高速开关光耦隔离电路设计.(DOC)
光耦隔离电路
光耦隔离电路
光耦隔离电路是一种常用的电路设计方案，它可以实现电路信号的隔
离和传输，保证电路的安全性和稳定性。
光耦隔离电路的主要原理是
利用光电转换器将电信号转换成光信号，再通过光纤或光电耦合器将
光信号传输到另一端，再通过光电转换器将光信号转换成电信号，从
而实现电路信号的隔离和传输。
光耦隔离电路的主要优点是具有高隔离性能、低噪声、高速度、低功耗、小体积等特点。
它可以有效地隔离电路中的干扰信号，提高电路
的抗干扰能力，保证电路的稳定性和可靠性。
同时，光耦隔离电路还
可以实现电路的隔离控制，保护电路中的敏感元件，提高电路的安全性。
光耦隔离电路的设计需要考虑多个因素，包括光电转换器的选择、光
纤或光电耦合器的选型、电路的布局和连接方式等。
在选择光电转换
器时，需要考虑其响应速度、灵敏度、线性度、噪声等参数，以满足
电路的要求。
在选择光纤或光电耦合器时，需要考虑其传输距离、传
输速度、损耗等参数，以保证信号的传输质量。
在光耦隔离电路的布局和连接方面，需要注意信号线和电源线的分离，以避免干扰信号的传输。
同时，还需要注意信号线和地线的分离，以
减少信号的噪声干扰。
在连接光电转换器和光纤或光电耦合器时，需要注意光纤或光电耦合器的极性，以保证信号的正确传输。
总之，光耦隔离电路是一种重要的电路设计方案，它可以实现电路信号的隔离和传输，保证电路的安全性和稳定性。
在设计光耦隔离电路时，需要考虑多个因素，包括光电转换器的选择、光纤或光电耦合器的选型、电路的布局和连接方式等，以保证电路的性能和可靠性。
高速光耦隔离pwm
高速光耦隔离pwm高速光耦隔离PWM是一种常见的电子电路设计中用于隔离输入和输出信号的技术。
在讨论高速光耦隔离PWM之前，首先需要了解光耦隔离和PWM技术的基本原理。
光耦隔离是一种利用光电器件传递信号的隔离技术，通过将输入信号转换为光信号，再将光信号转换回电信号的方式实现信号的隔离。
光耦隔离可以有效地隔离输入和输出信号，防止电路中的干扰和噪声传播，提高系统的稳定性和可靠性。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种调制技术，通过改变信号的脉冲宽度来控制电路中的设备。
在PWM信号中，信号的占空比（即高电平时间与周期的比值）决定了输出信号的平均电压值，从而控制了输出设备的电压和功率。
将光耦隔离和PWM技术结合起来，可以实现对输入信号的隔离和调节，从而控制输出设备的电压和功率。
在高速光耦隔离PWM中，需要特别关注信号的传输速度和精度，以确保输出信号的稳定性和准确性。
在设计高速光耦隔离PWM电路时，需要考虑以下几个关键因素：1. 光耦隔离器件的选择：选择高速响应的光耦隔离器件，能够实现快速的信号传输，保证输出信号的实时性和准确性。
2. PWM信号的调节：根据输出设备的需求，调节PWM信号的占空比和频率，控制输出信号的电压和功率。
3. 电路的稳定性：保证电路的稳定性和可靠性，避免干扰和噪声对信号传输的影响，提高系统的性能。
4. 输出设备的保护：设计合适的保护电路，保护输出设备免受电压过载和电流过大的损坏，延长设备的使用寿命。
总的来说，高速光耦隔离PWM技术在电子电路设计中具有重要的应用意义，能够实现信号的隔离和调节，提高系统的稳定性和可靠性。
通过合理的电路设计和信号调节，可以实现高速的信号传输和精确的输出控制，满足不同应用场景的需求。
高速开关光耦隔离电路设计
设计任务描述1.1 设计题目：高速开关光耦隔离电路1.2 设计要求1.2.1设计目的：（1）掌握非线性光耦隔离电路的构成、原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。
1.2.2基本要求：（1）输入信号为方波，幅度3V，频率500Hz～40kHz；（2）采用高速光耦，信号延迟时间<100us;（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0～6V，电流驱动力不低于1mA。
1.2.3发挥部分：（1）信号带宽升至10Mb/s；（2）幅度可调；（3）其他。
2 时间进度安排一设计任务描述1.1 设计题目：高速开关光耦隔离电路1.2 设计要求1.2.1设计目的：（1）掌握非线性光耦隔离电路的构成、原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。
