線性光耦原理概述

線性光耦是一種用于模擬信號隔離的光耦器件，和普通光耦一樣，線性光耦真正隔離的是電流。線性光耦能夠保護被測試對象和測試電路，并減小環境干擾對測試電路的影響。

線性光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別，只是將普通光耦的單發單收模式稍加改變，增加一個用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個光接受電路都是非線性的，但兩個光接受電路的非線性特性都是一樣的。這樣，就可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而達到實現線性隔離的目的。

線性光耦檢測電路中應用電路

在某隨動檢測系統中，需要用檢測板對系統中的各電路板的參數進行監測，以對工作不正常的電路板給出故障指示，并用單片機來處理檢測結果。由于實際工作環境比較惡劣，為了防止干擾信號由采集信道進入檢測板及保證單片機系統工作正常，筆者采用光電耦合器來實現信號的傳輸。由于光電耦合器的發光二極管為電流驅動器件，因而應以電流環路的形式進行傳送，而且電流環路是低阻抗電路，它對噪聲的敏感度較低，因此提高了電路的抗干擾能力。有時干擾噪聲雖有較大的電壓幅度，但其能量小，所以只能形成微弱的電流，而光電耦合器輸入部分的發光二極管是在電流狀態下工作的，只有在通過一定強度的電流時才能發光，因此，即使有很高電壓幅值的干擾，也會因其所形成的電流大小而被抑制掉。

在實際檢測電路的某一采集信道中，如需對一組差動輸入信號進行檢測，可將電路接成如圖3所示的連接方式。圖中，通過放大器N1可將輸入的差動信號變為單邊信號后輸出。由于二極管V1和V2的作用，當輸入信號為正時，V2導通，V1截止，放大器N2呈開環狀態，光耦N5工作，N4關斷;而當輸入信號為負時，則正好相反。當HCNR201的第3、4端的光敏二極管受光后，其輸出信號將反饋到放大器的輸入端，以提高光耦的線性并減少溫漂。第5、6端輸出的信號經運放放大后輸出。電位器RP1的作用是調節運放輸入偏置電流的大小。電容C2、C3為反饋電容，可用于提高電路的穩定性，消除自激振蕩，濾除電路中的毛刺信號，降低電路的輸出噪聲，其容值可根據電路的頻率特性來選取。放大器N6的作用是把光耦輸出的電流信號轉變為電壓信號以供后級電路使用，并增強負載驅動能力，降低輸出阻抗。調整電阻RP2的值可以調整信道的增益。

線性光耦隔離檢測電壓電路

TIL300 是一個由紅外光LED照射分叉配置的隔離反饋光二極管和一個輸出光二極管組成。該器件采用特殊制造技術來補償LED時間和溫度特性的非線性，使輸出信號與發出的伺服光通量成線性比例。

電容C防止電路產生震蕩。TIL300內部DO是發光二極管，其工作電流電If可選為10mA。D1，D2為光敏二極管，他們受DO的激發分別產生電流IP1和Ip2，其大小與If有關：

實際上可以把K看做常數，K的值是TIL300的電器參數，典型值為1。參數取值范圍為0.75~1.25.。

U1構成一個負反饋放大器，其同相輸入端和反相輸入端的電壓應近似相等，滿足：

可以看出輸出V%與E是線性關系。

分析：

1、K的典型值為1

2、由于輸入的可能是220V左右的交流電壓，也可能是更低或更高的交流電壓，因此會涉及到變壓和整流電路，由于公司有220V交流電輸出12V的變壓整流電路模塊，因此沒有給出變壓整流電路。

3、本電路也適合直流高壓電路，當E為直流高壓時，就需調整R2、R1的值，在輸出端可以得到適合單片機檢測的電壓。

4、輸出的VO可送于單片機檢測和處理，每一交流高電壓對應一E值，每一E值對應一輸出電壓VO。由式整個電路輸出電壓與輸入電流的比例關系可通過調節電阻R1、R2、R3、R5來實現。

由于按照線性光耦的技術說明，發射端和兩個接受端都使用時能在一定范圍因此，本電路將線性光耦的D0，D1，D2端都配置了相關電路。

有良好的線性度，

其他線性光耦芯片介紹：

HCNR200/201是美國Agilent公司推出的一種性價比較高的模擬線性光耦隔離器，具有低成本、高線性度、高穩定度、頻帶寬、設計靈活的優點，可以工作在單極/雙極、直流/交流、同相/反相等條件下，通過外接不同的分立器件，可以實現多種光電隔離轉換電路。

其主要特性如下：

非線性度：0.01%

K3（Ipd2/Ipd1）傳遞增益

HCNR200：（100士15）%

HCNR201：（100土5）%

耐壓：交流800V;直流1000V

增益溫度系數：-65ppm/“C

帶寬：》IMHz

8引腳DIP和貼片兩種封裝形式

HCNR200/201適用的主要范圍包括：

低成本模擬信號隔離;

通信：Modem，PBX

工業過程控制

熱電耦隔離：4-20mA電流隔離

HCNR200/201包括一只高性能的發光二極管（圖中的LED），兩只極其相似的光電二極管（圖中的PD1和PD2）。當LED中流過電流If時。其發出的光會在PD1和PD2中感應出正比于LED發光強度的光電流Ipd1和Ipd2。由于PD1和PD2的特性非常相似，再加上安裝位置的精確性以及元件先進的封轉設計保證了該元件的高線性度和增益的穩定性。