线性光耦介绍
光阻隔是一种很常用的信号阻隔方法。常用光耦器材及其外围电路组成。因为光耦电路简略，在数字阻隔电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。关于模仿信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度改动较大，约束了其在模仿信号阻隔的运用。
关于高频沟通模仿信号，变压器阻隔是最常见的挑选，但关于支流信号却不适用。一些厂家供给阻隔扩大器作为模仿信号阻隔的解决方案，如ADI的AD202，能够供给从直流到几K的频率内供给0.025%的线性度，但这种阻隔器材内部先进行电压- 频率转化，对发生的沟通信号进行变压器阻隔，然后进行频率-电压转化得到阻隔效果。集成的阻隔扩大器内部电路杂乱，体积大，本钱高，不适合大规模运用。
模仿信号阻隔的一个比较好的挑选是运用线形光耦。线性光耦的阻隔原理与一般光耦没有不同，仅仅将一般光耦的单发单收方法稍加改动，添加一个用于反应的光承受电路用于反应。这样，尽管两个光承受电路都是非线性的，但两个光承受电路的非线性特性都是相同的，这样，就能够经过反应通路的非线性来抵消直通通路的非线性，然后到达完成线性阻隔的意图。
市场上的线性光耦有几中可挑选的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。这儿以HCNR200/201为例介绍。
HCNR201的结构及作业原理
HCNR201光电耦合器是一种由三个光电元件组成的器材，首要技术指标如下：
具有±5％的传输增益差错和±0．05％的线性差错；
具有DC～1MHz的带宽；
绝缘电阻高达1013Ω，输入与输出回路之间的分布电容为0．4pF；
耐压才干为一分钟5000V，最大绝缘作业电压为1414V；
具有0～15V的输入／输出规模。
HCNR201光电耦合器的内部结构如图1所示，其间LED为铝砷化镓发光二极管，PD1、PD2是两个相邻匹配的光敏二极管，这种封装结构决议了每一个光敏二极管都能从LED得到近似的光照，因而消除了LED的非线性和差错特性所带来的差错。当电流流过LED时，LED宣布的光被耦合到PD1与PD2，然后在器材输出端发生与光强成正比的输出电流。
图1 线性光耦hcnr201内部结构
在运用时，可将第3、4输出端与第1、2输入端一同接入操控回路，其间第3、4端的光敏二极管起反应效果，它可将发生的输出电流再反应到第1、2端的LED上，以对输入信号进行反应操控。
作业原理
hcnr201的led、pd1及运放a1等组成阻隔电路的输入部分，pd2及运放a2等组成阻隔电路的输出部分。设阻隔电路输入电压为vin，输出电压为vout，led上电流为if，二极管pd1上发生的电流为ipd1，二极管pd2上发生的电流为ipd2，如图2所示。
图2 线性光耦hcnr201模仿电压阻隔电路
阻隔电路中pd1构成了负反应，当有电压vin输入时，运放a1的输出使led上有电流if流过，且输入电压的改动体现在电流if上，并驱动led发光把电信号转变成光信号。led宣布的光被pd1探测到并发生光电流ipd1。一起，输入电压vin也会发生电流流过r1。假定a1是抱负运放，则没有电流流入a1的输入端，流过r1的电流将会流过pd1到地，因而，ipd1=vin/r1。留意，ipd1只取决于输入电压vin和r1的值，与led的光输出特性无关。又因led宣布的光一起照射在两个光敏二极管上，且pd1和pd2完全相同的，抱负情况下ipd2应该等于ipd1。界说一个系数k，有ipd1=kipd2，k约为1±5%（当芯片制造完成后随之确认）。运放a2和电阻r2把ipd2转变成输出电压vout，有vout=ipd2r2，组合上面的3个方程得到输出电压和输入电压联系：vout/vin=kr2/r1，因而，输出电压vout具有稳定性和线性，其增益可经过调整r2与r1的值来完成，一般取r1和r2的值相同。
阻隔电路中电阻r1起限流效果。r3用于操控led的发光强度，然后对操控通道增益起必定效果。电容c1、c2为反应电容，用于进步电路的稳定性。运算扩大器a1的效果是把电压信号转变成电流信号，运算扩大器a2的效果是把光耦输出的电流信号转变为电压信号，并增强负载驱动才干。
线性光耦的运用实例（一）
在某随动检测体系中，需要用检测板对体系中的各电路板的参数进行监测，以对作业不正常的电路板给出毛病指示，并用单片机来处理检测成果。因为实践作业环境比较恶劣，为了避免搅扰信号由收集信道进入检测板及确保单片机体系作业正常，笔者选用光电耦合器来完成信号的传输。因为光电耦合器的发光二极管为电流驱动器材，因而应以电流环路的方法进行传送，并且电流环路是低阻抗电路，它对噪声的敏感度较低，因而进步了电路的抗搅扰才干。有时搅扰噪声虽有较大的电压起伏，但其能量小，所以只能构成弱小的电流，而光电耦合器输入部分的发光二极管是在电流状况下作业的，只要在经过必定强度的电流时才干发光，因而，即便有很高电压幅值的搅扰，也会因其所构成的电流巨细而被按捺掉。
在实践检测电路的某一收集信道中，如需对一组差动输入信号进行检测，可将电路接成如图3所示的衔接方法。图中，经过扩大器N1可将输入的差动信号变为单边信号后输出。因为二极管V1和V2的效果，当输入信号为正时，V2导通，V1截止，扩大器N2呈开环状况，光耦N5作业，N4关断；而当输入信号为负时，则正好相反。当HCNR201的第3、4端的光敏二极管受光后，其输出信号将反应到扩大器的输入端，以进步光耦的线性并削减温漂。第5、6端输出的信号经运放扩大后输出。电位器RP1的效果是调理运放输入偏置电流的巨细。电容C2、C3为反应电容，可用于进步电路的稳定性，消除自激振荡，滤除电路中的毛刺信号，下降电路的输出噪声，其容值可根据电路的频率特性来选取。扩大器N6的效果是把光耦输出的电流信号转变为电压信号以供后级电路运用，并增强负载驱动才干，下降输出阻抗。调整电阻RP2的值能够调整信道的增益。