1.2.2基本要求：（1）输入信号为方波，幅度3V，频率500Hz～40kHz；（2）采用高速光耦，信号延迟时间<100us;（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0～6V，电流驱动力不低于1mA。
1.2.3发挥部分：（1）信号带宽升至10Mb/s；（2）幅度可调；（3）其他1二设计思路输入幅度为3V频率为500Hz的方波信号，首先通过电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用，然后通过光耦起隔离反相放大的作用，再经过仪用放大器起反相放大的作用，最后经过同相放大器起同相放大的作用并输出幅度为6V频率为500Hz的方波信号。
第一个部分为电压跟随器。
电压跟随器在电路中起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。
第二部分为光耦隔离电路。
光电耦合器是一种将电信号转换成为光信号并进行传导，然后又将光信号转换为电信号进行输出。
它属于一种电—光—电转换元件。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到将输入、输出隔离的作用。
由于光耦的输入、输出互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好抗干扰能力且工作稳定、传输效率高。
光耦隔离电路
光耦隔离电路一、光耦隔离电路简介光耦隔离电路是一种常用的电子电路，用于将输入信号和输出信号进行电气隔离。
它通过光电转换的原理，将输入信号转换为光信号，再经过光电转换将光信号转换为输出信号，实现输入和输出之间的电气隔离。
二、光耦隔离电路的原理光耦隔离电路的核心部分是光耦合器件，它由一个发光二极管（LED）和一个光敏三极管（光电晶体管）组成。
当输入信号加到发光二极管上时，发光二极管发出光信号，光信号经过隔离介质（通常是光耦合器件的外壳）传播到光敏三极管上，光敏三极管根据光信号的强弱来控制输出电路的电流。
三、光耦隔离电路的优势1.电气隔离：光耦隔离电路能够有效地隔离输入和输出信号，避免因输入信号的干扰或输出信号的反馈影响到其他电路的正常工作。
2.高速传输：光信号的传输速度非常快，光耦隔离电路能够实现高速的信号传输，适用于需要快速响应的应用场景。
3.电气隔离：光耦隔离电路能够有效地隔离输入和输出信号，避免因输入信号的干扰或输出信号的反馈影响到其他电路的正常工作。
4.低功耗：光耦隔离电路通常由LED和光敏三极管组成，功耗较低，适用于对功耗要求较高的应用场景。
四、光耦隔离电路的应用1.电力系统：光耦隔离电路广泛应用于电力系统中，用于隔离高压电路和低压电路，避免电气设备之间的相互影响。
2.通信系统：光耦隔离电路用于隔离通信系统中的输入信号和输出信号，保证通信系统的稳定性和可靠性。
3.工业自动化：光耦隔离电路在工业自动化控制系统中起着重要作用，用于隔离控制信号和执行器之间的电气连接，保护控制系统的安全性。
4.医疗设备：光耦隔离电路被广泛应用于医疗设备中，用于隔离医疗设备和患者之间的电气连接，保护患者的安全。
五、光耦隔离电路的设计与应用注意事项1.光耦合器件的选择：根据具体应用需求选择合适的光耦合器件，包括发光二极管和光敏三极管的参数。
2.输入电路的设计：合理设计输入电路，包括电阻、电容等元件的选择，以保证输入信号的稳定性和准确性。
光耦隔离电路
光耦电路设计目录简介： (2)输入电路（原边） (2)输出电路（副边） (5)电流传输比： (7)延时： (9)简介：外部信号可能是电压、电流或开关触点，直接接入电路可能会引起瞬时高压、过压、接触点抖动等。
因此在外部信号输入之前，须经过转换、保护、滤波、隔离等措施。
对小功率信号处理时: 通常简单采用RC积分滤波或再添加门电路；而在对大功率信号处理时：输入与内部电路电压或电源电压的压差较大，常常采用光电耦合器来隔离。
使用光耦设计隔离电路时，特别要注意电流传输比的降额，驱动电流关断和开通的大小，与延迟相关的负载大小及开关速率。
在进行光耦输入电路设计时，是以光耦为中心的输入电路与输出电路（即原边与副边的电路），光耦的工作原理就是输入端输入信号Vin，光耦原边二极管发光使得光耦副边的光敏三极管导通，三极管导通形成回路产生相应信号（电压或者电流），这样就实现传递信号的目的。
在进行光耦输出电路设计时，计算公式与输入部分相同，同时需关注电平匹配、阻抗匹配、驱动功率、负载类型和大小。
以下针对光耦输入电路设计为例。
