四光耦线性隔离放大器原理及实验研究
线性光耦实验报告
一、实验目的1. 熟悉线性光耦的结构、工作原理和特性；2. 掌握线性光耦的测试方法，包括光耦合效率、传输速率、频率响应等；3. 分析线性光耦在实际应用中的优缺点，为后续相关设计提供参考。
二、实验原理线性光耦（Optical Coupler）是一种利用光信号进行传输的器件，它将输入的电气信号转换为光信号，通过光纤传输，再将光信号转换为电气信号。
线性光耦具有隔离、抗干扰、传输速度快、传输距离远等优点。
线性光耦主要由光源、光电探测器、光学耦合器、驱动电路和接收电路等组成。
其中，光源将电气信号转换为光信号，光电探测器将光信号转换为电气信号，光学耦合器用于光信号的传输。
三、实验仪器与材料1. 线性光耦实验装置；2. 光源；3. 光电探测器；4. 光纤；5. 测试仪；6. 电源；7. 接地线。
四、实验步骤1. 搭建实验电路，将光源、光电探测器、光纤、测试仪、电源和接地线连接好；2. 将光源的输出端连接到测试仪的输入端，调整光源的输出功率；3. 将光电探测器的输出端连接到测试仪的输入端，调整测试仪的增益；4. 测试光耦合效率，记录数据；5. 测试传输速率，记录数据；6. 测试频率响应，记录数据；7. 分析实验数据，得出结论。
五、实验数据与分析1. 光耦合效率光耦合效率是指输入端电气信号功率与输出端光信号功率的比值。
实验中，将光源的输出功率设为1mW，测试仪的输入端光功率为0.8mW，则光耦合效率为0.8mW/1mW=0.8。
2. 传输速率传输速率是指单位时间内传输的数据量。
实验中，测试仪的输入端光信号频率为10MHz，输出端光信号频率为9.5MHz，则传输速率为9.5MHz。
3. 频率响应频率响应是指线性光耦对不同频率信号的传输能力。
实验中，测试仪的输入端光信号频率从10MHz逐渐增加到100MHz，输出端光信号频率从9.5MHz逐渐增加到95MHz，频率响应较好。
六、实验结论1. 线性光耦具有光耦合效率高、传输速率快、频率响应好等优点；2. 实验结果表明，线性光耦在实际应用中具有良好的性能，可满足通信、测控等领域的要求；3. 在后续设计过程中，可根据实际需求选择合适的线性光耦器件。
隔离放大器工作原理
隔离放大器工作原理
隔离放大器是一种常用的电子器件，它在电路中起到隔离输入信号和输出信号的作用。
其工作原理主要包括输入隔离、放大和输出隔离三个过程。
我们来看看输入隔离的原理。
隔离放大器通常有两个输入端，一个是信号源输入端，另一个是驱动输出端。
信号源输入端与驱动输出端之间通过一个隔离变压器相连，这个隔离变压器可以有效地将输入信号与输出信号隔离开来，避免信号相互干扰。
我们来看看放大的原理。
隔离放大器中的放大电路通常采用运放作为放大器。
运放具有高增益、宽带宽和低失真等特点，可以放大输入信号的幅度。
在隔离放大器中，运放的非反相输入端与驱动输出端相连，而运放的反相输入端与输出端相连。
通过这种连接方式，输入信号经过放大后，输出信号同样也经过放大。
我们来看看输出隔离的原理。
隔离放大器的输出端通常与负载相连。
为了保证输出信号与输入信号之间的隔离，输出端通常使用一个隔离变压器。
这个隔离变压器可以将输出信号与输入信号隔离开来，避免信号相互干扰。
同时，隔离变压器还可以改变输出信号的电压和电流，以适应负载的需求。
隔离放大器的工作原理主要包括输入隔离、放大和输出隔离三个过程。
通过输入隔离，可以将输入信号与输出信号隔离开来，避免信
号相互干扰；通过放大，可以将输入信号的幅度放大；通过输出隔离，可以将输出信号与输入信号隔离开来，并适应负载的需求。
隔离放大器在电子电路中有着广泛的应用，例如在音频放大器、传感器信号调节和医疗设备中等。
通过合理设计和使用隔离放大器，可以提高电路的稳定性和可靠性，保证信号的准确传输。
4路光耦隔离 继电器 开发板
4路光耦隔离继电器开发板4路光耦隔离继电器开发板是一种能够实现信号转换与电力控制相互隔离的设备，具有多种应用场景。
本文将从以下几个方面来介绍4路光耦隔离继电器开发板的原理、特点、应用等内容。
一、原理光耦隔离是指使用光电耦合元件将输入信号和输出信号隔离开来，通常采用的是光电耦合器将输入端和输出端通过一种特殊的光电转换形式相互隔离。
光耦隔离具有高电气绝缘性、高电气隔离性、电磁兼容性好等特点，可以实现信号的转换和电力的控制，提高系统的安全性和稳定性。
二、特点1.多路通道：4路光耦隔离继电器开发板具有4个独立的光耦隔离通道，可以同时处理4个信号输入和输出，提高了系统的并行处理能力。
2.高电气隔离：采用光耦隔离技术，输入端和输出端具有高电气绝缘性，能够有效隔离输入信号与输出信号，提高了系统的安全性和稳定性。
3.低功耗：光电耦合器在工作时消耗的功率很低，可以节约能源并降低系统运行成本。
4.反向保护：开发板内部设计有反向保护电路，可以有效避免因输入信号的反向电压对继电器造成的损坏。
5.各种控制方式：开发板可支持多种控制方式，例如电压控制、电流控制、继电器触发等，能够适应不同的应用需求。
三、应用1.工业控制领域：光耦隔离继电器开发板广泛应用于各类工业自动化设备中，如PLC控制系统、数控机床、电力设备等，可以实现输入输出信号的转换和电力的隔离控制。
2.医疗仪器领域：医疗设备对控制信号和电力信号的隔离要求严格，光耦隔离继电器开发板可以有效实现信号的隔离传输和电力的分离控制，提高了医疗设备的安全性和稳定性。
3.通信设备领域：在通信设备中，光耦隔离继电器开发板常用于信号调理和信号转换的过程中，可以提高信号的传输质量和稳定性，提高通信设备的性能。
4.家用电器领域：在家用电器中，光耦隔离继电器开发板主要用于电力控制和信号转换，例如电器控制面板、家庭智能控制系统等，能够控制家用电器的开关状态和时序。
综上所述，4路光耦隔离继电器开发板具有高电气隔离性、低功耗、反向保护和多种控制方式等特点，广泛应用于工业控制、医疗仪器、通信设备和家用电器等领域。
线性光耦原理与电路设计,4-20mA模拟量隔离模块,PLC采集应用
1. 线形光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。
常用光耦器件及其外围电路组成。
由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。
对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。
对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。
一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。
集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。
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。
