線性光耦的使用實例(二)
設輸入端電壓為Vin,輸出端電壓為Vout,光耦保證的兩個電流傳遞系數(shù)分別為K1、K2,顯然,,和之間的關系取決于和之間的關系。
將前級運放的電路提出來看,如下圖所示:
設運放負端的電壓為,運放輸出端的電壓為,在運放不飽和的情況下二者滿足下面的關系:
Vo=Voo-GVi (1)
其中是在運放輸入差模為0時的輸出電壓,G為運放的增益,一般比較大。
忽略運放負端的輸入電流,可以認為通過R1的電流為IP1,根據(jù)R1的歐姆定律得:
其中,為光耦2腳的電壓,考慮到LED導通時的電壓()基本不變,這里的作為常數(shù)對待。
根據(jù)光耦的特性,即
K1=IP1/IF (4)
將和的表達式代入上式,可得:
輔助電路與參數(shù)確定
上面的推導都是假定所有電路都是工作在線性范圍內(nèi)的,要想做到這一點需要對運放進行合理選型,并且確定電阻的阻值。
運放選型
運放可以是單電源供電或正負電源供電,上面給出的是單電源供電的例子。為了能使輸入范圍能夠從0到VCC,需要運放能夠滿擺幅工作,另外,運放的工作速度、壓擺率不會影響整個電路的性能.TI公司的LMV321單運放電路能夠滿足以上要求,可以作為HCNR200/201的外圍電路。
阻值確定
電阻的選型需要考慮運放的線性范圍和線性光耦的最大工作電流IFmax.K1已知的情況下,IFmax又確定了IPD1的最大值IPD1max,這樣,由于Vo的范圍最小可以為0,由于考慮到IFmax大有利于能量的傳輸,這樣,一般取另外,由于工作在深度負反饋狀態(tài)的運放滿足虛短特性,因此,考慮IPD1的限制,這樣,R2的確定可以根據(jù)所需要的放大倍數(shù)確定,例如如果不需要方法,只需將R2=R1即可。
另外由于光耦會產(chǎn)生一些高頻的噪聲,通常在R2處并聯(lián)電容,構成低通濾波器,具體電容的值由輸入頻率以及噪聲頻率確定。
參數(shù)確定實例
假設確定Vcc=5V,輸入在0-4V之間,輸出等于輸入,采用LMV321運放芯片以及上面電路,下面給出參數(shù)確定的過程。
* 確定IFmax:HCNR200/201的手冊上推薦器件工作的25mA左右;
* 確定R3:R3=5V/25mA=200;
* 確定R1:;
* 確定R2:R2=R1=32K.
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