输入电路（原边）：针对于光耦原边的电路设计，如图1 ，就是设计发光二级管的驱动电路。
因此须首先要了解光耦的原边电流IF 和二极管的导通压降VF等相关信息。
根据必要的信息来设计LED驱动电路，和通常的数字输入电路一样，输入端需要添加限流电阻对二极管起保护作用。
而这个电阻的阻值则是此处的关键，对于图1的限流电阻R的阻值可以根据下面的公式计算：………………………①波。
并且RC电路的延迟特性也可以达到测试边沿，产生硬件死区、消除抖动等益处。
同时在数字电路中其延迟特性可能会影响到信号的同步问题（尤其是通讯、异步电路、使能控制等），因此要充分注意电路的时间约束。
图1 LED驱动电路根据设计要求，为了确保输入端和公共端的电压差Vin 在4V 以下时，输入无效，光耦断开。
为此我们在输入端与公共端之间并接一个电阻避免输入无效时造成光耦原边的误导通。
高速通信光耦的电路设计
高速通信光耦的电路设计
在电路设计中，需要注意信号的传输速度。
高速通信需要考虑
信号的上升时间和下降时间，以及信号的带宽。
为了满足高速通信
的要求，可以采用高速放大器和高速滤波器来处理信号。
此外，还
需要考虑信号的传输距离，选择合适的光耦器件和光纤来保证信号
的传输质量。
另外，信噪比也是一个重要的考虑因素。
在高速通信中，信号
的质量对通信的稳定性和可靠性有很大影响。
因此，需要在电路设
计中加入合适的滤波器和抗干扰电路来提高信噪比，减小信号失真。
此外，功耗也是一个需要考虑的因素。
高速通信光耦电路需要
在保证性能的同时尽量减小功耗，以降低系统的能耗和热量。
因此，需要在电路设计中选择低功耗的器件，并合理设计电路结构以降低
功耗。
总的来说，高速通信光耦的电路设计需要综合考虑信号传输速度、信噪比、功耗、稳定性等多个因素，需要在光耦器件选择、电
路布局、信号处理、抗干扰能力等方面进行全面的设计和考虑。
同
时，还需要根据具体的应用场景和要求进行定制化设计，以满足实际应用的需求。
光耦隔离电路
光耦隔离电路光耦隔离电路是一种常见的电子元件，用于隔离输入和输出之间的电气信号。
它由发光二极管(LED) 和光敏三极管(光电晶体管) 组成。
本文将介绍光耦隔离电路的原理、应用和优势。
光耦隔离电路通过光敏三极管来检测输入信号，然后将其转换为光信号。
这些光信号通过光纤或空气传输到输出端，再通过另一个光敏三极管转换为电信号。
由于输入和输出之间没有直接的电气连接，因此可以实现电气隔离。
光耦隔离电路具有很多应用。
首先，它可以用于电气隔离，以保护用户和设备的安全。
例如，在医疗设备、工业控制系统和电力电子设备中，光耦隔离电路可以隔离高电压和低电压电路，以防止电击和电气干扰。
光耦隔离电路还可以用于信号传输和干扰抑制。
由于光信号的传输速度快，传输距离远，且不受电磁干扰影响，因此光耦隔离电路在电信、计算机网络和音频设备中得到广泛应用。
例如，它可以用于隔离数字信号、模拟信号和脉冲信号，以确保信号的准确传输和接收。
光耦隔离电路还可以用于电气隔离和电源隔离。
在一些特殊环境下，如高温、高压和强电磁场环境中，通过使用光耦隔离电路可以实现电气隔离和电源隔离，提高系统的稳定性和可靠性。
光耦隔离电路具有许多优势。
首先，它可以提供高电气隔离性能，可达数千伏的电气隔离电压。
其次，光耦隔离电路具有快速的响应速度和高带宽，可满足高速信号传输的需求。
此外，光耦隔离电路具有低功耗、小体积和长寿命的特点，适合在各种应用中使用。
尽管光耦隔离电路具有许多优势，但也存在一些限制。
首先，光耦隔离电路的传输距离受限，通常在几十米到几百米之间。
其次，光敏三极管的灵敏度受到环境光的影响，因此在设计和使用时需要注意环境光的干扰。
此外，光耦隔离电路的成本较高，需要考虑到成本效益因素。
光耦隔离电路是一种常见的电子元件，用于隔离输入和输出之间的电气信号。
它具有广泛的应用领域，可以实现电气隔离、信号传输和干扰抑制。
光耦隔离电路具有许多优势，如高电气隔离性能、快速的响应速度和高带宽。
光耦开关典型应用电路
光耦开关典型应用电路
光耦开关是一种常用的电子元件，可用于隔离高电压和低电压电路，常见的光耦开关应用电路有以下几种：
1. 电脑自动开关灯光控制电路：将电脑主板上的控制信号通过光耦开关隔离，控制外部电路中的继电器，用于自动控制灯光的开关。
2. 电子开关控制电路：使用光耦开关隔离高电压电路和低电压电路，实现对高电压电路的开关控制。
3. 光电隔离数字输入电路：将外部的数字输入信号通过光耦开关隔离，输入到微控制器等低电压数字电路中，保护低电压电路不受高电压电路的干扰。
