专利名称：高速低功耗光电耦合电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电路技术领域，涉及一种高速低功耗光电耦合电路。
背景技术：
光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组成的耦合器件。当发光二极管通过 电流而发光时，光敏三极管一基板间产生光电流，这个光电流注入基极使光敏三极管导 通。因此它兼有信号传输和隔离作用，在抗干扰电路中得到广泛应用。但在对高速脉冲 信号进行测量和传输的场合，普通型光耦的高频特性差使它的应用受到很大限制。决定光耦器件本身频率特性的因素很多，但主要有光耦内部的发光延时，光敏 三极管频率特性，这些都与制造器件的材料有关，但使用中不同的外围电路对其频率特 性也有很大影响。图1所示是常用的一种光电耦合器电路，其中电阻Rl为发光二极管的限流电 阻，R2为光敏三极管的集电极电阻，Cl为发光二极管正极和负极之间的等效分布电容， C2为光敏三极管的集电极与发射极之间的等效分布电容。这个电路的工作过程如下当 V1为高电平时，发光二极管导通发光，光敏三极管饱和，Vtl输出为低电平；当V1为低电 平时，发光二极管截止熄灭，这时光敏三极管也截止，Vtl为高电平。该电路适应于低频 信号，但当V1的频率很高时Vtl的输出就不理想了，波形如图2所示。
发明内容鉴于现有光耦电路使用中存在的不足，本实用新型在提高光耦频率响应特性同 时，可以大大降低整个电路的功耗。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型包括输入电阻、加速电容、第一光电耦合器和第二光电耦合器。输入电阻与加速电容并联，输入电阻与加速电容并联的一个节点作为光电耦合 电路的信号输入端，输入电阻与加速电容并联的另一个节点分别与第一光电耦合器输入 端负极和第二光电耦合器输入端正极连接，第一光电耦合器输入端正极接供电电源，第 二光电耦合器输入端负极接地；第一光电耦合器输出端正极接供电电源，第一光电耦合 器输出端负极与第二光电耦合器输出端正极连接作为光电耦合电路的信号输出端，第二 光电耦合器输出端负极接地。本实用新型电路简单，易于实现，既具有良好的频率特性，又具有功耗低的特 点。特别适用于对电源容量要求较为苛刻的场合。该电路采用速度较快的TIL系列光耦 器件，工作频率可达500KHz以上。正是这样的优势使其不仅可以在在抗干扰电路中广 泛应用，同样也可应用于对高速脉冲信号进行测量和传输的场合。
图1为典型的光耦电路；[0011]图2为在输入为2kHz下典型的光耦电路输出波形图；图3为本实用新型电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图3所示，高速低功耗光电耦合电路包括输入电阻R、加速电容C、第一光电 耦合器和第二光电耦合器，第一光电耦合器内部由输入端的发光二极管Dl和输出端的光 敏三极管Tl组成，第二光电耦合器内部由输入端的发光二极管D2和输出端的光敏三极 管T2组成，光电耦合器可选用TLP521-1、TLP521-2或TLP521-4。输入电阻R与加速电容C并联，输入电阻R与加速电容C并联的一个节点作为 光电耦合电路的信号输入端V1,输入电阻R与加速电容C并联的另一个节点分别与发光 二极管Dl负极和发光二极管D2正极连接，发光二极管Dl正极接+5V，发光二极管D2 负极接地；光敏三极管Tl的集电极接供电电源Vcc，光敏三极管Tl的发射极与光敏三极 管T2的集电极连接作为光电耦合电路的信号输出端Vtl，光敏三极管T2的发射极接地。本实用新型提高输入回路频率响应特性的原理是在输入电阻R两端接一小容 量电容C( 一般取50pf 470pf)。当V1为高电平时，由于C不能突变，V1瞬间电压直 接加在输入二极管等效分布电容的两端，该等效分布电容立刻被充满电，二极管很快正 常发光。而当V1为低电平时，由于输入端的等效分布电容首先直接对电容C放电，电容 C两端电压极性与等效分布电容的极性相反，从而使等效分布电容两端电压很快降至低 电平，二极管很快熄灭。因此电容C具有加速电容作用，提高了输入回路的频率响应特 性。本实用新型提高输出回路频率响应特性的原理是电阻R为发光二极管Dl、D2 的限流电阻，C为加速电容。光敏三极管Tl、T2组成对称推挽电路。当V1为低电平 时，Dl发光，D2熄灭，光敏三极管Tl饱和，T2截止，则Vtl输出为高电平。当乂为 高电平时，Dl熄灭，D2发光，光敏三极管T2饱和，Tl截止，则Vtl输出低电平。可 见由于输出电路通过三极管Tl和T2的饱和状态输出高、低电平，输出回路的时间常数很 小，从而使输出电路的频率响应特性有了很大的提高。该电路还具有低功耗的特点，由于输入回路有加速电容，且输出回路省去了图1 中的电阻R2，Tl饱和时的直流负载为T2的截止状态电阻，T2饱和时的直流负载为Tl 的截止状态电阻，故输出回路对输入光强要求降低，因此可适当地提高限流电阻R。这 样虽然电阻R在整个信号周期中均有电流通过，但实际上总的输入电流没有增加。另外 又由于输出电路仅在Vtl发生跳变时，光敏三极管Tl、T2对分布电容充放电，而在V。 为高电平和低电平时，光敏三极管Tl、T2无电流通过，所以输出回路在工作频率不太高 时几乎不消耗电能。因此该设计大大降低了整个电路的功耗。
权利要求1.高速低功耗光电耦合电路，包括输入电阻、加速电容、第一光电耦合器和第二光 电耦合器，其特征在于输入电阻与加速电容并联，输入电阻与加速电容并联的一个节点作为光电耦合电路 的信号输入端，输入电阻与加速电容并联的另一个节点分别与第一光电耦合器输入端负 极和第二光电耦合器输入端正极连接，第一光电耦合器输入端正极接供电电源，第二光 电耦合器输入端负极接地；第一光电耦合器输出端正极接供电电源，第一光电耦合器输 出端负极与第二光电耦合器输出端正极连接作为光电耦合电路的信号输出端，第二光电 耦合器输出端负极接地。
专利摘要本实用新型公开了一种高速低功耗光电耦合电路。现有的电耦合电路频率响应特性不好。本实用新型中的输入电阻与加速电容并联，输入电阻与加速电容并联的一个节点作为光电耦合电路的信号输入端，输入电阻与加速电容并联的另一个节点分别与第一光电耦合器输入端负极和第二光电耦合器输入端正极连接，第一光电耦合器输入端正极接供电电源，第二光电耦合器输入端负极接地；第一光电耦合器输出端正极接供电电源，第一光电耦合器输出端负极与第二光电耦合器输出端正极连接作为光电耦合电路的信号输出端，第二光电耦合器输出端负极接地。本实用新型电路简单，既具有良好的频率特性，又具有功耗低的特点。
文档编号H03K19/14GK201805416SQ20102028943
公开日2011年4月20日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者李永宁, 陈国金 申请人:杭州电子科技大学