光電耦合器件在電子電路中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)1

1、 光電耦合器件在電子電路中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)光電耦合器件在電子電路中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)P 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉光熟悉光電電耦合器件及其種類，基本掌握常用耦合器件及其種類，基本掌握常用 光光電電耦合器件的使用。耦合器件的使用。2掌握光掌握光電電耦合器件的常用電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試方法。耦合器件的常用電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試方法。 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器( 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱 運(yùn)放運(yùn)放 ) Operational Amplifier凹口或小圓凹口或小圓孔作為標(biāo)記孔作為標(biāo)記 雙列直插雙列直插 DIP (Double In Line Package) 表面貼裝表面貼裝(扁平扁平) SMD (Surface Mount

2、ing Device)芯片座芯片座8腳腳正電源正電源負(fù)電源負(fù)電源同相同相輸入輸入反相反相輸入輸入輸出輸出調(diào)零端調(diào)零端調(diào)零端調(diào)零端懸空懸空A741（A741引腳引腳 或或 運(yùn)放運(yùn)放LM741）二、相關(guān)知識(shí)二、相關(guān)知識(shí)（LM358引腳）引腳）負(fù)電源負(fù)電源正電源正電源LM324V+V- -1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8（LM324引腳）引腳）（實(shí)驗(yàn)用（實(shí)驗(yàn)用運(yùn)放運(yùn)放LM358）二、相關(guān)知識(shí)二、相關(guān)知識(shí)（實(shí)驗(yàn)用（實(shí)驗(yàn)用光耦光耦TLP521- -2）雙路光耦雙路光耦TLP521- -2） 隔離放大器隔離放大器 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介1.“隔離隔離”與與“耦合耦合”：電氣隔離電氣隔離（即

3、電氣絕緣（即電氣絕緣）、）、 信號(hào)耦合信號(hào)耦合（信號(hào)傳輸（信號(hào)傳輸 ）。）。三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明2. 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“隔離隔離”與與“耦合耦合”的方法：的方法： 采用采用光電耦合器件光電耦合器件(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱光耦光耦)、電磁耦合器件電磁耦合器件即即 變壓器變壓器。 3. 作用：有效地提高控制系統(tǒng)的作用：有效地提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力抗干擾能力； 有效地保護(hù)測(cè)試設(shè)備（強(qiáng)、弱電有效地保護(hù)測(cè)試設(shè)備（強(qiáng)、弱電隔離隔離）；）； 有效地保護(hù)被測(cè)試對(duì)象（如有效地保護(hù)被測(cè)試對(duì)象（如人體安全人體安全）。）。4. 光耦光耦 結(jié)構(gòu)與原理結(jié)構(gòu)與原理 光電耦合器光電耦合器由發(fā)光器件（由發(fā)光器件（如如發(fā)光二極管）和受光器件發(fā)光

4、二極管）和受光器件（光接收器、（光接收器、光敏器件，如光敏器件，如光敏三極管）封裝在一個(gè)組光敏三極管）封裝在一個(gè)組件內(nèi)構(gòu)成；件內(nèi)構(gòu)成； 當(dāng)發(fā)光二極管流過(guò)電流當(dāng)發(fā)光二極管流過(guò)電流 IF時(shí)發(fā)出時(shí)發(fā)出紅外光紅外光，光敏三極管受，光敏三極管受光激發(fā)后導(dǎo)通，并在外電路作用下產(chǎn)生電流光激發(fā)后導(dǎo)通，并在外電路作用下產(chǎn)生電流 IC。 常用光電耦合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)常用光電耦合器內(nèi)部結(jié)構(gòu) (a) 晶體管型晶體管型(b) 基極引出基極引出的晶體管型的晶體管型(c) 達(dá)林頓型達(dá)林頓型(d) 晶閘管型晶閘管型 隔離放大器隔離放大器 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 5. 光電耦合器光電耦合器的分類的分類(1) 根據(jù)根據(jù)光電耦