4. 光电隔离模拟输入电路：将外部的模拟输入信号通过光耦开关隔离，输入到模数转换器等低电压模拟电路中，保护低电压电路不受高电压电路的干扰。
5. 光耦开关作为电流控制器：通过调整光耦开关的输入信号，控制输出电路的电流大小，用于电流控制和限流。
这些都是光耦开关的典型应用电路，具体的应用还需根据具体情况进行设计和调整。
光耦隔离继电器护电路设计方案
光耦隔离继电器保护电路设计
光耦亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。
它是以光为媒
与介来传输电信号的器件，通常把发光器LED)(红外线发光二极管封装在同一管壳内。
当输入端加电信号时发)受光器(光敏半导体管光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流电”转换。
以光为媒介把输入端信号耦合光--出，从而实现了”电到输出端的
光电耦合器。
去年年底，我完成了大功率开关电源主回路设计，该电路采用
的是全桥拓扑经过高频变压器转换再整流，实验工程是三相进线输出。
其中，主回路的保护设计及报警设计是必不可少15V/6KA的。
我首先想到的是，通过单片机输出控制继电器动作，而且由于抗干扰的要求，我必须通过光耦隔离。
于是乎，光耦隔离继电器保护电路设计应需而生。
主要电路设计如下图：
光耦芯TIL117 该继电保护主要隔离应用的是TI公司生产的即可15V片。
该芯片无需供电，通过光耦二极管上拉电源输出15mA 正常工作，有效隔离了输出侧对主回路的电磁影响。
供电电源，大部分继电器设计的时候另外该电路还有一个+24V 都需要，该电源设计图如下：24V
芯片，该芯UA7824该电路主要的稳压芯片采用的是生产设计的
片输入电压可调范围宽，稳压性能好，功耗低价格低廉。
在继电器电
路设计的图纸中，稳压电源我大部分是用的这个芯片。
光耦隔离继电器电路设计
光耦隔离继电器电路设计光耦隔离继电器电路设计文章序号：1引言：光耦隔离继电器电路设计在电子设备中起到了至关重要的作用。
它可以将输入端与输出端进行电气隔离，从而保护电路免受外界干扰和电气噪声的影响。
本文将深入探讨光耦隔离继电器电路的设计原理、应用场景以及设计注意事项，并分享本文作者对这个主题的理解和观点。
1. 光耦隔离继电器电路的原理光耦隔离继电器电路主要由光耦隔离器、激光二极管和光敏二极管组成。
当输入端有电信号流入时，激光二极管会发出相应的光信号，光信号经过隔离器后，通过光敏二极管转化为电信号输出到输出端。
光耦隔离继电器电路能够有效隔离输入端和输出端的电气信号，避免干扰和噪声的传导。
2. 光耦隔离继电器电路的应用场景光耦隔离继电器电路广泛应用于工业自动化领域以及一些对电气隔离要求较高的场景。
以下是一些常见的应用场景：1) 电力系统中的继电保护：光耦隔离继电器电路可以用于电力系统中的继电保护装置，实现信号隔离和干扰抑制，提高系统的可靠性和稳定性。
2) 数字电路与模拟电路间的隔离：光耦隔离继电器电路可以用于数字电路与模拟电路之间的隔离，避免数字电路的高频噪声对模拟电路的影响。
3) 医疗设备：在医疗设备中，为了保护医护人员和患者的安全，电气隔离是必要的。
光耦隔离继电器电路可以在医疗设备中实现不同电路间的隔离，提高电气安全性。
3. 光耦隔离继电器电路的设计注意事项在设计光耦隔离继电器电路时，以下几点是需要注意的：1) 输入端和输出端的信号要匹配：输入端和输出端的信号电平、电流、频率等参数需要匹配，以确保正确的信号传递和隔离效果。
2) 选择合适的光耦隔离器：在选择光耦隔离器时，需要考虑其隔离性能、工作电压范围、响应速度等因素，以满足具体应用的需求。
3) 安全性和可靠性：光耦隔离继电器电路设计应考虑到安全性和可靠性，如过压保护、过流保护、反向电压保护等机制的添加。
4. 本文作者的观点和理解光耦隔离继电器电路设计在现代电子设备中扮演着至关重要的角色。
光耦设计隔离电路注意问题
一：光耦参数解释1、正向工作电压f V （forward voltage ）：f V 是指在给定的工作电流下，LED 本身的压降。
常见的小功率LED 通常以f I =10mA 来测试正向工作电压，当然不同的LED ，测试条件和测试结果也会不一样。
2、正向电流f I ：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。
3、反向工作电压r V （reverse voltage ）：是指原边发光二极管所能承受的最大反向电压，超过此反向电压，可能会损坏LED 。
