專利名稱：高速低功耗光電耦合電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速低功耗光電耦合電路。
背景技術(shù)：
光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管組成的耦合器件。當發(fā)光二極管通過 電流而發(fā)光時，光敏三極管一基板間產(chǎn)生光電流，這個光電流注入基極使光敏三極管導(dǎo) 通。因此它兼有信號傳輸和隔離作用，在抗干擾電路中得到廣泛應(yīng)用。但在對高速脈沖 信號進行測量和傳輸?shù)膱龊?，普通型光耦的高頻特性差使它的應(yīng)用受到很大限制。決定光耦器件本身頻率特性的因素很多，但主要有光耦內(nèi)部的發(fā)光延時，光敏 三極管頻率特性，這些都與制造器件的材料有關(guān)，但使用中不同的外圍電路對其頻率特 性也有很大影響。圖1所示是常用的一種光電耦合器電路，其中電阻Rl為發(fā)光二極管的限流電 阻，R2為光敏三極管的集電極電阻，Cl為發(fā)光二極管正極和負極之間的等效分布電容， C2為光敏三極管的集電極與發(fā)射極之間的等效分布電容。這個電路的工作過程如下當 V1為高電平時，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，光敏三極管飽和，Vtl輸出為低電平；當V1為低電 平時，發(fā)光二極管截止熄滅，這時光敏三極管也截止，Vtl為高電平。該電路適應(yīng)于低頻 信號，但當V1的頻率很高時Vtl的輸出就不理想了，波形如圖2所示。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有光耦電路使用中存在的不足，本實用新型在提高光耦頻率響應(yīng)特性同 時，可以大大降低整個電路的功耗。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型包括輸入電阻、加速電容、第一光電耦合器和第二光電耦合器。輸入電阻與加速電容并聯(lián)，輸入電阻與加速電容并聯(lián)的一個節(jié)點作為光電耦合 電路的信號輸入端，輸入電阻與加速電容并聯(lián)的另一個節(jié)點分別與第一光電耦合器輸入 端負極和第二光電耦合器輸入端正極連接，第一光電耦合器輸入端正極接供電電源，第 二光電耦合器輸入端負極接地；第一光電耦合器輸出端正極接供電電源，第一光電耦合 器輸出端負極與第二光電耦合器輸出端正極連接作為光電耦合電路的信號輸出端，第二 光電耦合器輸出端負極接地。本實用新型電路簡單，易于實現(xiàn)，既具有良好的頻率特性，又具有功耗低的特 點。特別適用于對電源容量要求較為苛刻的場合。該電路采用速度較快的TIL系列光耦 器件，工作頻率可達500KHz以上。正是這樣的優(yōu)勢使其不僅可以在在抗干擾電路中廣 泛應(yīng)用，同樣也可應(yīng)用于對高速脈沖信號進行測量和傳輸?shù)膱龊稀?br>
圖1為典型的光耦電路；[0011]圖2為在輸入為2kHz下典型的光耦電路輸出波形圖；圖3為本實用新型電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖3所示，高速低功耗光電耦合電路包括輸入電阻R、加速電容C、第一光電 耦合器和第二光電耦合器，第一光電耦合器內(nèi)部由輸入端的發(fā)光二極管Dl和輸出端的光 敏三極管Tl組成，第二光電耦合器內(nèi)部由輸入端的發(fā)光二極管D2和輸出端的光敏三極 管T2組成，光電耦合器可選用TLP521-1、TLP521-2或TLP521-4。