专利名称：光耦隔离电路的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及光耦传输技术领域，尤其涉及一种光耦隔离电路。
背景技术：
光耦合器(optical coupler，简写为0C)也称为光电隔离器或光电耦合器，简称 为光耦。光耦是以光为媒介来传输电信号的器件。光耦通常是把发光器(例如发光二极 管)与受光器(例如光敏半导体管)封装在同一管壳内形成的。当光耦的输入端加电信号 时，发光器会发出光线，受光器接受发光器发出的光线之后产生光电流，产生的光电流从光 耦的输出端流出，从而实现了“电-光-电”转换，起到输入、输出隔离的作用。由于具有体 积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输出和输入之间绝缘、单向传输信号等优点，光耦在 数字电路上具有广泛应用。在接入终端产品中，光耦被用于实现基带控制芯片与数字接口之间的隔离，将低 压与高压电路分开；其中，数字接口例如可以为模拟电话业务(POTS)接口或编译码芯片 (CODEC)接 口。由于数字接口的速率越来越高，就要求光耦的传输速率也越来越高。为了满足高 传输速率，现有技术中一般使用高速光耦，然而高速光耦对材质和工艺均有较高要求，因此 高速光耦的成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种光耦隔离电路，以提高光耦的传输速率，降低成本。本发明实施例提供一种光耦隔离电路，包括光耦，所述光耦包括发光二极管和用 于将所述发光二极管发出的光信号转换成电信号的光电三极管；所述光电三极管的基极通过耦合电容器与外部信号源的输出端电连接。本发明实施例的光耦隔离电路，通过在外部信号源的输出端与光电三极管的基极 之间连接耦合电容器，使得外部信号源输出的数字信号中的高频分量可以通过该耦合电容 器直接驱动该光电三极管，而外部信号源输出的低频分量仍然通过光耦传输，由此可以提 高光耦的传输速率，降低光耦的成本。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。图1为本发明光耦隔离电路实施例一的示意图；图2为光耦的结构示意图；图3为本发明光耦隔离电路进行光耦隔离时的信号时序图4为本发明光耦隔离电路实施例二的示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明光耦隔离电路实施例一的示意图，如图1所示该光耦隔离电路包括光耦Ul ；光耦Ul包括发光二极管D和光电三极管T ；光电三 极管τ用于将发光二极管D发出的光信号转换成电信号；并且光电三极管T的基极通过耦 合电容器Cl与外部信号源V的输出端电连接。该光耦隔离电路工作的过程可以为外部信号源V输出数字信号，该数字信号经 发光二极管D回流到外部信号源V的接地端，同时该数字信号中的高频分量通过耦合电容 器Cl直接驱动光电三极管T ；由此，该数字信号中的高频分量可以通过耦合电容器Cl直接 传输到光电三极管T，并经光电三极管T传输出去；而该数字信号中的低频分量仍然通过光 耦传输，即该数字信号经过发光二极管D使得发光二极管D发光，光电三极管T将发光二极 管D发出的光信号转化为电信号输出。其中，本发明各实施例中，未经本发明实施例改进时 光耦的传输能力能够传输的信号的频率，称为低频，该频率对应的信号称为低频分量；与低 频分量相对应，未经本发明实施例改进时光耦的传输能力不能传输的信号的频率，称为高 频，该频率对应的信号称为高频分量。本实施例提供的光耦隔离电路，可以提高光耦传输的速率，下面结合图2和图3进 行具体说明。图2为光耦的结构示意图；图3为本发明光耦隔离电路进行光耦隔离时的信 号时序图。如图2所示，光耦Ul包括发光二极管D和光电三极管T。光耦在进行信号传输时 会产生时延，该时延包括以下时间段发光二极管D的电光转换tl、光传输t2、光电三极管 的光电转换t3、以及光电三极管产生的时延t4。