而一般光耦中，这个参数只有5V 左右，在存在反压或振荡的条件下使用时，要特别注意不要超过反向电压。
如，在使用交流脉冲驱动LED 时，需要增加保护电路。
4、反向电流r I ：在被测管两端加规定反向工作电压r V 时，二极管中流过的电流。
5、反向击穿电压br V ：：被测管通过的反向电流r I 为规定值时，在两极间所产生的电压降。
6、结电容j C ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。
7、电流传输比CTR(current transfer ratio )：指在直流工作条件下，光耦的输出电流与输入电流之间的比值。
光耦的CTR 类似于三极管的电流放大倍数，是光耦的一个极为重要的参数，它取决于光耦的输入电流和输出电流值及电耦的电源电压值，这几个参数共同决定了光耦工作在放大状态还是开关状态，其计算方法与三极管工作状态计算方法类似。
若输入电流、输出电流、电流传输比设计搭配不合理，可能导致电路不能工作在预想的工作状态。
8、集电极电流c I （collector current ）：如上图，光敏三极管集电极所流过的电流，通常表示其最大值。
9、输出饱和压降VCE(sat)：发光二极管工作电流IF 和集电极电流IC 为规定值时，并保持IC/IF≤CTRmin 时（CTRmin 在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之间的电压降。
10、反向击穿电压ceo ）（BR V ：发光二极管开路，集电极电流c I 为规定值，集电极与发射集间的电压降。
高速通信光耦的电路设计
高速通信光耦的电路设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：高速通信光耦是指在高速数据传输中起到信号隔离和传输的关键作用的一种器件。
光耦由发光器件和光电探测器件组成，发光器件将电信号转换为光信号，光电探测器件将光信号转换为电信号，实现信号传输和隔离。
在现代通信领域，由于要求传输速度快、抗干扰能力强、信号传输稳定等因素，高速通信光耦被广泛应用于光纤通信、数据中心互联、光纤传感等领域。
本文将探讨高速通信光耦的电路设计，包括电路原理、关键参数选择、布局设计等方面，旨在帮助工程师和研究人员更好地设计和应用高速通信光耦。
一、电路原理高速通信光耦的基本原理是通过光电转换实现信号的传输和隔离。
光耦的内部结构一般由发射器（LED或激光二极管）和接收器（光电二极管或光电晶体管）组成。
当输入信号通过发射器产生光信号后，光信号被传递至接收器，接收器将光信号转换为电信号输出。
通过这种方式，实现了输入信号到输出信号的隔离传输。
在高速通信中，为了保证信号的传输质量和速度，需要考虑以下几个方面的电路设计：1. 传输带宽：在选择发射器和接收器时，需要考虑其工作频率范围和带宽。
传输带宽越宽，信号传输速度越快。
在设计高速通信光耦电路时，需要选择带宽高的器件。
2. 增益和灵敏度：在高速通信中，信号传输的增益和灵敏度对信号的恢复和传输起着关键作用。
合适的增益和灵敏度可以有效提高信号传输质量。
3. 抗干扰能力：高速通信往往在复杂的电磁环境中运行，需要具备一定的抗干扰能力，以保证信号的稳定传输。
在电路设计中，可以采用屏蔽设计、滤波器等方法来提高抗干扰能力。
二、关键参数选择在设计高速通信光耦电路时，需要选择合适的器件参数，以保证电路的性能和稳定性。
以下是一些关键参数的选择注意事项：1. 工作频率范围：根据应用需求选择适当的工作频率范围。
在高速通信中，工作频率范围越宽，传输速度越快。
2. 光功率：发射器的光功率决定了信号的传输距离和强度，需要根据传输距离和信号强度要求选择合适的光功率。
高速光耦隔离pwm
高速光耦隔离pwm(中英文实用版)Title: High-speed Optical Coupling Isolation PWMTitle: 高速光耦隔离PWMIntroduction:High-speed optical coupling isolation PWM (Pulse Width Modulation) is a technique used to control the average power delivered to a load by rapidly switching the signal between high and low states.This method offers several advantages, such as reduced electromagnetic interference (EMI) and increased efficiency.介绍：高速光耦隔离PWM（脉冲宽度调制）技术通过快速地在高电平和低电平之间切换信号，以控制平均传递到负载的功率。
