专利名称：光电耦合倒相电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输入信号与输出信号间采用光电耦合的倒相电路，属电子电路技术领域。
在电子功率放大器中，为增大输出功率和提高放大器的效率，末级的功率放大通常使用推挽输出。推挽输出电路与单端输出电路不一样，它需要一对幅度相等、相位相反的驱动信号。
一般信号源所给出的多为单端输出信号，要想用来激励末级的推挽功率输出，必须通过倒相电路将它转化为一对幅度相等、相位相反的输出信号。
能提供幅度相等、相位相反输出信号的倒相电路很多，但若要求倒相电路的输出与输入之间在电气上相互绝缘、则满足此条件的倒相电路目前已知的仅有变压器倒相电路一种。
变压器倒相电路不但在输入、输出及各绕组间实现了电气上的相互绝缘隔离、而且绕组个数的多少、初次级间的变比还可随意设置和调整，输出信号的对称性也比较好。
但是、对于一个高品质的变压器，例如一个适用于Hi-Fi声频工程中的倒相用输入变压器，要想在整个声频范围内保持变压器传输特性的平直是很困难的。由于电感/漏感比等诸多的因素使得变压器的绕制工作变得十分地复杂和困难，加之体积过大、又笨重、不但容易产生电磁干扰、振动和噪声，而且生产成本过高，故即便在普通的声频电路中也很少使用。
本发明的任务是提供一种结构简单、电气绝缘性能如同变压器倒相电路一样优良、但单向传输特性相应更好、共模抑制比大、低噪声、低重量、小体积、低成本的光电耦合倒相电路。
本发明的技术方案如下光电耦合倒相电路的构成十分简单，它主要由一个单端输出的信号源和一对光电耦合器及其偏置电路组成将一个单端输出信号源的输出信号分别同时加到一对光电耦合器输入发光二极管的阳极和阴极，为使光电耦和器工作于线性放大状态、光电耦合器的输入发光二极管和输出晶体管均应施予适宜的偏置；这样、经过“电”—“光”—“电”的隔离和转换，当输出晶体管为共集电路时由发光二极管阳极输入信号的光电耦合器便可从其输出晶体管的发射极输出一个被放大了的同相信号，由发光二极管阴极输入信号的光电耦合器则可从其输出晶体管的发射极输出一个被放大了的反相信号；同理、当输出晶体管被接成共射电路时由发光二极管阳极输入信号的光电耦合器可从其输出晶体管的集电极极输出一个被放大了的反相信号，由发光二极管阴极输入信号的光电耦合器亦可从其输出晶体管的集电极输出一个被放大了的同相信号；很显然、当该倒相电路中使用元件的各参数都相互对称时，这两个输出信号幅度相等但相位相反。
由于本发明光电耦合倒相电路采用光电耦合器为倒相器件，因而该电路便承袭了光电耦合器的固有特性而具备了以下优势1.信号以光为媒介进行传播、信号的输入和输出在电气上绝缘且绝缘电阻一般大于104MΩ，耐压也较高、从500V-1000V(最高可达10KV)、隔离性能优良。
2.信号间采用了“电”—“光”—“电”的传播方式，具有良好的单向传播特性、输出信号不会反馈至输入端。
3.输入发光二极管属低阻抗电流驱动器件，故电路的共模抑制比大、噪声小。
4.输入、输出间的隔离电容＜2pf，故电路的响应速度快、信号传输的时延最快可达几十mμs。
除了以上特性之外、与变压器倒相电路相比光电耦合倒相电路在同样完成了输入、输出间相互绝缘和隔离的同时体积更小、且重量大幅降低，由于革除了倒相变压器，这又避免了相应的电磁干扰、振动和噪声。
图1是表明本发明“光电耦合倒相电路”的基本电路构型图。
图2是表明本发明“光电耦合倒相电路”的实施例1的电路构型图。
图3a、图3b是表明本发明“光电耦合倒相电路”的实施例2的电路构型图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明图1是表明本发明“光电耦合倒相电路”的基本电路构型图。
在图1中、电源VDD通过电阻R1和R2为光电耦合器中的输入发光二极管提供适宜的偏置，单端的输入信号Vi经电容器C1、C2被分别同时加到光电耦合器N1中发光二极管的阴极和光电耦合器N2中发光二极管的阳极；经过“电”—“光”—“电”的隔离和转换，便可从另具独立电源和偏置的光电耦合器N1中输出晶体管的发射极得到被放大了的反相输出信号Vo-，而可从同样另具独立电源和偏置的光电耦合器N2中输出晶体管的发射极得到被放大了的同相输出信号Vo+。当C1、R1、R6、R4、N1、Vcc1与C2、R2、R5、R6、N2、Vcc2间的参数完全对称时，输出信号Vo-和Vo+间不但相位相反且幅度也相等。
