光电耦合
- 一、光电耦合器
- 二、光电耦合放大电路
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
一、光电耦合器
光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件(发光二极管)与光敏元件(光电三极管)相互绝缘地组合在一起，如图1.(a)所示。发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离，从而可有效地抑制电干扰。在输出回路常采用复合管(也称达林顿结构)形式以增大放大倍数。
光电耦合器的传输特性如图1.(b)所示，它描述当发光二极管的电流为一个常量 I D I\tiny D ID时，集电极电流 i C \large i\tiny C iC与管压降 u C E \large u\tiny CE uCE之间的函数关系，即
i C = f ( u C E ) ∣ I D {\large i\tiny C}=f({\large u\tiny CE}){\huge \mid_{\small I\tiny D}} iC=f(uCE)∣ID
因此，与晶体管的输出特性一样，也是一族曲线。当管压降 u c e u\tiny ce uce足够大时， i C i\tiny C iC几乎仅决定于 i D i\tiny D iD。与晶体管的 β \beta β相类似，在c - e之间电压一定的情况下， i C i\tiny C iC的变化量与 i D i\tiny D iD的变化量之比称为传输比CTR。
C T R = Δ i C Δ i D ∣ U C E {CTR}=\frac{\Delta i\tiny C}{\Delta i\tiny D}{\huge \mid_{\small U\tiny CE}} CTR=ΔiDΔiC∣UCE
不过CTR的数值比 β \beta β小得多，只有0.1~1.5。
二、光电耦合放大电路
图2.所示为光电耦合放大电路，信号源部分可以是真实的信号源，也可以是前级放大电路。当动态信号为0时，输入回路有静态电流 I D Q I\tiny DQ IDQ，输出回路有静态电流 I C Q I\tiny CQ ICQ，从而确定出静态管压降 U C E Q U\tiny CEQ UCEQ。有动态信号时，随着 i D \large i\tiny D iD的变化， i C \large i\tiny C iC将产生线性变化。当然， u C E \large u\tiny CE uCE也将产生相应的变化。由于传输比的数值较小，所以一般情况下，输出电压还需进一步放大。实际上，目前已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力。
在图2.所示电路中，若信号源部分与输出回路部分采用独立电源且分别接不同的“地”，则即使是远距离信号传输，也可以避免受到各种电干扰。
