TTL或CMOS器件耦合 - 驅動與隔離電子電路設計集錦 —電路圖天天讀（183）

　　TTL或CMOS器件耦合

　　若單片機通過TTL或CMOS芯片輸出，一般均采用集電極開路的器件，如圖7（a）所示。集電極開路器件通過集電極負載電阻R1接至+15 V電源，提升了驅動電壓。但要注意的是，這種電路的開關速度低，若用其直接驅動功率管，則當后續(xù)電路具有電感性負載時，由于功率管的相位關系，會影響波形上升時間，造成功率管動態(tài)損耗增大。

　　為了改善開關速度，可采用2種改進形式輸出電路，如圖7（b）和圖7（c）所示。圖7（b）是能快速開通的改進電路，當TTL輸出高電平時，輸出點通過晶體管T1獲得電壓和電流，充電能力提高，從而加快開通速度，同時也降低了集電極開路TTL器件上的功耗。圖7（c）為推挽式的改進電路，采用這種電路不但可提高開通時的速度，而且也可提高關斷時的速度。輸出晶體管T1是作為射極跟隨器工作的，不會出現(xiàn)飽和，因而不影響輸出開關頻率。

　　圖7 TTL或CMOS器件輸出電路

　　 脈沖變壓器耦合

　　脈沖變壓器是典型的電磁隔離元件，單片機輸出的開關信號轉換成一種頻率很高的載波信號，經(jīng)脈沖變壓器耦合到輸出級。由于脈沖變壓器原、副邊線圈間沒有電路連接，所以輸出是電平浮動的信號，可以直接與功率管等強電元件耦合，如圖8所示。

　　圖8 脈沖變壓器輸出電路

　　這種電路必須有一個脈沖源，脈沖源的頻率是載波頻率，應至少比單片機輸出頻率高10倍以上。脈沖源的輸出脈沖送入控制門G，單片機輸出信號由另一端輸入G門。當單片機輸出高電平時，G門打開，輸出脈沖進入變壓器，變壓器的副線圈輸出與原邊相同頻率的脈沖，通過二極管D1、D2檢波后經(jīng)濾波還原成開關信號，送入功率管。當單片機輸出低電平時，G門關閉，脈沖源不能通過G門進入變壓器，變壓器無輸出。這里，變壓器既傳遞信號，又傳送能量，提高了脈沖源的頻率，有利于減輕變壓器的體重。由于變壓器可通過調(diào)整電感量、原副邊匝數(shù)等來適應不同推動功率的要求，所以應用起來比較靈活。更重要的是，變壓器原副邊線圈之間沒有電的聯(lián)系，副線圈輸出信號可以跟隨功率元件的電壓而浮動，不受其電源大小的影響。當單片機輸出較高頻率的脈沖信號時，可以不采用脈沖源和G門，對變壓器原副邊電路作適當調(diào)整即可。

　　光電耦合

　　光電耦合可以傳輸線性信號，也可以傳輸開關信號，在輸出級應用時主要用來傳遞開關信號。如圖9所示，單片機輸出控制信號經(jīng)緩沖器7407放大后送入光耦。R2為光耦輸出晶體管的負載電阻，它的選取應保證： 在光耦導通時，其輸出晶體管可靠飽和；而在光耦截止時，T1可靠飽和。但由于光耦響應速度慢使開關延遲時間加長，限制了其使用頻率。

　　圖9 光耦輸出電路

　　單片機接口技術在很多文獻中均有詳細的介紹，但在對大量電氣控制產(chǎn)品的改造和設計中，經(jīng)常會碰到用接口芯片所無法解決的問題（如驅動電流大、開關速度慢、抗干擾差等），因此必須尋求另一種電路解決方案。上述幾種輸入/輸出電路通過廣泛的應用表明，其對合理、可靠地實現(xiàn)單片機電氣控制系統(tǒng)具有較高的工程實用價值。