CN209676210U - 一种用于中速通讯的光耦电路和光电耦合器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于中速通讯的光耦电路，光电耦合器U1输入端的端口1与VC电源接口连接，光电耦合器U1输入端的端口2与电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端与S_in接口连接，所述光电耦合器U1输出端的端口3接地，所述光电耦合器U1输出端的端口4分别连接上拉电阻R1的第一端和三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极分别连接S_out接口和电阻R4的第一端，所述上拉电阻R1的第二端分别连接VD电源接口和电阻R2的第一端，本方案还提供一种用于中速通讯的光电耦合器，所述光电耦合器内部集成有上述所述的光耦电路，本实用新型光耦电路能够满足一般的中速数据通讯的隔离传输要求。
Description
技术领域
本实用新型属于光隔离耦合器件技术领域，具体涉及一种用于中速通讯的光耦电路和光电耦合器。
背景技术
在电子产品中（例如智能电能表）为了电气安全以及抗干扰等目的，往往需要将不同的电路部分相互间做电气上的隔离。在不同的相互隔离的电路模块间需要传递数字信号时，则会较多的采用光电耦合器来实现。现有的光电耦合器存在如下问题：光电耦合器在传输信号时，由于内部光敏三极管结电容的影响，会对信号产生延时，因此采用光电耦合器传输信号时信号速率不能过高。基于成本的考虑，现有技术中多数的信号隔离传输采用的是图中所示的简单电路。在该方案的电路中，能够支持的信号速率约为10kbps/s。
随着产品的功能要求不断强化，电路模块间的数据交互量也越来越大，新一代的产品要求多数的通讯速率需要达到120kbps/s，采用普通的光电耦合器和现有技术中的简单电路已经无法实现。虽然可以采用高速光电耦合器来实现120kbps/s的通讯速率要求，但高速光电耦合器的成本较高，是普通光电耦合器的近10倍，因此亟需设计一种基于低成本中速光耦实现方法的光耦电路和光电耦合器。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种用于低成本中速通讯光耦电路和光电耦合器，经过对现有技术中光电耦合器的传输延时特性分析和多次的实验，我们专门设计了能拥有普通光电耦合器并实现中速通讯的电路。该电路结构简单，成本较低，能够满足一般的中速数据通讯的隔离传输要求。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于中速通讯的光耦电路，光电耦合器U1输入端的端口1与VC电源接口连接，光电耦合器U1输入端的端口2与电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端与S_in接口连接，所述光电耦合器U1输出端的端口3接地，所述光电耦合器U1输出端的端口4分别连接上拉电阻R1的第一端和三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极分别连接S_out接口和电阻R4的第一端，所述上拉电阻R1的第二端分别连接VD电源接口和电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端与三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极分别连接三极管Q1的基极和电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端和电阻R4的第二端共接于地。
作为本实用新型一种用于中速通讯的光耦电路的进一步改进，所述三极管Q1和三极管Q2均为PNP型三极管，且规格型号相同。
作为本实用新型一种用于中速通讯的光耦电路的进一步改进，所述上拉电阻R1的阻值小于100欧姆。
本方案还提供一种用于中速通讯的光电耦合器，所述光电耦合器内部集成有上述任一所述的光耦电路。
有益效果
其一、本实用新型通过对现有技术中光电耦合器的传输延时特性进行分析和多次的实验，针对现有的光耦电路进行了合理优化，该电路结构简单，成本较低，能够满足一般的中速数据通讯的隔离传输要求。
其二、光电耦合器采用数十欧姆的低阻值上拉电阻，并通过共基极放大电路进行信号幅度放大。由于上拉电阻阻值大幅度减小，光电耦合器的延时特性得到大幅度改善。因上拉电阻阻值的减小造成的输出信号幅度的减小，则通过三极管Q1的放大得到补偿，通过这些技术措施，整个电路的数据传输速率得到大幅提升，由常规电路的约10kbps/s提升到约120kbps/s。
其三、共基极放大器三极管的基极，通过同型号三极管发射结及串接的电阻构成共基极放大器的基极偏置电路。其中三极管Q2与三极管Q1规格型号相同，这样的设计利用了Q1、Q2相近的温度特性，从而能够提高三极管Q1工作的稳定性。
其四、本实用新型，电路原理是采用分立元器件实现的，利用其原理可以将电路集成在光电耦合器中实现同样的功能。
附图说明
图1为现有技术中光耦电路的电路图；
图2为本实用新型光耦电路的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
