光耦隔离放大电路(二)
光耦隔离放大电路(二)讲解
中文摘要本文主要通过光耦隔离放大电路，对光电耦合器4N25及放大电路和电压跟随器中的放大器件TL084的特性进行简要描述和分析。
光耦隔离放大电路主要由电压串联负反馈放大电路光电耦合器和电压跟随器三部分组成。
其中光电耦合器是本次设计的关键。
光耦的工作原理包括：光的发射、光的接收及信号放大三个环节。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比，光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。
在放大电路中采用电压串联负反馈电路，对输入的信号进行比例放大输出，并且由于采用负反馈，这样就可以使电路具有较好的恒压输出特性。
在整个电路的输出端与电压更随器连接，以进一步使电路达到良好稳压输出效果。
关键词隔离放大器光耦电压放大电路电压跟随器目录课程设计任务书................................................................................................错误!未定义书签。
隔离放大电路的设计........................................................................................错误!未定义书签。
光耦隔离的作用及其原理
光耦隔离的作用及其原理光耦隔离器（Optocoupler）是一种被广泛使用于电子电路中的隔离器件。
其作用是将输入信号与输出信号通过光学器件隔离开来，以便实现信号传输的电气隔离。
光耦隔离器通常由光发射器和光接收器组成，光发射器和光接收器之间通过光线（通常为红外线）进行信号的传输。
光发射器是一个发光二极管（LED），它将输入的电流转化为光信号发射出去。
光接收器是一个光敏二极管或光电三极管，它将接收到的光信号转化为电流输出。
光耦隔离器的原理基于光电转换效应，即将输入电信号转换为光信号，并通过光接收器将光信号转换为输出电信号。
其工作原理如下：1.输入信号转换：当输入信号电平高时，输入端的电流会流向光发射器（发光二极管），激活发光二极管并产生光束。
当输入信号电平低时，输入端的电流不会流向光发射器，光发射器处于关闭状态。
2.光信号传输：发光二极管产生的光束会穿过隔离器内的隔离通道，通常是一个塑料管或玻璃管。
这种隔离材料对光线的透射性能较好，能够有效传输光信号。
3.光信号接收：光接收器位于隔离器的另一端，当接收到发光二极管发出的光束时，光电转换器件（如光敏二极管或光电三极管）会将光信号转换为相应大小的电流输出信号。
4.输出信号转换：光接收器输出的电流信号经过放大和调理电路处理后，可以得到与输入信号相应的输出信号。
光耦隔离器的作用主要有以下几个方面：1.电气隔离：光耦隔离器将输入和输出电路通过光信号隔离开来，避免了直接接触的电气连接，从而实现了电气隔离。
这种电气隔离能够有效地防止输入和输出电路之间的电流、电压、干扰等相互传播，提高了电路系统的稳定性和可靠性。
2.电压传递：光耦隔离器可以将输入电路和输出电路之间的电压进行适当的升降，实现不同电平的转换。
例如，将高电平的输入信号转换为低电平的输出信号，或将低电平的输入信号转换为高电平的输出信号。
3.信号隔离：光耦隔离器适用于不同高低压电路之间的信号传输。
通常应用于将微小信号从低压侧传输到高压侧的场合，如从传感器获取信号并将其传输到控制器或驱动器。
光耦驱动继电器电路图大全(光电耦合器ULN2803开关电路)
光耦驱动继电器电路图大全（光电耦合器/ULN2803/开关电路）光耦驱动继电器电路图（一）注：1U1-1脚可接12V，也可接5V，1U1导通，1Q1导通，1Q1-3=0V，线圈两端电压为11.7V.1U1-1脚不接或接地，1U1不通，1Q1截止，1Q1-3=11.9V，线圈两端电压为0V。
注：“DYD_CPU_OUT”连接LPC2367，输出高低电平，高电平，1U4不通，1Q7不通，UCE=12V，1Q7-3=12V，线圈两端电压为0V。
DYD_CPU_OUT”为低电平，1U4导通，U43=1V，U3=11V，UCE=0V，1Q1-3=0V，线圈两端电压为11.7V。
以上两图是低电平使能。
这两种适用于CPU初始化时，GPIO口为高电平的情况，否则初始化会造成误动作。
“DYD_CPU_OUT”连接LPC2367，输出高低电平，低电平，1U4不通，1Q7不通，UCE=12V，1Q7-3=12V，线圈两端电压为0V。
“DYD_CPU_OUT”为高电平，1U4导通，U43=1V，U3=11V，UCE=0V，1Q1-3=0V，线圈两端电压为11.7V。
此图是高电平使能。
继电器的常闭触点接负载。
第2和第3图中的1R16换成510欧，1R7换成1K，否则会有上电瞬间，高电平干扰。
尤其是第3图，高电平使能。
光耦驱动继电器电路图（二）继电器开关模块由TLP521 -4 、ULN2803 和SRD -12VDC 及三极管构成，由微控制器输出的信号经过三极管构成的开关电路送往TLP521 -4 光耦芯片再通过ULN2803 达林顿管的放大后用来驱动SRD-12DC 继电器，进而达到控制空调的各种开关的作用，继电器开关控制模块与微控制器的电路连接图如图3 所示。
