专利名称：基于普通光耦的高精度线性隔离电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路，特别是一种基于普通光耦的高精度线性隔离电路，属 于测量技术领域。
背景技术：
光电耦合器由发光器和受光器两部分组成，发光器是一个发光二级管，受光器是 一个光敏三级管，二者密封在同一管壳内。当受光器接受光照时，产生电流输出。由于电信 号以光线为传输介质，因而实现了输入和输出信号在电气上的良好隔离，其具有体积小、寿 命长、无触点、抗干扰、能隔离、响应速度快等突出优点，被广泛应用于输入输出信号的电气 隔离。此外，利用光电耦合器还可以构成与门、或门、与非门等逻辑电路。在利用光电耦合 器的线性耦合直接对模拟信号进行隔离传输时，由于光电耦合器内部发光二级管和光敏三 级管的伏-安特性，使得光电耦合器的“线性区”实际上存在一定程度的非线性失真，无法 满足高线性度的测量要求。对于模拟信号的线性隔离传输的另一种方案是采用线性光耦来 实现的。但是线性光耦工作需要前后端有隔离电源模块进行供电，这对于回线独立的多信 号的小型化产品设计是无法实现的。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于普通光耦的高精度线性隔离 电路，该电路可实现对模拟信号的高精度线性隔离传输且电路简单、可靠，从而克服现有技 术的不足。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案基于普通光耦的高精度线性隔离 电路。包括第一路光电耦合器、第二路光电耦合器和第一运放电路、第二运放电路，所述的 第一路光电耦合器串接第二路光电耦合器，第二路光电耦合器串接第一运放电路；第二运 放电路与第二路光电耦合器并联连接。上述的基于普通光耦的高精度线性隔离电路中，所述第一路光电耦合器的集电极 连接第二路光电耦合器的集电极；第一路光电耦合器的发射极连接第二运放电路的正极， 第二路光电耦合器的发射极连接第二运放电路的负极。前述的基于普通光耦的高精度线性隔离电路中，在所述的第一路光电耦合器和第 二路光电耦合器的发射极分别串联有电阻。前述的基于普通光耦的高精度线性隔离电路中，在所述的串联在第一路光电耦合 器和第二路光电耦合器的发射极上的两个电阻之间还串联有调节电阻。本实用新型的有益效果本实用新型采用双路光电耦合器和双运放电路实现首 先，输入信号通过第一路光耦进行隔离输出，然后将第一路光耦的输出反馈给第二路光耦 用于输入，通过两路光耦的自适应补偿，弥补了单路光耦的隔离传输的非线性，从而实现了 对输入信号的线性隔离传输。本实用新型经过多次验证，非线性度小于1%，除光耦要求进行 一致性筛选外，其他器件无特殊要求。由于二极管存在2V以下导通电压，因此该线性隔离匹配电路适用于输入信号大于2V的非全程线性隔离传输。与现有技术相比，本实用新型基 于负反馈原理，通过使用普通的双路光电耦合器件实现了对模拟信号的高精度线性隔离传 输，电路简单、可靠、廉价、占用空间小，可广泛应用于输入输出信号的电气隔离，特别适用 于信号多、回线独立的小型化产品设计。
图1是本实用新型的电路原理图。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
实施例。如图1所示，双路光耦Dl包括第一路光电耦合器Tl和第二路光电耦合 器T2，双运放电路包括第一运放电路IClA和第二运放电路IClB。第一运放电路IClA采用 射随电路进行信号输出，可以满足低阻抗输出的要求，从而降低对接口电路的影响。第二运 放电路IClB是反馈环节，通过用第一路光电耦合器Tl输出的反馈进行调节流过第二路光 电耦合器T2中二极管的电流，使得两路光耦的稳态电流基本相等，从而补偿了采用单路光 耦进行传输的非线性。第一路光电耦合器Tl串接第二路光电耦合器T2，第二路光电耦合器 T2串接第一运放电路IClA ；第二运放电路IClB与第二路光电耦合器T2并联连接。第一路 光电耦合器Tl的集电极连接第二路光电耦合器T2的集电极；第一路光电耦合器Tl的发射 极连接第二运放电路IClB的正极，第二路光电耦合器T2的发射极连接第二运放电路IClB 的负极。在第一路光电耦合器Tl的发射极串联有电阻R7，在第二路光电耦合器T2的发射 极串联有电阻R6，在电阻R7和电阻R6之间串联有调节电阻R1。电阻R6和电阻R7将三极 管输出电流转化为电压用于反馈输入。通过调节电阻Rl弥补电阻R6和电阻R7的不对称 性，从而使得第一运放电路IClA和第二运放电路IClB正负端电压相等。光电耦合器是电流型器件，在线性区内输出电压和电流成正比。第一路光电耦合 器Tl和第二路光电耦合器T2在同一器件内，因此具有很大的一致性，当二者射极输出电压
