光電耦合器在并口長線傳輸中的應(yīng)用
宋曉明 陳方斌劉鑫
1 引言
光電耦合器(以下簡稱光耦)是一種由發(fā)光器件和光敏器件組成的光電器件。它能實現(xiàn)電→光→電信號的轉(zhuǎn)換，并且輸入信號與輸出信號隔離。目前絕大多數(shù)的光耦輸入采用砷化鎵紅外發(fā)光二極管，輸出采用硅光電二極管、硅光電三極管及光觸發(fā)可控硅。因為峰值波長900～940 nm的砷化鎵紅外發(fā)光二極管能與硅光電器件的響應(yīng)峰值波長相吻合，可獲得較高的信號傳輸效率。
并行接口又簡稱為“并口”，是一種增強(qiáng)了的雙向并行傳輸接口。所謂“并口”，是指8位數(shù)據(jù)同時通過并行線傳送，數(shù)據(jù)傳送速度大大提高，但并行傳送的線路長度受到限制。所謂“長線”是相對于數(shù)據(jù)的傳輸速度而言。例如，數(shù)據(jù)傳輸速率為9 600 b／s時，20 m的電纜即可認(rèn)為是長線。傳輸線長度增加，干擾就會增加，容易出錯，使信號無法遠(yuǎn)距離傳輸。對傳輸線進(jìn)行“隔離”和“浮地”處理，是解決上述問題的較好方法。采用光電隔離電路，可去掉數(shù)據(jù)交換的兩設(shè)備之間的公共地線，使兩設(shè)備電氣隔離翻。同時，在電→光→電信號的轉(zhuǎn)換中，就光電耦合器件而言，只要其輸入端有一定的電流，其輸出端就能輸出相應(yīng)的數(shù)字信號。因此，邏輯電平的信號傳遞變成了固定的電流環(huán)中電流有否的狀態(tài)傳遞。適當(dāng)增大電流(低阻傳輸)，使夾雜在信號中的電氣噪聲被完全限制在所選擇的開關(guān)電流幅度內(nèi)，即相對弱小的干擾信號電流無法改變有用信號電流的有無狀態(tài)，就可有效地抑制干擾，提高信息傳輸?shù)目煽啃�。并增加�?shù)據(jù)的傳輸距離。光耦合器一般由光的發(fā)射、光的接收及信號放大組成。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)，使之發(fā)出一定波長的光。被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。就完成了電一光一電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸人端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線信息傳輸中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機(jī)數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可大大增加計算機(jī)工作的可靠性。
2 光電耦合器的性能特點
光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸人端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號隔離、級間隔離、開關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。
光耦合器的技術(shù)參數(shù)主要有發(fā)光二極管正向壓降VF、正向電流IF、電流傳輸比CTR