5、合器光電耦合器輸出形式可分為：輸出形式可分為：a. 光敏器件輸出型：光敏二極管輸出型，光敏三極管光敏器件輸出型：光敏二極管輸出型，光敏三極管輸出型，光電池輸出型，光可控硅輸出型等。輸出型，光電池輸出型，光可控硅輸出型等。 b. NPN三極管輸出型：交流輸入型，直流輸入型，互三極管輸出型：交流輸入型，直流輸入型，互補(bǔ)輸出型等。補(bǔ)輸出型等。 c. 達(dá)林頓三極管輸出型：交流輸入型，直流輸入型。達(dá)林頓三極管輸出型：交流輸入型，直流輸入型。 d. 邏輯門電路輸出型：門電路輸出型，施密特觸發(fā)輸邏輯門電路輸出型：門電路輸出型，施密特觸發(fā)輸出型，三態(tài)門電路輸出型等。出型，三態(tài)門電路輸出型等。e. 功率輸出型：

6、功率輸出型：IGBT/MOSFET等輸出。等輸出。(2) 根據(jù)根據(jù)光電耦合器光電耦合器輸入輸出關(guān)系可分為：輸入輸出關(guān)系可分為： 非線性光電耦合器非線性光電耦合器和和線性光電耦合器線性光電耦合器。 非線性光電耦合器非線性光電耦合器的的電流傳輸特性曲線電流傳輸特性曲線是非線性是非線性的，這類光電耦合器適合于的，這類光電耦合器適合于開(kāi)關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合開(kāi)關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量于傳輸模擬量。 線性光電耦合器線性光電耦合器的的電流傳輸特性曲線電流傳輸特性曲線接近直線，并接近直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。 常用光電耦合器內(nèi)部

7、結(jié)構(gòu)常用光電耦合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)(a) 晶體管型晶體管型(b) 基極引出基極引出的晶體管型的晶體管型(c) 達(dá)林頓型達(dá)林頓型(d) 晶閘管型晶閘管型 VCC RL 隔離放大器隔離放大器 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明(2) 根據(jù)根據(jù)光電耦合器光電耦合器輸入輸出關(guān)系可分為：輸入輸出關(guān)系可分為： 非線性光電耦合器非線性光電耦合器和和線性光電耦合器線性光電耦合器。 VF IF VCE （COM2）IC 非線性光電耦合器非線性光電耦合器的的電流傳輸特性曲線電流傳輸特性曲線是非線性是非線性的，這類光電耦合器適合于的，這類光電耦合器適合于開(kāi)關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合開(kāi)關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量于傳輸模擬量。

8、線性光電耦合器線性光電耦合器的的電流傳輸特性曲線電流傳輸特性曲線接近直線，并接近直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。VCC RL 隔離放大器隔離放大器 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 VF IF VCE （COM2）正向電流正向電流IF 正向壓降正向壓降VF 電流傳輸比電流傳輸比CTR（電流傳輸系數(shù)、電流電流傳輸系數(shù)、電流轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移系數(shù)）系數(shù)）： 輸出管的工作電壓為規(guī)定值時(shí)，輸出輸出管的工作電壓為規(guī)定值時(shí)，輸出電流（集電極電流電流（集電極電流IC）和發(fā)光二極管和發(fā)光二極管正向電正向電流流 IF 之比為之比為電流傳輸比電流傳輸比CT

9、R。IC 1. 光電耦合器光電耦合器的伏安特性測(cè)量的伏安特性測(cè)量（“間接測(cè)量法間接測(cè)量法 ”測(cè)量電流、測(cè)量電流、 “逐點(diǎn)測(cè)量法逐點(diǎn)測(cè)量法”測(cè)量伏安特性）測(cè)量伏安特性）VI VF VCE VCC IF （COM2）(1) 反相器反相器 電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān) 非門非門1FIFRVVILCECCCRVVI測(cè)試條件測(cè)試條件實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值VF(V) IF(mA)VCE(V)IC(mA)CTR VI = 0V (COM1)，R1=250 VI=+5V，R1=250 VI=+5V，R1=470 VI=+5V，R1=1k VI=+5V，R1=2k VI=+5V，R1=5.1k VI=+5V，R1=10k VI=+5