光耦驱动继电器电路图（三）24V继电器的驱动电路说明：VCC是5V。
继电器串联RC电路：这种形式主要应用于继电器的额定工作电压低于电源电压的电路中。
当电路闭合时，继电器线圈由于自感现象会产生电动势阻碍线圈中电流的增大，从而延长了吸合时间，串联上RC电路后则可以缩短吸合时间。
(整理)常见光耦电路
常见光耦电路光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强．无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，因而在各种电子设备上得到广泛的应用．光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中．下面介绍最常见的应用电路．1.组成开关电路图1电路中，当输入信号ui为低电平时，晶体管V1处于截止状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”；当ui为高电平时，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q1 2间的电阻变小，相当于开关“接通”．该电路因Ui为低电平时，开关不通，故为高电平导通状态．同理，图2电路中，因无信号(Ui为低电平)时，开关导通，故为低电平导通状态．2．组成逻辑电路图3电路为“与门”逻辑电路。
其逻辑表达式为P=A．B.图中两只光敏管串联，只有当输入逻辑电平A=1、B=1时，输出P=1．同理，还可以组成“或门”、“与非门”、“或非门”等逻辑电路．3．组成隔离耦合电路电路如图4所示．这是一个典型的交流耦合放大电路．适当选取发光回路限流电阻Rl，使B4的电流传输比为一常数，即可保证该电路的线性放大作用。
4．组成高压稳压电路电路如图5所示．驱动管需采用耐压较高的晶体管(图中驱动管为3DG27)。
当输出电压增大时，V55的偏压增加，B5中发光二极管的正向电流增大，使光敏管极间电压减小，调整管be结偏压降低而内阻增大，使输出电压降低，而保持输出电压的稳定．5.组成门厅照明灯自动控制电路电路如图6所示。
A是四组模拟电子开关（S1~S4）：S1，S2，S3并联（可增加驱动功率及抗干扰能力）用于延时电路，当其接通电源后经R4，B6驱动双向可控硅VT，VT直接控制门厅照明灯H；S4与外接光敏电阻Rl等构成环境光线检测电路。
当门关闭时，安装在门框上的常闭型干簧管KD受到门上磁铁作用，其触点断开，S1，S2，S3处于数据开状态。
晚间主人回家打开门，磁铁远离KD，KD触点闭合。
光耦开关电源电路图大全（光电耦合器可控精密稳压源）
光耦开关电源电路图大全（光电耦合器可控精密稳压源）光耦开关电源电路图（一）在开关电源中电源反馈隔离电路由光电耦合器如PC817以及并联稳压器TL431所组成，其典型应用如图3所示。
当输出电压发生波动时，经过电阻分压后得到取样电压与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使光耦合器件中的LED工作电流生产相应的变化，在通过光耦合器件去改变TOPSwitch控制端得电流大小，进而调节输出占空比，使Uo保持不变，达到稳压目的。
图3反馈回路中主要元件的作用及选择：R1R4R5主要作用是配合TL431和光耦合器件工作，其中R1为光耦的限流电阻，R4及R5为TL431的分压电阻，提供必须工作电流以完成对TL431保护。
光耦开关电源电路图（二）电源反馈隔离电路由光电耦合器PC817以及并联稳压器TL431 所组成，如图1所示，其中R2为光耦的限流电阻，R3 及R4 为TL431 的分压电阻，C1 作为频率补偿之用。
光电耦合器的限流电阻R2 可由下式求得式1其中 VF 为二极管的正向压降， IF 为二极管的电流。
若PC817 之耦合效率为η ，则所产生的集极电流IC 会与IF 之间关系式为：IC =η . IF式2此时反馈电压信号为：Ｖf =Ic .R1 式3输出电压Vo ，则由TL431内部2.5V之参考电压求得：光耦开关电源电路图（三）应用原理输出电压取样由R3与R4完成，TL431参考极接R3与R4之间，输出为5V时，TL431的参考极为2.5V，阴极电流稳定，当电源电压发生变化时，比如上升，则TL431参考极电压大于2.5V，则阴极电流增加，与此同时，光耦的LED电流增加，由于采用的是线性光耦，故光耦的输出电流也增加，TOP414G的C极电流增加后使得占空比降低，从而使得输出端电压降低，同时光耦的LED电流下降，当输出端电压降低到5V以下时，TL431参考极电压低于2.5V，阴极电流为0，光耦不工作，TOP414G的C无电流，他的占空比将上升以提高输出电压，由此实现负反馈稳压。
光耦常见电路
光耦常见电路
光耦合器（光耦）是一种常用的电子元件，用于电气信号和光信号之间的隔离和传递。
它由光发射器和光接收器组成，通过光信号的发射和接收，实现输入和输出电路之间的电气隔离。
以下是几种常见的光耦合器电路：
1.光电晶体管（Phototransistor）电路：该电路将光发射器
与晶体管连接，以实现电气信号的隔离和传递。
光发射器
发出的光可以激活光电晶体管，使其产生电流，从而实现
输入和输出电路之间的隔离。
