線性光電隔離電路的設(shè)計(jì)

2 深度負(fù)反饋電路設(shè)計(jì)
使用深度負(fù)反饋可以改善系統(tǒng)的線性度，根據(jù)這個(gè)原理，在此設(shè)計(jì)了模擬信號的光電隔離電路。在該電路中使用了1片LP521-2光耦和2片LM2904集成運(yùn)放。LP521-2有兩路光耦，其中一路用于信號轉(zhuǎn)換，一路用于負(fù)反饋；運(yùn)放2904-1A用于用于組成負(fù)反饋電路，運(yùn)放2904-2A構(gòu)成了電壓跟隨器，用于增加電路帶負(fù)載能力。模擬信號光電隔離電路如圖3所示。
電路輸出電壓和輸入電壓是線性關(guān)系：LP521-2的兩路光耦通道的發(fā)光二極管串聯(lián)，通過2個(gè)二極管的電流If1=If2。因?yàn)閮陕饭怦罘庋b在1個(gè)器件中，光電特性基本一致，理想情況下可以認(rèn)為兩路光耦的集電極輸出電流相等，即Ice1=Ice2。
根據(jù)理想運(yùn)放的性質(zhì)，可以得到下面的公式：

所以Vo=(R2／R1)Vi，輸出電壓和輸入電壓成正比，比例系數(shù)由R1和R2確定。

3 電路具有輸出保護(hù)功能
輸出電壓Vo=Vcc-Vce，其中，Vce為光敏三極管c，e極的壓降，所以，當(dāng)輸入電壓很大時(shí)，輸出電壓Vo的值也不會超過Vcc。這樣就保護(hù)了后續(xù)電路，不受沖擊電壓的影響。增大Vcc可以增大隔離電路的量程。

4 電路靜態(tài)特性
使用可調(diào)穩(wěn)壓電源產(chǎn)生各種一系列不同電壓加光電隔離電路輸入端，并使用高精度數(shù)字萬用表測量電路的輸入／輸出值，得到電路輸入輸出特性。表1列出了輸入輸出的典型值。(R1=R2=1 kΩ，Vcc=12 V)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到電路的輸入輸出曲線，如圖4所示。

使用線性擬合，得到電路的理想特性曲線為：y=1．005 3x+0．003，線性度為0．014％。

5 結(jié) 語
光電隔離是模擬信號采集的一項(xiàng)關(guān)鍵措施，在此設(shè)計(jì)了線性光電隔離電路，該電路能實(shí)現(xiàn)模擬信號的隔離。當(dāng)輸入電壓在在0～5 V范圍內(nèi)時(shí)，輸出誤差最大為27 mV，線性度達(dá)到0．014％。