10、V，R1=100k TLP521- -2 R1IC RL 2.2k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 反相傳輸電路反相傳輸電路 CEVIIFCCTR （COM1）（+15V）b）分析分析RL固定時(shí)，固定時(shí)，R1值應(yīng)多大才合理？值應(yīng)多大才合理？ 電平轉(zhuǎn)換電路電平轉(zhuǎn)換電路 浮地浮地 或或 浮置浮置，共地共地要求輸入為要求輸入為 05VDC 電平信號(hào)，電平信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出約為對(duì)應(yīng)輸出約為 150VDC 的電平轉(zhuǎn)換。的電平轉(zhuǎn)換。a) 根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制輸入輸入伏安伏安特性曲線。特性曲線。VI VF VCE VCC IF （COM2）TLP521- -2 R1IC RL 2.2k （COM1）（+1

11、5V）1. 光電耦合器光電耦合器的伏安特性測(cè)量的伏安特性測(cè)量（“間接測(cè)量法間接測(cè)量法 ”測(cè)量電流、測(cè)量電流、 “逐點(diǎn)測(cè)量法逐點(diǎn)測(cè)量法”測(cè)量伏安特性）測(cè)量伏安特性）(1) 反相器反相器 電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān) 非門非門1FIFRVVILCECCCRVVI測(cè)試條件測(cè)試條件實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值VF(V) IF(mA)VCE(V)IC(mA)CTR VI = 0V (COM1)，R1=250 VI=+5V，R1=250 VI=+5V，R1=470 VI=+5V，R1=1k VI=+5V，R1=2k VI=+5V，R1=5.1k VI=+5V，R1=10k VI=+5V，R1=100k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容CEV

12、IIFCCTR b）分析分析RL固定時(shí)，固定時(shí)，R1值應(yīng)多大才合理？值應(yīng)多大才合理？要求輸入為要求輸入為 05VDC 電平信號(hào)，電平信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出約為對(duì)應(yīng)輸出約為 150VDC 的電平轉(zhuǎn)換。的電平轉(zhuǎn)換。a) 根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制輸入輸入伏安伏安特性曲線。特性曲線。 反相傳輸電路反相傳輸電路 電平轉(zhuǎn)換電路電平轉(zhuǎn)換電路 浮地浮地 或或 浮置浮置，共地共地VI VF VCE VCC IF （COM2）TLP521- -2 R1IC RL 2.2k （COM1）（+15V）1. 光電耦合器光電耦合器的伏安特性測(cè)量的伏安特性測(cè)量（“間接測(cè)量法間接測(cè)量法 ”測(cè)量電流、測(cè)量電流、 “逐點(diǎn)測(cè)量法逐

13、點(diǎn)測(cè)量法”測(cè)量伏安特性）測(cè)量伏安特性）(1) 反相器反相器 電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān) 非門非門1FIFRVVILCECCCRVVI測(cè)試條件測(cè)試條件實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值VF(V) IF(mA)VCE(V)IC(mA)CTR VI = 0V (COM1)，R1=250 VI=+5V，R1=250 VI=+5V，R1=470 VI=+5V，R1=1k VI=+5V，R1=2k VI=+5V，R1=5.1k VI=+5V，R1=10k VI=+5V，R1=100k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容CEVIIFCCTR b）分析分析RL固定時(shí)，固定時(shí)，R1值應(yīng)多大才合理？值應(yīng)多大才合理？要求輸入為要求輸入為 05VDC 電平信

14、號(hào)，電平信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出約為對(duì)應(yīng)輸出約為 150VDC 的電平轉(zhuǎn)換。的電平轉(zhuǎn)換。a) 根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制輸入輸入伏安伏安特性曲線。特性曲線。 電平轉(zhuǎn)換電路電平轉(zhuǎn)換電路 浮地浮地 或或 浮置浮置，共地共地 反相傳輸電路反相傳輸電路 1. 光電耦合器光電耦合器的伏安特性測(cè)量的伏安特性測(cè)量（“間接測(cè)量法間接測(cè)量法 ”測(cè)量電流、測(cè)量電流、 “逐點(diǎn)測(cè)量法逐點(diǎn)測(cè)量法”測(cè)量伏安特性）測(cè)量伏安特性）VI VF VCE VCC IF 250 （COM2）1FIFRVVILCECCCRVVI測(cè)試條件測(cè)試條件VI=+5V、R1=250 實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值VF(V) IF(mA)VCE(V)IC(mA)CTRR

