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Introducción al acoplamiento óptico lineal el aislamiento óptico es una forma muy común de aislamiento de señal. Los dispositivos de acoplamiento óptico de uso común y sus circuitos periféricos de PCB están compuestos. Debido a la simplicidad del Circuito de PCB de acoplamiento óptico, a menudo se utiliza en circuitos de PCB de aislamiento digital o circuitos de PCB de transmisión de datos, como el circuito de corriente 20ma del Protocolo uart. Para las señales analógicas, la entrada y salida del acoplamiento óptico son menos lineales y varían mucho con la temperatura, lo que limita su aplicación en el aislamiento de las señales analógicas.
Para las señales analógicas de ca de alta frecuencia, el aislamiento del transformador es la opción más común, pero no se aplica a las señales de rama. Algunos fabricantes ofrecen amplificadores de aislamiento como solución para el aislamiento de señales analógicas. La señal de CA se aísla a través del transformador y luego se realiza la conversión de frecuencia a tensión para obtener el efecto de aislamiento. El circuito interno de PCB del amplificador de aislamiento integrado es complejo, de gran tamaño y de alto costo, y no es adecuado para aplicaciones a gran escala. Una mejor opción para el aislamiento de señales analógicas es el uso de acopladores ópticos lineales. El principio de aislamiento del acoplamiento óptico lineal no es diferente del acoplamiento óptico ordinario, pero cambia ligeramente el modo de transmisión y recepción única del acoplamiento óptico ordinario, y aumenta el circuito de PCB receptor de luz para la retroalimentación. De esta manera, aunque los dos circuitos de PCB fotoreceptivos son no lineales, las características no lineales de los dos circuitos de PCB fotoreceptivos son las mismas. De esta manera, la no lineal de la ruta directa se puede compensar a través de la no lineal de la ruta de retroalimentación, logrando así el propósito del aislamiento lineal. Hay varios chips opcionales en el mercado para acopladores ópticos lineales, como el hcnr200 / 201 de agilent, la filial de ti toasàs til300, clareàs loc111, etc. aquí tomamos como ejemplo el hcnr200 / 201. La introducción del CHIP y la descripción del principio del diagrama de flujo interno del hcnr200 / 201, en el que 1, 2 se utilizan como entrada a la señal de aislamiento, 3, 4 Pines para retroalimentación y 5, 6 Pines para salida. La corriente entre los pines 1 y 2 se registra como if, y la corriente entre los pines 3 y 4 y entre los pines 5 y 6 se registra como ipd1 e ipd2, respectivamente. La señal de entrada pasa por la conversión de voltaje a corriente, y el cambio de voltaje se refleja en la corriente if. ipd1 e ipd2 y if son básicamente lineales, y los coeficientes lineales se expresan en k1 y k2, respectivamente. K1 y K2 suelen ser pequeños (el hcnr200 es del 0,50%) y varían mucho con la temperatura (el hcnr200 oscila entre el 0,25% y el 0,75%), pero el diseño del chip hace que k1 y K2 sean iguales. Como verá más tarde, en un diseño razonable de circuitos de PCB periféricos, lo que realmente afecta a la relación de salida / entrada es la relación K3 entre los dos. Los acopladores ópticos lineales están utilizando esta característica para lograr una lineal satisfactoria. La estructura interna del hcnr200 y del hcnr201 es exactamente la misma, con algunas diferencias en algunos indicadores. El hcnr201 ofrece una mayor lineal que el hcnr200. algunos indicadores de aislamiento con el hcnr200 / 201 son los siguientes: * lineal: hcnr200: 0,25%, hcnr201: 0,05%; Coeficiente lineal k3: hcnr200: 15%, hcnr201: 5%; Coeficiente de temperatura: - 65 ppm / oc; * Tensión de aislamiento: 1414v; * Ancho de banda de la señal: DC a más de 1 mhz. Como se puede ver arriba, al igual que el acoplamiento óptico ordinario, el acoplamiento óptico lineal realmente aísla la la corriente eléctrica. Si realmente quieres aislar el voltaje, necesitas agregar circuitos auxiliares de PCB a la salida y salida, como amplificadores operativos. A continuación se analiza el circuito típico de PCB de hcnr200 / 201 y se deduce y explica cómo se logra la retroalimentación y la conversión de corriente - voltaje - corriente en el circuito de pcb. Los circuitos y parámetros auxiliares de PCB determinan que la deducción anterior asume que todos los circuitos de PCB funcionan en un rango lineal. Para ello, es necesario seleccionar razonablemente el amplificador operativo y determinar la resistencia de la resistencia. 3.1 El amplificador operativo seleccionado puede ser alimentado por una sola fuente de alimentación o por una fuente de alimentación positiva o negativa. El ejemplo dado anteriormente es una fuente de alimentación separada. Para que el rango de entrada sea de 0 a vcc, el amplificador operativo necesita ser capaz de realizar una operación de oscilación completa. Además, la velocidad de funcionamiento y la velocidad de conversión del amplificador operativo no afectarán el rendimiento de todo el circuito de pcb. El circuito de PCB de amplificador operativo único lmv321 de ti puede cumplir con los requisitos anteriores y puede usarse como circuito de PCB periférico de hcnr200 / 201.3.2. la selección de la resistencia determinada de la resistencia 3.2 debe tener en cuenta el rango lineal del amplificador operativo y la corriente máxima de trabajo del acoplamiento óptico lineal ifmax. Cuando se conoce k1, ifmax determina el valor máximo de ipd1max para ipd1. De esta manera, dado que el rango de vo puede ser de al menos 0, de esta manera, dado que se considera que ifmax favorece la transmisión de energía, se suele adoptar otro enfoque, ya que el amplificador operativo de trabajo en un Estado de retroalimentación negativa profunda satisface las características virtuales de cortocircuito. Por lo tanto, teniendo en cuenta las limitaciones de ipd1, la determinación de R2 se puede determinar en función de la amplificación requerida. Por ejemplo, si no se necesita este método, basta con establecer R2 = R1. Además, debido a que el acoplamiento óptico produce algún ruido de alta frecuencia, generalmente se conecta un capacitor en paralelo en R2 para formar un filtro de paso bajo. El valor de un capacitor específico está determinado por la frecuencia de entrada y la frecuencia de ruido. el ejemplo de determinación de parámetros 3.3 asume que VCC = 5v, la entrada está entre 0 - 4v, la salida es igual a la entrada, utilizando el chip amplificador operativo lmv321 y el circuito PCB anterior, El proceso de determinación de los parámetros es el siguiente. * determinar ifmax: aproximadamente 25 ma recomendado en el manual hcnr200 / 201; * Determinar r3: R3 = 5v / 25ma = 200; * Determinación r1:; * * Se determinó que r2: R2 = R1 = 32k.4. Este artículo describe brevemente el acoplamiento óptico lineal y las precauciones y diseños de referencia en el uso del diseño de circuitos de PCB y la selección de parámetros, y presenta las deducciones e instrucciones correspondientes sobre el método de diseño de circuitos de PCB para referencia de la mayoría de los ingenieros electrónicos.
Lo anterior es una introducción al principio de acoplamiento óptico lineal y al diseño de circuitos de pcb. El IPCB también está disponible para los fabricantes de PCB y la tecnología de fabricación de pcb.