如图1所示，现有技术中基于成本的考虑，多数的信号隔离传输采用的是图1所示的简单电路。在采用图1所示简单方案的电路中，能够支持的信号速率约为10kbps/s。针对信号产生延时问题，我们分析了普通光电耦合器的传输延时特性，传输延时主要受光电耦合器的输出端光敏三极管集电结电荷充放速度影响。光电耦合器输出端的上拉电阻取值越小，光电耦合器的传输延时也越小，但输出的信号幅值也随之减小，信号幅值过小则无法满足后级信号处理的需要。因为光电耦合器的信号传输比并不是固定值，而是一个较宽的范围，需要传输的信号速率范围也较宽，所以用简单的放大电路难以满足电路的多方面要求。
实施例1
如图2所示，本实用新型实施例提供一种用于中速通讯的光耦电路，光电耦合器U1输入端的端口1与VC电源接口连接，光电耦合器U1输入端的端口2与电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端与S_in接口连接，所述光电耦合器U1输出端的端口3接地，所述光电耦合器U1输出端的端口4分别连接上拉电阻R1的第一端和三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极分别连接S_out接口和电阻R4的第一端，所述上拉电阻R1的第二端分别连接VD电源接口和电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端与三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极分别连接三极管Q1的基极和电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端和电阻R4的第二端共接于地。
该电路中，电阻R1是光电耦合器U1的上拉电阻，阻值由常规电路的数千欧姆改为数十欧姆。电阻R1同时也是三极管Q1的射极电阻。三极管Q1的基极通过电阻R5、三极管Q2的发射结、电阻R2构成的偏置电路提供较为稳定的偏置电压。其中三极管Q2与三极管Q1规格型号相同，这样的设计利用了三极管Q1和三极管Q2相近的温度特性，从而能够提高三极管Q1工作的稳定性。由于上拉电阻R1阻值大幅度减小，光电耦合器的延时特性得到大幅度改善。因上拉电阻R1阻值的减小造成的输出信号幅度的减小，则通过三极管Q1的放大得到补偿。三极管Q1工作于共基极放大模式，共基极放大电路具有输入阻抗低，有较高的电压放大倍数的特点。通过这些技术措施，整个电路的数据传输速率得到大幅提升，由常规电路的约10kbps/s提升到约120kbps/s。
本方案中，共基极放大器三极管的基极，通过同型号三极管发射结及串接的电阻构成共基极放大器的基极偏置电路。
实施例2
本方案还提供一种用于中速通讯的光电耦合器，所述光电耦合器内部集成上述光耦电路，由于该光耦电路原理是采用分立元器件实现的，利用其原理可以将电路集成在光电耦合器中实现同样的功能。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种用于中速通讯的光耦电路，其特征在于：光电耦合器U1输入端的端口1与VC电源接口连接，光电耦合器U1输入端的端口2与电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端与S_in接口连接，所述光电耦合器U1输出端的端口3接地，所述光电耦合器U1输出端的端口4分别连接上拉电阻R1的第一端和三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极分别连接S_out接口和电阻R4的第一端，所述上拉电阻R1的第二端分别连接VD电源接口和电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端与三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极分别连接三极管Q1的基极和电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端和电阻R4的第二端共接于地。
2.如权利要求1所述的一种用于中速通讯的光耦电路，其特征在于：所述三极管Q1和三极管Q2均为PNP型三极管，且规格型号相同。
3.如权利要求1所述的一种用于中速通讯的光耦电路，其特征在于：所述上拉电阻R1的阻值小于100欧姆。
4.一种光电耦合器，其特征在于：所述光电耦合器内部集成有如权利要求1-3任一所述的光耦电路。
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Cited By (1)
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2019
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| CN109861682B (zh) * | 2019-03-21 | 2023-11-28 | 联桥科技有限公司 | 一种用于中速通讯的光耦电路和光电耦合器 |
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