LOC11X线性光耦合器的应用

在光电压模式下，LOC11X光耦合器中光电三极管的作用类似一个电压发生器。此时所有的光电器件都呈现出一些电压线性相关的特性，在光电三极管上，维持0V偏压可解决这一问题，同时可改善其线性度。假如一个小电阻被连接在光电三极管的两个端点上，其输出电流与发光二极管的电流将成线性关系。为达到这一目的，可将LOC11X中的一个光电三极管连接到运算放大器的两个输入端，这样，随着VIN的增加，流经发光二极管的电流也会增加，所产生的光也增加，同时，发光二极管光源的光打在伺服光电三极管上，将产生一个起始电流I1。由于此电流是由运算放大器的反相输入端流至光电三极管的，因而与VIN成线性关系，即I1=VIN/R1，这样就可使运算放大器反相输入端的电压维持在0V。

　　由于发光二极管产生的光也照在输出端的光电三极管上而产生光电流I2，该电流会首先从运算放大器的反相输入端流出，紧接着由输出端流入一股电流逐渐取代由运算放大器反相端流出的电流I2，同时运放输出端点的电压将逐渐升高以产生输出电压。

　　光电压模式下的光电三极管与光电导模式下的接法不同，由于光电压模式下有一个外加电源加在集电极上。如果没有外部电源接在光电三极管上，那么，将没有暗电流的存在。

　　3 具体应用

　　3.1 使用LOC11X光耦合器时的设计原则

　　在使用LOC11X进行隔离放大时，通常应遵守如下原则：

　　(1)在200kHz的带宽应用时，当线性度与±1LSB(Least Significant Bit)线性误差的8位D/A转换器相同时，应使用光电导模式。

　　(2)在40kHz的带宽应用时，其线性度要求与±1 LSB线性误差(0.01%)的12～13位D/A转换器相当时，可使用光电压模式。

　　

 

　　(3)为维持最佳线性度，同时为了使总谐波失真(Total Harmonic Distortion;THD)降至最小，可以使用三极管作为缓冲来驱动LED。

　　(4)要求高电阻值(>30kΩ)时，可在运算放大器的输出端与反相输入端之间加一个100pF的电容(见图2)，以防止振荡。

　　(5)与LOC11X光耦合器一起应用的运算放大器型号主要有LMC6484、LM201、LM358和LM1558等。

　　3.2 LOC11X光耦合器在心律监视系统中的应用

　　在测量类似心电图(Electrocardiogram;EGG)所提供的心律信号时，用LOC11X设计仪器与其它设计不同。成人的心律信号振幅大约为1mV，而胚胎的信号可能低至50μV。由于心律信号是如此的小，因此，像残留电极电压(residual electrode voltage)和60Hz电源线拾音器(pickup)之类的噪声可能很容易掩盖真正要测量的信号。所以，设计时应设计一个隔离放大器电路与探针界面，并且应有较高的共模抑制比(Common Mode Rejection;CMR)，以去除共模干扰，同时为心律信号提供放大功能。

　　使用LOC11X光耦合器配合其它的电路即可提供隔离、放大、线性及高共模抑制比，而这些优点正是这类应用所必需的。图4为LOC11X光耦合器测量 EGG信号的示意图。隔离放大器区块包含LOC11X光耦合器和高CMR值的运算放大器，该电极经屏蔽导线后应连接到放大器上，以使干扰信号被隔离，而将保护层连接到病人的右脚则可提供最佳的共模抑制比。

LOC11X光耦合器是一种高性能的线性光耦合器，由于其工作于伺服反馈模式，因而线性度很高，能广泛应用于各种需要隔离放大的场合，特别在需要把输入信号进行线性隔离传递的仪器电路设计中，该器件具有很强的实用性。