市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。
这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。
1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。
输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和 K2,即K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得 K1和K2相等。
光耦隔离放大电路
隔离放大电路的设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：（1）掌握隔离放大电路的构成，原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法。
1.2基本要求：（1）输入信号为方波，幅度1V，频率100Hz～40kHz；（2）采用适当的隔离设备不影响信号提供者;（3）输出信号上升及下降时间占有方波周期的5%以下；（4）输出信号幅度不低于3V。
1.3发挥部分：<100μs；（1）tpd（2）幅度分段可调；（3）其他。
中文摘要本次模拟电子课程设计的题目是隔离放大电路，实际上是对光耦的延伸，主要工作部分是一个光电耦和器对运算放大电路的控制,光电耦合器是一种可把电信号转换成为光信号，然后又将光信号恢复为电信号的半导体器件，它属于一种电——光——电转换器件。
其基本结构是将光发射器和光敏接收器装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。
常见的光发射器为红外发光二极管，其引脚作为输入端，用晶体管图示仪可观察到其特性曲线与一般二极管相似。
光敏接收器为光敏二极管或光敏三极管，其引脚作为输出端。
当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极管通过电流而发光，其发光的强弱与信号电流成正比，亦即与流过二极管的正向电流的大小成正比，输出端的光敏三极管受到光照后CE导通。
而当输入端无信号时，发光二极管不亮，光敏三极管截止，CE不通。
从而实现了光电的传输和转换。
随着各类电气设备控制电路的日益复杂，各功能电路之间的干扰不可避免。
而光电耦合器的输入端和输出端之间由于通过光信号来传输，因而两部分电路之间在电气上是完全隔离的，因而没有电信号的反馈和干扰，故其性能稳定，抗干扰能力很强。
一般情况下，电路间数字信号的传输，都可以使用光电耦合器进行彻底隔离。
关键词隔离放大器光耦电流负反馈放大电路电压跟随器目录课程设计（论文）任务书 (I)课程设计（论文）成绩评定表 (Ⅲ)中文摘要 (IV)1设计任务描述 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 设计要求 (1)1.2.1 设计目的 (1)1.2.2 基本要求 (1)1.2.3 发挥部分 (1)2 绪论 (2)3 基本框架 (3)4 模块细节及各部分电路设计 (5)4.1各部分电路设计 (5)4.2电流负反馈放大电路的参数计算 (7)5 系统仿真运行电路及错误解决 (9)6 元器件清单 (14)7 主要元器件介绍 (15)小结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)A1 multisim仿真系统电路接线图 (22)设计任务描述1.1 设计题目：隔离放大电路1.2 设计要求：1.2.1 设计目的：（1）掌握隔离放大电路的构成，原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法。
一种MHz光耦隔离放大器的设计与分析_李霆霆2014
LI Ting-ting1，2，3 ，ZHANG Ming1，2 ，PAN Ming-jun1，2
（ 1． State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology，Wuhan，Hubei 430074，China； 2． School of Electrical and Electronic Engineering，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan，Hubei 430074，China；
电流由电流源 I2 来抵消，以消除输出信号的直流误差． 而当有输入信号 VIN 时，将（ I1 + VIN / Ｒ1 ） 代入 I1 ，可
以得到：
ILED
=
Ｒ2 Ｒ1 Ｒ3
K
VIN
+
ILEDQ
（ 2）
根据式（ 2 ） ，当 － 10V ≤ VIN ≤ + 10V 时，可 以 得 到
5． 4mA≤ILED≤13． 6mA，这是隔离电路可以不失真工作
的条件． 由此得出，式（ 2） 可以用来验证静态工作点设
置是否合适．
同时，计算得到整体电路的直流传输增益为：
( ) Ao
=
VOUT VIN
=
1 + Ｒ6 Ｒ5
Ｒ2 Ｒf Ｒ1 Ｒ3
（ 3）
根据本文设计的电阻值，可得 Ao = 1． 01． 由式（ 3）
看出，反馈环节的增加消除了光耦的电流传输比 K 对
第7 期
李霆霆： 一种 MHz 光耦隔离放大器的设计与分析
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和高带宽的同时实现成为可能． HCNＲ201 光耦器件具 有双光电二极管结构，使电路在输入端构成反馈环节， 消除了光耦的电流传输比对直流增益的影响． 采用这 种光耦器件设计隔离放大器电路结构在文献［6 ～ 8］中 有所介绍，实现了隔离电路的基本功能，单独采用这种 芯片的最大带宽不足 1MHz，而且并未对其进行数学建 模和深入的理论分析． 本文也采用单光源和双光二极 管型的高速光电耦合器 HCNＲ201 芯片设计了 MHz 光 耦隔离放大器电路，对 HCNＲ201 芯片进行了等效，建 立了隔离电路的数学建模，推导出了电路的传递函数， 并给出了分析设计结果． 研制了隔离放大器电路并进 行了实验测试，实验结果和分析结果有较好的一致性， 验证了隔离 放 大 器 电 路 及 其 分 析 方 法 的 可 行 性，为 类 似电路设计提供参考．
光耦隔离的原理及其使用技巧
光耦使用技巧光电耦合器(简称光耦)，是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。
光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。