2.光敏二极管（Photodiode）电路：光敏二极管是一种用于
检测光信号的光电探测器。
它可以将接收到的光信号转换
为电流或电压输出。
在电路中，光敏二极管通常与放大器
或其他电路元件结合使用，以实现隔离和信号放大的功能。
3.光耦合继电器电路：光耦合继电器是一种将光耦合器和继
电器相结合的装置。
它具有继电器的开关功能和光耦合器
的电气隔离功能。
通过控制光耦合器的光发射器，能够控
制继电器的开关状态，实现电气信号的隔离和传递。
4.光耦合隔离放大器电路：该电路将光耦合器与放大器相结
合，实现电气信号的隔离和放大。
通过光发射器将输入信
号转换为光信号，然后通过光接收器将光信号转换回电信
号，并经过放大器放大，实现输入和输出电路之间的电气
隔离和信号放大。
此外，还有其他类型的光耦合器电路，例如光耦合比较器、光耦合开关等，根据具体的应用需求选择适合的光耦合器电路。
光耦合器在工业控制、通信设备、医疗设备等领域具有广泛的应用。
线性光耦隔离电路
线性光耦隔离电路线性光耦隔离电路的设计所设计的线性光耦隔离电路是由两个光电耦合器、两个偏置输入电路和一个差分放大电路组成，框图如图1所示。
因为光电耦合器有其特有的工作线性区，偏置输入是用来调节光电耦合器(1)的输入电流，使其工作在线性区。
而光电耦合器(2)和偏置输入(2)通过差分放大电路来耦合光电耦合器(1)的漂移和非线性。
差分放大电路还用来得到放大的模拟信号。
光耦隔离放大电路采用TLP521-2光电耦合器、LF356普通一路放大器和LF347普通四路放大器。
TLP521-2光电耦合器是集成了图1中光电耦合器(1)和(2)，LF356主要用于信号输入前的信号处理，一方面保证光电耦合器工作在线性区，另一方面，对输入信号作简单的放大。
LF347则组成差分放大电路。
所以光耦隔离放大电路的结构图如图2所示。
线性光耦隔离电路的接线原理如图3所示。
图中，LF356为放大器(1)，中间两个光电耦合器由TLP521-2构成，后面四个放大器由LF347构成。
线性光耦隔离电路的工作原理光电耦合器的工作特性TLP521-2光电耦合器是由两个单独的光电耦合器组成。
一般来讲，光电耦合器由一个发光二极管和一个光敏器件构成。
发光二极管的发光亮度L与电流成正比，当电流增大到引起结温升高时，发光二极管呈饱和状态，不再在线性工作区。
光电二极管的光电流与光照度的关系可用IL∝Eu表述。
其中，E为光照度，u=1±0.05，因此，光电流基本上随照度而线性增大。
但一般硅光电二极管的光电流是几十微安，对于光敏三极管，由于其放大系数与集电极电流大小有关，小电流时，放大系数小，所以光敏三极管在低照度时灵敏度低，而在照度高时，光电流又呈饱和趋势。
达不到线性效果。
因为不同的光电耦合器有不同的工作线性区，所以，在试验过程中，应该首先找到光电耦合器的线性区。
光电耦合器TLP521-2的电流线性区大约为1～10mA。
光电耦合器的偏置输入电路可以决定输入它的电流的范围，偏置电路设计的好，可以使得输入电流在很大范围内变化时，光电耦合器依然工作在线性区。
带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计
到 了很 好 的 应 用 。通 过 应 用表 明 ， 电路 线 性 度 好 ， 该 完全 能 满足 高放 大倍 数 、 高稳 定性 的仪 器仪 表 信
ｅｔ ｎ ｌｅｅｔ ｍ ｇ ｅ ｃ ｎｅｆ ｅ ｃ．Ｔ ｅ ｅｉ ｉ ｕｔｏ ｈ ｔ ｓ ｎ ｅｔ ｎ ａ －ｅ ｏｍ ｈｓ ｅｎ ｖｒ ｏｄ ｐ ｌａｉ ． ｘｅ ａ ｌｃ ｏ ａｎ ｔ ｉｔ ｅ ｎ ｅ ｈ ｄｓ ｎ ｃｒ ｉ ｆ ｔｅ ｅ ｉ ｔｓ ｒ ｒ ｉ ｒｒ ｇ ｃ ｎｏ ｏ ｉ ｊｔｌｏ ｓ ａ ｂｅ ａ ｅｙ ｇｏ ａｐｉ ｔ ｎ ｒ ｃ ｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｃｒ ｉ ｗｔ ｈ ｈ ｉｐ ｔｉ ｐ ｄｎ ｅ ｏｄ ｓ ｂｌｙ ｉｈ ｍ ｇｉｃｔｎ ａｄ ａｊｓ ｂｅ ｂｎｆｓ Ａ ｈ ａ ｅ ｔ ｅ ｕｉ ｈ ｎｌ ｐｏ ｉ ｕｔ ｉ ｉ ｎ ｕ ｍ ｅａｃ ，ｇｏ ｔ ｉｔ，ｈｇ ａｎｆ ａ ｏ ｎ ｄｕｔ ｌ ｅ ｅ ｔ ｔｔｅ ｓｍ ｉ ｓ ｇ ｔｅ ａａｏ ｏｔ ｃ ｈ ｇ ａ ｉ ｉ ｉ ａ ｉ ． ｍ ｎ ｇ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｉ ｕ ｔ ｅ ｉｎ ｄ ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ｕ ｅ Ｌ ２ ｏ ａ ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｔ ｎ ｍｐｉ ｅ ｉｐ ｔ ｓ ｓｇ ａ ａ ｌ ｃ ｔ ｎ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｃ ｒ ｉ ｃ ｄ ｓｇ ｅ ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｓ ｄ Ｍ３ ４ ｐ ｍｐ ｎ ｔ ｕ ｎ ａｉ ａ ｌ ｒ ｎ ｕ ａ ａ ｉ ｎ ｌ ｍｐ ｉ ａｉ ｏ ｉ ｆ ｉ ｆ ｏ
