專利名稱：基于普通光耦的高精度線性隔離電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路，特別是一種基于普通光耦的高精度線性隔離電路，屬 于測量技術領域。
背景技術：
光電耦合器由發(fā)光器和受光器兩部分組成，發(fā)光器是一個發(fā)光二級管，受光器是 一個光敏三級管，二者密封在同一管殼內(nèi)。當受光器接受光照時，產(chǎn)生電流輸出。由于電信 號以光線為傳輸介質(zhì)，因而實現(xiàn)了輸入和輸出信號在電氣上的良好隔離，其具有體積小、壽 命長、無觸點、抗干擾、能隔離、響應速度快等突出優(yōu)點，被廣泛應用于輸入輸出信號的電氣 隔離。此外，利用光電耦合器還可以構成與門、或門、與非門等邏輯電路。在利用光電耦合 器的線性耦合直接對模擬信號進行隔離傳輸時，由于光電耦合器內(nèi)部發(fā)光二級管和光敏三 級管的伏-安特性，使得光電耦合器的“線性區(qū)”實際上存在一定程度的非線性失真，無法 滿足高線性度的測量要求。對于模擬信號的線性隔離傳輸?shù)牧硪环N方案是采用線性光耦來 實現(xiàn)的。但是線性光耦工作需要前后端有隔離電源模塊進行供電，這對于回線獨立的多信 號的小型化產(chǎn)品設計是無法實現(xiàn)的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種基于普通光耦的高精度線性隔離 電路，該電路可實現(xiàn)對模擬信號的高精度線性隔離傳輸且電路簡單、可靠，從而克服現(xiàn)有技 術的不足。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案基于普通光耦的高精度線性隔離 電路。包括第一路光電耦合器、第二路光電耦合器和第一運放電路、第二運放電路，所述的 第一路光電耦合器串接第二路光電耦合器，第二路光電耦合器串接第一運放電路；第二運 放電路與第二路光電耦合器并聯(lián)連接。上述的基于普通光耦的高精度線性隔離電路中，所述第一路光電耦合器的集電極 連接第二路光電耦合器的集電極；第一路光電耦合器的發(fā)射極連接第二運放電路的正極， 第二路光電耦合器的發(fā)射極連接第二運放電路的負極。前述的基于普通光耦的高精度線性隔離電路中，在所述的第一路光電耦合器和第 二路光電耦合器的發(fā)射極分別串聯(lián)有電阻。前述的基于普通光耦的高精度線性隔離電路中，在所述的串聯(lián)在第一路光電耦合 器和第二路光電耦合器的發(fā)射極上的兩個電阻之間還串聯(lián)有調(diào)節(jié)電阻。本實用新型的有益效果本實用新型采用雙路光電耦合器和雙運放電路實現(xiàn)首 先，輸入信號通過第一路光耦進行隔離輸出，然后將第一路光耦的輸出反饋給第二路光耦 用于輸入，通過兩路光耦的自適應補償，彌補了單路光耦的隔離傳輸?shù)姆蔷€性，從而實現(xiàn)了 對輸入信號的線性隔離傳輸。本實用新型經(jīng)過多次驗證，非線性度小于1%，除光耦要求進行 一致性篩選外，其他器件無特殊要求。由于二極管存在2V以下導通電壓，因此該線性隔離匹配電路適用于輸入信號大于2V的非全程線性隔離傳輸。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型基 于負反饋原理，通過使用普通的雙路光電耦合器件實現(xiàn)了對模擬信號的高精度線性隔離傳 輸，電路簡單、可靠、廉價、占用空間小，可廣泛應用于輸入輸出信號的電氣隔離，特別適用 于信號多、回線獨立的小型化產(chǎn)品設計。

圖1是本實用新型的電路原理圖。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。
具體實施方式
實施例。如圖1所示，雙路光耦Dl包括第一路光電耦合器Tl和第二路光電耦合 器T2，雙運放電路包括第一運放電路IClA和第二運放電路IClB。第一運放電路IClA采用 射隨電路進行信號輸出，可以滿足低阻抗輸出的要求，從而降低對接口電路的影響。第二運 放電路IClB是反饋環(huán)節(jié)，通過用第一路光電耦合器Tl輸出的反饋進行調(diào)節(jié)流過第二路光 電耦合器T2中二極管的電流，使得兩路光耦的穩(wěn)態(tài)電流基本相等，從而補償了采用單路光 耦進行傳輸?shù)姆蔷€性。第一路光電耦合器Tl串接第二路光電耦合器T2，第二路光電耦合器 T2串接第一運放電路IClA ；第二運放電路IClB與第二路光電耦合器T2并聯(lián)連接。第一路 光電耦合器Tl的集電極連接第二路光電耦合器T2的集電極；第一路光電耦合器Tl的發(fā)射 極連接第二運放電路IClB的正極，第二路光電耦合器T2的發(fā)射極連接第二運放電路IClB 的負極。在第一路光電耦合器Tl的發(fā)射極串聯(lián)有電阻R7，在第二路光電耦合器T2的發(fā)射 極串聯(lián)有電阻R6，在電阻R7和電阻R6之間串聯(lián)有調(diào)節(jié)電阻R1。電阻R6和電阻R7將三極 管輸出電流轉(zhuǎn)化為電壓用于反饋輸入。通過調(diào)節(jié)電阻Rl彌補電阻R6和電阻R7的不對稱 性，從而使得第一運放電路IClA和第二運放電路IClB正負端電壓相等。光電耦合器是電流型器件，在線性區(qū)內(nèi)輸出電壓和電流成正比。第一路光電耦合 器Tl和第二路光電耦合器T2在同一器件內(nèi)，因此具有很大的一致性，當二者射極輸出電壓
