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使用光电耦合器主要是为了提供输入电路和输出电路间的隔离,在设计电路时,遵循下列原则:所选用的光电耦合器件符合国内和的有关隔离击穿电压的标准;由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器,在国内应用地十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性,其线性度差,适宜传输数字信号(高、低电平),可以用于单片机的输出隔离;所选用的光耦器件具有较高的耦合系数。
高一般光耦的开关速度。因为光耦本身存在的分布电容,对传输速度形成影响,光敏三管内部存在着分布电容Cbe和Cce。因为光耦的电流传输比较低,其集电负载电阻不能太小,不然输出电压的摆幅就受到了约束。可是,负载电阻又不宜过大,负载电阻RL越大,因为分布电容的存在,光电耦合器的频率特性就越差,传输延时也越长。用2只光电耦合器T1,T2接成互补推挽式电路,能够进步光耦的开关速度。当脉冲上升为“1”电平常,T1截止,T2导通。相反,当脉冲为“0”电平常,T1导通,T2截止。这种互补推挽式电路的频率特性大大优于单个光电耦合器的频率特性。
光电耦合器分为两种:一种为非线性光耦,另一种为线性光耦。非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的,这类光耦适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量。常用的4N系列光耦属于非线性光耦。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好,能以线性特性进行隔离控制。常用的线性光耦是PC817A—C系列。
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。
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