CN109997232A - 隔离放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不使用放大器地改善输入信号与输出信号的线性关系的隔离放大器。电流(Iin)分为电流(I1)和电流(I2)。当电流(I1)流过发光二极管(D1)时，发光二极管(D1)发光，光电晶体管(Q1)的电流路导通。此时，电流(Iout)流过发光二极管(D2)，发光二极管(D2)发光。当发光二极管(D2)发光时，光电晶体管(Q2)的电流路导通，电流(I2)流过。例如，当电流(Iout)过大时，发光二极管(D2)的发光强度也过大。此时，大的电流(I2)流过光电晶体管(Q2)。因此，流过发光二极管(D1)的电流(I1)减小。由此，由于发光二极管(D1)的发光强度变小，因此电流(Iout)的输出减小。像这样，由于光耦合器(P2)作为负反馈电路发挥作用，因此提高了电流(Iin)与电流(Iout)的线性关系。

Description

隔离放大器
技术领域
本发明涉及一种输入端与输出端电绝缘的隔离放大器。
背景技术
就光耦合器而言，尽管输入端与输出端电绝缘，但是也能够在输入端与输出端之间传送信号。但是，在光耦合器中，通常输入信号与输出信号不是比例的关系，例如即使在输入信号呈线性地变化的情况下，输出信号也不呈线性地变化。在将光耦合器用作开关元件的情况下，这不成问题。但是，光耦合器不能够单独地应用于要求输入信号和输出信号的高线性关系的应用中。
因此，专利文献1公开了使用两个光耦合器和负反馈放大器来改善输入信号与输出信号的线性关系的绝缘放大器(隔离放大器)。在该绝缘放大器中，第一光耦合器输出与从输入端子输入的输入电流相对应的电流。第二光耦合器输出与从输出端子输出的输出电流相对应的电流。在负反馈放大器中，与第一光耦合器的输出电流对应的电压输入到正输入端，与第二光耦合器的输出电流对应的电压输入到负输入端，从输出端输出这些电压成为相等的那样的输出电流。负反馈放大器的输出端与输出端子连接，从负反馈放大器的输出端输出的输出电流从输出端子输出。如果两个光耦合器的特性相似，则该绝缘放大器的输入电流与输出电流成为比例关系。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭49-9955号公报。
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中记载的绝缘放大器包含放大器。
本发明的目的是提供一种能够不使用放大器地改善输入信号与输出信号的线性关系的隔离放大器。
用于解决课题的方案
为了达成所述目的，本发明的隔离放大器的特征在于，具有：
第一光耦合元件和第二光耦合元件，所述第一光耦合元件和第二光耦合元件包含对应于流过的电流而发光的发光元件、流过与从该发光元件产生的光的强度对应的大小的电流的受光元件，
所述第一光耦合元件包含的发光元件与所述第二光耦合器件包含的受光元件并联连接，
所述第一光耦合元件包含的受光元件与所述第二光耦合器件包含的发光元件串联连接，
当向由所述并联连接的发光元件与受光元件组成的电路输入电流时，输出流过由所述串联连接的发光元件与受光元件组成的电路的电流或与该电流对应的电压。
发明效果
根据本发明，能够不使用放大器地改善输入信号与输出信号的线性关系。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的隔离放大器的结构的一个示例的图。
图2是作为图1的隔离放大器的改变例的隔离放大器的结构的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式的隔离放大器进行详细地说明。另外，在说明实施方式的图1和图2中，对共同的结构元件赋予相同的符号，并省略重复的说明。
图1表示本发明的实施方式的隔离放大器1的结构的一个示例。
隔离放大器1具有：作为第一光耦合元件的光耦合器P1、作为第二光耦合元件的光耦合器P2、电阻R1、以及电阻R2。
光耦合器P1包含：作为发光元件的发光二极管D1、作为受光元件的光电晶体管Q1。同样地，光耦合器P2包含：作为发光元件的发光二极管D2、作为受光元件的光电晶体管Q2。光耦合器P1和光耦合器P2的特性优选相同，但也可以相似。但是，相似的情况下需要放大器。
输入端子Vin与电阻R1的一端连接。
在电阻R1中，一端与输入端子Vin连接，另一端与发光二极管D1的阳极和光电晶体管Q2的集电极连接。
