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由于光接收器只能接受光源的信息,否则就不能接受,当信号从光源传输到光接收器时没有反馈现象,输出信号不会影响输入。由于发光器件(GaAs红外二管)是阻抗电流驱动器件,噪声是高内阻微电流电压信号,因此光耦合器的共模抑制比大。因此,光耦合器可以很好地抑制干扰并消除噪声。易于与逻辑电路匹配。响应速度快。光耦合器的时间常数通常在微秒甚至纳秒级。非接触式,寿命长,体积小,耐冲击。光耦合器的主要优点是信号单向传输,输入输出端实现电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。广泛应用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远端信号传输、脉冲放大、固态继电器、仪器仪表、通信设备、微机接口等。由于光耦合器的输入阻抗小于一般干扰源的输入阻抗,光耦合器输入端的干扰电压小,能提供的电流不大,不易使半导体二管发光。由于光耦合器的外壳是密封的,因此不受外部光的影响。光耦合器的隔离电阻大(约1012Ω),隔离电容小(约几pF),因此可以电路耦合引起的电磁干扰。线性光耦合器的工作原理是将控制电压添加到光耦合器的输入端。
VD1为D1的正向压降。由于器件参数的离散性,近似等于0.005If,K3=I2/I1≈1,所以,R1.R2.R3尚需在估算值附近调整,力求获得佳线性度。调节后,佳线性度为220Ω。应用线性光耦合器组成的模拟信号隔离电路的线性度好,电路简单,有效地解决了模拟信号与单片机应用系统的电气隔离问题。若驱动级。缓冲级采用组合型运算放大器,可使线性度提高。可以广泛地应用在需要良好稳定性。线性度和带宽的模拟信号隔离场合。采用两片HCNR200可以工作在双性输入/双性输出模式;同时,还可以工作在交直流电路。变换器的隔离。热电偶的隔离。
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。
当柱透镜半径R与光纤半径相同,激光器位于光轴上,且镜面位于Z=0.3R时,可得到大耦合效率,约为80%。如果激光器的位置在轴向有偏离,则耦合效率明显下降,也就是说,这种耦合方式对激光器、圆柱透镜及光纤相对位置的性要求很高。凸透镜耦合。先将光源放在凸透镜的焦点上,使光变为平行光,然后再用另一个凸透镜将此平行光聚焦到光纤端面上。如图5.18所示。这种耦合器由两部分合成,每部分各含一个凸透镜。由于是平行光,连接部分的要求不高。调整、组装等都比较容易,使用也比较方便。耦合效率可达80%以上。
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