15、L=100kRL=5.1kRL=2.2kRL=1kRL=470RL=220RL=51（光耦（光耦TLP521- -2發(fā)熱）發(fā)熱）TLP521- -2 R1IC RL 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容CEVIIFCCTR （COM1）（+15V）(2) 輸出輸出伏安特性測(cè)量伏安特性測(cè)量a) 根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制 輸出伏安特性曲線。輸出伏安特性曲線。b)分析分析VCE 增大時(shí)增大時(shí) VF 是增大還是減??？是增大還是減小？ （ 光耦光耦TLP521- -2發(fā)熱的影響。）發(fā)熱的影響。）c)分析分析VCE 增大時(shí)增大時(shí)CTR值的變化。值的變化。1. 光電耦合器光電耦合器的伏安特性測(cè)量的伏安特性測(cè)量（

16、“間接測(cè)量法間接測(cè)量法 ”測(cè)量電流、測(cè)量電流、 “逐點(diǎn)測(cè)量法逐點(diǎn)測(cè)量法”測(cè)量伏安特性）測(cè)量伏安特性） IC(mA) UCB=UCEUBE = 0V 飽和區(qū)飽和區(qū) 放大區(qū)放大區(qū) ICEO 0uA 0 0.7 10 截止區(qū)截止區(qū) 20 VCE(V) U(BR)CEO.IF 15.2mA 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(2) 輸出輸出伏安特性測(cè)量伏安特性測(cè)量a) 根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制 輸出伏安特性曲線。輸出伏安特性曲線。1FIFRVVILCECCCRVVICEVIIFCCTR b)分析分析VCE 增大時(shí)增大時(shí) VF 是增大還是減??？是增大還是減?。?（ 光耦光耦TLP521- -2發(fā)熱的影響。

17、）發(fā)熱的影響。）c)分析分析VCE 增大時(shí)增大時(shí)CTR值的變化。值的變化。vI vF vCE VCC iF （COM2）2. 測(cè)量反相器的測(cè)量反相器的最高工作頻率（或最高工作頻率（或 傳輸速率傳輸速率 ）TLP521- -2 R1iC RL 2.2k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）250 （1） 輸入信號(hào)是輸入信號(hào)是前沿陡峭的大幅度方波前沿陡峭的大幅度方波， 用用示波器示波器監(jiān)視輸監(jiān)視輸入入電壓波形，使其電壓波形，使其峰峰值達(dá)峰峰值達(dá)10Vpp 后后保持不變保持不變。 再增大輸入信號(hào)的再增大輸入信號(hào)的頻率頻率，當(dāng)，當(dāng)輸出電壓波形輸出電壓波形開(kāi)始開(kāi)始成成 鋸齒波鋸齒波時(shí)用時(shí)用示

18、波器示波器測(cè)量其測(cè)量其峰峰值峰峰值Vpp 、頻率頻率。 示波器雙蹤顯示示波器雙蹤顯示 vI、vCE 的的波形波形，記錄波形可用，記錄波形可用圖片圖片。 分析該反相器的分析該反相器的最高工作頻率最高工作頻率 （或（或 傳輸速率傳輸速率 ） 應(yīng)多大才合理？應(yīng)多大才合理？tovCEV +om13Vpp0.9V +om0.1V +omvI vF vCE VCC iF （COM2）2. 測(cè)量反相器的測(cè)量反相器的最高工作頻率（或最高工作頻率（或 傳輸速率傳輸速率 ）TLP521- -2 R1iC RL 2.2k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）250 （1） 輸入信號(hào)是輸入信號(hào)是前沿陡峭的