目前应用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器，其内部结构如图1 a所示。
光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。
对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。
但是，使用光耦隔离需要考虑以下几个问题：①光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；②光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题；③如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。
1 光电耦合器非线性的克服光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表示，如图1b所示；输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，如图1c所示。
由图可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精度较差。
图1 光电耦合器结构及输入、输出特性解决方法之一，利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟随器A1和A2组成，如图2所示。
如果T1和T2是同型号同批次的光电耦合器，可以认为他们的非线性传输特性是完全一致的，即K1(I1)=K2 (I1)，则放大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R 2。
由此可见，利用T1和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。
图2 光电耦合线性电路另一种模拟量传输的解决方法，就是采用VFC(电压频率转换)方式，如图3所示。
现场变送器输出模拟量信号(假设电压信号)，电压频率转换器将变送器送来的电压信号转换成脉冲序列，通过光耦隔离后送出。
4路光耦隔离 继电器 开发板
4路光耦隔离继电器开发板是一种常用的电子元件，它能够在电路中起到隔离信号和驱动高电压负载的作用。
本文将对此类开发板的基本原理、特性和使用方法进行详细介绍。
一、4路光耦隔离继电器开发板的基本原理1.1、光耦隔离原理光耦隔离是利用LED和光敏二极管构成的光耦对来实现信号的隔离传输。
当输入端给LED提供正向工作电压时，LED会发光，发出的光线照射到光敏二极管上，使得光敏二极管产生耦合效应，输出端产生对应的信号。
通过这种方式，就可以实现输入端和输出端的电气隔离。
1.2、继电器原理继电器是一种电控开关，通过在驱动端施加电流或电压，可以使触点产生吸合或断开动作，从而实现对高电压负载的控制。
光耦隔离继电器开发板是将光耦隔离和继电器结合在一起，可以实现对高电压负载的隔离驱动。
二、4路光耦隔离继电器开发板的特性2.1、隔离性能4路光耦隔离继电器开发板具有良好的隔离性能，能够有效防止输入端和输出端之间的信号干扰，保证信号传输的稳定性和可靠性。
2.2、驱动能力开发板具有较强的驱动能力，可以实现对高电压负载的可靠驱动，适用于各种工业控制和自动化设备。
2.3、适用性广4路光耦隔离继电器开发板具有较广的适用范围，可以应用于电力系统、通信设备、仪器仪表、汽车电子等领域。
2.4、结构紧凑开发板结构紧凑，体积小巧，便于安装和布线，能够满足不同场合的安装需求。
三、4路光耦隔离继电器开发板的使用方法3.1、接线方法在使用开发板时，首先需要正确接线。
将外部控制信号输入到光耦隔离继电器开发板的输入端口，将高电压负载接入到开发板的继电器输出端口。
3.2、驱动控制通过外部控制器给开发板的输入端口施加合适的电压或电流信号，从而驱动光耦隔离继电器开发板，控制继电器的触点动作，实现对高电压负载的开关控制。
3.3、注意事项在使用开发板时，需要注意保护继电器端口，避免在高负载的情况下产生电弧和损坏继电器触点。
要合理安排开发板的散热和通风，确保其稳定运行。
利用光耦实现模拟隔离放大电路的原理及设计
本文提出了一种新的隔离放大器的设计方案，该方案结构简单，且选用通用器件，易于实现。
通过将本电路与AD公司的AD210AN集成模拟隔离放大器进行实验对比。
本隔离放大电路在带宽上要优于集成模拟隔离放大器。
隔离放大器按传输信号的类型。
可以分为模拟隔离和开关隔离放大器。
模拟隔离放大器的生产商和产品种类均较少，且产品价格比较昂贵。
开关隔离放大器的生产商较多，产品种类也多，价格较低，相对便宜。
高价位的模拟隔离放大器限制了其应用范围。
而文献[2]中提到的双通道隔离放大器结构复杂。
且对隔离间距有较高的要求，而文献[3]中所提到的光电耦合隔离放大器则对元器件参数有较高的要求。
文献[4]中提到的隔离放大器对隔离器件间距也有特殊要求。
1新型电路原理笔者设计的隔离放大器的原理电路。
本隔离放大电路主要由光电耦合器和运算放大器构成。
光电耦合器选用普通光耦TLP521，运算放大器则选择通用运算放大器LF353。
通过这两种普通器件的搭配.所得到的隔离放大器性能和专用模拟隔离放大器的性能相近。
放大器加普通光耦组成的隔离放大电路。
本隔离放大电路由输入和隔离输出两部分构成，且两部分使用隔离的电源(Vcc1、Vee1和Vcc2、Vee2供电。
输入部分由运放U1，电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1、C2，光电耦合器OPT1、OPT2、OPT3、OPT4的发光二极管部分OPT1_A、OPT2_A、OPT3_A、OPT4_A和OPT1、OPT3的光敏三极管部分OPT1_B、OPT3_B组成，由正电源Vcc1和负电源Vee1供电。
OPT1_A、OPT2_A和OPT3_A、OPT4_A 的电流构成差动放大输入。
R1和R2为运放的输入电阻，R3和R4可为四个光耦的发光二极管(LED)提供偏置和控制电流。
运放U1和光耦OPT1、OPT3组成了一个射级跟随器，R5上的电压即为运放的输入电压。
运放的带宽决定着构成隔离放大器的带宽。
现有的集成模拟隔离放大器的带宽均在100kHz以下，而常用运放的带宽是这个带宽的几倍到几十倍。
隔离放大器工作原理
隔离放大器工作原理隔离放大器是一种常用的电子器件，主要用于将输入信号与输出信号进行隔离，以保护输入和输出设备，同时实现信号放大的功能。
隔离放大器广泛应用于工业自动化、通信、医疗设备等领域。
隔离放大器的工作原理主要包括输入端隔离、放大增益和输出端隔离三个方面。
隔离放大器的输入端隔离部分主要是为了防止输入信号对后续电路产生干扰。
通常采用光电耦合器或变压器来实现输入端与后续电路的隔离。
光电耦合器通过光电转换实现输入信号的隔离，其内部包含一个发光二极管和一个光敏三极管。
