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Introduction of Linear Optocoupler
Optical isolation is a very common form of signal isolation. 一般的に使用される光カプラ装置及びその周辺装置 PCB回路 組成. 光結合器の単純さのために PCB回路, デジタル隔離でしばしば使用される PCB回路 or data transmission PCB回路, UARTプロトコルの20 mA電流ループのような. アナログ信号用, 光カップラは入力と出力の直線性が悪いので、温度が大きく変化する, これはアナログ信号分離のアプリケーションを制限する.
高周波交流アナログ信号, 変圧器分離は最も一般的な選択である, しかし、それは支流信号に適していません. いくつかの製造業者はアナログ信号分離の解決策として分離増幅器を提供する. 交流信号は変圧器で隔離される, それから、周波数電圧変換は、絶縁効果を得るために実行される. 内部 PCB回路 集積分離増幅器の複素数は, サイズが大きい, コストが高い, 大規模用途には適しない.
アナログ信号分離のためのより良い選択は、線形オプトカプラー. リニアオプトカプラーのアイソレーション原理は通常のオプトカプラとは異なる, 通常のオプトカプラーのシングルショットとシングル受信モードがわずかに変化することを除いて, そして、受光器 PCB回路 フィードバックのフィードバックが追加されます. このように, つの光受信 PCB回路 are non-linear, つの受光の非線形特性 PCB回路sは同じです. このように, スルーパスの非線形性は、フィードバック経路の非線形性によって相殺され得る, 線形分離の目的を達成するために.
市販のリニアオプトカプラーのいくつかの任意のチップがある, アジレント・ルーズ号HCNR 200など/201, TI - Year社の子会社であるTAS, クレア・アリ. ここで我々はHCNR 200を取る/201 as an example to introduce
2. Chip introduction and principle explanation
The internal block diagram HCNR 200の/201, その中でも1, 分離信号の入力として2が使用される, 3, 4ピンはフィードバックに使用されます, 5, 6ピンは出力に使用されます. ピン1と2との間の電流は、IF 1と2の間で記録される, そして、ピン3および4間の、そして、ピン5および6の間の電流は、IPD 1およびIPD 2として記録される, それぞれ. 入力信号は電圧電流変換を受ける, そして、電圧変化は電流Ifに反映される. IPD 1とIPD 2は基本的に線形です, そして、線形係数はK 1とK 2として示されます, それぞれ.
K1 and K2 are generally very small (HCNR200 is 0.50%), and vary greatly with temperature (HCNR200 varies from 0.25 %から0.75%), しかし、チップ設計はK 1とK 2を等しくします. 後でご覧の通り, 合理的な周辺で PCB回路 デザイン, 出力に本当に影響するもの/入力比は、2の比率K 3です. 線形光結合器は、この特性を使用して、良好な線形性を達成する.
HCNR 200とHCNR 201の内部構造は全く同じである, その違いはいくつかの指標にある. HCNR 200と比較して, HCIR 201は高い線形性を提供する.
HCNR 200を用いた単離の指標/201 are as follows:
* Linearity: HCNR200: 0.25 %, HCNR 201 : 0.05%;
* Linear coefficient K3: HCNR200: 15%, HCNR201: 5%;
* Temperature coefficient: -65ppm/oC;
* Isolation voltage: 1414V;
* Signal bandwidth: DC to greater than 1MHz.
以上から見ることができる, 通常のオプトカプラのように, リニアオプトカプラーは本当に電流を隔離する. あなたが本当に電圧を分離したいならば, あなたは補助を追加する必要があります PCB回路出力と出力のオペアンプのようなs. 以下は典型的な PCB回路 HCNR 200の/201, そして、フィードバックおよび電流電圧および電圧電流変換を実現する方法を誘導して、説明する PCB回路.
3. 補助 PCB回路 and parameter determination
The 上記 derivation assumes that all PCB回路 work in the linear range. こうする, あなたは適切にオペアンプを選択し、抵抗器の抵抗を決定する必要があります.
3.1 Operational amplifier selection
The op amp can be powered by a single power supply or a positive and negative power supply. 上記の例は単一電源である. 入力範囲が0からVCCになるのを可能にするために, オペアンプは、フルスイング操作できるようにする必要があります. 加えて, オペアンプの動作速度とスルーレートは全体の性能に影響しない PCB回路. TiのLMV 321シングルオペアンプ PCB回路 上記の要件を満たすことができる周辺機器として使用することができます PCB回路 of HCNR200/201.
3.2 Determination of resistance
The selection of resistance needs to consider the linear range of the operational amplifier and the maximum operating current IFmax of the linear optocoupler. K 1が既知であるとき, ifmaxはIPD 1の最大値を決定する, IPD 1 MAX. このように, VOの範囲が少なくとも0であるので, このように, IFMAXはエネルギー伝送に有益であると考えられるので, それは一般に加えられます, 深い負のフィードバック状態でOPアンプに仕事があるので、仮想短特性を満たす. したがって, IPD 1の限界を考える, R 2の決定は、必要な倍率に応じて決定することができる. 例えば, 方法が必要でないならば, ちょうどr 2 = r 1をセットする.
加えて, 光カプラがいくつかの高周波ノイズを発生させるので, コンデンサは通常、R 2で並列接続されてローパスフィルタを形成する. 特定のコンデンサの値は入力周波数およびノイズ周波数によって決定される.
3.3 Examples of parameter determination
Assuming that Vcc=5V, 入力は0 - 4 Vの間です, を返します。, LMV 700オペアンプチップと PCB回路 above, パラメータ決定のプロセスは以下で与えられます.
* Determine IFmax: about 25mA recommended in the manual of HCNR200/201;
* Determine R3: R3=5V/25mA=200;
* Determine R1:;
* Determine R2: R2=R1=32K.
4. Summary
This article gives a brief introduction to the linear optocoupler as well as the precautions and reference デザイン in the use of PCB回路設計, パラメータ選択, etc., そして、それに対応する派生と説明 PCB回路設計 method for the reference of the majority of electronic engineers.
以上がリニアオプトカプラーの原理である PCB回路 design. IPCBはまた、PCBメーカーや PCB製造 テクノロジー.
