光耦合器(opTIcalcoupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为前言来传输电信号的器材,一般把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器宣布光线,受光器接受光线之后就发生光电流,从输出端流出,然后完成了“电—光—电”转化。以光为前言把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器,由于它具有体积小、寿命长、无触点,抗搅扰能力强,输出和输入之间绝缘,单向传输信号等长处,在数字电路上取得广泛的使用。
光耦的内部结构及其原理:
光耦合器是以光方式传递信号的,内部电路是由光敏三极管和发光二极管组合成一个电子元件被封装在个塑料壳内,接入电路后,输入端的电信号经过发光二极管变换成相同规则光束,再传给光敏三极管。光敏三极管把接纳的光束还原成与发光二极管改变相同的光束电信号,即完成了电-光-电的转化。光起着前言的效果。光耦合器的结构、引脚功用,封装外形见左图,内部电路见中图。
光电耦合器分为许多品种,图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。当电信号送入光电耦合器的输入端时,发光二极体经过电流而发光,光敏元件遭到光照后发生电流,CE导通;当输入端无信号,发光二极体不亮,光敏三极管截止,CE不通。关于数位量,当输入为低电平“0”时,光敏三极管截止,输出为高电平“1”;当输入为高电平“1”时,光敏三极管饱满导通,输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满意温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器功能较好,价格便宜,因而使用广泛。
光电耦合的主要特色如下:
1.输入和输出端之间绝缘,其绝缘电阻一般都大于10000MΩ,耐压一般可超越1kV,有的乃至能够到达10kV以上。
2.由于光接纳器只能接受光源的信息,反之不能,所以信号从光源单向传输到光接纳器时不会呈现反应现象,其输出信号也不会影响输入端。
3.由于发光器材(砷化镓红外二极管)是阻抗电流驱动性器材,而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因而光电耦合器材的共模按捺比很大,所以,光电耦合器材能够很好地按捺搅扰并消除噪音。
4.简单和逻辑电路合作。
5.呼应速度快。光电耦合器材的时间常数一般在毫秒乃至微秒级。
6.无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
光电耦合器的抗搅扰特性
光电耦合器之所以在传输信号的一起能有效地按捺尖脉冲和各种杂讯搅扰,使通道上的信号杂讯比大为进步,主要有以下几方面的原因:
(1)光电耦合器的输入阻抗很小,只要几百欧姆,而搅扰源的阻抗较大,一般为105~106Ω。据分压原理可知,即便搅扰电压的起伏较大,但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小,只能构成很弱小的电流,由于没有满足的能量而不能使二极体发光,然后被按捺掉了。
(2)光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联络,也没有共地;之间的分布电容极小,而绝缘电阻又很大,因而回路一边的各种搅扰杂讯都很难经过光电耦合器馈送到另一边去,避免了共阻抗耦合的搅扰信号的发生。
(3)光电耦合器可起到很好的安全保证效果,即便当外部设备呈现毛病,乃至输入信号线短接时,也不会损坏外表。由于光耦合器材的输入回路和输出回路之间能够接受几千伏的高压。
(4)光电耦合器的回应速度极快,其回应延迟时间只要10μs左右,适于对回应速度要求很高的场合。