高速开关光耦隔离电路设计文档格式.docx
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光耦在电路中起隔离反向放大的作用。
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第四部分为同相放大电路。
同相放大电路在电路中起同相放大的作用。
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VDD
以上就是我设计的由四部分组成的高速开关光耦隔离电路。
设计方框图
从整个电路来看，输入幅度为3V，频率为500Hz的方波信号，首先进入电压跟随器。
利用电压跟随器的作用即缓冲、隔离、提高带载能力，使电路前后匹配。
输入信号经电压跟随器后流经光耦。
利用光耦的作用即隔离反相放大，使光耦的输出端与输入端实现电信号的隔离。
并将信号做放大处理，输出信号反相。
接下来是信号的放大。
首先信号经仪用用放大器。
利用仪用放大器的作用即反相、放大。
输出信号反向，并合理选择电阻的数值，使信号以一定的增益输出。
然后信号经同相放大器。
利用同相放大器的作用即同相、放大。
输出信号同相，并合理选择电阻的数值，使信号以一定的增益输出。
最后输出幅度为6V,频率为500Hz的方波信号。
四各部分电路设计及参数计算
4.1电压跟随器
4.2光耦
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输入光耦的信号的幅度为3V,频率为500Hz,根据光耦这一元件的自身特性，
光耦起到了隔离反相放大的作用，其输出信号的幅度为2.5V，反相，频率为
500Hz。
4.3仪用放大器
输入仪用放大器的信号的幅度为2.5V，频率为500Hz。
如图所示，仪用放大
器的增益Av=-R4/R3（i+2R2/R1）。
输出信号的幅度为1.5V,反相，频率为500Hz。
4.4同相放大器
输入同相放大器的信号幅度为1.5V,频率为500Hz。
如图所示，同相放大器的增益Av=1+R2/Ri,即卩Av=1+150/50=4。
因为1.5x4=6所以输出信号的幅度为6V,同相，频率为500Hz。
五工作过程分析
5.1电压跟随器
输入幅度为3V，频率为500Hz的方波，并通过电压跟随器。
电压跟随器的增益等于1,但其输入电阻趋于无穷大，而其输出电阻趋于零，故在电路中作为阻抗变换器或缓冲器，起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用
5.2光耦
信号经第一部分电路即电压跟随器进入第二部分电路即光耦。
光耦是一种将电信号转换成为光信号并进行传导，然后又将光信号转换为电信号进行输出。
它属于一种电一光一电转换元件。
这就完成了电一光一电的转换，从而起到将输入、输出隔离的作用。
由于光耦的输入、输出互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好抗干扰能力且工作稳定、传输效率高。
光耦在电路中起隔离反向放大的作用
5.3仪用放大器
信号经第二部分电路即光耦进入第三部分电路即仪用放大器。
仪用放大器是一种反相放大电路。
由三个集成运放通过一定的连接组成，在电路中起到反相放大的作用
5.4同相放大器
信号经第三部分电路即仪用放大电路进入第四部分电路即同相放大电器。
同相放大器在电路中起到同相放大的作用。
其电压增益Av=1+R/R9。
经同相放
大器后输出幅度为6V频率为500Hz的方波
5.5高速开关光耦隔离电路的电路图及仿真
高速开关光耦隔离电路的电路图
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仿真过程
输入幅度为3V,频率为500Hz的方波。
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信号经第一部分电路即电压跟随器后输出波形图如下
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信号经第二部分、第三部分电路即光耦及仪用放大器后输出波形如下
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信号经第四部分电路即同相放大电路后输出波形如下
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电压表测量数据如下
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5.6电路调试技术
1.分别将四个部分的电路接好进行测试、观察。
2.将四个部分的电路接好，进行整体测试、观察。
3.
针对示波器显示的波形，和各方面数据的测试，分析出现问题的原因，对各部分电路逐个排查校验，直至输出信号满足要求。
六元器件清单
元器件
参数规格
个数
名称
运放
LM324
U1AU3AU4AU5AU6A
光耦
HCPL0631
电阻
100Q
R10R2R3
50Q
R1R9
80Q
R4R5
175Q
R6R7
150Q
R3
七主要元器件介绍
1光电耦合器HCPL0631
HCPL-2630/263V4661
HCPL*0630/0631/0661
Vfi
Parameter
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Device
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Typ.
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H（W0ll
15,000
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L2ZJ■▼I…=■I"
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LM324,LM324A,LM324Y,LM2902,LM2902Q
QUADRUPLEOPERATIONALAMPLIFIERS
SLOSOefiE-SEPTEMBER1975-REVISEDFEBRUARY1997
absolutemaximumratingsoveroperatingfree-airtemperaturerange（unlessotherwisenot^d）t
LM124,LM124A
LM224,LM224A
LM3J4A
LM2902,
LM2502Q
UNIT
Supplyvoltage,Vcc（seeNote1）
32
26
V
DifferentialinputvDllagg.丫心［彌Note2）
132
±
Inputwllage,V|［eithefinpul）
-0.3to32
-0.3to26
Duraliofiofoutputshortcircuil（oneamplifier}logroundat（«
below}邛=25吧、Vcc<
15V（seeNote3）
unlimited
unlirnHed
CofitiniJouEtotaMissipation
SeeDissipationRatingTaWe
Operatingfree-airlemperaturerange
-55to125
LM224,LM224A
-25to35
3324,LH324A
0^70
LM2902,LM2902Q
-40to125
Storagetemperaturerange
-65to150
-eS（0150
CasetempefatureforWseconds
FKpackage
260
弋
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JOfWpackage
300
X
Leadtemperature1,6mm{1/16incti）fromcasefof10seconds
D,DB,N,orIPWipackage
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funcNofiaioperationofthe{tevioeattheseoranyotheroofidrtionsbeyondtfwsekidicaiedunder"
recommerxJedoperatingcondito丄碎
electricalcharacteristics,比匚=5V,=25X（unlessotherwisenoted）
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LH324Y
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MIN
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V|C=V|CRmin.
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Inputbiasoument
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Commofi-iTiodeinputvoltagerange
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VtoMAX
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VCC-1..5
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High-leveloutpulvoltage
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Vol
Low-leveloutputvoHage
RL<
10kn
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Large-signaJdifferentialvoltageamp1帀cation
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15V,
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CMRR
Conmofi-moderejectionratio
V|C=V|CRmir
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dB
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Siipply-vottagerejectionratio[iVcc=MV|o）
VCC=15V,
V|D=1V,
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-60
Io
Outputcurrent
Vcc=15V,
V|D=-1V,
Vo=1SV
10
mA
V|D=iy
Vo=300mV
12
30
os
Short-droiitoutputcurrent
GNDat-5V,
心D
40
60
Supplycurrent[fouramplifiers）
心㈣g
Noload
0.7
Vcc=max.
Vo=0-5Vcc.
Moload
1.1
tAllcharacteristicsaremeasuredunderopefi-loopconditionswithzerocommon-modempiitvoHageunlessoltiemisespecified.MAXfortestinamjrmsesis30V.
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