相等时，流经两个二极管的电流相等。因此，在A点有节点电流定律，可得J1IZ2 = Afi4 。设二极管导通压降为G，输入电压为Fm = —F(r),则h = (f'^-^)A 。又根据运放的“虚断”，可得A O。设运放IClA输出电压为而边，因此综上可 得，viih + _ — Vd)/R2 = VoutfR5，整理可得Voui = (R5IR2)Vin + (l/i 3 — IfR2)-R5-Vd , 选爲=R3 ,于是妁似=(RJR2Wm。(公式1)由于实际应用中，i 2和马不完全相等，因此采用公式1来设计时，必然会带来理 论值和实际值的误差。此误差的主要因素是马，馬越大误差越大。下面给出民、芩、i 5、 RS、Rl的选取原则1.根据光耦工作的线性工作区来选取工作电流的大小，从而算出爲和乓。2.根据电压输入输出的比例关系(公式1)来确定电阻4的大小。[0016]3.选取凡=i 7。表1是实际测试的一组数据。表1试验测试数据
输入值输出值拟合值I天麦( )( )( )( )16.024. 58764. 59960.012014.5114.15804.16020.002213.0643. 73883. 7388011.5523. 29813.29850.000410.0682.86812.86640.00178· 5752.43732.43160.00577.0291.99021.98140.00885. 50 1.54911.53820,01094.03931.12121.11080.01042.50790.66710.66490.00221. 50.34310. 37140.0283非线性度(%)0.6 实验中双路光耦选用TLP621-2，运放选用TL082ID。经计算拟合直线的方程为 少=0.2912^0.0654,非线性度为0.67%。其中，> 为拟合输出，.τ为拟合输入。本实用新型的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做 出的各种变化均属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种基于普通光耦的高精度线性隔离电路，包括第一路光电耦合器(T1)、第二路光电耦合器(T2)和第一运放电路(IC1A)、第二运放电路(IC1B)，其特征在于所述的第一路光电耦合器(T1)串接第二路光电耦合器(T2)，第二路光电耦合器(T2)串接第一运放电路(IC1A)；第二运放电路(IC1B)与第二路光电耦合器(T2)并联连接。
2.根据权利要求1所述的基于普通光耦的高精度线性隔离电路，其特征在于所述第 一路光电耦合器(Tl)的集电极连接第二路光电耦合器(T2)的集电极；第一路光电耦合器 (Tl)的发射极连接第二运放电路(IClB)的正极，第二路光电耦合器(T2)的发射极连接第 二运放电路(IClB)的负极。
3.根据权利要求2所述的基于普通光耦的高精度线性隔离电路，其特征在于在所述 的第一路光电耦合器(Tl)和第二路光电耦合器(T2)的发射极分别串联有电阻(R7，R6)。
4.根据权利要求3所述的基于普通光耦的高精度线性隔离电路，其特征在于在所述 的串联在第一路光电耦合器(Tl)和第二路光电耦合器(T2)的发射极上的两个电阻(R7， R6)之间串联有调节电阻(R1)。
专利摘要本实用新型公开了一种基于普通光耦的高精度线性隔离电路，包括第一路光电耦合器(T1)、第二路光电耦合器(T2)和第一运放电路(IC1A)、第二运放电路(IC1B)，第一路光电耦合器(T1)串接第二路光电耦合器(T2)，第二路光电耦合器(T2)串接第一运放电路(IC1A)；第二运放电路(IC1B)与第二路光电耦合器(T2)并联连接。本实用新型基于负反馈原理，通过使用普通的双路光电耦合器件实现了对模拟信号的高精度线性隔离传输，电路简单、可靠、廉价、占用空间小，可广泛应用于输入输出信号的电气隔离，特别适用于信号多、回线独立的小型化产品设计。
文档编号G01R15/22GK201707378SQ20102022908
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者史慧明 申请人:中国江南航天工业集团林泉电机厂