19、大幅度方波前沿陡峭的大幅度方波， 用用示波器示波器監(jiān)視輸監(jiān)視輸入入電壓波形，使其電壓波形，使其峰峰值達(dá)峰峰值達(dá)10Vpp 后后保持不變保持不變。 再增大輸入信號(hào)的再增大輸入信號(hào)的頻率頻率，當(dāng)，當(dāng)輸出電壓波形輸出電壓波形開(kāi)始開(kāi)始成成 鋸齒波鋸齒波時(shí)用時(shí)用示波器示波器測(cè)量其測(cè)量其峰峰值峰峰值Vpp 、頻率頻率。 示波器雙蹤顯示示波器雙蹤顯示 vI、vCE 的的波形波形，記錄波形可用，記錄波形可用圖片圖片。 分析該反相器的分析該反相器的最高工作頻率最高工作頻率 （或（或 傳輸速率傳輸速率 ） 應(yīng)多大才合理？應(yīng)多大才合理？tovCEV +om13Vpp0.9V +om0.1V +om（2） 輸入信號(hào)是

20、輸入信號(hào)是正弦波、正弦波、三角波三角波信號(hào)信號(hào)時(shí)，時(shí)， 用用示波器示波器監(jiān)視輸出電壓波形，分析該反相監(jiān)視輸出電壓波形，分析該反相器能否器能否傳輸傳輸正弦波、正弦波、三角波三角波信號(hào)？信號(hào)？ 示波器雙蹤顯示示波器雙蹤顯示 vI、vCE 的的波形波形，記錄波，記錄波形可用形可用圖片圖片。vI vF vCE VCC iF （COM2）TLP521- -2 R1iC RL 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）3. 用用光電耦合器光電耦合器TLP521 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路報(bào)警電路。當(dāng)輸入當(dāng)輸入2VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮發(fā)光二極管點(diǎn)亮；當(dāng)輸入當(dāng)輸入0VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管熄滅發(fā)

21、光二極管熄滅?；蚧虍?dāng)輸入當(dāng)輸入2VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管熄滅發(fā)光二極管熄滅；當(dāng)輸入當(dāng)輸入0VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮發(fā)光二極管點(diǎn)亮。250 2.2k 分析分析R1、RL值值應(yīng)多大才合理？應(yīng)多大才合理？注意：注意：2VDC由由10k 電位器（可變電阻、變阻器、分壓器）電位器（可變電阻、變阻器、分壓器） 對(duì)對(duì)+5VDC分壓獲得。分壓獲得。vI vF vCE VCC iF （COM2）TLP521- -2 R1iC RL 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）3. 用用光電耦合器光電耦合器TLP521 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路報(bào)警電路。當(dāng)輸入當(dāng)輸入2VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮發(fā)光

22、二極管點(diǎn)亮；當(dāng)輸入當(dāng)輸入0VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管熄滅發(fā)光二極管熄滅。或或當(dāng)輸入當(dāng)輸入2VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管熄滅發(fā)光二極管熄滅；當(dāng)輸入當(dāng)輸入0VDC 時(shí)，時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮發(fā)光二極管點(diǎn)亮。250 2.2k 分析分析R1、RL值值應(yīng)多大才合理？應(yīng)多大才合理？注意：注意：2VDC由由10k 電位器（可變電阻、變阻器、分壓器）電位器（可變電阻、變阻器、分壓器） 對(duì)對(duì)+5VDC分壓獲得。分壓獲得。vI vF vCE VCC iF （COM2）4. 測(cè)量測(cè)量同相傳輸電路同相傳輸電路的的最高工作頻率（或最高工作頻率（或 傳輸速率傳輸速率 ）TLP521- -2 R1iC RL 2.2k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)