其中，t2可以忽略不计；而对于光电三极 管产生的时延t4，由于现有的工艺很容易得到频率为几兆赫(MHz)的光电三极管，由此使 得时延t4可以很小。为了能提高光耦的传输速率，现有技术中通常使用频率高(例如几兆 赫)的光耦，但是频率高的光耦的成本通常较高。而本发明实施例通过增加一个耦合电容 器Cl来缩短t3的时间，由此本发明实施例中无需使用高频率的光耦就可以达到高传输速 率。如图3所示，(a)为图1所示实施例中外部信号源V输出的数字信号；(b)为数字信 号(a)通过耦合电容器Cl耦合到光电三极管基极的信号；(c)为数字信号(a)通过光耦耦 合到光电三极管基极的信号；(d)为光电三极管输出的合成信号，即为信号(b)和信号(C) 的合成信号。由图3可以看出，如果没有耦合电容器Cl，而仅仅是通过光耦耦合传输数字信号 (a)时，经光电三极管传输的信号为信号(c)，由信号(c)可以看出，数字信号(a)中的高频 分量(也称为边缘信号)在传输时产生时延；当包含有耦合电容器Cl时，由于耦合电容器 Cl将数字信号中的高频分量直接耦合到光电三极管，如信号(b)所示，使得该数字信号中的高频分量在传输时产生的时延大大减小，由此就提高了传输速率。本发明实施例通过耦合电容器Cl将数字信号中的高频分量直接耦合到光电三极 管，尽管牺牲了部分隔离度，但是由于其大大提升了低速光耦的响应速度，提高了光耦传输 的速率，降低了光耦的成本，所以本发明实施例尤其可以应用在对隔离度要求不是很高，但 是对成本、传输速率要求高的情况下。例如通过本发明实施例提供的方案，可以使用几 十千赫(kHz)甚至几千赫(kHz)的光耦替代几兆赫(MHz)的光耦就能达到与几兆赫(MHz) 的光耦同样的传输速率，从而大大降低隔离成本。当外部信号源输出的信号不需要放大时，在信号经光耦传输的过程中，可以经由 光电三极管的射极输出；当外部信号源输出的信号需要经过放大时，在经光耦传输的过程 中，可以经由光电三极管的集电极输出。本发明实施例提供的光耦隔离电路可以应用在信 号从射极输出的情况下，也可以应用在信号从集电极输出的情况下。下面分别对这两种情 况下的光耦进行相应的描述。下面结合图1具体说明信号从光电三极管的射极输出的情况。如图1所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的光耦隔离电路中还可 以包括光电三极管T的射极通过隔离电容器C2与外部信号源V的接地端电连接，用于形 成回路；光电三极管T的射极和基极之间电连接反馈电阻Rl (即第一反馈电阻)，该反馈电 阻Rl用于加快光电三极管T的导通速率；光电三极管T的射极通过反馈电容器C3与外部信号源V的输出端电连接，该反馈 电容器C3可以用于将高频能量直接耦合到输出端，进一步提升信号传输速率；光电三极管T的射极与隔离电容器C2之间电连接反馈电阻R2(即第二反馈电 阻)；外部信号源V的输出端经限流电阻R3与发光二极管D电连接。其中，本发明各实施例中的耦合电容器Cl的电容可以为IOpF IyF;该耦合电 容器Cl的类型可以为高频电容，例如为瓷片电容。需要说明的是，各实施例中的耦合电容器Cl的电容值由传输数字信号的频率和 后极电路在光电三极管基极对地端口上的反射电阻决定，例如当传输数字信号的频率f 为 IMHz,反射电阻 Rr 为 IkHz 时，可以选择 0. 5/ (Rrf) > Cl > 1/(6. 28 X IOfRr)，艮P 0. 5nF > Cl > 0. 016nF ；本实施例中的隔离电容器C2的电容值由Cl来决定，例如通常C2的电 容值为Cl的10倍。下面结合图1对上述隔离耦合电路的工作流程进行描述数字信号从外部信号源V的输出端输出，经限流电阻R3和发光二极管D，回流到外 部信号源V的接地端；同时，数字信号从外部信号源V的输出端输出，经耦合电容器Cl到达 光电三极管T的基极，然后经光电三极管T的射极、反馈电阻R2到达隔离后的次级接地端， 再通过隔离电容C2回流到外部信号源V的接地端(即隔离前的初级接地端)；从光电三极管T的射极输出的信号经反馈电阻Rl反馈给光电三极管T的基极；且 从光电三极管T的射极输出的信号经反馈电容C3反馈给外部信号源V的输出端。