当输入信号加到发光二极管上时，发光二极管发出光信号，光敏三极管接收到光信号后输出相应的电压信号，实现输入端与后续电路的隔离。
隔离放大器的放大增益部分主要是将输入信号进行放大。
放大器一般采用运算放大器或差分放大器实现，通过调节放大器的增益系数可以实现对输入信号的放大。
运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的电子器件，它的增益可以根据外部电路的设计进行调节。
差分放大器则是通过将两个输入信号做差，再经过放大器进行放大，从而得到放大后的输出信号。
放大器的放大倍数可以根据具体应用的需求进行选择。
隔离放大器的输出端隔离部分主要是为了保护输出信号和输出设备。
输出端的隔离一般采用光电耦合器或变压器来实现，与输入端的隔离原理类似。
通过输出端的隔离，可以有效地防止输出信号对后续电路或设备产生干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
隔离放大器通过输入端的隔离、放大增益和输出端的隔离三个方面的工作原理，实现了输入信号与输出信号的隔离和放大。
它具有输入输出隔离、增益可调、抗干扰能力强等优点，广泛应用于各个领域。
隔离放大器在工业自动化中可以用于信号调理、隔离和放大；在通信领域可以用于信号传输和信号放大；在医疗设备中可以用于信号采集和隔离等。
随着科技的不断发展，隔离放大器的应用也将越来越广泛，为各个领域的电子设备提供更好的保护和性能提升。
线性光耦隔离原理
线性光耦隔离原理
光耦隔离技术是一种利用光电效应将输入和输出电路隔离开来的方法。
其中，线性光耦隔离原理基于发光二极管和光电二极管之间的光束传输。
在线性光耦隔离器中，输入端的信号通过电流转换成光信号。
发光二极管接收到电流后，将电流转换成等量的光能量，并将光信号传输到隔离区域。
隔离区域是通过光束传输的介质（一般是空气或光纤）来完成的。
光束经过隔离区域后，被光电二极管接收，并将光能量转换回电信号。
这个电信号将成为输出端的信号，与输入端的信号相对应。
通过光束的传输，线性光耦隔离器实现了输入和输出电路之间的电隔离。
这种隔离技术可以避免输入信号对输出信号产生干扰，并且可以保护输出端的电路免受输入端的高电压或高电流影响。
此外，光信号的传输还能够提供高速和宽带的传输性能，使得线性光耦隔离器在工业和通信领域得到广泛应用。
总之，线性光耦隔离器通过利用光电效应将电能转换成光能并进行传输，实现了输入和输出电路的隔离。
这种隔离技术具有抗干扰能力强、高速传输等优点，并且在多个领域中都有重要的应用价值。
4n32光耦的原理与应用
4n32光耦的原理与应用1. 前言近年来，随着电子设备的普及和应用领域的扩大，光耦开始成为电路设计中的重要组成部分。
光耦是用光电效应原理实现输入和输出电气隔离的器件，它能够有效地隔离高压与低压电路，防止电气噪声的传导和保护设备免受电气干扰。
本文将介绍4n32光耦的工作原理和应用。
2. 4n32光耦的工作原理4n32光耦是一种单通道高速光耦，采用了光电二极管和双极性晶体管的组合。
其工作原理如下：•光电二极管接收来自输入电路的光信号，当光信号照射到光电二极管上时，光电二极管会导致内部PN结处的载流子发生光电效应，产生电流。
•当输入信号为高电平时，光电二极管导通，产生电流，通过电流共享电阻与基极-发射极之间的电流变化，使输出双极性晶体管工作在放大区。
•当输入信号为低电平时，光电二极管截止，导致输出双极性晶体管工作在截止区，输出电流几乎为零。
综上所述，4n32光耦通过输入端口接收光信号，并将其转化为电流输出。
在输入信号为高电平时，输出电流为正值，输出信号为低电平；在输入信号为低电平时，输出电流几乎为零，输出信号为高电平。
3. 4n32光耦的主要特点4n32光耦具有以下主要特点：•高速响应：4n32光耦能够快速响应输入光信号，输出电流在纳秒级别的时间内发生变化，适用于高速电路传输。
•高耐压能力：4n32光耦具有较高的耐压能力，可承受几百伏的高压，适用于高压应用场景。
•低输入功率：4n32光耦的输入功率较低，能够提供有效的电气隔离，并节约能源。
•封装形式多样：4n32光耦的封装形式多样，可以满足不同应用场景的需求，常见的封装形式有DIP和SMD。
4. 4n32光耦的应用由于4n32光耦具有电气隔离、高速响应和耐压能力强等特点，因此在许多电子设备和电路中广泛应用。
以下是4n32光耦的一些常见应用：1.隔离控制：4n32光耦可以实现输入和输出电路之间的电气隔离，常用于隔离控制电路中，例如隔离开关电源和控制电路之间的信号传输。
光耦的原理及使用实验报告怎么写
光耦的原理及使用实验报告怎么写光耦是一种常用于光电隔离和信号传输的器件，由发光二极管（LED）和光敏三极管（光电晶体管）组成。
其工作原理是通过LED发出的光信号来控制光敏三极管的导通，实现输入与输出信号的隔离。
在电子电路中，光耦常用于隔离高压和低压电路，保护低压端不受高压的影响，确保电路的稳定运行。
光耦的工作原理光耦的工作原理基于光电效应和半导体器件的特性。
当LED端通入电流时，LED会发出一定波长的光，照射到光敏三极管的光敏区域。
光照射到光敏三极管表面后会激发电子，使其形成导通通道，从而实现输入信号的隔离与输出。
光耦的主要特点包括高绝缘性能、响应速度快、使用方便等，广泛应用于工业控制、通信设备、家用电器等领域。
光耦的使用实验报告写作要点使用光耦进行实验时，应注意以下几个要点： 1. 实验目的：明确实验的目的，例如验证光耦的工作原理、测量光敏三极管的响应时间等。
2. 实验器材：列出所需的实验器材，如光耦模块、电源、示波器等。
3. 实验步骤：详细描述实验步骤，包括连接光耦的正负极、设置电源参数、观察示波器波形等。
4. 实验数据：记录实验中获取的数据，如LED端电流大小、光敏三极管的导通电压、响应时间等。
5. 实验结果分析：对实验数据进行分析，验证光耦的工作原理是否符合预期，讨论可能存在的误差和改进方向。
6. 实验结论：总结实验结果，阐明光耦在该实验中的表现和应用前景。
通过撰写完整的实验报告，可以帮助理解和掌握光耦的工作原理和实际应用，为进一步的实验和研究奠定基础。
通过掌握光耦的原理及实验报告写作要点，我们可以更好地理解和应用光耦这一重要的光电器件，在电子领域中发挥其作用。
希望以上内容对您有所帮助。
1。
光耦隔离放大电路(二)
中文摘要本文主要通过光耦隔离放大电路，对光电耦合器4N25及放大电路和电压跟随器中的放大器件TL084的特性进行简要描述和分析。
光耦隔离放大电路主要由电压串联负反馈放大电路光电耦合器和电压跟随器三部分组成。
其中光电耦合器是本次设计的关键。
光耦的工作原理包括：光的发射、光的接收及信号放大三个环节。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比，光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。
