光耦合器亦称光电阻隔器或光电耦合器,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,受光器承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,抗干扰能力强,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。
所谓电平,是指两功率或电压之比的对数,有时也可用来表明两电流之比的对数。电平的单位分贝用dB表明。常用的电平有功率电平缓电压电平两类,它们各自又可分为肯定电平缓相对电平两种。
使用光耦进行电平转化
首要要根据要处理的信号的频率来挑选适宜的光耦。高频(20K~1MHz)能够用高速带扩大整形的光藕,如6N137/TLP113/TLP2630/4N25等。假如是20KHz以下可用TLP521。然后建立转化电路。如将3.3V信号转化为5V信号。电路如下图:
CP是3.3V的高速信号,通过高速光耦6N137转化成5V信号。假如CP接入的是5V的信号VCC=3.3V,则该电路是将5V信号转化成3.3V信号。长处:电路建立简略,能够调制出杰出的波形,别的光耦还有阻隔效果。缺陷:对输入信号的频率有必定的约束。
光电耦合器电平转化电路图
关于不同电平的转化电路或输入、输出电路的电位需求分隔时,选用光电耦合器就显得非常方便了。图中的(a)与(b)图示电路,便是5V电源的TTL集成电路与15V电源的HTL集成电路,相互连接进行电平转化的根本电路。图(a)中,TTL门电路导通时,即输出低电平,发光二极管导通,光电三极管输出高电平;TTL门电路截止时,发光二极管截止,光电三极管输出低电平。图(b)中,则是使用TTL截止输出高电平,发光二极管导通,光电三极管输出低电平;TTL导通输出低电平,发光二极管截止,光电三极管输出高电平。在进行详细使用时,因CMOS集成电路在低电平时的电流只需1~2mA,难以直接驱动所接的负载,故一般需加一级三极管扩大电路来驱动。
光耦阻隔的串口电平转化器
光耦阻隔的串口电平转化器要害通过改善,现在构成了如下的电路。尽管非原装的MAX232很廉价,可是电路两头是共地的,有时分就不那么方便了。用光耦阻隔需求处理的首要问题是:RXD线上的正电压和负电压从哪里得到? 当然,有必要从串口上“取电”,只需没计划用阻隔DC-DC电源的话。串口取电也不能大了,安全起见在正负4mA以内。我这个电路假定串口是PC上的9针串口,不然不确保能作业。
U4是74HC14,U3 AMS1117-1.8的稳压电路使发送时分光耦中LED的电流不随电源电压改变。这个电路在3.0V–5.5V都能安稳跑到115200bps的波特率。在232这边,DTR和RTS这两根信号线至少需求有一个是正电压(软件翻开串口今后一般是这样的)。D1~D6都用1N4148, Q1, Q2用9015, A1015这些通用管就能够了。232口的RXD需求的正压和负压分别由DTR+RTS, TXD供给。TXD闲暇时分是输出负压的,PC在发送数据时,TXD也会有负压,经R10和D4给C1充电后,使Q2的集电极保持有必定的负压。光耦U1未导通时,Q1到,RXD上呈现负压。Q1在这里起到扩大光耦信号的效果,4N37作业在非饱和态,才干满意速度要求。
U1也能够用4N25, 4N26等,R6和R11要作些调整。U2自己也试用过6N136 (由于6N137是10Mbps级的,在这里大材小用了),但调试发现大不如6N137好用