CN104660193A - 线性光耦传输模拟信号电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线性光耦传输模拟信号电路，包括线性光耦01、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；线性光耦01包括一个LED二极管LED、与所述LED二极管LED匹配的第一光二极管PD1、第二光二极管PD2。其优点在于克服了光电耦合器的非线性问题和直接传输模拟信号时精度较差问题，很好的解决的温度变化对光电耦合器带来的影响；线路简单，可靠性高。

Description

线性光耦传输模拟信号电路
技术领域
本发明涉及一种传输模拟信号电路，特别涉及一种线性光耦传输模拟信号电路。
背景技术
随着工业的发展，系统电压等级越来越高，要求主回路和控制系统隔离，对主电路模拟信号检测也就提出了隔离的要求。利用线性光电耦合器输入输出隔离作用实现控制系统对主电路模拟量的测量。
现有的模拟信号隔离一般通过以下几种手段：
一、变压器作传输，可以传输交流信号，不能传递直流信号；
二、光纤传输，通过压/频变换将电信号转化为光信号，通过光纤传送，在接收侧再将光信号通过频/压变换转化为电信号实现模拟信号测量，成本太高；
三、霍尔传感器，缺点：成本高、体积大、需要多路供电。
发明内容
本发明的提供的一种线性光耦传输模拟信号电路，以克服上述现有技术的缺陷。
本发明提供一种线性光耦传输模拟信号电路，包括线性光耦01、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；线性光耦01包括一个LED二极管LED、与所述LED二极管LED匹配的第一光二极管PD1、第二光二极管PD2；第一运算放大器U1的同相输入端与输入电压端Vin相连，反向输入端与第一光二极管PD1的正极相连；第一电阻R1一端与第一运算放大器U1的输出端相连，另一端与LED二极管的正极相连；LED二极管LED的负极与第一接地端GND1相连；第二电阻R2一端与第一光二极管PD1的正极相连，另一端与第一接地端GND1相连；第二运算放大器U2的同相输入端与第二光二极管PD2的正极相连，反向输入端与输出电压端Vout相连，输出端与输出电压端Vout相连；第三电阻R3一端与第二光二极管PD2的正极相连，另一端与第二接地端GND2相连；第一接地端GND1与第二接地端GND2相互隔离。
进一步，本发明提供一种线性光耦传输模拟信号电路，还可以具有这样的特征：线性光耦01的型号为HCNR200或HCNR201。
进一步，本发明提供一种线性光耦传输模拟信号电路，还可以具有这样的特征：第一光二极管PD1的负极与第一电压端V1相连。
进一步，本发明提供一种线性光耦传输模拟信号电路，还可以具有这样的特征：第二光二极管PD2的负极与第二电压端V2相连。
进一步，本发明提供一种线性光耦传输模拟信号电路，还可以具有这样的特征：第二电阻R2和第三电阻R3的阻值相同。
发明的有益效果
根据本发明提供的一种线性光耦传输模拟信号电路，线性光耦传输模拟信号的设计，共模抑制比很高，在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小(2pF以内)所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高；克服了光电耦合器的非线性问题和直接传输模拟信号时精度较差问题，很好的解决的温度变化对光电耦合器带来的影响；线路简单，可靠性高。
根据本发明提供的一种线性光耦传输模拟信号电路，由于采用线性光耦，信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，使用寿命长，传输效率高，很多场合可以取代变压器和光纤传输；成本低，设计可靠，可应用在电压等级适当的多种需要电气隔离的设计中。
附图说明
图1是本发明的线性光耦传输模拟信号电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
图1是本发明的线性光耦传输模拟信号电路图。
如图1所示，线性光耦传输模拟信号电路，其特征在于：包括线性光耦01、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。第二电阻R2和第三电阻R3的阻值相同。第一接地端GND1与第二接地端GND2相互隔离。
线性光耦01包括一个LED二极管LED、与所述LED二极管LED匹配的第一光二极管PD1、第二光二极管PD2。
线性光耦01具有8个引脚，引脚1为LED二极管LED的负极、引脚2为LED二极管LED的正极、引脚3为第一光二极管PD1的负极、引脚4为第一光二极管PD1的正极、引脚5为第二光二极管PD2的正极、引脚6为第二光二极管PD2的负极。
线性光耦01可以采用的型号HCNR200或HCNR201的线性光耦。
第一运算放大器U1的同相输入端与输入电压端Vin相连，反向输入端与第一光二极管PD1的正极相连。
第一电阻R1一端与第一运算放大器U1的输出端相连，另一端与LED二极管的正极相连。
LED二极管LED的负极与接地端GND1相连。
第二电阻R2一端与第一光二极管PD1的正极相连，另一与第一接地端GND1相连。
第二运算放大器U2的同相输入端与第二光二极管PD2的正极相连，反向输入端与输出电压端Vout相连，输出端与输出电压端Vout相连。
第三电阻R3一端与第二光二极管PD2的正极相连，另一端与第二接地端GND2相连。
第一光二极管PD1的负极与第一电压端V1相连，V1提供第一光二极管PD1的电流能量。第二光二极管PD2的负极与第二电压端V2相连，V2提供第二光二极管PD2的电流能量。
线性光耦传输模拟信号电路的工作原理：
输入电压端Vin的电压，接入第一运算放大器U1的同相输入端。第一运算放大器U1输出的电压，通过第一电阻R1产生线性光耦01内部LED二极管中的电流。在线性光耦内部的第一光二极管PD1中会产生与LED二极管中相同的电流。第一光二极管PD1中电流流过第二电阻R2，产生电压反馈到第一运算放大器U1的反向输入端。当与第一运算放大器U1的同向输入电压Vin相等，完成负反馈，电路平衡。
如果LED二极管中的光信号因为温度变化而变化，第一运算放大器U1会调整反馈，去补偿和维持第一光二极管PD1中电流为一个恒定电流，使第二电阻R2的电压同第一运算放大器U1的同相输入电压Vin相等。使得第一光二极管PD1中电流同第一运算放大器U1的同相输入电压Vin比例精确。因为LED二极管中的光信号的能量和第一光二极管PD1中的电流的比例非常线性，通过稳定和线性化第一光二极管PD1中的电流，LED二极管中的光信号也被稳定和线性化。
在线性光耦内部第二光二极管PD2中也产生与LED二极管中相同的电流，流过第三电阻R3产生电压，经过跟随器得到输出电压Vout。如果R2＝R3，则：Vout＝Vin。因此第二光二极管PD2中的电流也被稳定化。所以输出电压Vout精确跟随输入电压Vin。

