光電耦合器傳輸速度的提高

當(dāng)采用光耦隔離數(shù)字信號進行控制系統(tǒng)設(shè)計時，光電耦合器的傳輸特性，即傳輸速度，往往成為系統(tǒng)最大數(shù)據(jù)傳輸速率的決定因素。在許多總線式結(jié)構(gòu)的工業(yè)測控系統(tǒng)中，為了防止各模塊之間的相互干擾，同時不降低通訊波特率，我們不得不采用高速光耦來實現(xiàn)模塊之間的相互隔離。常用的高速光耦有6N135/6N136，6N137/6N138。但是，高速光耦價格比較高，導(dǎo)致設(shè)計成本提高。這里介紹兩種方法來提高普通光耦的開關(guān)速度。
??? 由于光耦自身存在的分布電容，對傳輸速度造成影響，光敏三極管內(nèi)部存在著分布電容Cbe和Cce，如圖4所示。由于光耦的電流傳輸比較低，其集電極負(fù)載電阻不能太小，否則輸出電壓的擺幅就受到了限制。但是，負(fù)載電阻又不宜過大，負(fù)載電阻RL越大，由于分布電容的存在，光電耦合器的頻率特性就越差，傳輸延時也越長。

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圖4 光敏三極管內(nèi)部分布電容
??? 用2只光電耦合器T1，T2接成互補推挽式電路，可以提高光耦的開關(guān)速度，如圖5所示。當(dāng)脈沖上升為“1”電平時，T1截止，T2導(dǎo)通。相反，當(dāng)脈沖為“0”電平時，T1導(dǎo)通，T2截止。這種互補推挽式電路的頻率特性大大優(yōu)于單個光電耦合器的頻率特性。
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圖5 2只光電耦合器構(gòu)成的推挽式電路
??? 此外，在光敏三極管的光敏基極上增加正反饋電路，這樣可以大大提高光電耦合器的開關(guān)速度。如圖6所示電路，通過增加一個晶體管，四個電阻和一個電容，實驗證明，這個電路可以將光耦的最大數(shù)據(jù)傳輸速率提高10倍左右。
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圖6 通過增加光敏基極正反饋來提高光耦的開關(guān)速度
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