反馈式对称温度补偿模拟信号放大电路设计

作者：时间：2012-09-26 来源：网络收藏

光电耦合器是一种可把电信号转换成为光信号，然后又将光信号恢复为电信号的半导体器件，它属于一种电——光——电转换器件。

　　其基本结构是将光发射器和光敏接收器装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。常见的光发射器为红外发光二极管，其引脚作为输入端，用晶体管图示仪可观察到其特性曲线与一般二极管相似。

　　光敏接收器为光敏二极管或光敏三极管，其引脚作为输出端。当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极管通过电流而发光，其发光的强弱与信号电流成正比，亦即与流过二极管的正向电流的大小成正比，输出端的光敏三极管受到光照后CE导通。而当输入端无信号时，发光二极管不亮，光敏三极管截止，CE不通。从而实现了光电的传输和转换。

　　随着各类电气设备控制电路的日益复杂，各功能电路之间的干扰不可避免。而光电耦合器的输入端和输出端之间由于通过光信号来传输，因而两部分电路之间在电气上是完全隔离的，因而没有电信号的反馈和干扰，故其性能稳定，抗干扰能力很强。

　　一般情况下，电路间数字信号的传输，都可以使用光电耦合器进行彻底隔离。但在传输模拟信号时，由于光电耦合器的线性工作范围较窄，非线性失真较大，而传统的调制解调电路和非线性补偿电路又复杂而庞大。

　　因此，笔者设计了一种精度较高、电路简单，并由光电耦合器组成的反馈式对称温度补偿的模拟信号放大电路，通过该电路可以较好地完成模拟信号的隔离传输。

　　1 传输特性分析

　　本文介绍的反馈式对称温度补偿模拟信号放大电路。该电路中的电源电压为5V，在电阻R3为1 kΩ的情况下，4N25的传输特性如下：

　　（1）当输入电流I1为0时，输出电流I2为0，表明发光二极管不发光，光电三极管无光照而截止;

　　（2）当输入电流I1为O.5 mA时，输出电流I2为0.22 mA，此时Il》I2，表明发光二极管已开始发光，光电三极管有弱光照而脱离截止区。

　　（3）当输入电流I1在1～4 mA时，输出电流I2为0.7～4.19 mA，I1

　　（4）当输入电流I1为4.5mA时，输出电流I2为4.4 mA，I2》I1，表明I2随I1增大到一定程度时，已不能继续成线性变化。此后，电流传输比下降，光电耦合器开始进入饱和状态。

　　根据以上分析，可以看出，I1的大小决定电路的工作状态。I1过大或过小，电路均工作在非线性区，只有在一定的范围内，4N25才工作在线性区。

　2 工作原理

　　光电耦合器Icl和IC2都选用的是4N25，其中Icl和R4组成输出级，用于隔离传输模拟信号。IC2和R2模仿输出形式，可用于产生反馈比较信号，并可自动调整不同电流转换效率时发光二极管的工作电流，保证光电耦合器可靠地工作在线性放大状态，提高电路的线性度。