HCNR200线性光耦的应用
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2 HCNR201的结构及工作原理
HCNR201光电耦合器是一种由三个光电元件组成的器件，主要技术指标如下： ●具有±5％的传输增益误差和±0．05％的线性误差； ●具有 DC～1MHz 的带宽； ●绝缘电阻高达1013Ω ，输入与输出回路之间的分布电容为0．4pF； ●耐压能力为一分钟5000V，最大绝缘工作电压为1414V； ●具有0～15V 的输入／输出范围。 HCNR201光电耦合器的内部结构如图1所示，其中 LED 为铝砷化镓发光二极管， PD1、PD2是两个相邻匹配的光敏二极管，这种封装结构决定了每一个光敏二极管都 能从 LED 得到近似的光照，因而消除了 LED 的非线性和偏差特性所带来的误差。当 电流流过 LED 时，LED 发出的光被耦合到 PD1与 PD2，从而在器件输出端产生与光 强成正比的输出电流。
二极管的反向电压处在额定值时光敏二极管中流过的电流。该电流的大小与 IF 有 关。如果 LED 的输出光强发生改变，那么，放大器 N1就会调节 IF 以进行补偿，并 且在 PD1、PD2上保持一个稳定的电流。
IPD1，IPD2的大小与 IF 的关系如下：
其中 K1和 K2分别为 IPD1和 IPD2随 IF 的变化参数，对于 HCNR201来说，其参数变化 应是一致的，当典型值为1时的取值范围为0．95～1．05。对于图2所示电路，其输 入 Vin＝IPD1 R1，输出端 Vout＝IPD2 R2，故有 Vout／Vin＝KR2／R1。
关键词：光电耦合器件；隔离；测量电路；HCNR201
1前言
在测试系统中，为了减少环境噪声对测试电路的影响，确保测量结果的准确 性，往往将被测电路与测试电路在电气上进行隔离，这就需要光电耦合器。普通光 电耦合器具有非线性电流传输特性，这对于数字量和开关量的传输不成问题，但对 于模拟量的传输精度则很差。本文介绍了 HP 公司生产的一种高线性度模拟光电耦 合器 HCNR201主要结构和工作原理。笔者曾在某随动检测系统中使用 HCNR201来精 确地传送检测板所需的电压信号。并进行前向信道与后向信道的隔离，取得了满意 的效果。
高线性模拟光耦 HCNR201原理及其在检测 电路中的应用
西北机电工程研究所 赵昕 刘洪涛
摘 要：HCNR201是 HP 公司生产的高线性度模拟光电耦合器，它具有很高的线 性度和灵敏度，可在检测系统中精确地传送电压信号。文中介绍了高线性度模拟光 耦 HCNR201的内部结构和工作原理，给出了用 HCNR201和运算放大器实现检测电压 的隔离传输电路。
声，其容值可根据电路的频率特性来选取。放大器 N6的作用是把光耦输出的电流 信号转变为电压信号以供后级电路使用，并增强负载驱动能力，降低输出阻抗。调 整电阻 RP2的值可以调整信道的增益。
5结束语
HCNR201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。它可在单／双极信号输入、交直流电路、转换电路等多种模式下工作，因而可 广泛应用在数据通讯、电压电流检测、开关电源、测量和测试工业过程控制（变换 器的隔离、热电偶的隔离、4－20mA 模拟电流环发射／接收器）等方面。
wk.baidu.com
由此可见，其输入与输出呈一种线性关系，且其隔离放大器的增益可通过调整 R2与 R1的比值来实现。
4在检测电路中的应用
在某随动检测系统中，需要用检测板对系统中的各电路板的参数进行监测，以 对工作不正常的电路板给出故障指示，并用单片机来处理检测结果。由于实际工作 环境比较恶劣，为了防止干扰信号由采集信道进入检测板及保证单片机系统工作正 常，笔者采用光电耦合器来实现信号的传输。由于光电耦合器的发光二极管为电流 驱动器件，因而应以电流环路的形式进行传送，而且电流环路是低阻抗电路，它对 噪声的敏感度较低，因此提高了电路的抗干扰能力。有时干扰噪声虽有较大的电压 幅度，但其能量小，所以只能形成微弱的电流，而光电耦合器输入部分的发光二极 管是在电流状态下工作的，只有在通过一定强度的电流时才能发光，因此，即使有 很高电压幅值的干扰，也会因其所形成的电流大小而被抑制掉。
在实际检测电路的某一采集信道中，如需对一组差动输入信号进行检测，可将 电路接成如图3所示的连接方式。图中，通过放大器 N1可将输入的差动信号变为单 边信号后输出。由于二极管 V1和 V2的作用，当输入信号为正时，V2导通，V1截 止，放大器 N2呈开环状态，光耦 N5工作，N4关断；而当输入信号为负时，则正好 相反。当 HCNR201的第3、4端的光敏二极管受光后，其输出信号将反馈到放大器的 输入端，以提高光耦的线性并减少温漂。第5、6端输出的信号经运放放大后输出。 电位器 RP1的作用是调节运放输入偏置电流的大小。电容 C2、C3为反馈电容，可用 于提高电路的稳定性，消除自激振荡，滤除电路中的毛刺信号，降低电路的输出噪
在使用时，可将第3、4输出端与第1、2输入端一起接入控制回路，其中第3、4 端的光敏二极管起反馈作用，它可将产生的输出电流再反馈到第1、2端的 LED 上，
以对输入信号进行反馈控制。
3应用电路
3．1基本外围电路配置 图2是 HCNR201的外围电路配置。其中 IPD1和 IPD2表示 LED 的输入电流 IF 和光敏
