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[分享] 深入理解光耦模拟隔离放大电路的技术奥秘

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发表于 2024-1-10 10:09:25 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 四川省乐山市
深入理解光耦模拟隔离放大电路的技术奥秘


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▲ 图1 仿真原理图
二、原理分析
之所以这个电路图看起来容易让人感到困惑,实际上就是这个仿真电路中,错误的使用了这样的光电三极管来表示HCNR201 中的光电二极管。这样就使得器件电流流向产生错觉。下面看一下 HCNR201 数据手册中的表示方法。可以看到,这里使用了二极管表示光电管,这里使用了箭头表示了发光二极管电流方向,接收光电管的方向恰好相反,分别从管脚3 流向管脚4,从管脚6流向管脚7. 对着仿真电路图,可以看到,这样才是光电流流动的方向。怎么样,是不是出乎意料之外? 另外,需要说明的是,接收光电管的光电流的产生是不需要外部施加电压的。也就是在它两端电压为0时,它会主动输出电流。

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下面让我们看一下这个电路工作情况。首先,这个仿真电路还有一个陷阱,那就是这里使用了标号,表示了电路的连接关系。如果没有注意,很容易走入死胡同。输入电压经过R2,R3分压之后,加入到 U2 的正输入端。这个通道是负反馈,将会使得 U2 的负输入端的电压等于正输入端电压。负反馈的过程是这样的,首先,U2 正输入端的电压,会使得输出电压上升,进而通过三极管 Q1 给光耦提供输入电流。光耦中输入端的光电管,产生光电流。根据这个电流的方向,将会从 U3的负输入端,通过 R10流出光电流。这个电流来自于 U3 的输出电压,经过R4 提供的。U3 的输出电压是多少呢?实际上,就是 U2的正输入端的电压。这样,我们就可以计算出光耦中光电管输出电流的大小了。它等于输入电压,乘以这个因子。下面再对光耦后面的信号进行分析。

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▲ 图1.2.1 光电管电流
这里,需要我们知道,光耦的两个输出光电管的电流是一样的,这样,第二个光耦所产生的电流,经过U5放大之后,转换成反向电压,再经过U4的反向放大,输出同相的电压。这是光电电流到输出电压之间的比例。将前后联系起来, 这是输出电压的表达式。 这样,我们就可以得到输入输出之间的比例关系。这是信号放大倍数。

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根据电路中给定的参数,可以计算出电路的放大倍数为 1.6886。电路是同相放大。为了能够放大负电压,在电路中还设置了偏置电路,这两个电路能够使得输入信号为 0 时,光耦中就有电流输出。这样,当输入负的电压信号时,电路也能够输出负电压。由于时间有限,今天就先到这里。关于电路偏置的分析,下次再讲。

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※总 结 ※
本文对一个光耦模拟隔离放大电路进行了初步分析。更好的理解最好是能够通过实际电路进行测试。(转)

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 楼主| 发表于 2024-1-10 10:10:25 | 显示全部楼层 来自 四川省乐山市
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