高科技的共模抑製高達30kV/μs的光電耦合器還可以確保高共模瞬變不會(hui) 影響到輸出邏輯。在阻斷因接地環路電流引起的多餘(yu) 共模電流以及因此衍生接地補償(chang) 電壓時，光電耦合器是傳(chuan) 送目標差動模式信號的高效元件。圖1為(wei) 光電耦合器應用在數據采集模塊中的範例。

對於(yu) 確保數據完整性並能保護使用者的測試和測量設備而言，安全隔離的設計顯得尤其重要。在選擇隔離器時，不僅(jin) 要考慮到反應速度性能表現，更重要的是必須注意到其絕緣等級和額定值以符合安全標準規範的需求。