光耦HCNR201原理及在pt100电路中的应用
一、概述
以avago公司的hc
r201线性光耦为例说明线性光耦的内部原理及隔离电路的原理。对于数字信号的隔离，使用一般的光耦器件隔离就能达到很好的效果。然而一般的光耦具有较大的非线性电流传输特性且受温度变化的影响较大，对于模拟信号的传输其精度和线性度难以满足系统要求。为了能更精确地传送模拟信号，用线性光耦隔离是最好的选择。线性光耦输出信号随输入信号变化而成比例变化，它为模拟信号传输中隔离电路的简单化、高精度化带来了方便。在工业测量和控制系统中，为防止外界的各种干扰，必须将测量系统和计算机系统进行电气隔离。常用的隔离措施有变压器隔离、电容耦合隔离和光耦隔离。与变压器隔离、电容耦合隔离相比，光耦体积小，价格便宜，隔离电路简单且可以完全消除前后级的相互干扰，具有更强的抗干扰能力。
二、hc
r201线性光耦隔离原理
线性光耦hc
r201内部结构原理如图1所示。hc
r201由一个高性能发光二极管led和两个相邻匹配的光敏二极管pd1和pd2组成，这两个光敏二极管有完全相同的性能参数。led是隔离信号的输入端，当有电流流过时就会发光，两个光敏二极管在有光照射时就会产生光电流，hc
r201的内部封装结构使得pd1和pd2都能从led得到近似光照，且感应出正比于led发光强度的光电流。光敏二极管pd1起负反馈作用用于消除led的非线性和偏差特性带来的误差，改善输入与输出电路间的线性和温度特性，稳定电路性能。光敏二极管pd2是线性光耦的输出端，接收由led发出的光线而产生与光强成正比的输出电流，达到输入及输出电路间电流隔离的作用。正是hc
r201内部的封装结构、pd1与pd2的严格比例关系及pd1负反馈的作用保证了线性光耦的高稳定性和高线性度。
图1线性光耦hc
r201内部结构
三、线性光耦hc
r201隔离电路
1工作原理hc
r201的led、pd1及运放a1等组成隔离电路的输入部分，pd2及运放a2等组成隔离电路的输出部分。设隔离电路输入电压为vi
，输出电压为vout，led上电流为if，二极管pd1上产生的电流为ipd1，二极管pd2上产生的电流为ipd2，如图2所示。
图2线性光耦hc
r201模拟电压隔离电路隔离电路中pd1形成了负反馈，当有电压vi
输入时，运放a1的输出使led上有电流if流过，且输入电压的变化体现在电流if上，并驱动led发光把电信号转变成光信号。led发出的光被pd1探测到并产生光电流ipd1。同时，输入电压vi
也会产生电流流过r1。假定a1是理想运放，则没有电流流入a1的输入端，流过r1r