【48812】LOC110

　　：阻隔扩大器电路在通讯、工业、医疗器械、电源及测验设备等仪器中是非常要害的部件，对总体系的正常作业很重要。LOC110是美国CLARE公司出产的线性光耦合器，本文介绍其作业原理及其在阻隔扩大电路中的运用。阻隔扩大器具有极好的抗共模搅扰才能，能有效地阻断现场和数据收集体系之间电的联络，但并不堵截它们之间的信号传递。而在通讯、工业、医疗器材、电源及测验设备等体系之中，电路中的阻隔是必要的。传统上该意图的实现是由变压器及光耦合器材完结，其间变压器是用于耦合沟通讯号；而光耦合器则用于直流信号的耦合。不像一般的光耦合器材，LOC110在伺服方法规划下运作，以补偿发光二极管的非线性时刻及温度特性，除此之外，LOC110能一同耦合沟通及直流信号。LOC110为规划者供给可替代大体积的变压器及非线性光耦合器材在许多运用中的另一种更佳的挑选。LOC110包括一个红外线发光二极管与两个光电三极管构成光耦合。其间的一个光电三极管是用在伺服反响机制上，对发光二极管的导通电流予以补偿；另一个光电三极管是用于供给输入及输出电路间的电流阻隔，其内部结构及引脚如图1所示。LOC110有DIP和外表贴装两种封装方法，能耦合模仿和数字信号，增益安稳性高，带宽大于200KHz，低功耗，线是以一对线性光耦合器运用在电流的阻隔上，以坚持正确的沟通及直流信号和由输入到输出的线性特性，它有光电压和光电导两种作业方法。LOC110在光电导方法下作业的典型电路，图中电路是装备成光电三极管的集电极与基极反向偏压，这是LOC110在光电导模导式下运作的接法。当输入电压VIN在0V及IF是0mA时，U1有一个大的开环增益值。跟着VIN值的升高，U1的输出值开端步入VCC1的轨道上。跟着U1输出的增大，IF开端有电流值而发光二极管也进入作业状况。接着，光电三极管遭到发光二极管所宣布光的照耀而导通，并发生电流I1。当I1流经R1，在U1的反相端便发生电压VA，使得扩大器进入负反响作业状况。当VA的值与VIN持平时，IF的值便不再添加，并且电路处在安稳的闭环状况。假设VIN被改动，VA将会跟从VIN改变，发光二极管所发生的光相同也照耀在输出光电三极管上，而发生一输出电流。这一电流与发光二极管所发生的光及流过的电流成正比，而这一电流马上反映在I1上。扩大器的输出电压是电流I2和电阻R2的积。主要参数界说如下：这个参数界说为伺服光电流I1对发光二极管的顺向电流IF的比值，即K1＝I1/IF ，K1的典型值为0.007，输入条件为IF =10mA， VCC =15V。此参数界说为伺服光电流I1与发光二极管顺向电流IF的比值。即K2＝I2/IF ，K2的典型值为0.007， 输入条件为IF=10mA， VCC=15V.当扩大器所运用的带宽达200KHz时，必定要运用光电导方法。在此方法下有着与有 1位元线位元D/A变流器(Converter)相相似的线性特性及漂移特性。光电导方法所以有如此高的频宽，原因之一是输出光电三极管的基极和集电极间结面在反向偏压时比顺向偏压及无偏压时，有着较宽的耗尽区。在结面上，较宽的耗尽区形成一较低的结面电容，并有着较快的反响时刻常数，跟着反向偏压的添加，结面的耗尽区渐渐的变宽而形成一较低的结面电容。在光电压方法下，运用LOC110可到达最佳的线性度，最低的搅扰及漂移功能。在这种方法下到达12位元线性度是有或许的，但是这是以较小带宽40KHz为价值，图3为典型的光电压方法阻隔扩大器电路。在光电压方法下，LOC110的光电三极管的效果相似一个电压发生器。一切的光电器材都呈现出一些电压线性相关的特性，在光电三极管上保持0V偏压可解决这一问题，并改进其线性度。假设一个小电阻被衔接在光电三极管的两个端点上，则其输出电流与发光二极管的电流成线性关系。为到达这一意图，光电三极管被衔接在运算扩大器的两个输入端。跟着VIN的添加，流经发光二极管的电流也添加，所发生的光也添加。发光二极管光源的光打在伺服光电三极管上，发生一个开始电流I1，此电流由运算扩大器的反相输入端流至光电三极管，而与VIN成线并使得运算扩大器反相输入端的电压，保持在0V。由发光二极管发生的光也照在输出端的光电三极管上，发生I2光电流，从运算扩大器的反相输入端流出，紧接着由输出端点流入一股电流逐步替代由运算扩大器反相端流出的电流I2。一同输出端端点电压逐步升高，这是I2经R2所发生的电压。VOUT＝I2·R2，I2＝I2，因而VOUT =I2·R2，便得到与光电导方法相同的表达式：在光电压方法下，光电三极管不象在光电导方法下一样，有个外加电源在集电极上。由于没外部电源接在光电三极管上，因而没有暗电流的存在问题。⑴在200KHz的带宽运用时，当线 LSB（Least Significant Bit）线位D/A转换器相一同，运用光电导方法规划。⑶为保持最佳线性度及使总谐波失真（Total Harmonic Distortion; THD）降至最小，能够正常的运用一三极管作为缓冲来驱动LED。30K）时，可在运算扩大器的输出端与反相输入端间，加一个100PF的电容，如图2所示，以避免振动发生。⑸常与LOC110一同运用在电路规划中的运算扩大器类型主要有：LMC6484、LM201、LM358和LM1558。⑴在通讯运用方面：通讯产品，比方数据机，其电路中，从电话线到数据机材料间的阻隔及信号耦合。⑵在工业操控的运用方面：产品象温度传感器和操控器。温度传感器常常与操控器被分隔的间隔很长，并且处于挨近高压线的有害环境中，阻隔规划供给所需的信号耦合并一同保证作业人员在操控器邻近作业时的安全。⑶在医疗器械的运用方面：EEG及ECG设备有各种传感器附着于患者身上，这些传感器的电流需求被阻隔，以便在患者及设备之间供给一个高压阻隔的屏蔽。⑷在电源及测验设备的运用方面：常常运用于阻隔交流电源上。因需求检测输出电压及反响一部分的信号到操控器以使电压得到调理，而不危及电源的阻隔意图。电路图如图2所示，两个运算扩大器都有5V的供电电源Vcc。要求输入电压规模为0 2V时，输出电压规模为0 4V，此刻需确认参数R1和R2的值。现在光电流I1是由发光二极管（LED）所宣布的光发生，而发光二极管的光又是由发光二极管的电流IF流过LED时所激起，因而I1与发光二极管的电流IF及份额常数K1成正比，而此常数被界说为伺服增益。要想以最佳的方法决议R1值，IF的最大值应运用上式求得，由于此值正对应VIN的最大值2V，在此例中，运算扩大器的输出电流设定为15mA，因而R1值能够表明为运用K1最小值0.004，代入VIN =2V和IF最大值15mA，得到R1值为33.3K。光电流I2与发光二极管所发生的光成正比，而发光二极管的电流IF及份额常数K2合起来能够表明I2的值。运用K2最小值0.004，代入VOUT =4V和IF最大值15mA，代入（6）式，得到R2值为66.6K 。其间IF在第10式中彼此抵消，这是由于伺服光电三极管和输出光电三极管运用同一个发光二极管发生的光源，由于K3=K2/K1，而K1=K2=0.004，从而得到K3=1。