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线性光电隔离电路的设计

发布时间:2020-07-21 18:14:58 阅读: 来源:玛咖厂家

摘要:光电隔离是数据采集和控制系统抗干扰的一项重要措施,由于光电耦合器件的非线性,对模拟量的光电隔离会带来较大信号失真。为了提高光电隔离电路的线性度,采用负反馈方法把光耦器件的输出电流反馈输入端。进行光电隔离电路的静态特性试验。试验结果表明:当输入信号在0~5 V时,光电隔离电路的输出失真最大为27 mV,线性度为0.014%。关键词:光电隔离;模拟信号;线性度;负反馈;静态特性

本文引用地址: 在工业现场模拟信号的采集过程中,抗干扰是首先要解决的问题。如果不经隔离,各种电磁干扰信号就会和被测信号一起进入测量系统。干扰信号叠加在被测信号上,一方面降低了测量的准确度;另一方面,尖峰电磁脉冲将会给后级电路系统带来严重的破坏。所以,模拟信号必须和后级的采集电路在电气上完全隔离。光电耦合器件利用光电转换,使用光信号进行信号传输,抗干扰能力强,性能良好,被非常广泛的应用在数传和采集系统信号隔离中。但是光电耦合器件由于发光二级管和光敏三极管的伏安特性,非线性失真非常严重,一般仅仅应用在数字信号的隔离中,对于模拟信号,不能直接使用光电耦合器件来进行隔离。对于数字光耦,可以使用反馈改善其输入输出的线性度,从而使用数字光耦得到模拟光电隔离电路。在此使用数字光耦TLP521-2和集成运放LM2904设计了深度负反馈电路,大大提高了光耦的线性度。试验表明:使用用数字光耦,经过负反馈电路设计,可以实现高精度的信号隔离。

1 数字光耦TLP521-2 TLP521-2是东芝公司的数字光耦器件,该芯片内部封装了两路独立的光耦,每一路光耦由一个发光二级管和一个光敏三极管组成。耦合原理:当给发光二级管加正向电压时,二极管导通发光,光线照射在光敏三极管的感光面上;如果同时给三极管的CE级加正向电压,则三极管的CE级产生集电极电流输出。TLP521-2内部结构和管较排列如图1所示。

由于二极管和三极管的伏安特性,光敏三极管集电极电流Ic和发光二极管正向电压Vf不是线性的,曲线图如图2所示。

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