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光電耦合器非線性的克服

2012年08月20日 11:56 電子發(fā)燒友網(wǎng) 作者:虎哥 用戶評論(0

光電耦合器的輸入端是發(fā)光二極管,因此,它的輸入特性可用發(fā)光二極管的伏安特性來表示,如圖1b所示;輸出端是光敏三極管,因此光敏三極管的伏安特性就是它的輸出特性,如圖1c所示。由圖可見,光電耦合器 存在著非線性工作區(qū)域,直接用來傳輸模擬量時精度較差。

圖1 光電耦合器結(jié)構(gòu)及輸入、輸出特性
解決方法之一,利用2個具有相同非線性傳輸特性的光電耦合器,T1和T2,以及2個射極跟隨器A1和A2組成,如圖2所示。如果T1和T2是同型號同批次的光電耦合器,可以認(rèn)為他們的非線性傳輸特性是完全一致的,即K1(I1)=K2(I1),則放大器的電壓增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可見,利用T1和T2電流傳輸特性的對稱性,利用反饋原理,可以很好的補(bǔ)償他們原來的非線性。

圖2 光電耦合器線性電路
另一種模擬量傳輸?shù)慕鉀Q方法,就是采用VFC(電壓頻率轉(zhuǎn)換)方式,如圖3所示。現(xiàn)場變送器輸出模擬量信號(假設(shè)電壓信號),電壓頻率轉(zhuǎn)換器將變送器送來的電壓信號轉(zhuǎn)換成脈沖序列,通過光耦隔離后送出。在主機(jī)側(cè),通過一個頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將脈沖序列還原成模擬信號。此時,相當(dāng)于光耦隔離的是數(shù)字量,可以消除光耦非線性的影響。這是一種有效、簡單易行的模擬量傳輸方式。

圖3 VFC方式傳送信號
當(dāng)然,也可以選擇線性光耦進(jìn)行設(shè)計(jì),如精密線性光耦TIL300,高速線性光耦6N135/6N136。線性光耦一般價格比普通光耦高,但是使用方便,設(shè)計(jì)簡單;隨著器件價格的下降,使用線性光耦將是趨勢。

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