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1、4N25光耦应用 3.19 光耦合器件的应用 一实验目的 1 熟悉光耦合器件及其种类，基本掌握常用光耦合器件的使用。 2 会设计调试光耦合器件的常用电路类型。 二实验原理 1 器件简介 光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它一般是将发光二极管和光敏二极管的光路耦合在一起，输入和输出之间可以不共地，输入信号加于发光二极管上，输出信号由光敏二极管取出。光耦合器传输的信号可以为数字信号，也可以为模拟信号，只是对器件要求不同，故选择时应针对输入信号选择相应的光电耦合器。模拟信号所用光耦常称为线性光耦，光电耦合器在传输信号的原理上与隔离变压器相同，但它体积小，传输信号的频率高，使用方便，光电耦合器一般采用
2、DIP封装。 光电耦合器常用在接口电路中，作为两种供电电路间的信号转换，常见光电耦合器如GO100系列、GO200系列和GO300系列，其内部电路如图3-19-1、图3-19-2、图3-19-3，三极管输出系列4N25/26/27，内部电路如图3-19-4。其典型应用如图3-19-5、图3-19-6所示。 图3-19-1 G0-100系列图3-19-2 G0-200系列图3-19-3 G0-300系列VCCVL+16bR1RfR5-25cR2AVoR3TR6空34eR4VEE图3-19-4 4N25/26/27图3-19-5 线形应用+5V+12VRCDJR2LDRb2ViRb1T1R1T2图
3、3-19-6 非线形应用 由图3-19-5可看出，信号经运放放大后，驱动二极管，光电耦合器作其负载，经光电耦合器后，信号到达了输出端，且供电电压由另一组电源供电实现了输入和输出间的电气隔离。 图3-19-6所示电路，是典型的继电器驱动电路。为了实验的方便，这里选择的是小电流驱动，实际应用时，可实现大电流驱动，比如控制总电源的切断与接通。 2 设计举例 以图3-19-6为例。先看T1管。输入信号为开关信号，当高电平时，Ui=3.5V, 此时基极电流限制在1mA左右，故有Ui-UBE=1mA，所以，有： Rb13-19-1 Rb1=Ui-UBEIb13.5-0.7=2.8KW 1取Rb1=3KW。
4、 三极管饱和，VCES0,又光耦正向电流一般工作在1mA左右，压降为1.3V左右，若取Ic1=4mA，则Vcc1-UF=4mA，可得： Rc3-19-2 Rc=Vcc1-UFIc1式中UF可在1.31.5V之间取值。一般电流大，压降大，反之，亦然。这里取UF=1.3V，Vcc1=+5V，所以，可得Rc=5-1.3=0.925KW，取Rc=1KW再看驱动一边电路。4光耦输出端负载R1，工作电流略为10%Ic1=0.4mA，若负载R1=10KW，则UR1=4V，可求得Rb2=4-0.7=3.3KW，取Rb2=3.9KW，图中J为继电器线圈，应选112V/2mA一种，最大工作电流不要超过10mA。D
5、为阻尼二极管，一旦二极管截止时，线圈中的电流通过D作为泄放电路。否则，产生的高压会击穿三极管，T1和T2均可选择b50、ICM50mA、VCEO25V即可。阻尼二极管一般用整流二极管，阻尼特性好。LD为发光二极管，选用红或绿色即可，工作电流在1mA5mA之间，压降1.3V。则电阻R2=Vcc2-ULD12-1.3=10.7KW，取R2=10KW，若亮度不明显，可ILD1适当加大工作电流。 图3-19-5电路，有兴趣的同学自己推算一下各电阻元件的取值。运放和三极管无特殊要求。只是三极管工作电流取2mA左右，应工作在放大区。 三设计任务 1 预习要求 预习有关光电耦合器件的基本使用知识，常见参考含
6、义。 按要求设计一个光电隔离电路，并写出设计过程、调试过程。 2 设计要求 设计一控制电路，输出为TTL电平信号，输出为+12V的驱动电压。要求TTL信号部分与输出控制部分电隔离。即不能共地。电路可参考3-19-6。 设计一接口转换电路，输入为交流信号，输出应与计算机相连，两者间要求不共地，分别考虑小信号和大信号两种情况。 3 实验要求 设计要求为必做内容，有一定难度，需调试才可定型，建议有能力的同学完成。 四调试步骤 1 电路连接完成后，检查无误，加上电源，注意输入部分和输出部分不共地 2 正常时，不加信号，发光二极管不亮，加一高电平，发光二极管应发亮，否则，检查电路。 3 测量光耦输入电流与输出电流之比为多少，压降是多少。 五实验报告要求 1 绘出调试好的电路图 2 光耦器件基本参数的测量数值及结果 3 分析与讨论 六思考题 1 通过实验，你认为通常什么场合下光耦合器件应用较多？ 2 除实验中提到的电路类型，你还找到其他光耦合器件应用的电路吗？ 七仪器与器件 1 仪器与设备 示波器 一台 多路电源 一台 实验板 一块 2 元器件 三极管3DG6D或9014 2只 小型继电器 光耦4N27 一只 1只 1只 1只 若干 运放mA741 二极管1N4001 电阻、导线