号 的放 大 处理 要 求 。 关 键 词 ：仪 用 放 大 电 路 ； 拟 光 耦 隔 离 ； 号 放 大 模 信
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中文摘要本文主要通过光耦隔离放大电路，对光电耦合器4N25及放大电路和电压跟随器中的放大器件TL084的特性进行简要描述和分析。
光耦隔离放大电路主要由电压串联负反馈放大电路光电耦合器和电压跟随器三部分组成。
其中光电耦合器是本次设计的关键。
光耦的工作原理包括：光的发射、光的接收及信号放大三个环节。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比，光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。
在放大电路中采用电压串联负反馈电路，对输入的信号进行比例放大输出，并且由于采用负反馈，这样就可以使电路具有较好的恒压输出特性。
在整个电路的输出端与电压更随器连接，以进一步使电路达到良好稳压输出效果。
关键词隔离放大器光耦电压放大电路电压跟随器目录课程设计任务书................................................................................................错误!未定义书签。
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中文摘要. (I)目录 (1)1.设计任务描述 (2)1.1 设计题目: (2)1.2 设计要求： (2)1.2.1 设计目的： (2)1.2.2 基本要求： (2)1.2.3发挥部分： (2)2.设计思路 (3)3.基本框架 (4)4.模块细节及各部分电路设计及参数计算 (5)4.1方波信号输入 (5)4．2电源提供电流进入光耦图 (6)4.2.1 光偶的一些参数 (6)4.2.2分析 (9)4.2.3放大电路的选择及计算 (9)4.2.4 光耦简图 (11)4.2.5 CTR的计算 (11)R的计算 (11)4.344.4 电压跟随器的设计图 (12)4.5 方波仿真信号输出 (12)4.6.注意的问题 (13)5.电路元件清单 (14)6.主要元器件介绍 (15)6.1光耦数据单 (15)6.2 TLO84的数据单 (17)7.小结 (19)8.参考文献 (21)9.附录 (22)1.设计任务描述1.1 设计题目:1.2 设计要求：1.2.1 设计目的：（1）掌握隔离放大电路的构成，原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法。
1.2.2 基本要求：（1）输入信号为方波，幅度1V，频率100Hz～40kHz；（2）采用适当的隔离设备不影响信号提供者;（3）输出信号上升及下降时间占有方波周期的5%以下；（4）输出信号幅度不低于3V。
1.2.3发挥部分：<100μs；（1）tpd（2）幅度分段可调；（3）其他。
2.设计思路光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦合器以光为媒介传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。
这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入和输出隔离的作用。
光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离；输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强；由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力；另外，它还有工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高等优点。
而我的电路图设计步骤：（1）确定目标：设计整个系统是由哪些模块组成及明确他们的各自功能，通过各个模块之间的信号传输，实现信号的比例放大、光-电-光转化以及电压跟随等目的。
并画出线性直流稳压电源方框图。
（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。
（3）功能分析：分析各模块在此部分所起到的作用。
（4）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。
（5）总电路图：连接各模块电路，整体分析。
基本设计思路为：1．利用放大电路提供光耦所需的电流2．通过光耦对输入信号进行隔离放大3．通过电压跟随器，使输出信号稳定3.基本框架→基本原理：1.通过电压提供电流，利用放大器改变电流的大小，从而使输入电流在所选光耦的线性区，使光耦起到隔离放大的作用。
2. 在光电耦合器输入端加的电流信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
3. 在电路中加入电压跟随器使其在电路中不至于消耗电压。
