线性光电隔离电路的设计

发布时间：2020-07-21 18:14:58 阅读：次来源：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。