在发光二极管D1中，阳极与电阻R1的另一端连接，阴极接地。在光电晶体管Q2中，集电极与电阻R1的另一端连接，发射极接地。也就是说，发光二极管D1和光电晶体管Q2并联连接。
在发光二极管D2中，阳极被施加电源电压Vcc，阴极与光电晶体管Q1的集电极连接。在光电晶体管Q1中，集电极与发光二极管D2的阴极连接，发射极与电阻R2的一端连接。也就是说，发光二极管D2和光电晶体管Q1串联连接。
在电阻R2中，一端与光电晶体管Q1的发射极连接，另一端接地。
输出端子Vout与光电晶体管Q1的发射极和电阻R2的一端的连接部分连接。
接下来，对隔离放大器1的动作进行说明。
当向输入端子Vin施加电压时，电流Iin经由电阻R1流向发光二极管D1与光电晶体管Q2并联连接的电路。
电流Iin分为电流I1和电流I2。电流I1流过发光二极管D1。当电流I1流过发光二极管D1时，发光二极管D1发光，光电晶体管Q1的电流路导通。此时，电流Iout流过发光二极管D2和光电晶体管Q1串联连接的电路。当电流Iout流过时，在电阻R2产生电压，该电压从输出端子Vout输出。此外，当电流Iout流过时，发光二极管D2发光，光电晶体管Q2的电流路导通，电流I2流过。
光耦合器P2作为负反馈电路的发挥作用。
当电流Iout过大时，发光二极管D2的发光强度也过大。此时，大的电流I2流过光电晶体管Q2。因此，流过发光二极管D1的电流I1减小。由此，由于发光二极管D1的发光强度变小，因此电流Iout减小。
相反，当电流Iout过小时，发光二极管D2的发光强度也过小。此时，小的电流I2流过光电晶体管Q2。因此，流过发光二极管D1的电流I1增大。由此，由于发光二极管D1的发光强度变大，因此电流Iout增加。
这样，由于光耦合器P2作为负反馈电路的发挥作用，因此提高了施加到输入端子Vin的电压与从输出端子Vout输出的电压(电流Iin与电流Iout)的线性关系。
图2表示作为图1的隔离放大器1的改变例的隔离放大器2的结构。
隔离放大器2与隔离放大器1的不同之处在于串联连接的发光二极管D2与光电晶体管Q1的连接顺序为相反。也就是说，在光电晶体管Q1中，集电极被施加电源电压Vcc，发射极与发光二极管D2的阳极连接。在发光二极管D2中，阳极与光电晶体管Q1的发射极连接，阴极与电阻R2的一端和输出端子Vout连接。
关于除此以外的点和动作，隔离放大器2和隔离放大器1是相同的。
另外，在所述实施方式中，虽然作为光耦合元件的一个示例示出了包含发光二极管和光电晶体管的光电耦合器，但不限于此，只要是包含对应于流过的电流而发光的发光元件、和流过与从该发光元件产生的光的强度对应的大小的电流的受光元件的光耦合元件，则能够作为本发明的光耦合元件来使用。
此外，在上述实施方式中，虽然显示了电压施加到输入端子Vin，电流Iin经由电阻R1流过的结构的示例，但也可以设为没有电阻R1而是从外部的电流源向输入端子输入电流Iin的结构。
另外，在上述实施方式中，虽然显示了当电流Iout流过电阻R2时，在电阻R2产生电压，该电压从输出端子Vout输出的结构的示例，但也可以设为没有电阻R2而是从输出端子向外部的负载输出电流Iout的结构。
如以上说明，根据本发明，能够不使用放大器地改善输入信号和输出信号的线性关系。
以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但由于制造上的情况、其他因素而需要的各种的修改或组合包含在权利要求所记载的发明、与发明的实施方式所记载的具体示例对应的发明的范围中。
附图标记说明
1、2：隔离放大器；
P1：光耦合器；
D1：光耦合器P1的发光二极管；
Q1：光耦合器P1的光电晶体管；
P2：光耦合器；
D2：光耦合器P2的发光二极管；
Q2：光耦合器P2的光电晶体管；
R1、R2：电阻。

Claims (1)

1.一种隔离放大器，其特征在于，具有：
第一光耦合元件和第二光耦合元件，所述第一光耦合元件和第二光耦合元件包含对应于流过的电流而发光的发光元件，和流过与从该发光元件产生的光的强度对应的大小的电流的受光元件，
所述第一光耦合元件包含的发光元件与所述第二光耦合器件包含的受光元件并联连接，
所述第一光耦合元件包含的受光元件与所述第二光耦合器件包含的发光元件串联连接，
当向由所述并联连接的发光元件与受光元件组成的电路输入电流时，输出流过由所述串联连接的发光元件与受光元件组成的电路的电流或与该电流对应的电压。
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