23、容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）250 (1) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)同相傳輸電路同相傳輸電路 或或 電平轉(zhuǎn)換電路。電平轉(zhuǎn)換電路。要求輸入為要求輸入為 05VDC 電平信號(hào)，電平信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出約為對(duì)應(yīng)輸出約為 015VDC 的電平轉(zhuǎn)換。的電平轉(zhuǎn)換。分析分析RL固定時(shí)，固定時(shí)，R1值應(yīng)多大才合理？值應(yīng)多大才合理？ vO vR1 （2） 輸入信號(hào)是輸入信號(hào)是前沿陡峭的大幅度方波前沿陡峭的大幅度方波， 用用示波器示波器監(jiān)視輸監(jiān)視輸入入電壓波形，使其電壓波形，使其峰峰值達(dá)峰峰值達(dá)10Vpp 后后保持不變保持不變。再增大輸入信號(hào)的再增大輸入信號(hào)的頻率頻率，當(dāng)，當(dāng)輸出電壓輸出電壓 波形波形開(kāi)始開(kāi)始成成鋸齒

24、波鋸齒波時(shí)用時(shí)用示波器示波器測(cè)量其測(cè)量其峰峰值峰峰值Vpp 、頻率頻率。 示波器雙蹤顯示示波器雙蹤顯示 vI、vO 的的波形波形，記錄波形可用，記錄波形可用圖片圖片。vI vF vCE VCC iF （COM2）4. 測(cè)量測(cè)量同相傳輸電路同相傳輸電路的的最高工作頻率（或最高工作頻率（或 傳輸速率傳輸速率 ）TLP521- -2 R1iC RL 2.2k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）250 分析該分析該同相傳輸電路同相傳輸電路的的最高工作頻率最高工作頻率 （或（或 傳輸速率傳輸速率 ） 應(yīng)多大才合理？應(yīng)多大才合理？tovOV +om13Vpp0.9V +om0.1V +om(

25、1) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)同相傳輸電路同相傳輸電路 或或 電平轉(zhuǎn)換電路。電平轉(zhuǎn)換電路。要求輸入為要求輸入為 05VDC 電平信號(hào)，電平信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出約為對(duì)應(yīng)輸出約為 015VDC 的電平轉(zhuǎn)換。的電平轉(zhuǎn)換。分析分析RL固定時(shí)，固定時(shí)，R1值應(yīng)多大才合理？值應(yīng)多大才合理？ vO vR1 （2） 輸入信號(hào)是輸入信號(hào)是前沿陡峭的大幅度方波前沿陡峭的大幅度方波， 用用示波器示波器監(jiān)視輸監(jiān)視輸入入電壓波形，使其電壓波形，使其峰峰值達(dá)峰峰值達(dá)10Vpp 后后保持不變保持不變。再增大輸入信號(hào)的再增大輸入信號(hào)的頻率頻率，當(dāng)，當(dāng)輸出電壓輸出電壓 波形波形開(kāi)始開(kāi)始成成鋸齒波鋸齒波時(shí)用時(shí)用示波器示波器測(cè)量其測(cè)量其峰峰值峰

26、峰值Vpp 、頻率頻率。 示波器雙蹤顯示示波器雙蹤顯示 vI、vO 的的波形波形，記錄波形可用，記錄波形可用圖片圖片。vI vF vCE VCC iF （COM2）4. 測(cè)量測(cè)量同相傳輸電路同相傳輸電路的的最高工作頻率（或最高工作頻率（或 傳輸速率傳輸速率 ）TLP521- -2 R1iC RL 2.2k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）250 分析該分析該同相傳輸電路同相傳輸電路的的最高工作頻率最高工作頻率 （或（或 傳輸速率傳輸速率 ） 應(yīng)多大才合理？應(yīng)多大才合理？tovOV +om13Vpp0.9V +om0.1V +om（3） 輸入信號(hào)是輸入信號(hào)是正弦波、正弦波、三角波

27、三角波信號(hào)信號(hào)時(shí)，時(shí)， 用用示波器示波器監(jiān)視輸出電壓波形，分析該監(jiān)視輸出電壓波形，分析該同相同相傳輸電路傳輸電路能否能否傳輸傳輸正弦波、正弦波、三角波三角波信號(hào)？信號(hào)？ 示波器雙蹤顯示示波器雙蹤顯示 vI、vO 的的波形波形，記錄波形，記錄波形可用可用圖片圖片。(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)同相傳輸電路同相傳輸電路 或或 電平轉(zhuǎn)換電路。電平轉(zhuǎn)換電路。要求輸入為要求輸入為 05VDC 電平信號(hào)，電平信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出約為對(duì)應(yīng)輸出約為 015VDC 的電平轉(zhuǎn)換。的電平轉(zhuǎn)換。分析分析RL固定時(shí)，固定時(shí)，R1值應(yīng)多大才合理？值應(yīng)多大才合理？ vO vR1 vI vF vCE VCC iF （COM2）4. 測(cè)量