这种方法具有减少电磁干扰（EMI）和提高效率等优点。
Implementation:To implement high-speed optical coupling isolation PWM, a transmitter and a receiver are required.The transmitter generates a PWM signal, which is then coupled optically to the receiver.The receiver detects the changes in the PWM signal and controls the switch accordingly.实现：要实现高速光耦隔离PWM，需要一个发射器和一个接收器。
发射器生成PWM信号，然后通过光耦合传输到接收器。
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设计任务描述
1.1设计题目：高速开关光耦隔离电路
1.2 设计要求
1.2.1设计目的：
（1）掌握非线性光耦隔离电路的构成、原理与设计方法；
（2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。
1.2.2基本要求：
（1）输入信号为方波，幅度3V，频率500Hz～40kHz；
（2）采用高速光耦，信号延迟时间<100us;
（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0～6V，电流驱动力不低于1mA。
1.2.3发挥部分：
（1）信号带宽升至10Mb/s；
（2）幅度可调；
（3）其他。
2 时间进度安排
顺序阶段日期计划完成内容备注
1 讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图打分
2 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分
3 检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解接线图绘制及报告书写打分
4 继续修正逻辑图，指导接线图绘制方法，布置答辩打分
5 答辩、写报告打分
一设计任务描述
1.1 设计题目：高速开关光耦隔离电路
1.2 设计要求
1.2.1设计目的：
（1）掌握非线性光耦隔离电路的构成、原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。
1.2.2基本要求：
（1）输入信号为方波，幅度3V，频率500Hz～40kHz；（2）采用高速光耦，信号延迟时间<100us;
（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0～6V，电流驱动力不低于1mA。
1.2.3发挥部分：
（1）信号带宽升至10Mb/s；
（2）幅度可调；
（3）其他
二设计思路
输入幅度为3V频率为500Hz的方波信号，首先通过电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用，然后通过光耦起隔离反相放大的作用，再经过仪用放大器起反相放大的作用，最后经过同相放大器起同相放大的作用并输出幅度为6V频率为500Hz的方波信号。
第一个部分为电压跟随器。
电压跟随器在电路中起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。
第二部分为光耦隔离电路。
光电耦合器是一种将电信号转换成为光信号并进行传导，然后又将光信号转换为电信号进行输出。
它属于一种电—光—电转换元件。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到将输入、输出隔离的作用。
由于光耦的输入、输出互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好抗干扰能力且工作稳定、传输效率高。