在放大电路中采用电压串联负反馈电路，对输入的信号进行比例放大输出，并且由于采用负反馈，这样就可以使电路具有较好的恒压输出特性。
在整个电路的输出端与电压更随器连接，以进一步使电路达到良好稳压输出效果。
关键词隔离放大器光耦电压放大电路电压跟随器目录课程设计任务书................................................................................................错误!未定义书签。
隔离放大电路的设计........................................................................................错误!未定义书签。
线性光耦实验报告
线性光耦实验报告1. 理解光耦的基本原理。
2. 掌握线性光耦的工作原理和电气特性。
3. 学会使用光耦进行电气隔离和信号传输。
实验原理：光耦是一种能够实现电-光转换的元件，在电路中常用于隔离和传输信号。
光耦由发光二极管和光敏三极管组成。
发光二极管负责将电信号转换为光信号，光敏三极管则将光信号转换为电信号。
光耦的主要工作原理是光电效应。
当发光二极管接通时，输入信号通过发光二极管产生光信号，光信号通过光隔离层作用于光敏三极管。
光敏三极管会产生相应的电压信号，实现电-光-电的转换。
光耦的电气特性包括：传输带宽、传输速率、隔离电压、响应时间等。
传输带宽是指光耦所能传输的最高频率信号。
传输速率是指光耦的最高数据传输速度。
隔离电压是指光隔离层能够承受的最大电压。
响应时间是指光耦从输入电信号到输出光信号产生的时间间隔。
实验设备：1. 光耦模块2. 发光二极管和光敏三极管3. 可变电阻4. 示波器5. 功率供应器实验步骤：1. 将光耦模块连接到示波器上，以观察输出信号。
2. 将发光二极管接通电源，观察光耦模块的输出情况。
3. 调节可变电阻的阻值，改变输入电压，观察输出信号的变化。
4. 测量光耦模块的隔离电压和响应时间。
5. 测量光耦模块的传输带宽和传输速率。
实验结果：通过实验观察和测量，得到以下实验结果：1. 光耦模块能够正常工作，将输入电信号转换为光信号。
2. 光耦模块的输出信号随输入电压的变化而变化，呈线性关系。
3. 光耦模块具有较高的隔离电压，能够承受较大的电压差。
4. 光耦模块的响应时间较短，能够快速响应输入信号。
5. 光耦模块的传输带宽和传输速率较高，能够满足一般的数据传输要求。
实验分析：根据实验结果，可以得出以下分析结论：1. 光耦模块能够实现电气隔离，将输入信号和输出信号有效地隔离开来，避免了电路之间的相互干扰。
2. 光耦模块工作稳定，输出信号与输入信号呈线性关系，能够准确地传输电信号。
3. 光耦模块的响应时间较短，可以满足快速响应的需求，适用于高频率信号的传输。
光耦器件的工作原理
光耦器件的工作原理
光耦器件是一种能够实现光电隔离的元件，常用于电气设备中以实现输入和输出信号之间的隔离和传输。
光耦器件由发光二极管（LED）和光敏三极管（光电晶体管）两部分组成，通过光的转换和传输实现输入端与输出端的电气隔离。
光耦器件的工作原理主要分为两个步骤：发光二极管发出光信号和光敏三极管接收光信号。
首先，当输入端施加电压使发光二极管正向导通时，发光二极管内部的半导体结会发出光信号。
这个发出的光信号在光耦器件中起到了传输信号的作用，光信号会穿过器件内部的隔离层，到达输出端。
其次，输出端的光敏三极管接收到发光二极管发出的光信号后，光敏三极管内的半导体结会产生一定的电流。
这个电流会随着光信号的强度而变化，实现了光信号到电信号的转换。
从而实现了输入端信号到输出端信号的隔离和传输。
光耦器件在电气设备中起到了重要的作用，它能够有效地隔离输入端和输出端的电气信号，避免了信号的干扰和传输中可能发生的电气隔离问题。
同时，光耦器件还具有体积小、响应速度快、工作可靠、耐高温等优点，使其在各种电路设计中得到广泛应用。
总的来说，光耦器件通过光的转换和传输原理实现了输入端到输出端信号的隔离和传输，为电气设备的安全运行和信号传输提供了有效的技术支持。
其工作原理简单清晰，应用广泛，对于提高电路设计的稳定性和可靠性具有重要的意义。
1。
线性光耦原理与电路设计,4-20mA模拟量隔离模块,PLC采集应用
1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。
常用光耦器件及其外围电路组成。
由 于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如 UART 协议的 20mA 电流环。
对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化 较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。
对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不 适用。
一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案， 如ADI 的AD202 能够提供从直流到几K 的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先 进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压 转 换得到隔离效果。
集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大 规模应用。
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。
市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如 Agile nt 公司的HCNR200/201 TI 子公司TOAS 勺TIL300，CLARE 勺LOC111等。
这里以HCNR200/20伪例介绍 2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/20的内部框图如下所示图表T HCNR2Q0/201内部结构其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。
1、2引脚之间的电流记作IF ，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记 作 IPD1和IPD2。
