光耦的工作原理

耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。

光耦的作用

由于光耦種類繁多，結(jié)構(gòu)獨特，優(yōu)點突出，因而其應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用以下場合：

（1）在邏輯電路上的應(yīng)用

光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。

（2）作為固體開關(guān)應(yīng)用

在開關(guān)電路中，往往要求控制電路和開關(guān)之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現(xiàn)。

（3）在觸發(fā)電路上的應(yīng)用

將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問題。

（4）在脈沖放大電路中的應(yīng)用

光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號進行放大。

（5）在線性電路上的應(yīng)用

線性光電耦合器應(yīng)用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。

（6）特殊場合的應(yīng)用

光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點繼電器以及用于A/D電路等多種場合。

光耦用作固體繼電器的電路圖

采用光耦作固體繼電器具有體積小、耦合密切、驅(qū)動功率小、動作速度快、工作溫度范圍寬等優(yōu)點。圖1 所示是一個光耦用作固體繼電器的實際電路圖，它的左半部分電路可用于將輸入的電信號Vi變成光耦內(nèi)發(fā)光二極管發(fā)光的光信號;而右半部分電路則通過光耦內(nèi)的光敏三極管再將光信號還原成電信號，所以這是一種非常好的電光與光電聯(lián)合轉(zhuǎn)換器件。光耦的電流傳輸比為20%，耐壓為150V，驅(qū)動電流在8～20mA之間。在實際使用中，由于它沒有一般電磁繼電器常見的實際接點，因此不存在接觸不良和燃弧打火等現(xiàn)象，也不會因受外力或機械沖擊而引起誤動作。所以，它的性能比較可靠，工作十分穩(wěn)定。

用光耦代替音頻變壓器的電路圖

在線性電路中，兩級放大器之間常用音頻變壓器作耦合。這種耦合的缺點是會在變壓器鐵芯片中損耗掉一部分功率，并可能造成某些失真。而如果選用光耦來代替音頻變壓器就可以克服上述這些缺點。當(dāng)輸入信號Vi經(jīng)三極管BG1、BG2前級放大之后，驅(qū)動光耦左邊的LED發(fā)光，并被右邊的光敏管全部吸收并轉(zhuǎn)換成電信號，此信號經(jīng)后級電路BG3 放大，并由該管的發(fā)射極通過電容器C3后輸出一個不失真的放大信號V0。由于該電路將前后兩級放大器之間完全隔離，因而杜絕了地環(huán)路可能引起的干擾。同時由于該電路還具有消噪功能，因此避免了信號的失真。整個電路的總增益可望達到20dB以上，帶寬約120kHz。