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Digital Transmission and Isolation of Multichannel Analog Signals using a Single Optocoupler

옵토커플러의 절연을 이용한 멀티채널 아날로그 신호의 디지털 전송

  • 남진문 (평택대학교 피어선칼리지)
  • Received : 2018.08.02
  • Accepted : 2018.10.09
  • Published : 2018.11.30
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Abstract

The transmission of analog signals through Galvanic isolators often results in signal distortion. Optocoupler gain is temperature dependent and also varies considerably, which would cause deformations of analog signals. Digital isolators have better noise immunity than analog, and digital transmission is a cost-effective noise rejection method for multichannel analog signals, which can solve temperature-induced signal distortion problems. Digital data, converted from multichannel analog signals, can be transmitted through a single optocoupler. We proposed advanced circuits and data frame for robust transmission of multichannel analog signals. Numerical experiments were performed to investigate distortion of multichannel analog signals during transmission.

본 논문은 절연된 환경에서 멀티채널 아날로그 신호의 정확하고 안전한 전송을 위해 옵토커플러를 활용한 신호의 전송과 절연에 대해 다룬다. 신호의 전송 과정에서 절연 소자의 온도 의존성과 비선형성에 의한 신호의 왜곡을 최소화하고 우수한 잡음 여유도를 확보하기 위해 디지털 절연을 이용한 디지털 전송을 연구한다. 옵토커플러를 적용한 디지털 전송에 대한 이론적 고찰을 토대로 멀티채널 아날로그 신호의 전송 회로를 제안하였고 디지털 데이터의 직렬 전송 프레임도 설계하였다. 이론적 고찰과 일치하는 실험 결과를 통하여 제안하는 회로와 구현된 프로그램이 절연 장벽을 극복하고 멀티채널 아날로그 신호를 정확히 전송할 수 있음을 증명하였다.

Keywords

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그림 1. 절연 소자의 온도특성 비교 Fig. 1. Comparison of temperature dependence

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그림 2. 절연증폭기를 이용한 전원과 신호의 절연 Fig. 2. Power and signal isolation using an amplifier

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그림 3. 멀티채널 직렬 전송의 아날로그 절연 Fig. 3. Analog isolation of multichannel signals

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그림 4. 제안한 멀티채널 아날로그 신호 디지털 전송[6][10] Fig. 4. A proposal for multichannel signal transmission[6][10]

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그림 5. 제안한 멀티채널 데이터 전송 프레임 Fig. 5. Proposal of multichannel transmission frame

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그림 6. 멀티채널 디지털 데이터 전송 결과 Fig. 6. The results of digital data transmission

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표 2. 아날로그 신호의 전송 오차 Table 2. Transmission errors of analog signals

표 1. 갈바닉 절연의 종류와 장단점 비교 Table 1. Comparisons of Galvanic isolations

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표 2. 아날로그 신호의 전송 오차 Table 2. Transmission errors of analog signals

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