光耦的工作原理

耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。

光耦的作用

由于光耦種類繁多，結構獨特，優(yōu)點突出，因而其應用十分廣泛，主要應用以下場合：

（1）在邏輯電路上的應用

光電耦合器可以構成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構成的邏輯電路更可靠。

（2）作為固體開關應用

在開關電路中，往往要求控制電路和開關之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現(xiàn)。

（3）在觸發(fā)電路上的應用

將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負載隔離地問題。

（4）在脈沖放大電路中的應用

光電耦合器應用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號進行放大。

（5）在線性電路上的應用

線性光電耦合器應用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。

（6）特殊場合的應用

光電耦合器還可應用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點繼電器以及用于A/D電路等多種場合。

光耦用作固體繼電器的電路圖

采用光耦作固體繼電器具有體積小、耦合密切、驅動功率小、動作速度快、工作溫度范圍寬等優(yōu)點。圖1 所示是一個光耦用作固體繼電器的實際電路圖，它的左半部分電路可用于將輸入的電信號Vi變成光耦內發(fā)光二極管發(fā)光的光信號;而右半部分電路則通過光耦內的光敏三極管再將光信號還原成電信號，所以這是一種非常好的電光與光電聯(lián)合轉換器件。光耦的電流傳輸比為20%，耐壓為150V，驅動電流在8～20mA之間。在實際使用中，由于它沒有一般電磁繼電器常見的實際接點，因此不存在接觸不良和燃弧打火等現(xiàn)象，也不會因受外力或機械沖擊而引起誤動作。所以，它的性能比較可靠，工作十分穩(wěn)定。

用光耦代替音頻變壓器的電路圖

在線性電路中，兩級放大器之間常用音頻變壓器作耦合。這種耦合的缺點是會在變壓器鐵芯片中損耗掉一部分功率，并可能造成某些失真。而如果選用光耦來代替音頻變壓器就可以克服上述這些缺點。當輸入信號Vi經(jīng)三極管BG1、BG2前級放大之后，驅動光耦左邊的LED發(fā)光，并被右邊的光敏管全部吸收并轉換成電信號，此信號經(jīng)后級電路BG3 放大，并由該管的發(fā)射極通過電容器C3后輸出一個不失真的放大信號V0。由于該電路將前后兩級放大器之間完全隔離，因而杜絕了地環(huán)路可能引起的干擾。同時由于該電路還具有消噪功能，因此避免了信號的失真。整個電路的總增益可望達到20dB以上，帶寬約120kHz。