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文檔簡介
1、3.19光耦合器件的應(yīng)用.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉光耦合器件及其種類,基本掌握常用光耦合器件的使用。2. 會設(shè)計(jì)調(diào)試光耦合器件的常用電路類型。實(shí)驗(yàn)原理1. 器件簡介光電耦合器是一種電信號的耦合器件,它一般是將發(fā)光二極管和光敏二極管的光路耦合在一起,輸入和輸出之間可以不共地,輸入信號加于發(fā)光二極管上,輸出信號由光敏二極管取出。光耦合器傳輸?shù)男盘柨梢詾閿?shù)字信號,也可以為模擬信號,只是對器件要求不同,故選擇時應(yīng)針對輸入信號選擇相應(yīng)的光電耦合器。模擬信號所用光耦常稱為線性光耦,光電耦合器在傳輸信號的原理上與隔離變壓器相同,但它體積小,傳輸信號的頻率高,使用方便,光電耦合器一般采用DIP封裝。光電耦合器常用在
2、接口電路中, 作為兩種供電電路間的信號轉(zhuǎn)換, 常見光電耦 合器如GO 100系列、GO 200系列和GO 300系列,其內(nèi)部電路如圖 3-19-1、 圖3-19-2、圖3-19-3,三極管輸出系列 4N25/26/27,內(nèi)部電路如圖 3-19-4。其典型 應(yīng)用如圖3-19-5、圖3-19-6所示。圖3-19-1 G0-100 系列圖3-19-3 G0-300 系列圖3-19-2 G0-200 系列圖 3-19-4 4N25/26/27圖3-19-5線形應(yīng)用+5V+ 12V由圖3-19-5可看出,信號經(jīng)運(yùn)放放大后,驅(qū)動二極管,光電耦合器作其負(fù)載, 經(jīng)光電耦合器后,信號到達(dá)了輸出端,且供電電壓由另
3、一組電源供電實(shí)現(xiàn)了輸入和 輸出間的電氣隔離。圖3-19-6所示電路,是典型的繼電器驅(qū)動電路。為了實(shí)驗(yàn)的方便,這里選擇的是小電流驅(qū)動,實(shí)際應(yīng)用時,可實(shí)現(xiàn)大電流驅(qū)動,比如控制總電源的切斷與接通。2. 設(shè)計(jì)舉例以圖3-19-6為例。先看Ti管。輸入信號為開關(guān)信號,當(dāng)高電平時, Ui=3.5V, 此時基極電流限制在1mA左右,故有Ui -Ube =imA,所以,有:Rb1Rb1U i - U be1 b13-19-13.5 -0.71= 2.8K1mA左右,壓降為 1.3V左RcVcc1 -UfIc13-19-2三極管飽和,Vces三0,又光耦正向電流一般工作在V - U右,若取Ic1=4mA,則,可
4、得:式中Uf可在1.31.5V之間取值。一般電流大,壓降大,反之,亦然。這里取Uf=1.3V,5 1 3Vcc1=+5V,所以,可得Rc0.925K,取Rc =1K再看驅(qū)動一邊電路。4光耦輸出端負(fù)載 R1,工作電流略為10%Ic1=0.4mA ,若負(fù)載R1 = 10K1 ,則UR1 = 4V ,40 7可求得Rb23.3K,取Rb2 =3.9K,圖中J為繼電器線圈,應(yīng)選112V/2mA 一種,最大工作電流不要超過10mA。 D為阻尼二極管,一旦二極管截止時,線圈中的電流通過 D作為泄放電路。否則,產(chǎn)生的高壓會擊穿三極管,Ti和T2均可選擇.50、ICM _50mA、Vceo -25V即可。阻尼
5、二極管一般用整流二極管,阻尼特性好。LD為發(fā)光二極管,選用紅或綠色即可,工作電流在1mA5mA之間,壓降1.3V。V - U12_13則電阻r2 空 LD10.7K,取R2 =10K,若亮度不明顯,可Ild1適當(dāng)加大工作電流。圖3-19-5電路,有興趣的同學(xué)自己推算一下各電阻元件的取值。運(yùn)放和三極管無特殊要求。只是三極管工作電流取2mA左右,應(yīng)工作在放大區(qū)。三設(shè)計(jì)任務(wù)1. 預(yù)習(xí)要求(1) 預(yù)習(xí)有關(guān)光電耦合器件的基本使用知識,常見參考含義。(2) 按要求設(shè)計(jì)一個光電隔離電路,并寫出設(shè)計(jì)過程、調(diào)試過程。2. 設(shè)計(jì)要求(1) 設(shè)計(jì)一控制電路,輸出為 TTL電平信號,輸出為+12V的驅(qū)動電壓。要求TT
6、L信號部分與輸出控制部分電隔離。即不能共地。電路可參考3-19-6。(2) 設(shè)計(jì)一接口轉(zhuǎn)換電路,輸入為交流信號,輸出應(yīng)與計(jì)算機(jī)相連,兩者間要求不共地,分別考慮小信號和大信號兩種情況。3. 實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)要求(1)為必做內(nèi)容,(2)有一定難度,需調(diào)試才可定型,建議有能力的同學(xué)完成。四. 調(diào)試步驟1. 電路連接完成后,檢查無誤,加上電源,注意輸入部分和輸出部分不共地2. 正常時,不加信號,發(fā)光二極管不亮,加一高電平(約3.5V),發(fā)光二極管應(yīng)發(fā)亮, 否則,檢查電路。3. 測量光耦輸入電流與輸出電流之比為多少,壓降是多少。五. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 繪出調(diào)試好的電路圖2. 光耦器件基本參數(shù)的測量數(shù)值及結(jié)果3. 分析與討論六. 思考題1. 通過實(shí)驗(yàn),你認(rèn)為通常什么場合下光耦合器件應(yīng)用較多?2. 除實(shí)驗(yàn)中提到的電路類型,你還找到其他光耦合器件應(yīng)用的電
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