JPH05226966A - 双方向光結合回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １次側、２次側において、入力端子、出力端
子をそれぞれ共通にし、端子数を削減するとともに信号
伝送線路を片側１本ずつで済むようにする。 【構成】 発光ダイオードとフォトトランジスタで構成
される光結合回路を２組有する。電源端子Ｖ_CC−入出力
端子Ｉ／Ｏ₁ 、Ｉ／Ｏ₂ 間に負荷抵抗Ｒ_L1、Ｒ_L2を接続
し、入出力端子Ｉ／Ｏ₁ 、Ｉ／Ｏ₂ −接地端子ＧＮＤ間
に発光ダイオードＤ₁ 、Ｄ₂ と抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ との直列
回路と、フォトトランジスタＰＴ₁ 、ＰＴ₂ とを並列に
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２組の光結合デバイス
を備え、双方向に情報の伝達が可能な双方向光結合回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の双方向光結合回路は、図３に示す
ように、入力端子Ｉ₁ 、Ｉ₂ −接地端子ＧＮＤ間に発光
ダイオードＤ₁ 、Ｄ₂ を、電源端子Ｖ_CC−出力端子Ｏ
₁ 、Ｏ₂間に負荷抵抗Ｒ_L1、Ｒ_L2を、また出力端子Ｏ
₁ 、Ｏ₂ −接地端子ＧＮＤ間にフォトトランジスタＰＴ
₁ 、ＰＴ₂ を接続し、１次側のフォトトランジスタＰＴ
₁ を２次側の発光ダイオードＤ₂ と、また２次側のフォ
トトランジスタＰＴ₂ を１次側の発光ダイオードＤ₁ と
光学的に結合したものであった。

【０００３】即ち、従来の双方向光結合回路では、１次
側および２次側のそれぞれの側において、入力端子と出
力端子が別個の端子として設けられていた。そして、接
地端子ＧＮＤを共通にして、１次側および２次側の端子
は各３本ずつであるので全体で７本の端子を有してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の双方向
光結合回路では、信号を１次側から２次側へ伝送する場
合と、２次側から１次側へ伝送する場合で、それぞれ光
結合回路を構成しているので、１次側の入力端子と、２
次側からの信号を１次側で取り出す出力端子とが異なっ
ており、２次側の入、出力端子も同様に別々になってい
た。

【０００５】従って、従来の双方向光結合回路を用いる
と、周辺回路も２本の信号伝送線路を設けなければなら
なかった。また、光結合回路を２つ１組で用いるので、
両者の接地端子を共通にしても、端子数は、１次側、２
次側全体で７端子となり、端子数が多くなるという問題
点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の双方向光結合回
路では、１次側、２次側のそれぞれの側において入出力
端子が共通になっている。そして、１次側および２次側
において、入出力端子−電源端子間には負荷抵抗が、ま
た入出力端子−接地端子間には、相手側の受光素子と光
学的に結合された発光素子と、受光素子または受光素子
のフォトカレントに応じた電流の流れる素子との並列回
路が接続される。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す回路
図である。同図に示されるように、１次側および２次側
において、電源端子Ｖ_CC−入出力端子Ｉ／Ｏ₁ 、Ｉ／Ｏ
₂ には、負荷抵抗Ｒ_L1、Ｒ_L2が接続され、また入出力端
子Ｉ／Ｏ₁ 、Ｉ／Ｏ₂ −接地端子ＧＮＤ間には、発光ダ
イオードＤ₁ 、Ｄ₂ と抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ との直列回路と、
フォトトランジスタＰＴ₁ 、ＰＴ₂ とが並列に接続され
ている。

【０００８】そして、１次側のフォトトランジスタＰＴ
₁ を２次側の発光ダイオードＤ₂ と、また２次側のフォ
トトランジスタＰＴ₂ を１次側の発光ダイオードＤ₁ と
光学的に結合している。

【０００９】次に、本実施例回路の動作について説明す
る。動作は、信号が１次側から２次側へ伝達される場合
と、２次側から１次側へ伝達される場合とで同様である
ので、以下では１次側から２次側へ信号を伝達する場合
についてのみ説明する。

【００１０】まず、入出力端子Ｉ／Ｏ₁ に発光ダイオー
ドＤ₁ の順方向電圧Ｖ_F1より小さな入力信号電圧Ｖ₁ を
加えたとき（Ｖ₁ ＜Ｖ_F ）は、発光ダイオードＤ₁ は発
光しないのでフォトトランジスタＰＴ₂ はＯＦＦ状態に
とどまる。従って、２次側の発光ダイオードＤ₂ には、
次式の電流Ｉ_D2が流れる。 Ｉ_D2＝（Ｖ_CC−Ｖ_F2）／（Ｒ_L2＋Ｒ₂ ） ただし、Ｖ_F2は発光ダイオードＤ₂ の順方向電圧であ
る。このとき、入出力端子Ｉ／Ｏ₂ には、次式の出力電
圧Ｖ₂ が出力される。 Ｖ₂ ＝Ｖ_F2＋Ｒ₂ Ｉ_D2 ＝Ｖ_F2＋（Ｖ_CC−Ｖ_F2）Ｒ₂ ／（Ｒ₂ ＋Ｒ_L2） ≒Ｖ_F2 上記式において、近似式は、Ｒ₂ がＲ_L2より充分小さな
値であるとき、例えばＲ₂ ＝５０Ω、Ｒ_L2＝１ｋΩの場
合に成り立つ。