Claims (5)

1.一种线性光耦传输模拟信号电路，其特征在于：包括线性光耦(01)、第一运算放大器(U1)、第二运算放大器(U2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)；
其中，线性光耦(01)包括一个LED二极管(LED)、与所述LED二极管(LED)匹配的第一光二极管(PD1)、第二光二极管(PD2)；
第一运算放大器(U1)的同相输入端与输入电压端(Vin)相连，反向输入端与第一光二极管(PD1)的正极相连；
第一电阻(R1)一端与第一运算放大器(U1)的输出端相连，另一端与LED极管的正极相连；
LED极管(LED)的负极与第一接地端(GND1)相连；
第二电阻(R2)一端与第一光二极管(PD1)的正极相连，另一端与第一接地端(GND1)相连；
第二运算放大器(U2)的同相输入端与第二光二极管(PD2)的正极相连，反向输入端与输出电压端(Vout)相连，输出端与输出电压端(Vout)相连；
第三电阻(R3)一端与第二光二极管(PD2)的正极相连，另一端与第二接地端(GND2)相连；
第一接地端(GND1)与第二接地端(GND2)相互隔离。
2.根据权利要求1所述的线性光耦传输模拟信号电路，其特征在于：
其中，线性光耦(01)的型号为HCNR200或HCNR201。
3.根据权利要求1所述的线性光耦传输模拟信号电路，其特征在于：
其中，第一光二极管(PD1)的负极与第一电压端(V1)相连。
4.根据权利要求1所述的线性光耦传输模拟信号电路，其特征在于：
其中，第二光二极管(PD2)的负极与第二电压端(V2)相连。
5.根据权利要求1-5中任意一项所述的线性光耦传输模拟信号电路，其特征在于：
其中，第二电阻(R2)和第三电阻(R3)的阻值相同。
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