高速光耦6n137典型應(yīng)用電路圖（一）：6N137光電隔離器應(yīng)用

在研制的某數(shù)據(jù)集系統(tǒng)中，要求信噪比1000，12位量化級別，并行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸率500kBs/。要達(dá)到上述要求，A/D能否達(dá)到轉(zhuǎn)換精度是個關(guān)鍵。在未采用光電隔離器的電路中，雖采取了一系列措施，但因各模塊間地線相聯(lián)，數(shù)字電路中尖峰噪聲影響仍較大，系統(tǒng)信噪比只達(dá)500。故我們采用6N137將模擬電路及AD變換器和數(shù)字電路徹底隔離，如圖所示。

圖 帶光電隔離器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

電源部分由隔離變壓器隔離，減少電網(wǎng)中的噪聲影響。數(shù)字電源和模擬電源不共地，由于模擬電源一般只有±15V，而A/D轉(zhuǎn)換器還需要+5電源，為使數(shù)字電路與模擬電路真正隔離，+5電源由+15V模擬電源經(jīng)DC-DC變換器得到。模擬電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字電路的信號聯(lián)系都通過6N137。逐次比較型A/D并行輸出12位數(shù)據(jù)，每一路信號經(jīng)緩存器后送入6N137的腳3，進(jìn)行同相邏輯傳輸至數(shù)字電路，輸入端限流電阻選用470Ω，輸出端上拉電阻選用47kQ，輸出端電源和地間（即6N137的腳8和腳5間）接0.1μF瓷片電容，作為旁路電容以減少對電源的干擾。6N137的使能端接選通信號，使6N137在數(shù)據(jù)有效時才工作，減少工作電流。模擬電路和A/D轉(zhuǎn)換所需的各路控制信號也通過6N137接收，接法同上，在時序設(shè)計中要特別注意6N137約有50ns的延時。與未采用光電隔離器的數(shù)據(jù)采集電路相比，系統(tǒng)信噪比提高了一倍以上，滿足了系統(tǒng)設(shè)計要求。

高速光耦6n137典型應(yīng)用電路圖（二）：6N137高速光耦開關(guān)電路

6N137高速光耦供電電壓在4.5V-5.5V之間一般供電電壓為5V，最大輸入電流為15mA，驅(qū)動發(fā)光二極管的電流為10mA，正向壓降為1.2-1.7V，供電電壓為3.3， 3腳接地。VCC引腳供電電壓為5V，7腳為使能端供電電壓為5V，上拉電阻為10K，6引腳為開路輸出端，通常加上上拉電阻RL這里選用的是330R和加上一個輸出負(fù)載的等效電容（這里我沒有添加），它和RL影響器件的響應(yīng)時間，當(dāng)RL=350R，CL=15PF時，響應(yīng)延遲為25-75ns。5引腳接的是8050的基極，在基極和發(fā)射機(jī)之間添加一個電阻，是為了在三極管沒有導(dǎo)通時保持基極和發(fā)射極之間電位一致性和快速退出飽和狀態(tài)。這個三極管的阻值一般和RL阻值相同或者相同，但是我這里不知道為什么相同后，三極管的基極電壓一直為1V多，使得三極管一致處于導(dǎo)通狀態(tài)，后來換成了100R就行了。仍然是330R時，在光耦沒有導(dǎo)通時，5和6引腳之間的壓降為3.9V，5腳到地的電壓是1V多，換成100R時，在光耦沒有導(dǎo)通時，5腳到地的電壓為0.5V多，三極管沒有導(dǎo)通。

高速光耦6n137典型應(yīng)用電路圖（三）：6N137 高速光耦在混凝土砌塊機(jī)上的應(yīng)用

本文所討論的混凝土砌塊機(jī)控制系統(tǒng)中，使用 PIC18F 作為控制單元的主控模塊與 PM60 作為控制單元的語音控制模塊需要相互通信，語音模塊需要主控模塊提供時鐘及數(shù)據(jù)信號，并送回反饋信號給主控模塊從而使得控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。為滿足這一要求可有以下兩種設(shè)計方案（圖 2）。

在具體使用 6N137 光耦元件時，由于光耦的電氣特性，使用時應(yīng)在 8 腳和 5 腳間接入電容以提高光耦的抗干擾性，6 腳與 8 腳接入電阻，6 腳與 5 腳間接入電容提高電容的響應(yīng)時間，通常使用的電路設(shè)計如圖 3 所示。表 3. 各芯片的電氣特性 主控單元 輸出電壓 延遲時間 PIC18F4620 單片機(jī) 5.5 V 25~60 ns S3c2440 單片機(jī) 3.3 V 7~17 ns 由光耦的電氣特性表 KS8995 單片機(jī) 2.4 V 3~5 ns 1 可知，輸入端允許流入光耦的的電流為 6.5~15 mA，所以應(yīng)在發(fā)光二極管間串聯(lián)限流電阻 RF 電阻的取值由輸入電壓 決定，應(yīng)滿足條件如下：

在輸出端 5 腳與 8 腳之間應(yīng)接入一個 0.1 μF 高頻特性較好的瓷介質(zhì)或鉭電容用以吸收電源線上的紋波，并減小光電隔離器工作時對電源的沖擊。由于 6 腳是集電極開路輸出端，所以應(yīng)接入上拉電阻 RL，并且在 5 腳和 6 腳間接入負(fù)載的等效電容，以改善光耦的響應(yīng)速度。當(dāng) RL = 350 ?，CL = 15 pF 時，響應(yīng)延遲為 25~75 ns。

從表 3 可以看出，對于使用不同的控制芯片作為砌塊機(jī)主控單元的控制芯片，會產(chǎn)生不同的輸出電壓及延遲時間。使用方案二后，只需要在模塊 I 的設(shè)計時選定不同的光耦限流電阻 RF 同時選定一個可以滿足各延遲時間的通信協(xié)議，即可讓模塊 II 正常工作。

實(shí)例中圖 4 采用 PIC18F4620 單片機(jī)作為主控單元，使用傳輸速率為 9600 bit/s 的通信協(xié)議則每一位信號的波形保持時間遠(yuǎn)大于個主控單元的延遲時間，同時光耦限流電阻 RF取 510 歐姆，可以使得兩個模塊間正常工作。如果換用其他主控單元作為模塊 I，只需要改變光耦的限流 RF，使其滿足光耦觸發(fā)條件，即可完成對模塊 II 的正常通信。