光电耦合器在应用过程中的传输速度！

　　光耦继电器技术使用技巧！

　　光耦（简称光耦）是一种将发光元件和光敏元件封装在同一外壳中，通过电转换为光转换为电来传输电信号的半导体光电器件。根据不同的要求，光耦合器可以由不同种类的发光元件和光敏元件组成多个系列的光耦合器。目前应用最广泛的光耦是由发光二极管和光电晶体管组成。

　　光耦继电器通过光信号实现电信号的耦合和传输。输入输出完全电气隔离，抗干扰能力强。对于包括弱电控制部分和强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，从而达到抗干扰的目的。但是，使用光耦隔离时需要考虑以下问题：

　　①当光耦直接用于传输模拟信号时，应考虑光耦的非线性；

　　②当光耦隔离传输数字量时，应考虑光耦的响应速度；

　　③如果需要输出功率，还应考虑光耦的电源接口设计。

　　1.克服光耦的非线性

　　光耦合器的输入端是发光二极管，所以它的输入特性可以用发光二极管的伏安特性来表示，如图所示，输出端是光敏三极管，所以光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性。

　　解决方案之一是使用两个具有相同非线性传输特性的光耦合器T1和T2，以及两个发射极跟随器A1和A2。如果T1和T2是同一类型、同一批次的光耦合器，可以认为它们的非线性传输特性是完全一致的，即K1（I1）=K2（I1），那么放大器的电压增益g=uo/U1=i3r3/i2r2=（R3/r2）[K1（I1）/K2（I1）]=R3/r2。可以看出，利用T1和T2电流传输特性的对称性和反馈原理，可以很好地补偿它们原来的非线性。

　　模拟量传输的另一种解决方案是采用VFC（电压-频率转换）方式，现场变送器输出模拟信号（假定电压信号），电压变频器将变送器发出的电压信号转换成脉冲序列，经光耦隔离后输出。在主机侧，通过频率-电压转换电路将脉冲序列恢复为模拟信号。此时，数字量相当于光耦的隔离度，可以消除光耦非线性的影响。这是一种有效而简单的模拟传输方式。

　　当然，也可以选择线性光耦进行设计，如精密线性光耦til300和高速线性光耦6n135/6N136。线性光耦的价格一般高于普通光耦，但使用方便，设计简单。随着器件价格的下降，采用线性光耦将是大势所趋。

　　2.提高光耦合器的传输速度！

　　当使用光耦合器隔离数字信号进行控制系统设计时，光耦合器的传输特性，即传输速度，常常成为系统最大数据传输速率的决定性因素。在许多具有总线结构的工业测控系统中，为了防止模块之间的相互干扰并且不降低通信的波特率，我们必须使用高速光耦合器来实现模块之间的相互隔离。常用的高速光耦合器是6n135/6N136、6n137/6N138。然而，高速光耦合器的价格较高，导致设计成本的增加。本文介绍了两种提高普通光耦合器开关速度的方法。

　　由于光耦合器本身的分布电容会影响传输速度，因此在光电晶体管中会存在分布电容CBE和CCE，所示。由于光耦合器的低电流传输，集电极负载电阻不应太小，否则输出电压摆幅将受到限制。但是，负载电阻不应太大。负载电阻RL越大，由于存在分布电容，光耦合器的频率特性越差，传输延迟越长。