線性光耦是一種用于模擬信號隔離的光耦器件，和普通光耦一樣，線性光耦真正隔離的是電流。線性光耦能夠保護(hù)被測試對象和測試電路，并減小環(huán)境干擾對測試電路的影響。

　　

線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別，只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍加改變，增加一個用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個光接受電路都是非線性的，但兩個光接受電路的非線性特性都是一樣的。這樣，就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線性隔離的目的。

　　

　　

在某隨動檢測系統(tǒng)中，需要用檢測板對系統(tǒng)中的各電路板的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，以對工作不正常的電路板給出故障指示，并用單片機(jī)來處理檢測結(jié)果。由于實(shí)際工作環(huán)境比較惡劣，為了防止干擾信號由采集信道進(jìn)入檢測板及保證單片機(jī)系統(tǒng)工作正常，筆者采用光電耦合器來實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。由于光電耦合器的發(fā)光二極管為電流驅(qū)動器件，因而應(yīng)以電流環(huán)路的形式進(jìn)行傳送，而且電流環(huán)路是低阻抗電路，它對噪聲的敏感度較低，因此提高了電路的抗干擾能力。有時(shí)干擾噪聲雖有較大的電壓幅度，但其能量小，所以只能形成微弱的電流，而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，只有在通過一定強(qiáng)度的電流時(shí)才能發(fā)光，因此，即使有很高電壓幅值的干擾，也會因其所形成的電流大小而被抑制掉。

 

　　

在實(shí)際檢測電路的某一采集信道中，如需對一組差動輸入信號進(jìn)行檢測，可將電路接成如圖3所示的連接方式。圖中，通過放大器N1可將輸入的差動信號變?yōu)閱芜呅盘柡筝敵?。由于二極管V1和V2的作用，當(dāng)輸入信號為正時(shí)，V2導(dǎo)通，V1截止，放大器N2呈開環(huán)狀態(tài)，光耦N5工作，N4關(guān)斷;而當(dāng)輸入信號為負(fù)時(shí)，則正好相反。當(dāng)HCNR201的第3、4端的光敏二極管受光后，其輸出信號將反饋到放大器的輸入端，以提高光耦的線性并減少溫漂。第5、6端輸出的信號經(jīng)運(yùn)放放大后輸出。電位器RP1的作用是調(diào)節(jié)運(yùn)放輸入偏置電流的大小。電容C2、C3為反饋電容，可用于提高電路的穩(wěn)定性，消除自激振蕩，濾除電路中的毛刺信號，降低電路的輸出噪聲，其容值可根據(jù)電路的頻率特性來選取。放大器N6的作用是把光耦輸出的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栆怨┖蠹夒娐肥褂茫⒃鰪?qiáng)負(fù)載驅(qū)動能力，降低輸出阻抗。調(diào)整電阻RP2的值可以調(diào)整信道的增益。

　　

　　

TIL300 是一個由紅外光LED照射分叉配置的隔離反饋光二極管和一個輸出光二極管組成。該器件采用特殊制造技術(shù)來補(bǔ)償LED時(shí)間和溫度特性的非線性，使輸出信號與發(fā)出的伺服光通量成線性比例。

 

 

 

電容C防止電路產(chǎn)生震蕩。TIL300內(nèi)部DO是發(fā)光二極管，其工作電流電If可選為10mA。D1，D2為光敏二極管，他們受DO的激發(fā)分別產(chǎn)生電流IP1和Ip2，其大小與If有關(guān)：

 

　　

實(shí)際上可以把K看做常數(shù)，K的值是TIL300的電器參數(shù)，典型值為1。參數(shù)取值范圍為0.75~1.25.。

　　

U1構(gòu)成一個負(fù)反饋放大器，其同相輸入端和反相輸入端的電壓應(yīng)近似相等，滿足：

 

 

　　

可以看出輸出V%與E是線性關(guān)系。

　　

分析：

　　

1、K的典型值為1

　　

2、由于輸入的可能是220V左右的交流電壓，也可能是更低或更高的交流電壓，因此會涉及到變壓和整流電路，由于公司有220V交流電輸出12V的變壓整流電路模塊，因此沒有給出變壓整流電路。

　　

3、本電路也適合直流高壓電路，當(dāng)E為直流高壓時(shí)，就需調(diào)整R2、R1的值，在輸出端可以得到適合單片機(jī)檢測的電壓。

　　

4、輸出的VO可送于單片機(jī)檢測和處理，每一交流高電壓對應(yīng)一E值，每一E值對應(yīng)一輸出電壓VO。由式
 

 

線性光耦隔離檢測電壓電路詳解整個電路輸出電壓與輸入電流的比例關(guān)系可通過調(diào)節(jié)電阻R1、R2、R3、R5來實(shí)現(xiàn)。

　　

由于按照線性光耦的技術(shù)說明，發(fā)射端和兩個接受端都使用時(shí)能在一定范圍因此，本電路將線性光耦的D0，D1，D2端都配置了相關(guān)電路。

　　

有良好的線性度，

　　

其他線性光耦芯片介紹：

 

　　

HCNR200/201是美國Agilent公司推出的一種性價(jià)比較高的模擬線性光耦隔離器，具有低成本、高線性度、高穩(wěn)定度、頻帶寬、設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn)，可以工作在單極/雙極、直流/交流、同相/反相等條件下，通過外接不同的分立器件，可以實(shí)現(xiàn)多種光電隔離轉(zhuǎn)換電路。

　　

　　

非線性度：0.01%

　　

K3（Ipd2/Ipd1）傳遞增益

　　

HCNR200：（100士15）%

　

HCNR201：（100土5）%

　　

耐壓：交流800V;直流1000V

　　

增益溫度系數(shù)：-65ppm/“C

　　

帶寬：》IMHz

　　

8引腳DIP和貼片兩種封裝形式

　　

HCNR200/201適用的主要范圍包括：

　　

低成本模擬信號隔離;

　　

通信：Modem，PBX

　　

工業(yè)過程控制

　　

熱電耦隔離：4-20mA電流隔離

　　

HCNR200/201包括一只高性能的發(fā)光二極管（圖中的LED），兩只極其相似的光電二極管（圖中的PD1和PD2）。當(dāng)LED中流過電流If時(shí)。其發(fā)出的光會在PD1和PD2中感應(yīng)出正比于LED發(fā)光強(qiáng)度的光電流Ipd1和Ipd2。由于PD1和PD2的特性非常相似，再加上安裝位置的精確性以及元件先進(jìn)的封轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)保證了該元件的高線性度和增益的穩(wěn)定性。