相等時，流經(jīng)兩個二極管的電流相等。因此，在A點有節(jié)點電流定律，可得J1IZ2 = Afi4 。設二極管導通壓降為G，輸入電壓為Fm = —F(r),則h = (f'^-^)A 。又根據(jù)運放的“虛斷”，可得A O。設運放IClA輸出電壓為而邊，因此綜上可 得，viih + _ — Vd)/R2 = VoutfR5，整理可得Voui = (R5IR2)Vin + (l/i 3 — IfR2)-R5-Vd , 選爲=R3 ,于是妁似=(RJR2Wm。(公式1)由于實際應用中，i 2和馬不完全相等，因此采用公式1來設計時，必然會帶來理 論值和實際值的誤差。此誤差的主要因素是馬，馬越大誤差越大。下面給出民、芩、i 5、 RS、Rl的選取原則1.根據(jù)光耦工作的線性工作區(qū)來選取工作電流的大小，從而算出爲和乓。2.根據(jù)電壓輸入輸出的比例關系(公式1)來確定電阻4的大小。[0016]3.選取凡=i 7。表1是實際測試的一組數(shù)據(jù)。表1試驗測試數(shù)據(jù)
輸入值輸出值擬合值I天麥( )( )( )( )16.024. 58764. 59960.012014.5114.15804.16020.002213.0643. 73883. 7388011.5523. 29813.29850.000410.0682.86812.86640.00178· 5752.43732.43160.00577.0291.99021.98140.00885. 50 1.54911.53820,01094.03931.12121.11080.01042.50790.66710.66490.00221. 50.34310. 37140.0283非線性度(%)0.6 實驗中雙路光耦選用TLP621-2，運放選用TL082ID。經(jīng)計算擬合直線的方程為 少=0.2912^0.0654,非線性度為0.67%。其中，> 為擬合輸出，.τ為擬合輸入。本實用新型的實施方式不限于上述實施例，在不脫離本實用新型宗旨的前提下做 出的各種變化均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求一種基于普通光耦的高精度線性隔離電路，包括第一路光電耦合器(T1)、第二路光電耦合器(T2)和第一運放電路(IC1A)、第二運放電路(IC1B)，其特征在于所述的第一路光電耦合器(T1)串接第二路光電耦合器(T2)，第二路光電耦合器(T2)串接第一運放電路(IC1A)；第二運放電路(IC1B)與第二路光電耦合器(T2)并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于普通光耦的高精度線性隔離電路，其特征在于所述第 一路光電耦合器(Tl)的集電極連接第二路光電耦合器(T2)的集電極；第一路光電耦合器 (Tl)的發(fā)射極連接第二運放電路(IClB)的正極，第二路光電耦合器(T2)的發(fā)射極連接第 二運放電路(IClB)的負極。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于普通光耦的高精度線性隔離電路，其特征在于在所述 的第一路光電耦合器(Tl)和第二路光電耦合器(T2)的發(fā)射極分別串聯(lián)有電阻(R7，R6)。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于普通光耦的高精度線性隔離電路，其特征在于在所述 的串聯(lián)在第一路光電耦合器(Tl)和第二路光電耦合器(T2)的發(fā)射極上的兩個電阻(R7， R6)之間串聯(lián)有調(diào)節(jié)電阻(R1)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于普通光耦的高精度線性隔離電路，包括第一路光電耦合器(T1)、第二路光電耦合器(T2)和第一運放電路(IC1A)、第二運放電路(IC1B)，第一路光電耦合器(T1)串接第二路光電耦合器(T2)，第二路光電耦合器(T2)串接第一運放電路(IC1A)；第二運放電路(IC1B)與第二路光電耦合器(T2)并聯(lián)連接。本實用新型基于負反饋原理，通過使用普通的雙路光電耦合器件實現(xiàn)了對模擬信號的高精度線性隔離傳輸，電路簡單、可靠、廉價、占用空間小，可廣泛應用于輸入輸出信號的電氣隔離，特別適用于信號多、回線獨立的小型化產(chǎn)品設計。
文檔編號G01R15/22GK201707378SQ20102022908
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權日2010年6月18日
發(fā)明者史慧明 申請人:中國江南航天工業(yè)集團林泉電機廠