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耦合器在光介质上传输电信号。它们对输入和输出信号具有良好的隔离性,因此它们广泛用于各种电路中。目前,它已成为应用广泛的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:发光、光接收和信号放大。输入电信号驱动LED发出一定波长的光,光电探测器接收到的光再产生光电流,进一步放大后再输出。然后完成电光电的转换,起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器的输入输出与电信号的传输是单向的相互作用,光耦合器具有良好的电缘能力和抗干扰能力。此外,由于光耦合器的输入端是电流型工作的低电阻元件,因此具有很强的共模抑制能力。
几种光源的数值孔径与耦合效率的比较光源与光纤耦合简单的方法是直接耦合,即把光纤平端面直接对准光源发光面。这种方法虽然简单,但耦合效率很低。现以面发光LED与光纤的耦合为例,来说明这种耦合方式耦合效率及耦合效率与光源发散角和光纤数值孔径的关系。面发光LED的输出辐射光强符合朗伯分布,即沿θ角方向辐射强度满足式中,I0为光强沿θ=0方向的辐射强度。在θ方向,Δθ对应的小立体角ΔΩ内,辐射功率为I0cosθΔΩ,而ΔΩ=2πsinθΔθ,因此光源发射的总功率为
设输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,光耦的两个电流传递系数分别为K1、K2,显然,,和之间的关系取决于和之间的关系。将前级运放的电路提出来看,如下图所示:设运放负端的电压为,运放输出端的电压为,在运放不饱和的情况下二者满足下面的关系:Vo=Voo-GVi(1)其中是在运放输入差模为0时的输出电压,G为运放的增益,一般比较大。忽略运放负端的输入电流,可以认为通过R1的电流为IP1,根据R1的欧姆定律得:
用数字万用表的PN结测量端,红表笔“电池+极”接光耦的“1”端,黑表笔“电池-极”接光耦的“2”端(即使光耦的发光二极管正向导通),用另一电表测量“3”“4”端电阻,断开或接通输入端(发光二极管端),输出端电阻应有大幅度变化,说明改光耦是好的。
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