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光电压模式下的电流检测电路设计工作在光电压模式下的检测电流电路如图3所示,信号为正性输入,正性输出。R1.R2.R3.C1的作用与在光电导模式下的作用基本相同。放大器A1调节电流If。当输入电压Vin增加时,I1增加,同时放大器A1“+”输入端电压增加,促使电流If增加。由于D1与D2之间的联系,I1就会把“+”输入端电压重新拉回0V,形成负反溃如果放大器A1的输入电流很小,那么流经R1的电流就为Vin/R1=I1。显而易见,I1与Vin之间是线性比例关系。I1稳定线性变化,If也稳定线性变化。
通过R3两端的电流为IF,根据欧姆定律得:其中,为光耦2脚的电压,考虑到LED导通时的电压()基本不变,这里的作为常数对待。根据光耦的特性,即K1=IP1/IF(4)将和的表达式代入上式,可得:上式经变形可得到:将的表达式代入(3)式可得:考虑到G大,则可以做以下近似:这样,输出与输入电压的关系如下:可见,在上述电路中,输出和输入成正比,并且比例系数只由K3和R1、R2确定。一般选R1=R2,达到只隔离不放大的目的。
光耦合器的技术参数主要有发光二管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的缘电阻、集电-发射反向击穿电压V(BR)CEO、集电-发射饱和压降VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。电流传输比是光耦合器的重要参数,通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时,它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。采用一只光敏三管的光耦合器,CTR的范围大多为20%~300%(如4N35),而PC817则为80%~160%,达林顿型光耦合器(如4N30)可达100%~5000%。这表明欲获得同样的输出电流,后者只需较小的输入电流。因此,CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。线性光耦合器与普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲线。
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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