HCNR201光电耦合器是一种由三个光电元件组成的器件，主要技术指标如下： ●具有±5％的传输增益误差和±0．05％的线性误差； ●具有 DC～1MHz 的带宽； ●绝缘电阻高达1013Ω ，输入与输出回路之间的分布电容为0．4pF； ●耐压能力为一分钟5000V，最大绝缘工作电压为1414V； ●具有0～15V 的输入／输出范围。 HCNR201光电耦合器的内部结构如图1所示，其中 LED 为铝砷化镓发光二极管， PD1、PD2是两个相邻匹配的光敏二极管，这种封装结构决定了每一个光敏二极管都 能从 LED 得到近似的光照，因而消除了 LED 的非线性和偏差特性所带来的误差。当 电流流过 LED 时，LED 发出的光被耦合到 PD1与 PD2，从而在器件输出端产生与光 强成正比的输出电流。
二极管的反向电压处在额定值时光敏二极管中流过的电流。该电流的大小与 IF 有 关。如果 LED 的输出光强发生改变，那么，放大器 N1就会调节 IF 以进行补偿，并 且在 PD1、PD2上保持一个稳定的电流。
IPD1，IPD2的大小与 IF 的关系如下：
其中 K1和 K2分别为 IPD1和 IPD2随 IF 的变化参数，对于 HCNR201来说，其参数变化 应是一致的，当典型值为1时的取值范围为0．95～1．05。对于图2所示电路，其输 入 Vin＝IPD1 R1，输出端 Vout＝IPD2 R2，故有 Vout／Vin＝KR2／R1。
关键词：光电耦合器件；隔离；测量电路；HCNR201
1前言
在测试系统中，为了减少环境噪声对测试电路的影响，确保测量结果的准确 性，往往将被测电路与测试电路在电气上进行隔离，这就需要光电耦合器。普通光 电耦合器具有非线性电流传输特性，这对于数字量和开关量的传输不成问题，但对 于模拟量的传输精度则很差。本文介绍了 HP 公司生产的一种高线性度模拟光电耦 合器 HCNR201主要结构和工作原理。笔者曾在某随动检测系统中使用 HCNR201来精 确地传送检测板所需的电压信号。并进行前向信道与后向信道的隔离，取得了满意 的效果。
高线性模拟光耦 HCNR201原理及其在检测 电路中的应用
西北机电工程研究所 赵昕 刘洪涛
摘 要：HCNR201是 HP 公司生产的高线性度模拟光电耦合器，它具有很高的线 性度和灵敏度，可在检测系统中精确地传送电压信号。文中介绍了高线性度模拟光 耦 HCNR201的内部结构和工作原理，给出了用 HCNR201和运算放大器实现检测电压 的隔离传输电路。
声，其容值可根据电路的频率特性来选取。放大器 N6的作用是把光耦输出的电流 信号转变为电压信号以供后级电路使用，并增强负载驱动能力，降低输出阻抗。调 整电阻 RP2的值可以调整信道的增益。
5结束语
HCNR201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。它可在单／双极信号输入、交直流电路、转换电路等多种模式下工作，因而可 广泛应用在数据通讯、电压电流检测、开关电源、测量和测试工业过程控制（变换 器的隔离、热电偶的隔离、4－20mA 模拟电流环发射／接收器）等方面。
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由此可见，其输入与输出呈一种线性关系，且其隔离放大器的增益可通过调整 R2与 R1的比值来实现。
4在检测电路中的应用
在某随动检测系统中，需要用检测板对系统中的各电路板的参数进行监测，以 对工作不正常的电路板给出故障指示，并用单片机来处理检测结果。由于实际工作 环境比较恶劣，为了防止干扰信号由采集信道进入检测板及保证单片机系统工作正 常，笔者采用光电耦合器来实现信号的传输。由于光电耦合器的发光二极管为电流 驱动器件，因而应以电流环路的形式进行传送，而且电流环路是低阻抗电路，它对 噪声的敏感度较低，因此提高了电路的抗干扰能力。有时干扰噪声虽有较大的电压 幅度，但其能量小，所以只能形成微弱的电流，而光电耦合器输入部分的发光二极 管是在电流状态下工作的，只有在通过一定强度的电流时才能发光，因此，即使有 很高电压幅值的干扰，也会因其所形成的电流大小而被抑制掉。
在实际检测电路的某一采集信道中，如需对一组差动输入信号进行检测，可将 电路接成如图3所示的连接方式。图中，通过放大器 N1可将输入的差动信号变为单 边信号后输出。由于二极管 V1和 V2的作用，当输入信号为正时，V2导通，V1截 止，放大器 N2呈开环状态，光耦 N5工作，N4关断；而当输入信号为负时，则正好 相反。当 HCNR201的第3、4端的光敏二极管受光后，其输出信号将反馈到放大器的 输入端，以提高光耦的线性并减少温漂。第5、6端输出的信号经运放放大后输出。 电位器 RP1的作用是调节运放输入偏置电流的大小。电容 C2、C3为反馈电容，可用 于提高电路的稳定性，消除自激振荡，滤除电路中的毛刺信号，降低电路的输出噪
在使用时，可将第3、4输出端与第1、2输入端一起接入控制回路，其中第3、4 端的光敏二极管起反馈作用，它可将产生的输出电流再反馈到第1、2端的 LED 上，
以对输入信号进行反馈控制。
3应用电路
3．1基本外围电路配置 图2是 HCNR201的外围电路配置。其中 IPD1和 IPD2表示 LED 的输入电流 IF 和光敏