实用线性光电隔离放大电路分析研究

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1、计算机应用实用线性光电隔离放大电路分析研究r-州币华南理工大学电子与通信工程系(510641)陈艳峰丘水生摘要:提出了两种简单买用的线性光电隔离枚大电路，可买现模拟信号的不共电传输才它们进行了PSPICE仿真、误差分析及实验研究，并指出了电路参数的选择方法关键词:线性光电隔离仿真V微机监控系统中，十扰通常是通过电源线和地通输出为育氏电半0找串入微fll土控系统而引起测试与控制的错误，甚至电路参数设i}主要是指R和R阻ftr的选取可能导致F重后果因此必须加强数据采集与控制光电祸合器的输人电流IF般为

2、10-20，A发系统H9扣L干扰件设计在硬件上，我们通常采用的是光二极管的压降叭约为1.2-15t.所以限流电ISIS傲机主拧系统与前向通道和后向通道完全实现电气R，山下式确定:隔离，消除由于共地和共电源线而串人的干扰信号V、一、R「二光电锅合器是通过光线实现藕合的输人和输出之间没有直接的电气联系故具有很强的隔离作用集电极电阻R由下式确定在实际r,;用中很广泛光电藕合器件具有非线Nl电流，。”)V1命RC’,)，传输特性.这对于数字量和开关量的传输不成问题.、’，，为光电一极管的输出饱和上降.「、

3、.为光电f,'4r(;若直接川于授拟量的传输、则线性度和精度那很合器最人输人电流1〔、为光电B'4^,器输出饱和时集差因而在实际).,.l用中常先将模拟信号经ADC转换电极电流最小值它fllEJpfr}tgAA6,}fr;i参数手册成数字信号.再采11}光电锅合器进行数字量隔离这青得今在有两个问题:(l，经过ADC转换后需对每位数据图2为用F'SL'ICEA寸图1仿找进仁隔离.jl:需用多个光电祸合器而k3与A41L真得出的直流特性曲线，光锅数据线相接，需采用价格较贵的高速光电藕合器(a1器件选用

4、常用的4n25由1N对丁有些单片机如8098其内部集成有]10位A/D,可见其线性较差，显然不能直Yt惰度够川的情况卜.希望直接采用其内部的、/。接用十传输模拟信号汀果再外加、[)(芯片.则不能充分利用主控系统的2线性光电藕合放大电路一Ill=一资源.既增加了成本又降低了系统的可靠件在此介绍两种精度较高.因此.右必要找到一种性能价格比和可靠性都比简中‘买用的线性光隔离放人电路，of川于枚拟佑号的较高的隔离电路.实现模拟量的线性传输传输我们先讨l仑其电路结构，!f原理.然后进行细1光电藕合器的工作原

5、理和电路参数设计致的误t.分析，指出提高精度的方法，并对坟进行仿勺以下门沦方便在此简要介绍光电锅合器的工真分析及试验研究价f,理及电路参数设计2.1电路结构龙电祸合器什是把发光器件(如发光二极管)和光图3听示为由两运放、两光祸构成的电流串联负敏器件J如光敏二极管j组装在一起，通过光线实现藕反馈电路，图a同其结构一样，不同之处在于两光l'r4台t成电一光一电的转换器件当电信号送人光电祸的输出取自射极而作集电极.运故入2用于缓冲隔含器豹输人端时.发光器件将电信号转换为光信号离.叫提高电路的负载能力两电

6、路的核心星采川两儿}。号经光敏$1r件感应接收，内还原成电信号个同19号的光电藕合器输人端串联，组成差分负反图I是种典ID反相应用电路.当输人端有电流馈、来补偿光锅的1「线Pt电流传输系数两光锅卞身乏才时.发光_吸骨发光，使光申二极管导通，其集电虽然是I卜线性的，但其非线性程ra相同故，，牛相消吸就有电[,ff1,流过作用为扶得更好的特性常采川双A,抿器如;.<丁欲宇暴.与输人fLP521-2,两光祸集成在一个芯片内.of保证其特H七沃电平0’时龙电获本一致吸管戴1F.输出为高电平22工作原理1”

7、;当输人为高电平“I”少.光电_极管饱和汁4"J图3有:l二j卜EI*(电子技术应用才1999年第7期四通工控研华加值商62626144626261459万方数据计算机应用设:V2二II+么1(2)调节R2使得当Ii=V1时有Vu=1i=V1,则VI=V，十“曰一R2111+RIN2，(3)令R2=(t+Ak沂I，则(3)式为:1Y=VI+AVI一(I+Ak)11+(]+9k)IIAVI由此可得Ak二(4)﹃。丈V飞一I了一所以七﹂一少Vo=VI+AVI一(I+八k)V」+(l+Ak)li(5)图

8、3将(4)式代人((5)式可得:介‘v二V。一F‘`__Vv1i--VViIA州(61由(6)式可得出两个结论:毓(1)两电源相差愈大，则误差愈大;︸·(II)VI取值离II愈远，离Vi愈近时误差愈小故应根据实际情况选取校准点VI(2)电阻温度特性不一致引起的误差设两电源的值相等，即V1=V2,A11=0,图4贝小F。二f，一RIVI+RI价令R2二(I+Ak沂1，1H2-210-=/2=g2"I则:AV二V。一Vi=Ak(Vi-V1)(8)误差主要由电阻比R2/RI不恒为I而引起