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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:
光耦直接用于阻隔传输模拟量时,要考虑光耦的非线性问题;光耦阻隔传输数字量时,要考虑光耦的呼应速度问题;假如输出有功率要求的话,还得考虑光耦的功率接口规划问题。光电耦合器非线性的战胜光电耦合器的输入端是发光二管,因此,它的输入特性可用发光二管的伏安特性来标明;输出端是光敏三管,因此光敏三管的伏安特性便是它的输出特性。由此可见,光电耦合器存在着非线性作业区域,直接用来传输模拟量时精度较运用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器,T1和T2,以及2个射跟从器A1和A2组成。假如T1和T2是同类型同批次的光电耦合器,能够以为他们的非线性传输特性是彻底一致的,即K1(I1)=K2(I1),则扩大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可见,运用T1和T2电流传输特性的对称性,运用反应原理,能够很好的补偿他们本来的非线性。
光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。对于高频交流模拟信号,变压器隔离是常见的选择,但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。
光耦在电路中有很多奇葩的用法,但最主流的用法就是用来隔离信号。隔离数字信号和模拟信号。这两个要求大相径庭。数字信号往往要求低延时,Tpd要小。模拟信号除了带宽就是精确度的要求。但应用千差万别,各种不同的应用参数侧重点不同。
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