28、測(cè)量同相傳輸電路同相傳輸電路的的最高工作頻率（或最高工作頻率（或 傳輸速率傳輸速率 ）TLP521- -2 R1iC RL 2.2k 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM1）（+15V）250 輸入信號(hào)是輸入信號(hào)是正弦波、正弦波、三角波三角波信號(hào)信號(hào)（低頻（低頻100Hz以下）以下）時(shí)，時(shí)，用用示波器雙蹤顯示示波器雙蹤顯示 vR1、vO 的波形，再將顯示格式改為的波形，再將顯示格式改為 XY格式格式，測(cè)量測(cè)量電流傳輸特性曲線，電流傳輸特性曲線，記錄波形可用記錄波形可用圖片圖片。(4)用用示波器示波器測(cè)量測(cè)量電流傳輸特性曲線（電流轉(zhuǎn)移特性曲線）。電流傳輸特性曲線（電流轉(zhuǎn)移特性曲線）。 vO vR1

29、vR1=IF*R1（V） vO =IC*RL（V）由由非線性光電耦合器非線性光電耦合器TLP521-2 構(gòu)成的構(gòu)成的單電源供電的直流電壓光電耦合傳輸電路單電源供電的直流電壓光電耦合傳輸電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5. 模擬信號(hào)模擬信號(hào)光電隔離放大電路光電隔離放大電路(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)直流直流電壓測(cè)量電路。電壓測(cè)量電路。 輸入輸入直流直流電壓電壓 03VDC， 輸出輸出直流直流電壓約為電壓約為 03VDC。由由線性光電耦合器線性光電耦合器HCNR200 構(gòu)成的構(gòu)成的單電源供電的直流電壓光電耦合傳輸電路單電源供電的直流電壓光電耦合傳輸電路（COM2）（COM1）（+5V）5. 模擬信號(hào)模擬信

30、號(hào)光電隔離放大電路光電隔離放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 光耦合器光耦合器U3B用于隔離，用于隔離，U3A用于反饋控制，兩個(gè)光電耦合器串聯(lián)使用，組成用于反饋控制，兩個(gè)光電耦合器串聯(lián)使用，組成差分負(fù)反饋對(duì)稱補(bǔ)償電路差分負(fù)反饋對(duì)稱補(bǔ)償電路，用來(lái)補(bǔ)償單個(gè)光電耦合器的非線性。，用來(lái)補(bǔ)償單個(gè)光電耦合器的非線性。 從電路圖可知，光電耦合器的驅(qū)動(dòng)電流從電路圖可知，光電耦合器的驅(qū)動(dòng)電流 iF=iF1=iF2 ，因此有因此有 i1= i2 。 設(shè)光電耦合器設(shè)光電耦合器U3A和和U3B的電流非線性傳輸函數(shù)分別為：的電流非線性傳輸函數(shù)分別為：G1(IF)和和G2(IF)，即：即：I1=G1(IF)和和I2=G2(

31、IF)，根據(jù)運(yùn)算放大器的虛短特性，根據(jù)運(yùn)算放大器的虛短特性，V1P=V1N，有：有：Vi=I1R1及及VO=I2R3，則可得直流信號(hào)光電隔離放大器則可得直流信號(hào)光電隔離放大器電壓增益電壓增益為為 A=VO/Vi=I2R3/I1R1=K(G2(IF)/G1(IF)，K=R3/R1。當(dāng)雙光電耦合器當(dāng)雙光電耦合器U3A和和U3B的傳輸函數(shù)的溫度特性和電流非線性是的傳輸函數(shù)的溫度特性和電流非線性是完全一致完全一致時(shí)，即時(shí)，即G1(IF)=G2(IF)，則則電壓增益電壓增益A=K，K即為該隔離放大器的即為該隔離放大器的電壓傳輸比電壓傳輸比。 由此可見(jiàn)，利用光電耦合器由此可見(jiàn)，利用光電耦合器U3A和和U3