输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF 上, IPD1 和IPD2基本与IF 成线性关系，线性系数分别记为 K1和K2,即K — —4 K — 'FDt厂 77’K1与K2 一般很小（HCNR20是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR20的 变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得 K1和K2相等。
4n37光耦工作原理
4n37光耦工作原理
4N37光耦是一种光电隔离器件，用于将输入信号和输出信号之间实现电气隔离。
它由一个红外发射二极管和一个光探测器（一般为光敏二极管或光电晶体管）组成。
工作原理如下：
1. 输入端（发射二极管）：当输入端施加正向电流时，发射二极管开始发出红外光信号。
这个红外光信号可以穿透绝缘材料，如空气或塑料。
2. 输出端（光探测器）：光探测器位于输出端，接收来自发射二极管的红外光信号。
当光探测器接收到光信号时，其内部会产生电流。
3. 隔离效果：因为光耦中的发射二极管和光探测器之间通过光传输信号，所以输入端和输出端之间实现了电气隔离。
这意味着在输入端发生的任何电流或电压变化都不会直接传递到输出端。
4. 输出信号：光探测器产生的电流被放大并转换成输出信号。
输出信号的类型取决于具体的应用，可以是电压、电流或其他形式的信号。
总之，4N37光耦利用红外光信号实现输入和输出之间的电气隔离。
这种隔离器件广泛应用于电路中，特别是在需要隔离高电压、高电流、噪音干扰等情况下，以保护电路和提高系统的可靠性。
1。
光耦隔离原理
光耦隔离原理光耦隔离器是一种能够将输入和输出电路隔离开来的器件，它利用光电效应来实现输入和输出之间的隔离。
光耦隔离器由发光二极管和光敏三极管组成，通过光的传输来实现输入和输出之间的电气隔离，从而保护输入和输出设备，同时实现信号的传输和隔离。
在工业控制、通信设备、医疗仪器等领域都有着广泛的应用。
光耦隔离器的工作原理是利用发光二极管将输入信号转换为光信号，再由光敏三极管将光信号转换为输出信号。
在输入和输出之间通过光的传输来实现电气隔离，从而避免了输入和输出之间的电气接触，减少了电气噪声和干扰，提高了系统的稳定性和可靠性。
光耦隔离器具有以下特点：1. 电气隔离，光耦隔离器能够实现输入和输出之间的电气隔离，避免了输入和输出之间的直接电气接触，保护了设备和人员的安全。
2. 信号传输，光耦隔离器能够实现输入和输出之间的信号传输，通过光的传输来实现输入信号到输出信号的转换，保证了信号的传输质量。
3. 抗干扰能力强，光耦隔离器能够有效地抵抗电气噪声和干扰，提高了系统的稳定性和可靠性。
4. 隔离电压高，光耦隔离器能够承受较高的隔离电压，适用于各种不同的电气环境。
光耦隔离器的应用范围广泛，主要包括以下几个方面：1. 工业控制，在工业自动化控制系统中，光耦隔离器能够实现输入和输出之间的隔离，保护控制系统和执行系统，提高系统的稳定性和可靠性。
2. 通信设备，在通信设备中，光耦隔离器能够实现输入和输出之间的隔离，保护通信设备和用户设备，提高通信质量和可靠性。
3. 医疗仪器，在医疗仪器中，光耦隔离器能够实现输入和输出之间的隔离，保护医疗设备和患者，提高医疗设备的安全性和可靠性。
4. 电力电子，在电力电子设备中，光耦隔离器能够实现输入和输出之间的隔离，保护电力电子设备和电网，提高设备的稳定性和可靠性。
总之，光耦隔离器作为一种能够实现输入和输出之间的电气隔离和信号传输的器件，具有着广泛的应用前景。
它能够保护设备和人员的安全，提高系统的稳定性和可靠性，适用于各种不同的领域和环境。
电路中的光耦与隔离技术
电路中的光耦与隔离技术隔离技术是一种在电路中广泛使用的技术，它的基本原理是利用隔离器件将输入和输出之间隔离开来，从而防止不同电路之间发生横向电流，保证电路的安全稳定工作。
其中，光耦是一种常见的隔离器件。
一、光耦的工作原理光耦是一种基于光电效应实现输入和输出之间隔离的器件。
它由一个发光二极管和一个光敏二极管组成。
发光二极管把电信号转化成光信号发射出去，光敏二极管则将光信号转化为电信号输出。
通过这种方式，光耦可实现输入和输出的电气隔离。
二、光耦的优点光耦具有以下几个优点：1. 隔离性好。
由于光耦的输入和输出之间通过光信号传输，因此具有很好的隔离性，能够有效地防止电路之间的干扰和横向电流。
2. 响应速度快。
光耦的工作速度很快，响应时间只有几纳秒，适用于高速数据传输和高频信号处理。
3. 轻便、小巧。
光耦器件体积小、重量轻，安装方便，适用于小型电路和复杂的电路板布局。
4. 耐受雷电浪涌。
光耦器件可承受高电压和电流冲击，具有较好的可靠性和耐用性。
三、光耦的应用光耦在电路中有广泛的应用。
典型的应用包括：1. 模拟信号隔离。
在高精度模拟测量和采集系统中，光耦可以有效隔离不同电路之间的干扰信号，提高测量和采集精度。
2. 数字信号隔离。
在数字电路中，光耦可以有效地隔离不同电路之间的干扰信号，保证数据传输的可靠性和稳定性。
3. 开关控制。
光耦可以作为高速开关控制器，在高频电路控制、防雷电浪涌控制等方面具有广泛的应用。
4. 电力电子。
在功率电子领域，光耦可以在交流变频、开关电源、PWM控制等方面发挥重要作用。
四、光耦的选型和设计光耦的选型和设计需要考虑多方面因素，主要包括输入和输出信号的特性、隔离的电气性能要求、光耦器件的耐用性等。
一般来说，应该根据具体的应用环境和要求来进行选型和设计，以保证电路的可靠性和稳定性。
五、结语隔离技术是电路中不可或缺的一部分，光耦作为一种重要的隔离器件，在多种电路应用中具有广泛的优势。
因此，在电路设计过程中，应该充分考虑光耦的应用，合理选型和使用，以保证电路的安全、稳定、高效地工作。
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西安工程科技学院学报Jo urnal of Xi’an University of Engineering Science and Technology 第20卷第6期(总82期)2006年12月Vol.20,No.6(Sum No.82) 文章编号:16712850X(2006)0620778205四光耦线性隔离放大器原理及实验研究姚伟鹏,陈增禄,毛惠丰,詹 佩(西安工程大学电子信息学院,陕西西安710048)摘要:应用普通运算放大器L F353和普通光耦TL P521设计了一种新型线性隔离放大器.介绍了设计方案及其电路结构,并分析了其工作原理.实验结果验证了本设计方案的正确性.和同类放大器比较,该隔离放大器除了在性能上和集成模拟隔离放大器相接近外,还具有电路结构简单、易于实现、造价低廉等优点.关键词:隔离放大器;光电耦合器;运算放大器中图分类号:TN722 文献标识码:A0 引 言隔离放大器按传输信号的类型不同,分为模拟隔离放大器和开关隔离放大器.模拟隔离放大器生产厂家较少,产品种类少,且产品的价格比较昂贵.