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另外,光电晶体管和红外LED之间的空间是透明的非导电材料,隔离了两个不同的电路。LED和光电晶体管之间的中空空间可以使用玻璃、空气或透明塑料制成,电气隔离要高得多,通常为10kV或更高。光耦合器由作为LED的发射器和作为光敏元件的接收器组成。当LED发出光并且光照射到光电传感器(光电二管、光电晶体管、PhotoTriac)上时,光电传感器开始流动电流。在这个系统中,输入光与输出端的电流成正比。
模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。芯片介绍与原理说明从上面可以看出,和普通光耦一样,线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200/201的典型电路进行分析,对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。
普通光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性,在IF较小时的非线性失真尤为严重,因此它不适合传输模拟信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有良好的线性度,特别是在传输小信号时,其交流电流传输比很接近于直流电流传输比CTR值。因此,它适合传输模拟电压或电流信号,能使输出与输入之间呈线性关系。这是其重要特性。
耦合器主要有如下优点:低的附加损耗。光从纤芯模式转换到耦合模式,然后再转换回纤芯模式在理论上是无损耗的。又因为光在耦合过程中从未离开光纤结构,所以它从未遇到界面,因此无回射。对于X型和Y型耦合器,附加损耗小于0.05dB。由于FBD耦合器是由常规光纤制作的,连接一个FBD耦合器到传输光纤是容易而且是低损耗的。方向性好,一般达到60dB,了传输光信号的定向性,减小了线路之间的串扰。良好的环境稳定性,光路结构简单紧凑,在-40~85℃温度范围内耦合器可以稳定工作。制作成本低,适合批量生产。描述光耦合器特性的一些技术参数插入损耗(InsertionLoss)式中,以ILi为第i个输出端口的插入损耗;Pouti为第i个输出端口的光功率;Pin为输入的光功率。附加损耗(ExcessLoss)对于光耦合器,附加损耗是体现器件制造工艺质量的,反映的是器件制作过程带来的附加固有损耗。插入损耗是各输出端口的状况,不仅与固有损耗有关,而且与分光比有很大的关系。插入损耗并不能反映器件制作质量,这一点值得注意。
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