32、B電流傳輸系數(shù)電流傳輸系數(shù)的對(duì)稱性，一個(gè)作輸入，一個(gè)作反饋，可的對(duì)稱性，一個(gè)作輸入，一個(gè)作反饋，可以巧妙補(bǔ)償其非線性。以巧妙補(bǔ)償其非線性。（COM2）（COM1）（+5V）(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)直流直流電壓測(cè)量電路。電壓測(cè)量電路。 輸入輸入直流直流電壓電壓 03VDC， 輸出輸出直流直流電壓約為電壓約為 03VDC。5. 模擬信號(hào)模擬信號(hào)光電隔離放大電路光電隔離放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（COM2）（COM1）（+5V）（vI）（vO）(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)直流直流電壓測(cè)量電路。電壓測(cè)量電路。 輸入輸入直流直流電壓電壓 03VDC， 輸出輸出直流直流電壓約為電壓約為 03VDC。 注

33、意：注意：（a）3VDC由由10k 電位器對(duì)電位器對(duì)+5VDC分壓獲得。分壓獲得。（b）用用示波器示波器監(jiān)視輸出電壓監(jiān)視輸出電壓 vO 的的波形波形，若有，若有 自激振蕩自激振蕩現(xiàn)象，則將現(xiàn)象，則將C 增大增大為為2200pF， 甚至為甚至為 0.01F。（c）運(yùn)放運(yùn)放A1可用可用U2，運(yùn)放運(yùn)放A2可用可用U4，光耦光耦 在在U7。（d）根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制 電壓電壓傳輸特性曲線，傳輸特性曲線， 分析該分析該光電隔離放大電路光電隔離放大電路的的非線性非線性如何？如何？5. 模擬信號(hào)模擬信號(hào)光電隔離放大電路光電隔離放大電路注意注意C2電容大小，若電容大小，若VDD=15V，則則C2為

34、為1000pF。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以下選做以下選做（COM2）（COM1）（+5V）(2) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)交流電壓光電耦合傳輸電路交流電壓光電耦合傳輸電路。 輸入正弦電壓峰峰值輸入正弦電壓峰峰值 2.2Vpp， 輸出正弦電壓峰峰值約為輸出正弦電壓峰峰值約為 2.2Vpp。由由非線性光電耦合器非線性光電耦合器TLP521-2 構(gòu)成的構(gòu)成的單電源供電的交流電壓光電耦合傳輸電路單電源供電的交流電壓光電耦合傳輸電路（vI）（vO）(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)直流直流電壓測(cè)量電路。電壓測(cè)量電路。 輸入輸入直流直流電壓電壓 03VDC， 輸出輸出直流直流電壓約為電壓約為 03VDC。5. 模擬信號(hào)模擬

35、信號(hào)光電隔離放大電路光電隔離放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以下選做以下選做由由線性光電耦合器線性光電耦合器HCNR200 構(gòu)成的構(gòu)成的單電源供電的交流電壓光電耦合傳輸電路單電源供電的交流電壓光電耦合傳輸電路由由非線性光電耦合器非線性光電耦合器TLP521-2 構(gòu)成的構(gòu)成的單電源供電的交流電壓光電耦合傳輸電路單電源供電的交流電壓光電耦合傳輸電路注意注意C2電容大小，若電容大小，若VDD=15V，則則C2為為1000pF。(2) 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)交流電壓光電耦合傳輸電路交流電壓光電耦合傳輸電路。 輸入正弦電壓峰峰值輸入正弦電壓峰峰值 2.2Vpp， 輸出正弦電壓峰峰值約為輸出正弦電壓峰峰值約為 2.2Vpp。5. 模擬信號(hào)模擬信號(hào)光