4.模块细节及各部分电路设计及参数计算4.1方波信号输入输入信号仿真图4．2电源提供电流进入光耦图图4.2.14.2.1 光偶的一些参数Maximum Ratings T =25°CAEmitterReverse V oltage..........................................................................................6.0 V Forward Current ........................................................................................60 mA Surge Current (t≤10 μs)...............................................................................2.5 A Power Dissipation...................................................................................100 mW DetectorCollector-Emitter Breakdown V oltage...........................................................70 VEmitter-Base Breakdown V oltage................................................................7.0 V Collector Current.......................................................................................50 mA Collector Current(t <1.0 ms)....................................................................100 mA Power Dissipation...................................................................................150 mW PackageIsolation Test V oltage..........................................................................5300 V RMS Creepage.............................................................................................. ≥7.0 mm Clearance ............................................................................................. ≥7.0 mm Isolation Thickness between Emitter and Detector............................... ≥0.4 mm Comparative Tracking Index per DIN IEC 112/VDE0303, part 1 (175)Isolation Resistance12V=500 V, T =25°C...............................................................................10 ?IO A11V =500 V, T =100°C............................................................................ 10 ?IO AStorage Temperature................................................................–55°C to +150°C Operating Temperature............................................................–55°C to +100°C Junction Temperature................................................................................ 100°C Soldering Temperature (max. 10 s, dip soldering:distance to seating plane ≥1.5 mm)...................................................... 260°C4.2.2分析1.由上面的数据单可知，发光二极管的工作区域的电流为mA mA I F 60~5=为了使其工作在最佳状态只有加一个放大器。