【００１１】次に、入出力端子Ｉ／Ｏ₁ にＶ₁ ≫Ｖ_F1な
る入力信号電圧Ｖ₁ を印加すると、発光ダイオードＤ₁
が点灯し、フォトトランジスタＰＴ₂ はＯＮ状態になり
飽和する。このとき、出力電圧Ｖ₂ 、２次側の回路電流
は次式のようになる。 Ｖ₂ ＝Ｖ_CE（ｓａｔ） Ｉ_D2≒０ Ｉ_RL2 ＝（Ｖ_CC−Ｖ_CE（ｓａｔ））／Ｒ_L2≒Ｖ_CC／Ｒ_L2 但し、Ｖ_CE（ｓａｔ）はフォトトランジスタＰＴ₂ の飽
和時のコレクタ−エミッタ間電圧であり、上式のＩ_RL2
の近似式は、Ｖ_CE（ｓａｔ）がＶ_CCより充分小さいとき
に成り立つ。

【００１２】従って、入力信号電圧Ｖ₁ をＶ_F1の上下に
振動させると、出力電圧Ｖ₂ は、Ｖ_CE（ｓａｔ）とＶ_F2
との間で振動する。

【００１３】図２は、本発明の第２の実施例を示す回路
図である。回路構成のうち、第１の実施例と相違する点
は、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ の代わりにコレクタとベースを短絡
したトランジスタＴｒ₃ 、Ｔｒ₄ を用いている点と、フ
ォトトランジスタＰＴ₁ 、ＰＴ₂ に代えてフォトダイオ
ードＰＤ₁ 、ＰＤ₂ とトランジスタＴｒ₁ 、Ｔｒ₂ を用
いている点である。

【００１４】抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ に代えてトランジスタＴｒ
₃ とＴｒ₄ を用いたことにより、入力信号電圧Ｖ₁ に対
する出力電圧Ｖ₂ は次式のように変わる。 Ｖ₁ ＜Ｖ_F1＋Ｖ_BEのとき： Ｉ_D2＝（Ｖ_CC−Ｖ_F2−Ｖ_BE）／Ｒ_L2 Ｖ₂ ＝Ｖ_F2＋Ｖ_BE Ｖ₁ ≫Ｖ_F1＋Ｖ_BEのとき： Ｖ₂ ＝Ｖ_CE（ｓａｔ） Ｉ_D2≒０ Ｉ_RL2 ≒Ｖ_CC／Ｒ_L2 但し、Ｖ_BEはトランジスタＴｒ₃ 、Ｔｒ₄ のベース−エ
ミッタ間電圧である。

【００１５】即ち、入力信号電圧Ｖ₁ を振動させたとき
の出力電圧Ｖ₂ の振動は、Ｖ_CE（ｓａｔ）とＶ_F2＋Ｖ_BE
との間で行われ、トランジスタＴｒ₄ のベース−エミッ
タ間電圧Ｖ_BEだけ振動幅を拡げることができる。

【００１６】また、本実施例では、フォトトランジスタ
ＰＴ₂ の代わりに、フォトダイオードＰＤ₂ とトランジ
スタＴｒ₂ を用いているので、フォトダイオードを大型
化して受光感度を上げ、トランジスタＴｒ₂ を小型化し
て、応答速度を上げることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の双方向光
結合回路は、入出力端子−接地端子間に受光素子と、受
光素子または受光素子のフォトカレントに応じた電流を
流す素子とを並列に接続したものであるので、本発明に
よれば、１次側および２次側において、入力端子と出力
端子とを１本にまとめることができる。従って、本発明
によれば、周辺回路の信号伝送線路を各１本ずつで構成
することができ、また、端子数は片側につき接地端子、
入出力端子、電源端子の３端子となり、接地端子を共通
にすれば全体で５端子と、従来例と比較して２端子少な
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を示す回路図。

【図２】 本発明の第２の実施例を示す回路図。

【図３】 従来例の回路図。

【符号の説明】

Ｄ₁ 、Ｄ₂ 発光ダイオード ＰＴ₁ 、ＰＴ₂ フォトトランジスタ ＰＤ₁ 、ＰＤ₂ フォトダイオード Ｔｒ₁ 〜Ｔｒ₄ トランジスタ Ｒ_L1、Ｒ_L2 負荷抵抗 Ｒ₁ 、Ｒ₂ 抵抗 Ｉ／Ｏ₁ 、Ｉ／Ｏ₂ 入出力端子 Ｉ₁ 、Ｉ₂ 入力端子 Ｏ₁ 、Ｏ₂ 出力端子 ＧＮＤ 接地端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側、２次側の双方に発光素子と受光
   素子とが配置され、１次側の受光素子が２次側の発光素
   子に、２次側の受光素子が１次側の発光素子にそれぞれ
   光学的に結合されている双方向光結合回路において、 １次側および２次側の双方において、第１の電源と入出
   力端子との間には負荷抵抗が接続され、前記入出力端子
   と第２の電源との間には前記発光素子と、前記受光素子
   または前記受光素子のフォトカレントに応じた電流を流
   す素子とが並列に接続されていることを特徴とする双方
   向光結合回路。