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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:
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。
由于光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小,因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小,它所能提供的电流并不大,不易使半导体二极管发光;由于光电耦合器的外壳是密封的,它不受外部光的影响;光电耦合器的隔离电阻很大(约1012Ω)、隔离电容很小(约几个pF)所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。
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。
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