光电耦合器的检测方法.doc
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光电耦合器的检测方法.doc
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光电耦合器的检测方法
判断光耦的好坏,可在路测量其内部二极管和三极管的正反向电阻来确定。
更可靠的检测方法是以下三种。
1.比较法拆下怀疑有问题的光耦,用万用表测量其内部二极管、三极管的正反向电阻值,用其与好的光耦对应脚的测量值进行比较,若阻值相差较大,则说明光耦已损坏。
2.数字万用表检测法下面以PC111光耦检测为例来说明数字万用表检测的方法,检测电路如图1所示。
检测时将光耦内接二极管的+端{1}脚和-端{2}脚分别插入数字万用表的Hfe的c、e插孔内,此时数字万用表应置于NPN挡;然后将光耦内接光电三极管c极{5}脚接指针式万用表的黑表笔,e极{4}脚接红表笔,并将指针式万用表拨在R×1k挡。
这样就能通过指针式万用表指针的偏转角度——实际上是光电流的变化,来判断光耦的情况。
指针向右偏转角度越大,说明光耦的光电转换效率越高,即传输比越高,反之越低;若表针不动,则说明光耦已损坏。
3.光电效应判断法仍以PC111光耦合器的检测为例,检测电路如图2所示。
将万用表置于R×1k电阻挡,两表笔分别接在光耦的输出端{4}、{5}脚;然后用一节1.5V的电池与一只50~100Ω的电阻串接后,电池的正极端接PC111的{1}脚,负极端碰接{2}脚,或者正极端碰接{1}脚,负极端接{2}脚,这时观察接在输出端万用表的指针偏转情况。
如果指针摆动,说明光耦是好的,如果不摆动,则说明光耦已损坏。
万用表指针摆动偏转角度越大,表明光电转换灵敏度越高。
高速光电耦合器(光耦)6N137
6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器,其内部有一个850nm波长AlGaAsLED和一个集成检测器组成,其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。
具有温度、电流和电压补偿功能,高的输入输出隔离,LSTTL/TTL兼容,高速(典型为10MBd),5mA的极小输入电流。
其工作原理是:
6N137的结构原理如图1所示,信号从脚2和脚3输入,发光二极管发光,经片内光通道传到光敏二极管,反向偏置的光敏管光照后导通,经电流-电压转换后送到与门的一个输入端,与门的另一个输入为使能端,当使能端为高时与门输出高电平,经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。
当输入信号电流小于触发阈值或使能端为低时,输出高电平,但这个逻辑高是集电极开路的,可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。
6N137电气参数:
·最大输入电流,低电平:
250uA
·最大输入电流,高电平:
15mA
·最大允许低电平电压(输出高):
0.8v
·最大允许高电平电压:
Vcc
·最大电源电压、输出:
5.5V
·扇出(TTL负载):
8个(最多)
·工作温度范围:
-40°Cto+85°C
·典型应用:
高速数字开关,马达控制系统和A/D转换等
6N137光电耦合器的真值表
如表1所示:
6N137特性:
①转换速率高达10MBit/s;
②摆率高达10kV/us;
③扇出系数为8;
④逻辑电平输出;
⑤集电极开路输出;
6N137典型应用电路
6N137典型应用电路如图2所示,若以脚2为输入,脚3接地,则真值表如附表所列,这相当于非门的传输,若希望在传输过程中不改变逻辑状态,则从脚3输入,脚2接高电平。
隔离器使用方法如图2所示,假设输入端属于模块I,输出端属于模块II。
输入端有A、B两种接法,分别得到反相或同相逻辑传输,其中RF为限流电阻。
发光二极管正向电流0-250uA,光敏管不导通;发光二极管正向压降1.2-1.7V,正向电流6.5-15mA,光敏管导通。
若以B方法连接,TTL电平输入,Vcc为5V时,RF可选500Ω左右。
如果不加限流电阻或阻值很小,6N137仍能工作,但发光二极管导通电流很大对Vcc1有较大冲击,尤其是数字波形较陡时,上升、下降沿的频谱很宽,会造成相当大的尖峰脉冲噪声,而通常印刷电路板的分布电感会使地线吸收不了这种噪声,其峰-峰值可达100mV以上,足以使模拟电路产生自激,A/D不能正常工作。
所以在可能的情况下,RF应尽量取大。
输出端由模块II供电,Vcc2=4.5-5.5V。
在Vcc2(脚8)和地(脚5)之间必须接一个0.1uF高频特性良好的电容,如瓷介质或钽电容,而且应尽量放在脚5和脚8附近。
这个电容可以吸收电源线上的纹波,又可以减小光电隔离器接受端开关工作时对电源的冲击。
脚7是使能端,当它在0-0.8V时强制输出为高(开路);当它在2.0V-Vcc2时允许接收端工作,见附表。
脚6是集电极开路输出端,通常加上拉电阻RL。
虽然输出低电平时可吸收电路达13mA,但仍应当根据后级输入电路的需要选择阻值。
因为电阻太小会使6N137耗电增大,加大对电源的冲击,使旁路电容无法吸收,而干扰整个模块的电源,甚至把尖峰噪声带到地线上。
一般可选4.7kΩ,若后级是TTL输入电路,且只有1到2个负载,则用47kΩ或15kΩ也行。
CL是输出负载的等效电容,它和RL影响器件的响应时间,当RL=350Ω,CL=15pF时,响应延迟为48-75ns。
注意:
6N137不应使用太多,因为它的输入电容有60pF,若过多使用会降低高速电路的性能。
情况允许时,可考虑把并行传输的数据串行化,由一个光电隔离器传送。
光电耦合器6N137应用注意事项
需要注意的是,在6N137光耦合器的电源管脚旁应有—个0.1uF的去耦电容。
在选择电容类型时,应尽量选择高频特性好的电容器,如陶瓷电容或钽电容,并且尽量靠近6N137光耦合器的电源管脚;另外,输入使能管脚在芯片内部已有上拉电阻,无需再外接上拉电阻。
6N137光耦合器的使用需要注意两点:
1)6N137光耦合器的第6脚Vo输出电路属于集电极开路电路,必须上拉一个电阻;
2)6N137光耦合器的第2脚和第3脚之间是一个LED,必须串接一个限流电阻。
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