本发明实施例的光耦隔离电路，通过在外部信号源的输出端与光电三极管的基极之间连接耦合电容器，使得外部信号源输出的数字信号中的高频分量可以通过该耦合电容 器直接驱动该光电三极管，而外部信号源输出的低频分量仍然通过光耦传输，由此可以提 高光耦的传输速率，降低光耦的成本。下面结合图4具体说明信号从光电三极管的集电极输出的情况。图4为本发明光耦隔离电路实施例二的示意图，本实施例所述的光耦隔离电路应 用于信号从光电三极管的集电极输出的情况，如图4所示该光耦隔离电路包括光耦Ul ；光耦Ul包括发光二极管D和光电三极管T ；并且光 电三极管T的基极通过耦合电容器Cl与外部信号源V的输出端电连接。并且，光电三极管T的射极通过隔离电容器C2与外部信号源V的接地端电连接， 用于形成回路；光电三极管T的集电极与电源之间电连接反馈电阻R2(即第三反馈电阻)；外部信号源V的输出端经限流电阻R3与发光二极管D电连接。下面结合图4对上述隔离耦合电路的工作流程进行描述数字信号从外部信号源V的输出端输出，经限流电阻R3和发光二极管D，回流到外 部信号源V的接地端；同时，从外部信号源V的输出端输出的数字信号的高频成分，经耦合 电容器Cl到达光电三极管T，经光电三极管T的基射结、隔离电容C2回流到外部信号源V 的接地端；经光电三极管T放大后的信号经由光电三极管T的集电极输出。本发明实施例的光耦隔离电路，通过在外部信号源的输出端与光电三极管的基极 之间连接耦合电容器，使得外部信号源输出的数字信号中的高频分量可以通过该耦合电容 器直接驱动该光电三极管，而外部信号源输出的低频分量仍然通过光耦传输，由此可以提 高光耦的传输速率，降低光耦的成本。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
1.一种光耦隔离电路，其特征在于包括光耦，所述光耦包括发光二极管和用于将所 述发光二极管发出的光信号转换成电信号的光电三极管；所述光电三极管的基极通过耦合电容器与外部信号源的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的光耦隔离电路，其特征在于所述光电三极管的射极和基极 之间电连接第一反馈电阻。
3.根据权利要求2所述的光耦隔离电路，其特征在于所述光电三极管的射极通过反 馈电容器与所述外部信号源的输出端电连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光耦隔离电路，其特征在于所述光电三极管的射 极通过隔离电容器与所述外部信号源的接地端电连接。
5.根据权利要求4所述的光耦隔离电路，其特征在于所述光电三极管的射极与所述 隔离电容器之间电连接第二反馈电阻。
6.根据权利要求1所述的光耦隔离电路，其特征在于所述光电三极管的集电极与电 源之间电连接第三反馈电阻。
7.根据权利要求6所述的光耦隔离电路，其特征在于所述光电三极管的射极通过隔 离电容器与所述外部信号源的接地端电连接。
全文摘要
本发明实施例提供一种光耦隔离电路，该光耦隔离电路包括光耦，所述光耦包括发光二极管和用于将所述发光二极管发出的光信号转换成电信号的光电三极管；所述光电三极管的基极通过耦合电容器与外部信号源的输出端电连接。本发明实施例的光耦隔离电路，通过在外部信号源的输出端与光电三极管的基极之间连接耦合电容器，使得外部信号源输出的数字信号中的高频分量可以通过该耦合电容器直接驱动该光电三极管，而外部信号源输出的低频分量仍然通过光耦传输，由此可以提高光耦的传输速率，降低光耦的成本。
文档编号G02B6/42GK102073108SQ20101057887
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者狄伟 申请人:华为终端有限公司