很显然，电路中的倒相器件为一对光电耦合器。可以看出当需要多组倒相输出时、只需增加电路中光电耦合器的对数，增加后的光电耦合器可以采取串联或并联的型式；各光电耦合器输出部分的供电可以采用共地、悬浮或相互隔离中的任一种型式；而光电耦合器的输出则可根据后级要求的不同而采用双极型晶体管、场效应管或达林顿管等任一种型式。
实施例1图2是表明本发明“光电耦合倒相电路”的实施例1的电路构型图。
在图2电路中、电源±VDD通过由两只接成源极输出器的信号引导晶体场效应互补对管Q1、Q2为一对光电耦合器N1和N2的输入发光二极管提供适宜的正向偏置，并用作输入发光二极管与信号源之间的阻抗隔离；信号源通过晶体场效应互补对管Q1、Q2的引导、将单端的输入信号Vi分别同时加到这对光电耦合器N1和N2输入发光二极管的阳极和阴极；这样、通过“电”—“光”—“电”的隔离和转换，便可在这对与输入电路间另具独立供电的光电耦合器输出晶体管的发射极得到一对幅度相等、相位相反的输出信号。
按以下参数，不接电容器C1、C2Ro＝330K VDD＝±6V Vcc＝+27VR1＝51Ω R3＝200K※ R4＝2KQ12SK213 N1TLP631R2＝51Ω R5＝200K※R6＝2KQ22SJ76 N2TLP631输入信号频率20Hz-20KHz输入信号幅度6.0VP-P输出信号幅度19.0VP-P以上参数不变，接入电容器C1、C2(C1＝C2＝470μf/16V)输入信号幅度1.5VP-P输出信号幅度19.0VP-P实施例2有时，作为末级的功率放大电路需要的不止是一对而是数对幅度相等、相位相反、且须上下对称的输入激励信号，例如一个末级是互补对称输出型式的桥式功率放大器。和变压器倒相电路一样，本发明“光电耦合倒相电路”同样能满足这类特殊的要求图3a、图3b是表明本发明“光电耦合倒相电路”的实施例2的电路构型图。
图3a、图3b与图2电路大体相同，在此二电路中、光电耦合器必须输出两对幅度相等、相位相反且上下对称的输出信号；为此、可将两对光电耦合器N1和N2、N3和N4分别按图3a、所示的方式串联或按图3b所示的方式并联。在图3b中、新增的电阻R1′、R2′与原电路中的R1、R2一同为相并联的光电耦合器的输入发光二极管均衡电流。不论是在图3a还是在图3b中，为满足上下对称输出的特殊要求和便于与后级电路间实现直耦，两对光电耦合器N1和N2、N3和N4的输出晶体管各自应采用两两间相互补的型式。由于光电耦合器N1和N4输出晶体管的后级间在直流上电位相等，故光电耦合器N1和N4输出晶体管的供电共用一个电源Vcc A；同理光电耦合器N2和N3输出晶体管的后级间在直流上电位相等，故光电耦合器N2和N3输出晶体管的供电同样可合用一个公共的电源Vcc B。
权利要求
1.一种光电耦合倒相电路，其特征是电路中的倒相执行器件为“光电耦合器”。
2.一种具有权利要求1的光电耦合倒相电路，其特征是单端的输入信号被分别同时加到至少一对具有适宜偏置光电耦合器的输入发光二极管的阳极和阴极，经过“电”—“光”—“电”的隔离和转换，由光电耦合器的输出晶体管输出两两幅度相等、但相位相反的输出信号。
3.一种具有权利要求1和权利要求2的光电耦合倒相电路，其特征是光电耦合器的输出可根据后级要求的不同而采用双极型晶体管、场效应管或达林顿管等任一种型式。
全文摘要
本发明是以光电耦合器为倒相执行器件的一种倒相电路,电路中、单端的输入信号被分别同时加到至少一对有适宜偏置光电耦合器的输入发光二极管的阳极和阴极,经过“电”－“光”－“电”的隔离和转换、由光电耦合器的输出晶体管输出两两幅度相等、相位相反的输出信号。该电路具有光电耦合隔离的谐多优点、是适用于输出、输入间需要在电气上相互绝缘的一种倒相电路,它可以作为变压器倒相电路的一个替换方案。
文档编号H03F3/26GK1265537SQ00104609
公开日2000年9月6日 申请日期2000年3月16日 优先权日2000年3月16日
发明者李希强 申请人:李希强