【導(dǎo)讀】這里小編在本文中，將對(duì)基于光耦的模擬放大電路設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，并對(duì)其中的工作原理進(jìn)行全面的分析，感興趣的朋友快來看看吧。
工作原理
光電耦合器Icl和IC2都選用的是4N25，其中Icl和R4組成輸出級(jí)，用于隔離傳輸模擬信號(hào)。IC2和R2模仿輸出形式，可用于產(chǎn)生反饋比較信號(hào)，并可自動(dòng)調(diào)整不同電流轉(zhuǎn)換效率時(shí)發(fā)光二極管的工作電流，保證光電耦合器可靠地工作在線性放大狀態(tài)，提高電路的線性度。
由于兩個(gè)光電耦合器的發(fā)光二極管是串接在一起的，Icl和IC2的工作狀態(tài)完全對(duì)稱，公用同一激勵(lì)電流I1。且兩者的發(fā)射極電位，即兩個(gè)光敏三極管的集電極電流分別在R2和R4上所產(chǎn)生的壓降對(duì)稱，受輸入信號(hào)Ui線性控制，故可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的隔離和傳輸。
由于光電耦合器的輸入和輸出之間的信號(hào)傳輸是通過光信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的，因此，它的輸入輸出兩部分在電氣上完全隔離，沒有電信號(hào)的反饋和干擾，故其性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。
發(fā)光二極管和光敏管之間的耦合電容小、耐壓高，故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。
此外，因其輸入阻抗小，這對(duì)高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于短接。因此，由光電耦合器構(gòu)成的模擬信號(hào)放大電路具有優(yōu)良的電氣性能。
如果運(yùn)放A1的同相端電位由于干擾信號(hào)而正向偏離虛地，則運(yùn)放Al的輸出端的電位將升高，而光電耦合器IC2的發(fā)光強(qiáng)度將增強(qiáng)，進(jìn)而使IC2的集射電壓減小，最后使運(yùn)放A1的反相端的電位降低并回到虛地。
反之，若運(yùn)放Al的反相端電位由于干擾信號(hào)負(fù)向偏離虛地，故其運(yùn)放A1的輸出端的電位將降低，進(jìn)而使光電耦臺(tái)器IC2的發(fā)光強(qiáng)度減弱，IC2的集射電壓增大，最后使運(yùn)放Al的反相端的電位升高而回到虛地。
光電耦合器是一種由光電流控制的電流轉(zhuǎn)移器件，其輸出特性與普通雙極型晶體管的輸出特性相似，因可以將其作為普通放大器直接構(gòu)成模擬放大電路。
然而，光電耦合器的線性工作范圍較窄，且隨溫度變化而變化。同時(shí)，光電耦合器的共發(fā)射極電流傳輸系數(shù)和集電極反向飽和電流Iceo（即暗電流）受溫度變化的影響比較明顯。
因此，出于光電耦合器的轉(zhuǎn)移特性與溫度的關(guān)系考慮，要使光電耦合器構(gòu)成的模擬隔離電路能穩(wěn)定工作，應(yīng)盡量消除暗電流（Iceo）的影響，以提高線性度，并使靜態(tài)工作點(diǎn)能隨溫度的變化而自動(dòng)調(diào)整，以使輸出信號(hào)保持對(duì)稱性，使輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍隨溫度變化而自動(dòng)變化，從而抵消B值隨溫度變化的影響，保證電路工作狀態(tài)的穩(wěn)定。
需要注意的是，在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，需要首先選擇線性范圍寬并且線性度較高光耦電路來傳輸模擬信號(hào)。可根據(jù)工作的需要，對(duì)靜態(tài)工作地點(diǎn)進(jìn)行選擇，并使用反饋式對(duì)稱溫度補(bǔ)償電路，從而最大程度上的消除溫度變化對(duì)電路的影響，使信號(hào)以最不失真的方式傳輸。
