光耦隔离放大电路.docx
中文摘要本文主要通过光相隔离放大电路，对光电耦合器4N25及放大电路和电压跟随潺中的放大黯件T1.084的特性进行简要描述和分析。光耦隔离放大电路主要由电乐串联负反馈放大电路光电耦介器和电压跟IMi器三部分组成。其中光电耦合器是本次设计的关键。光耦的工作原理包括：光的放射、光的接收及信号放大三个环节。输入的电信号驱动发光二极管(1.ED),使之发出肯定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出,这就完成了电一光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合罂输入输出间相互隔离，电信号传输具仃单向性等特点，因而具有良好的电绝缘实力和抗干扰实力.又由于光耦合制的输入湍属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制实力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比,光耦介器的主要优点是：信号单向传输，输入端及输出端完全实现了电气隔离隔尚，输出信号对输入端无影响，抗干扰实力强,工作稔定，无触点，运用寿命长，传输效率高。在雎片开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调整限制湍电流来变更占空比，达到精密稳压目的.在放大电路中采纳电J长串联负反保电路，对输入的信号进行比例放大输出，并且由r采纳负反馈，这样就可以使电路具有较好的恒压输出特性。在整个电路的输出端及电压更随潜连接.以进一步使电路达到良好程压输出效果.关键词隔离放大器光耦电压放大电路电压跟随器课程设计任务书I1.隔离放大电路的设计III模拟电子技术课程设计成果评定表IV中文摘要V目录11 .设计任务描述21.1 设计题目:21. 2设计要求：21.2。 1设计目的：21,2.2基本要求：212. 3发挥部分：22 .设计思路33 .基本框架44 .模块细微环节及各部分电路设诗及多数计算54,I方波信号输入54.2电源供应电流进入光耦图64.2.I光偶的一些参数64。2.2分析94。2.3放大电路的选择及计算94.2.4阳岗简图114”2.5CTR的计算114.3的计算I1.4.4电压跟随器的设计图124.5方波仿真信号输出121.6. 留意的问SS135 .电路元件清单146 .主要元器件介绍156. I光隅数据单157. 2T1.O84的数据单177 .小结198 .参考文献219附录221o设计任务描述1.1 设计题目:1.2 设计要求:1.2.1 设计目的：(I)驾驭隔离放大电路的构成,原理及设计方法：(2)熟识模拟元件的选择，运用方法。1.2o2基本要求，(D输入信号为方波,幅度1丫，频率100HZ40kHz:<2)采纳适当的隔离设备不膨响信号供应者；(3)输出信号上升及卜降时间占有方波周期的5%以卜.；<4)输出信号幅度不低F3V。K203发挥部分：(1)IK100Us；(2)幅度分段可调：(3)其他。2.设计思路光耦合罂(Optica1.coup1.er,英文缩写为0。亦称光电隔离牌简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号.它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途戢广的光电器件之一.光耦合器一般由一部分组成:光的放射、光的接收及信号放大.输入的电信号驱动发光二极管(1.ED),使之发出肯定波长的光，被光探测器接收而产生光电流,再经过进步放大后输出。这就完成了电一光一电的转换，从而起到确入和输出隔离的作用“光耦合器的主要优点是:信号单向传输，输入端及输出端完全实现了电气隔离隔离：输出信号对输入端无影响，抗干扰实力强：由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制实力；另外，它还有工作稳定，无触点，运用寿命长，传输效率高等优点。而我的电路图设计步骡：(I)确定FI标：设计整个系统是由哪些模块组成及明确他们的各自功能，通过各个模块之间的信号传输，实现信号的比例放大、光一电-光转化以及电压跟随等目的。并画出线性直潦稔压电源方框图.(2)系统分析：依据系统功能,选择各模块所用电路形式。(3)功能分析：分析各模块在此部分所起到的作用。(4)参数选择:依据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。(5)总电路图：连接各模块电路，照体分析。基本设计思路为：I.利用放大电路供应光耦所需的电流2 .通过光耦对输入信号进行隔离放大3 .通过电压跟随器,使输出信号稔定方波信号输入3o基本框架光耦隔肉方波信号的放大电压跟陶器方波信号输出基本原理：1. 通过电压供应电流,利用放大器变更电潦的大小，从而使输入电流在所选光耦的线性区，使光耦起到隔离放大的作用。2. 