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光耦合器非線性問題咋解決?兩種方案告知你

發(fā)布時(shí)間:2015-10-27 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】本文將針對光耦合器的非線性問題,介紹兩種解決方案,希望能夠?qū)こ處焸兊娜粘9ぷ饔兴鶐椭S信d趣的工程師朋友們可以來學(xué)習(xí)下。
 
光耦合器的非線性問題是在應(yīng)用過程中最常出現(xiàn)的問題,這會(huì)對光耦的正常工作產(chǎn)生不良影響,也同樣會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的功耗上升。在今天的文章中,我們將會(huì)介紹兩種方法,能夠有效解決光耦合器的非線性問題,并進(jìn)行非線性補(bǔ)償,大家一起來看看吧。
 
要解決光耦合器的非線性問題,首先就需要弄清楚這個(gè)問題的出現(xiàn)原因是什么。下圖圖1是光耦合器的結(jié)構(gòu)及輸入、輸出特性圖。由于光耦的輸入端是發(fā)光二極管,因此,它的輸入特性可用發(fā)光二極管的伏安特性來表示,如圖1b所示。輸出端是光敏三極管,因此光敏三極管的伏安特性就是它的輸出特性,如圖1c所示。由圖可見,光電耦合器存在著非線性工作區(qū)域,直接用來傳輸模擬量時(shí)精度較差。
光耦合器結(jié)構(gòu)及輸入、輸出特性
圖1 光耦合器結(jié)構(gòu)及輸入、輸出特性
 
在了解了光耦的非線性問題產(chǎn)生原因之后,接下來我們就可以對癥下藥,采取相應(yīng)的應(yīng)對措施了。首先要為大家介紹的方法是,利用2個(gè)具有相同非線性傳輸特性的光電耦合器來構(gòu)成和線性電路。如圖2所示,光耦T1和T2,以及2個(gè)射極跟隨器A1和A2共同構(gòu)成了這一系統(tǒng)。如果T1和T2是同型號同批次的光電耦合器,可以認(rèn)為他們的非線性傳輸特性是完全一致的,也就是說此時(shí)K1(I1)=K2(I1),那么在該系統(tǒng)中,放大器的電壓增益可以計(jì)算為G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可見,利用T1和T2電流傳輸特性的對稱性,利用反饋原理,可以很好的補(bǔ)償他們原來的非線性。
光耦合線性電路
圖2 光耦合線性電路
 
還有一種方法也能夠有效解決光耦合器的非線性問題,就是采用VFC方式,其基礎(chǔ)的設(shè)置情況如下圖圖3所示。在圖3所設(shè)置的傳送信號過程中,可以看到,現(xiàn)場變送器輸出模擬量信號,電壓頻率轉(zhuǎn)換器將變送器送來的電壓信號轉(zhuǎn)換成脈沖序列,通過光耦隔離后送出。在主機(jī)側(cè),通過一個(gè)頻率電壓轉(zhuǎn)換電路將脈沖序列還原成模擬信號。此時(shí),相當(dāng)于光耦隔離的是數(shù)字量,可以消除光耦非線性的影響。這是一種有效、簡單易行的模擬量傳輸方式。
VFC方式傳送信號
圖3 VFC方式傳送信號
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