光耦在电路中起隔离反向放大的作用。
第三部分为仪用放大器。
仪用放大器在电路中起反相放大的作用。
第四部分为同相放大电路。
同相放大电路在电路中起同相放大的作用。
以上就是我设计的由四部分组成的高速开关光耦隔离电路。
三 设计方框图
从整个电路来看，输入幅度为3V ，频率为500Hz 的方波信号，首先进入电压跟随器。
利用电压跟随器的作用即缓冲、隔离、提高带载能力，使电路前后匹配。
输入信号经电压跟随器后流经光耦。
利用光耦的作用即隔离反相放大，使光耦的输出端与输入端实现电信号的隔离。
并将信号做放大处理，输出信号反相。
接下来是信号的放大。
首先信号经仪用用放大器。
利用仪用放大器的作用即反相、放大。
输出信号反向，并合理选择电阻的数值，使信号以一定的增益输出。
然后信号经同相放大器。
利用同相放大器的作用即同相、放大。
输出信号同相，并合理选择电阻的数值，使信号以一定的增益输出。
最后输出幅度为6V ，频率为500Hz 的方波信号。
电压跟随器
光耦
仪用放大器
信号输出
同相放大器
信号输入
四各部分电路设计及参数计算
4.1电压跟随器
电压跟随器输入信号为幅度为3V,频率为500Hz的方波，电压跟随器的电压增益Av=1，且同相。
输入电阻Ri趋于无穷大，输出电阻Ro趋于零。
其输出信号的幅度为3V，同相，频率为500Hz。
4.2光耦
输入光耦的信号的幅度为3V，频率为500Hz，根据光耦这一元件的自身特性，光耦起到了隔离反相放大的作用，其输出信号的幅度为 2.5V，反相，频率为500Hz。
输入仪用放大器的信号的幅度为2.5V ，频率为500Hz 。
如图所示，仪用放大器的增益Av=-R 4/R 3(1+2R 2/R 1)。
输出信号的幅度为1.5V ，反相，频率为500Hz 。
R 4
R 4
R 1
R 2
R 2
R 3
R 3
R2
R1
输入同相放大器的信号幅度为1.5V,频率为500Hz。
如图所示，同相放大器的增益Av=1+R2/R1，即Av=1+150/50=4。
因为1.5×4=6所以输出信号的幅度为6V，同相，频率为500Hz。
五工作过程分析
5.1电压跟随器
输入幅度为3V，频率为500Hz的方波，并通过电压跟随器。
电压跟随器的增益等于1，但其输入电阻趋于无穷大，而其输出电阻趋于零，故在电路中作为阻抗变换器或缓冲器，起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用
5.2光耦
信号经第一部分电路即电压跟随器进入第二部分电路即光耦。
光耦是一种将电信号转换成为光信号并进行传导，然后又将光信号转换为电信号进行输出。
它属于一种电—光—电转换元件。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到将输入、输出隔离的作用。
由于光耦的输入、输出互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好抗干扰能力且工作稳定、传输效率高。
光耦在电路中起隔离反向放大的作用
5.3 仪用放大器
信号经第二部分电路即光耦进入第三部分电路即仪用放大器。
仪用放大器是一种反相放大电路。
由三个集成运放通过一定的连接组成，在电路中起到反相放大的作用
5.4 同相放大器
信号经第三部分电路即仪用放大电路进入第四部分电路即同相放大电器。
同相放大器在电路中起到同相放大的作用。
其电压增益Av=1+R8/R9。
经同相放大器后输出幅度为6V频率为500Hz的方波
5.5 高速开关光耦隔离电路的电路图及仿真
高速开关光耦隔离电路的电路图
输入幅度为3V，频率为500Hz的方波。
信号经第一部分电路即电压跟随器后输出波形图如下
信号经第二部分、第三部分电路即光耦及仪用放大器后输出波形如下
信号经第四部分电路即同相放大电路后输出波形如下
电压表测量数据如下
5.6电路调试技术
1.分别将四个部分的电路接好进行测试、观察。
2.将四个部分的电路接好，进行整体测试、观察。
3.针对示波器显示的波形，和各方面数据的测试，分析出现问题的原因，对各部分电路逐个排查校验，直至输出信号满足要求。
六元器件清单
元器件参数规格个数名称
运放LM324 5 U1A U3A U4A U5A U6A 光耦HCPL0631 1 U2A
电阻100Ω 3 R10 R2 R3 50Ω 1 R1 R9 80Ω 2 R4 R5 175Ω 2 R6 R7 150Ω 1 R8
七主要元器件介绍1光电耦合器HCPL0631
2集成运放LM324。