§3.3.1光電耦合器

一．結構和特點

光電耦合器是將LED和光敏三極管緊密的組裝在一起，密封在一個對外隔光的封裝之內，這樣LED的光線能夠落到光敏三極管的表面上。如圖：

光電耦合器的一個重要特性是其輸入端相聯接的電路可以和其輸出端的電路完全隔開，并且在這兩個電路之間可以安全地存在成百上千伏的電位差而不會對光電耦合器的工作產生不利影響。

光電耦合器的另一個重要特性是用IF控制I

，信號的傳遞是單向的。

二．光電耦合器的類型

其類型主要有：普通光電耦合器；達林頓光電耦合器；雙光電耦合器；四光電耦合器；（此四種統稱為隔離光電耦合器）開槽光電耦合器和反射光電耦合器。

使用單只光敏三極管作輸出級的普通光電耦合器(圖a)，通常是密封在一個六引腳的封裝之內，而光敏三極管的基極§3.3.1光電耦合器被引到封裝的外面以備使用。在平常的使用中，基極是開路不用的，在此情況下，光電耦合器具有300kHz的有效帶寬。然而，光敏三極管能夠轉換為光敏二極管，這只要將基極(引腳6)和發射極(引腳4)的引出端短接在一起即可，在這種情況下，帶寬卻上升到約30MHz。§3.3.1光電耦合器

達林頓光電耦合器(圖b)也是密封在一個六引腳的封裝當中，而且其光敏三極管的基極亦引到封裝之外以供使用。由于達林頓管的高電流增益，因此其有效帶寬僅為30kHz。

圖c和圖d所示的雙和四光電耦合器都是利用單只光敏三極管作為輸出級的，而這些光敏三極管的基極卻不能外部引用。§3.3.1光電耦合器

圖e和圖f是開槽和反射型光電耦合器件，它的主要功能不是起光電隔離用。開槽型光電耦合器所具有的典型槽寬約3mm，其帶寬為300KHz。反射型光電耦合器使用一個達林頓輸出級，其有效帶寬僅為20KHz。§3.3.1光電耦合器

注意，在所有這四種器件里，輸入引腳都是在封裝的某一邊上而輸出引腳則是在封裝的另一邊上。這種結構有利于增加隔離電壓的最大可能值。還要注意的有，在圖3.3.1－2c和圖3.3.1－2d所示的雙和四光電耦合器件中，盡管它們具有1.5KV的隔離電壓值，但是在相鄰通道之間所出現的電位差卻絕對不允許超過500V。三．光電耦合器的應用

1．用于電平轉換

由于各種集成電路所用的電源電壓是不同的，如在一個系統中用二種材料的集成電路芯片，則需要進行電平的轉換。另外各種傳感器的電源電壓有時也難于與集成電路相同，故進行電平轉換有時是必要的。§3.3.1光電耦合器

圖3.3.1－3是PMOS電路電平轉到TTL電路電平的電路圖。該電路中，輸入是－22伏到0伏的脈沖，輸出是0伏到5伏的脈沖，前后電路完全是隔離的。2．用于邏輯門電路

圖a為兩個光電耦合器組成的與門電路，如果在輸入端A和B同時輸入高電平“1”，則兩個發光二極管GY1和GY2都§3.3.1光電耦合器發光，兩個光敏三極管GG1，和GG2都導通，在輸出端C就呈現高電平“1”。在輸入端A或B中只要有一個為低電平“0”，則其中有一個光敏三極管不導通，輸出端C就為“0”，故為與門電路。

圖b為與非門電路，它的原理與圖(a)相似，但輸出端不同，圖(6)從集電極輸出，當兩個輸入端A和B都為高電平‘1”時，輸出為低電平“0”，故為與非門電路。

圖c為或門電路，它從發射極輸出，輸入端A或B中有一個或兩個為高電平“1”，則有一個或兩個光敏三極管被照亮而導通，輸出為高電平“1”，故為或門電路。

圖d的原理與圖(c)相似，但從集電極輸出,輸入端A或B中有一個或兩個為高電平“1”，輸出就為低電平“0”，故為或非門電路。

電路之間不僅可以電源不同，而且接地點也可分開。例如圖e為輸入、輸出與中央運算、處理部分的耦合電路，圖中的左邊為13.5V的HTL到5伏的TTL耦合結構，輸入部分由抗干擾能力強的HTL擔任，其信號經光電輥合器送至中央運算、處理部的TTL電路。圖中右邊為TTL到HTL的耦合結構，經中央處理部運算后由光電耦合器送至輸出部分，光電耦合器成了TTL和HTL兩種電路的媒介。3．起隔離作用

圖3.3.1－5用邏輯電路的信號來觸發可控硅SCR，可按硅的負載為電感性的開關電路，采用光電耦合器后，負載所產生的尖峰噪聲不會反饋到邏輯電路。

光電耦合器是近年來發展起來的新型器件，應用范圍和生產量正在急劇增加。由于它具有獨特的優點，可組成各種各樣的電路，因而可應用在測量儀器、精密儀器、工業和醫用電子儀器．自動控制、遙控和遙測、各種通信裝置、計算機系統及農業電子設備等廣闊領域。四．光電耦合雙向可控硅

雙向可控硅是一種很普通的由可控硅整流器即SCR發展改進的器件，它也可用于光觸發形式。將一只SCR和一只LED密封在一個封裝中，就可以構成一只光耦合的SCR；而將一只雙向可控硅和一只LED密封在一個封裝中就可以制成一只光耦合的雙向可控硅。

圖3.3.1－6和圖3.3.1－7示出它們的典型外形(它們通常被密封在一只六引腳的雙列直插式的封