輸入電阻R與加速電容C并聯(lián)，輸入電阻R與加速電容C并聯(lián)的一個節(jié)點作為 光電耦合電路的信號輸入端V1,輸入電阻R與加速電容C并聯(lián)的另一個節(jié)點分別與發(fā)光 二極管Dl負極和發(fā)光二極管D2正極連接，發(fā)光二極管Dl正極接+5V，發(fā)光二極管D2 負極接地；光敏三極管Tl的集電極接供電電源Vcc，光敏三極管Tl的發(fā)射極與光敏三極 管T2的集電極連接作為光電耦合電路的信號輸出端Vtl，光敏三極管T2的發(fā)射極接地。本實用新型提高輸入回路頻率響應(yīng)特性的原理是在輸入電阻R兩端接一小容 量電容C( 一般取50pf 470pf)。當V1為高電平時，由于C不能突變，V1瞬間電壓直 接加在輸入二極管等效分布電容的兩端，該等效分布電容立刻被充滿電，二極管很快正 常發(fā)光。而當V1為低電平時，由于輸入端的等效分布電容首先直接對電容C放電，電容 C兩端電壓極性與等效分布電容的極性相反，從而使等效分布電容兩端電壓很快降至低 電平，二極管很快熄滅。因此電容C具有加速電容作用，提高了輸入回路的頻率響應(yīng)特 性。本實用新型提高輸出回路頻率響應(yīng)特性的原理是電阻R為發(fā)光二極管Dl、D2 的限流電阻，C為加速電容。光敏三極管Tl、T2組成對稱推挽電路。當V1為低電平 時，Dl發(fā)光，D2熄滅，光敏三極管Tl飽和，T2截止，則Vtl輸出為高電平。當乂為 高電平時，Dl熄滅，D2發(fā)光，光敏三極管T2飽和，Tl截止，則Vtl輸出低電平?？?見由于輸出電路通過三極管Tl和T2的飽和狀態(tài)輸出高、低電平，輸出回路的時間常數(shù)很 小，從而使輸出電路的頻率響應(yīng)特性有了很大的提高。該電路還具有低功耗的特點，由于輸入回路有加速電容，且輸出回路省去了圖1 中的電阻R2，Tl飽和時的直流負載為T2的截止狀態(tài)電阻，T2飽和時的直流負載為Tl 的截止狀態(tài)電阻，故輸出回路對輸入光強要求降低，因此可適當?shù)靥岣呦蘖麟娮鑂。這 樣雖然電阻R在整個信號周期中均有電流通過，但實際上總的輸入電流沒有增加。另外 又由于輸出電路僅在Vtl發(fā)生跳變時，光敏三極管Tl、T2對分布電容充放電，而在V。 為高電平和低電平時，光敏三極管Tl、T2無電流通過，所以輸出回路在工作頻率不太高 時幾乎不消耗電能。因此該設(shè)計大大降低了整個電路的功耗。
權(quán)利要求1.高速低功耗光電耦合電路，包括輸入電阻、加速電容、第一光電耦合器和第二光 電耦合器，其特征在于輸入電阻與加速電容并聯(lián)，輸入電阻與加速電容并聯(lián)的一個節(jié)點作為光電耦合電路 的信號輸入端，輸入電阻與加速電容并聯(lián)的另一個節(jié)點分別與第一光電耦合器輸入端負 極和第二光電耦合器輸入端正極連接，第一光電耦合器輸入端正極接供電電源，第二光 電耦合器輸入端負極接地；第一光電耦合器輸出端正極接供電電源，第一光電耦合器輸 出端負極與第二光電耦合器輸出端正極連接作為光電耦合電路的信號輸出端，第二光電 耦合器輸出端負極接地。
專利摘要本實用新型公開了一種高速低功耗光電耦合電路?，F(xiàn)有的電耦合電路頻率響應(yīng)特性不好。本實用新型中的輸入電阻與加速電容并聯(lián)，輸入電阻與加速電容并聯(lián)的一個節(jié)點作為光電耦合電路的信號輸入端，輸入電阻與加速電容并聯(lián)的另一個節(jié)點分別與第一光電耦合器輸入端負極和第二光電耦合器輸入端正極連接，第一光電耦合器輸入端正極接供電電源，第二光電耦合器輸入端負極接地；第一光電耦合器輸出端正極接供電電源，第一光電耦合器輸出端負極與第二光電耦合器輸出端正極連接作為光電耦合電路的信號輸出端，第二光電耦合器輸出端負極接地。本實用新型電路簡單，既具有良好的頻率特性，又具有功耗低的特點。
文檔編號H03K19/14GK201805416SQ20102028943
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者李永寧, 陳國金 申請人:杭州電子科技大學(xué)