高速开关光耦隔离电路设计.doc

实用标准文案 PAGE 精彩文档 实用标准文案 精彩文档 设计任务描述 1.1 设计题目：高速开关光耦隔离电路 1.2 设计要求 1.2.1设计目的： （1）掌握非线性光耦隔离电路的构成、原理与设计方法； （2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。 1.2.2基本要求： （1）输入信号为方波，幅度3V，频率500Hz～40kHz； （2）采用高速光耦，信号延迟时间100us; （3）输出信号上升及下降时间占有方波周期的5%以下； （4）输出信号幅度0～6V，电流驱动力不低于1mA。 1.2.3发挥部分： （1）信号带宽升至10Mb/s； （2）幅度可调； （3）其他。 2 时间进度安排 顺序 阶段日期 计 划 完 成 内 容 备注 1 讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图 打分 2 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误 打分 3 检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解接线图绘制及报告书写 打分 4 继续修正逻辑图，指导接线图绘制方法，布置答辩 打分 5 答辩、写报告 打分 实用标准文案 精彩文档 一 设计任务描述 1.1 设计题目：高速开关光耦隔离电路 1.2 设计要求 1.2.1设计目的： （1）掌握非线性光耦隔离电路的构成、原理与设计方法； （2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。 1.2.2基本要求： （1）输入信号为方波，幅度3V，频率500Hz～40kHz； （2）采用高速光耦，信号延迟时间100us; （3）输出信号上升及下降时间占有方波周期的5%以下； （4）输出信号幅度0～6V，电流驱动力不低于1mA。 1.2.3发挥部分： （1）信号带宽升至10Mb/s； （2）幅度可调； （3）其他 二 设计思路 输入幅度为3V频率为500Hz的方波信号，首先通过电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用，然后通过光耦起隔离反相放大的作用，再经过仪用放大器起反相放大的作用，最后经过同相放大器起同相放大的作用并输出幅度为6V频率为500Hz的方波信号。 第一个部分为电压跟随器。电压跟随器在电路中起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。 第二部分为光耦隔离电路。光电耦合器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—光—电转换元件。这就完成了电—光—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。 第三部分为仪用放大器。仪用放大器在电路中起反相放大的作用。 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。 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。 三 设计方框图 仪用放大器光耦电压跟随器信号输入 仪用放大器 光耦 电压跟随器 信号输入 信号输出同相放大器 信号输出 同相放大器 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 电压跟随器输入信号为幅度为3V,频率为500Hz的方波，电压跟随器的电压增益Av=1，且同相。输入电阻Ri趋于无穷大，输出电阻Ro趋于零。其输出信号的幅度为3V，同相，频率为500Hz。 4.2光耦 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 R1R2R2R3R3 R1 R2 R2 R3 R3 R4 R4 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(1+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 R1R2 R1 R2 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/R1，即Av=1+150/50=4。因为1.5×4=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