在光电耦合器输入端加的电流信号使发光源发光，光的强度取决广激励电流的大小,此光照耀到封装在一起的受光淞上后,因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换.3. 在电路中加入电压跟随器使其在电路中不至于消耗电压.4。模块细微环节及各部分电路设计及参数计算4.1方波信号输入输入信号仿典图夕Oi1.1.oscope-XSC1.402,1光偶的一些参数MaximumRatingsT=25AEmitterReverseMi1.1.age.。.«.«.««.«。.««.»».««».6.0VFonvardCurrent60mASurgeCurrent(WIOUS).o.».o.o.4.o.。.oo.ooo.oa»o4.o.».o。.o“。.oo.oo25APowerDissipaiion.*.«*.«.««.«*.«.«.»«.««.«.»««.«.«.*«««»«.«。V.oo。”。“。“。««。100m'1.DetectorCo1.1.ector-EmitterBreakdownWItagCo.70VEmitter-BaseBreakdownVo1.tage”。.7.0VCo1.1.ectorCurrent。，。.。.<>.O.O.0040.4«.O.OO.O.4050I1.1.ACo1.1.ectorC1.1.rrCn1.(I<1.0ns).4.o100mAPowerDissipation。.。.««.0。°。.°0°.°.°。.0°”.°。“。.«.««,«15OmwPackageTestIso1.ationYo1.tage.«.。.«.««.«»>*««>>«.,530OVRMSCrecpagc。，,e。9««oo。«««o*9oeo。o。,。o«。27。0mmC1.earance.»0>oo。o。<o&o。oo.7-7oOmmIso1.ationThicknessbetweenEmitterandDetector0。-0。4mmComparativeTrackingIndexperDINIEC112VDEO3O3.partI0175Iso1.ationResistance12V=500V,T=250Co10 ?IOA11V=500V,T=100OC10?IOAStorageTcmpcraturc.o-55to+150°COperatingTemPCr3iure.0“。.°。“。.°。.“。.。.«.°。“。.°。.0.0。.««o«,55Cto+I(X)oCJunctionIemPerhiUreI(X)oCSo1.deringTemperature(max：.10s.dipso1.dering：distancetoseatingPIane1.5mni)»。.。26011C1.5CHOPeZ=EJONB1.oNFigure2.Norma1.izedNon-saturatedandSaturatedCTR,7三250Cvs.1.EDCurrentIF-1.EDCuent-mAFigure!.ForwardVo1.tagevs.ForwardCurrent.4.3.2JQ.9.811II10.。>I6so>PBMOg,H>0.7.1110100IF-ForwardCurrent-mAICTaiCT2eYMecfrt1.IiOEmitttfSymbo1.MiivMaxUMConditionRyd1.0tiQO5y%20mARvrMCurroN11一一10MVr30VCpUtanooCo25一PF101QVH24.2.2分析1 .由上面的数据单可知，发光二极管的工作区域的电流为11为了使其工作在最佳状态只有加一个放大器。2 .由日图可知当三1时E=左右，这里我设置一个50H的爱护电阻，由此可推出放大后的电压为1,所以放大器的放大倍数为四倍。4。2.3放大电路的选择及计算I.放大电路我们依据已学的学问,优先考虑集成运算放大器且讲其设置成同相放号电路模型图中输出通过负反馈的作用，使Vn自动地跟踪vp,即vp5vn,或Vid=VP-vn(),这种现象称为虚假短路，简称虚短。由于运放的输入电阻ri很大,所以,运放两输入端之间的ip=in=(vpvn)/ri0,这种现象称为虚断.依据虚短和虚断的概念有vpvn,ip=-in=(),由上面的分析有回=43 .。依据虚短，续断的概念有所以口.这样我将口C三4.204光耦简图4N251：ANODE(1.ED)2：CatHODE(1.ED)3:N.C.4：Cathode(SCR)5:ANODE(SCR)6：GATE4.2.5.刈得的IC及IF如图所示XTMu1.timeterXMM240205CTR的计算4 .30的计算由于我的目的是要得到3V的方波，由于我用万用表测得的电流为有效值,而在此有峰值=2*有效值4.4电压跟随器的设计图4.5方波仿真信号输出4o60留意的问题步骤如下：1 .电路中全部NeC均为+12V,-Vcc均为T2Y,GND为地，对单个放大器而言,在调试时，尽量让输出电压在12Y以下。2 .光电耦合器的辘入电潦应在2IOmA为宜（这是光电耦合罂的线性区，电流太大或太小