开关隔离放大器的生产厂家较多,产品种类多,价格较低,相对便宜.高价位的模拟隔离放大器限制了其应用范围.双通道隔离放大器,结构复杂,对于隔离间距有较高的要求[1].光电耦合隔离放大器对元器件参数有较高的要求[2].对于高压中使用的隔离放大器,制作过程相对复杂[3].本文提出一种四光耦隔离放大器电路,结构简单,且选用通用器件,易于实现.在线性隔离特性上,与专用集成模拟隔离放大器接近.1 电路原理如图1所示,本三隔离放大电路主要由光电耦合器和运算放大器构成.光电耦合器选用普通光耦(TL P521),运算放大器选择通用运算放大器(L F353).通过这2种普通器件的搭配,所得到隔离放大器的性能和专用模拟隔离放大器的性能相近.1.1 电路结构如图1所示,隔离放大电路由输入和隔离输出2部分构成,且2部分使用隔离的电源(V CC1、V EE1和V CC2、V EE2)供电.输入部分由运放U1,电阻R1、R2、R3、R4、R5,电容C1、C2,光电耦合器OP T1、OP T2、OP T3、OP T4的发光二极管部分OP T1_A、O P T2_A、O P T3_A、O P T4_A和OP T1、OP T3的光敏三极管部分OP T1_B、O P T3_B组成,由正电源V CC1和负电源V EE1供电.而OP T1_A、O P T2_A和O P T3_A、OP T4_A的电流构成差动放大输入.R1和R2为运放的输入电阻,R3和R4为4个光耦的发光二极管(L ED)提供偏置和控制电流.运放U1和光耦O P T1、O P T3组成了一个射级跟随器,R5上的电压即为运放的输入电压.运放的带宽决定着构成隔离放大器的带宽.现有的集成模拟隔离放大器的带宽均在100k Hz以下,而常用运放的带宽是这个带宽的几倍到几十倍.因此,一般的运放就可以满足输入部分带 收稿日期:2006205211 通讯作者:陈增禄(19572),男,山西省稷山县人,西安工程大学教授.E2mail:chen_zenglu@图1 隔离放大器原理图宽要求.所以,输入级的运算放大器选用普通运放,如L F353即可.隔离输出部分由O P T2、O P T4的光敏三极管O P T2_B 、OP T4_B ,电位器W 1和输出电阻R 6组成,由正电源V CC2、负电源V EE2供电.O P T2_B 和OP T4_B 为隔离输出,其电路结构和输入部分光敏三极管相似,为输出级提供电流.电位器W 1用来调零.当两部分光耦的电流传输比有偏差时,会造成光耦L ED 电流相等而输出级电流差不相同,使得输出电压v o 的零点产生漂移.调节电位器W 1,可以消除这种由于光耦器件特性偏差所带来的零点漂移.R 6为输出负载,它和电位器W 1共同作用决定输出电压v o .由此知,设计选用普通光耦即可,如东芝公司的光电耦合器TL P521.1.2 工作原理由图1知,正、负电源V CC1、V EE1为输入部分供电.电阻R 3和R 4为4个光耦的发光二极管提供工作电流,选R 3=R 4.在输入电压v i 为0V 时,节点M 的输出电压V M =0V ,设4个光耦的电流传输比分别为β1、β2、β3、β4,即有下式成立I R 5=I 3B +I 4B =β3I 2A +β1I 1A =0(1)式中 I R 5为R 5上的静态工作电流;I 1A 、I 2A 和I 3B 、I 4B 分别为静态时流过光耦OP T1_A 、O P T3_A 和OP T3_B ,O P T1_B 上的电流.流过光耦输入L ED 的静态工作电流I 1A 、I 2A 分别由(2)式得出:I 1A =(V CC1-2V F -V P )/R 3,I 2A =(V EE1-2V F -V P )/R 4.(2)其中 V P 为P 点的静态工作点电压;V F 为光耦输入L ED 的正向导通压降.同理可以求出静态时R 6上的静态工作电流I R 6为I R 6=I 5B +I 6B -I W 1=β4I 2A +β2I 1A -I W 1.(3)其中 I 5B 、I 6B 分别为静态时流过光耦O P T4_B 、OP T2_B 上的电流;I W 1为静态时N 点流向电位器W 1的电流.由(3)式可得,在静态条件下,当4个光耦的电流传输比相等时,I R 5=0A ,I R 6=-I W 1.可知,在静态时,不加电位器W 1,有I R 6=0A ,输出电压为零.当电流传输比不一致时,设偏差电流为I W 1,那么就可以通过调节电位器W 1,使得流向电阻R 6的电流为零,从而得到静态时输出电压为零.当输入电压v i 变化时,运放的输出电压跟着改变,则流过光耦L ED 端的电流为i 1=I 1A +i 1a ,i 2=I 2A +i 2a .(4)式中 i 1为O P T1_A 、O P T2_A 上电流的瞬时值,i 2为O P T3_A 、OP T4_A 上电流的瞬时值;i 1a 是OP T1_A 、OP T2_A 端电流的动态分量,i 2a 是OP T3_A 、OP T4_A 端电流的动态分量.由光耦的传输特性可知,流过4个光耦输出OP T1_B ,OP T2_B ,O P T3_B ,OP T4_B 的电流瞬时表达式分别为977第6期 四光耦线性隔离放大器原理及实验研究i 3=β3i 2=β3(I 2A +i 2a ),i 4=β1i 1=β1(I 1A +i 1a ),i 5=β4i 2=β4(I 2A +i 2a ),i 6=β2i 1=β2(I 1A +i 1a ).(5)流出节点M 、N 电流的瞬时值分别为i o 1=i 3+i 4,i o 2=i 5+i 6.(6)把(5)式代入(6)式,再根据(2)式、(3)式所选的静态工作点,(6)式可化为io 1=β3i 2a +β1i 1a ,i o 2=β4i 2a +β2i 1a .(7)写成矩阵形式如下i o 1i o 2=β3β1β4β2i 2a i 1a ,(8)(8)式中的静态分量I W 1可以通过调节电位器W 1来补偿.在图1中,由运放的特性可得,M 点的电压始终跟随输入电压v i ,那么可以得出M 、N 点电压和流出节点电流的瞬时值关系式v m =v i =R 5i o 1,v n =v o =R 6′i o 2.(9)式中 v m 为节点M 上的电压瞬时值;v n 为节点N 上的电压瞬时值;R 6′为总的等效输出阻抗.由(9)式可以看出,电流i o 1跟随输入电压v i 线性变化.要使输出电压v o 跟随输入电压v i 线性变化,那么就要求i o 2跟随i o 1线性变化.又由(8)式可以得,要使i o 2跟随i o 1变化,那么(8)式中的系数矩阵的行列式的值为零,即有β3β2=β1β4(10)光耦TL P521的电流传输比特性曲线参见文献[5].从图1中可以看出,当电流传输比较低时,输入电流在较宽的范围(0.3mA ～10mA )与输入成单调关系,线性度较好.当电流传输比较高或L ED 输入电流过大时,都会造成电流传输比曲线发生转折,传输特性曲线线性度变差.