一、前言前几天,有人询问我一个有趣的电路该如何分析。如下图所示,这是一个基于 HCNR201 这款带有输入补偿的线性光耦的模拟隔离放大器。下面,让我们来看一下这个放大器输入输出之间的线性关系是什么。 ▲仿真原理图 二、原理分析之所以这个电路图看起来容易让人感到困惑,实际上就是这个仿真电路中,错误的使用了这样的光电三极管来表示 HCNR201 中的光电二极管,这样就使得器件电流流向产生错觉。下面,我们看一下 HCNR201 数据手册中的表示方法。 可以看到,这里使用了二极管表示光电管,这里使用了箭头表示了发光二极管电流方向,接收光电管的方向恰好相反,分别从管脚 3 流向管脚 4,从管脚 6 流向管脚 7。对照仿真电路图,可以看到,这样才是光电流流动的方向。怎么样,是不是出乎意料之外? 另外,需要说明的是,接收光电管的光电流的产生是不需要外部施加电压的。也就是在它两端电压为 0 时,它会主动输出电流。 输入电压经过 R2、R3 分压之后,加入到 U2 的正输入端。这个通道是负反馈,将会使得 U2 的负输入端的电压等于正输入端电压。 负反馈的过程是这样的,首先,U2 正输入端的电压,会使得输出电压上升,进而通过三极管 Q1 给光耦提供输入电流。光耦中输入端的光电管,产生光电流。根据这个电流的方向,将会从 U3 的负输入端,通过 R10 流出光电流。这个电流来自于 U3 的输出电压,经过 R4 提供的。 那么,U3 的输出电压是多少呢?实际上,就是 U2 的正输入端的电压。这样,我们就可以计算出光耦中光电管输出电流的大小了。它等于输入电压,乘以这个因子。 下面,再对光耦后面的信号进行分析。 ▲光电管电流 根据电路中给定的参数,可以计算出电路的放大倍数为 1.6886。电路是同相放大。为了能够放大负电压,在电路中还设置了偏置电路,这两个电路能够使得输入信号为 0 时,光耦中就有电流输出。这样,当输入负的电压信号时,电路也能够输出负电压。 由于时间有限,今天的分享就先到这里。关于电路偏置的分析,我们下次再讲。 三、总结 |
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