要使(10)式成立,就需要恰当地选择工作点电流和动态时流过L ED 的电流.由于4个光耦的L ED 电流是差分输入的,只要静态工作点的电流传输比较低且在该点附件的电流传输比有较好的线性度,即可满足(10)式的要求.由(2)式知,R 3、R 4的选择决定着光耦L ED 的电流.如果选取的阻值过小,那么L ED 电流较大,而电流传输比较大,同时会造成静态功耗过大.由(9)式知,R 5的选取决定着动态电流的摆幅.R 5越大,动态电流摆幅越小;R 5越小,动态电流摆幅越大.电流摆幅过大会使得电流传输比的变化范围过大,传输特性曲线的线性度变差,从而使传输过程中的非线性问题严重;电流摆幅太小,造成输出级输出驱动能力变差.综合考虑,R 3、R 4和R 5、R 6的阻值应尽量选择得较大些,来降低传输过程中的非线性失真.输出部分输出阻抗R 6′可由(11)式确定:R 6′=R 6//R w 1//R w 2,(11)其中 R 6为输出电阻,R w 1、R w 2为电位器的分割电阻.合理选择光耦,那么电流传输比的不一致是微弱的,可以假设,电位器抽头总是在中间位置附近,有R w 1≈R w 2=W 1/2.(12)由图1知,输出部分的阻抗由电位器和输出电阻共同决定,只要电位器阻值足够大,等效输出阻抗为R 6.选择较大阻值的电位器,即可以降低静态功耗,还有助于提高动态输出电压的幅值.2 实 验在电路测试中,选取V CC1=V CC2=12V ,V EE1=V EE2=-12V ,R 1=R 2=18k Ω,R 3=R 4=R 5=R 6=2.7k Ω,W 1=10k Ω,C 1=C 2=0.01μF ,运放使用L F353,光耦使用TL P521.测试条件为给输入端加频率为0～10k Hz 、峰2峰值为10V 的正弦信号,测试输出部分输出端的响应.087 西安工程科技学院学报 第20卷用示波器拍下的实验波形图,如图2～5所示. 图2 输入频率为50Hz 李沙育图 图3 输入频率为50Hz波形图 图4 输入频率为10k Hz 李沙育图 图5 输入频率为10k Hz 波形图图2和图4为不同输入频率下的李沙育图.其中,横轴为输入电压,纵轴为输出电压.从图2,4中可以看到,输入输出电压之间有很好的线性度.在频率低于10k Hz 时,输出电压与输入电压之间相位差很小.在10k Hz 时,相位差约为14°.图3和图5为输入输出电压的波形图.横轴为时间,纵轴为输出电压幅值.由图3,5可以看出,此时的输出电压波形跟随输入电压而变化,没有发生畸变,为线性传输,而且有好的线性度.增大R 3、R 4和R 5、R 6的阻值,取R 3=R 4=3.2k Ω,R 5=R 6=5k Ω,W 1=100k Ω,其余参数不变,在输入端加频率为40k Hz ,峰2峰值为10V 的正弦波,所得波形如图6,7所示. 图6 输入频率为40k Hz 李沙育图 图7 输入频率为40k Hz 波形图由图6,7可以看出,在降低了静态工作电流和动态电流摆幅后,输入电压的频率提高到40k Hz 时,输出电压完全能跟上输入电压的变化而没有相位差.这样,就可以使本电路的单位增益带宽加宽.表1为本隔离放大器和专用模拟隔离放大器在性能上的比较.其中,隔离电压有效值、隔离阻抗为光耦TL P521的给定参数;输入阻抗、电源电压、输入电压范围为运算放大器L F353的给定参数;单位增益带宽、输出电压范围为本隔离放大器的实际测量值.从表1可以看出,本隔离放大器在性能的某些方面与集成模拟隔离放大器相同,如隔离电压、输入阻抗.在小信号带宽方面和输出电压范围上要比集成隔离放大器略差.而当频率升高时,输出电压幅值增大则是需要进一步研究的问题.187第6期 四光耦线性隔离放大器原理及实验研究287 西安工程科技学院学报 第20卷表1 3种隔离放大器的性能比较参数本放大器AD210A[4]ISO124[4]隔离电压有效值/V250025001500隔离阻抗/Ω・p F-110111014/12输入电压范围/V±510±12.5输入阻抗/kΩ10121012200输出电压范围/V±5±10±12.5单位增益带宽/k Hz4015～2050电源电压/V±12±15±153 结束语本文提出的四光耦实现模拟隔离放大电路的新方案,与传统的集成隔离放大器相比较,具有电路结构简单,易于实现,价格低廉等优点.将本器件应用于电网电压凹陷的检测装置中,实现了强电和弱电之间的有效隔离.参考文献:[1] 王礼平.双通道宽带隔离放大器的设计[J].电测与仪表,2004,41(7):51254.[2] 张邵华,施红军,林言方.光电耦合隔离放大器的频率响应研究[J].半导体光电,2003(1):57260.[3] 张亮,李应辉.高压隔离高线性度光电耦合器[J].半导体光电,2004,25(4):2642267.[4] 孟玉慈,孙允高.隔离放大器在军用电子系统中的选择与应用[J].电子元器件应用,2005(5):21224.[5] TOSHIBA Company.The manual of products of TL P52121,TL P52122,TL P52124[Z].1998.Principle and experimental research into4photocoupler′sisolation amplif ierYA O W ei2peng,C H EN Zeng2l u,M A O H ui2f eng,Z H A N Pei(School of Electronics and Information,Xi′an Polytechnic University,Xi′an710048,China)Abstract:A novel design met hod of linear isolated amplifier is int roduced,which consist s of operation amplifier L F353and p hotocoupler TL P521.The st ruct ure of t he proposed amplifier is given.It s principle is also analyzed.The experimental result s prove t hat t he device offers good pared wit h ot her analog integrate isolated amplifiers,t he amplifier has t he same characters wit h t hem.The amplifier has some advantages,such as simple st ruct ure,easy to be realized and low cost.K ey w ords:isolated amplifier;p hotocoupler;operation amplifier编辑、校对:武 晖。