專利名稱：光耦加速電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光耦加速電路，特別涉及一種接收端元件為光敏三極管的通用光耦，可 以明顯提高光耦的數(shù)據(jù)傳輸速率的光耦加速電路。
背景技術(shù)：
在各種需要電氣隔離的信號(hào)傳輸電路中，光耦是最常用的隔離器件。光耦的種類很多， 主要有通用型(無(wú)基極引線和基極引線兩種)、達(dá)林頓型、施密特型、高速型、光可控硅、 光場(chǎng)效應(yīng)管等。通用型光耦如圖l所示，內(nèi)部?jī)H由兩種元件組成，分別是發(fā)光二極管和光敏 三極管。這種光耦由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本很低，因此被廣泛用于開(kāi)關(guān)電源反饋回路、控制信號(hào) 的傳輸以及低速數(shù)據(jù)傳輸。在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，典型的光耦電路由于光敏三極管在導(dǎo)通(發(fā) 光二極管發(fā)光)時(shí)處于飽和狀態(tài)，輸出波形的上升時(shí)間很長(zhǎng)，如圖2所示，基極的PN結(jié)中 存儲(chǔ)有多余載流子，在發(fā)光二極管停止發(fā)光以后，光敏三極管必須等到基極的載流子抽取完 畢才能關(guān)斷。因此通用光耦的數(shù)據(jù)傳輸速率很低，通常只能達(dá)到5-10kbps。高速光耦在光接 收部分除了光接收元件以外，還增加了信號(hào)放大、整形等電路，雖然高速光耦可以達(dá)到10Mbps 以上的數(shù)據(jù)傳輸速率，但是相對(duì)于通用光耦，高速光耦的成本和價(jià)格要增加很多。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種光耦加速電路，以克服現(xiàn)有的通用型光耦數(shù)據(jù)傳輸速率低， 而高速光耦成本又很高的缺點(diǎn)。一種光耦加速電路，包括光耦、三極管、二極管和限流電阻，所述光耦包括光敏三極 管，所述光敏三極管的集電極與電源的正極相連，所述限流電阻連接于所述光敏三極管的發(fā) 射極與所述三極管的基極之間，所述二極管連接于所述光敏三極管的發(fā)射極與所述三極管的 集電極之間，所述三極管的發(fā)射極接地。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述光敏三極管的發(fā)射極與所述三極管的發(fā)射極之間還連接有 一電阻。作為本發(fā)明的又一改進(jìn)，所述光敏三極管的基極與地之間還連接有對(duì)地電阻。 其中，所述光敏三極管為雙極型晶體管。其中，所述三極管為雙極型晶體管。本發(fā)明通過(guò)在有基極引線或無(wú)基極引線的通用光耦的輸出端增加一個(gè)簡(jiǎn)單有效的加速電 路，可以使光敏三極管在導(dǎo)通時(shí)工作在三極管的放大區(qū)，基極的PN結(jié)中不會(huì)存儲(chǔ)多余載流子， 提高了光耦的關(guān)斷速度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的整形，從而使通用光耦能夠達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳 輸速率。即使在不需要更高傳輸速率的場(chǎng)合，使用本發(fā)明光耦加速電路以后，也能使輸出的 方波波形比原來(lái)更好，提高通信的可靠性；同時(shí)相對(duì)于高速光耦來(lái)說(shuō)，其成本和價(jià)格大大降 低。


圖l為通用光耦的典型電路。圖2為典型電路示波器輸出的波形；圖3為本發(fā)明的電路原理圖；圖4為本發(fā)明示波器輸出的波形；圖5為本發(fā)明的第二實(shí)施例原理圖；圖6為本發(fā)明的第三實(shí)施例原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖3所示， 一種光耦加速電路，包括光耦U1、三極管Q1、 二極管D1和限流電阻R3， 所述光耦U1包括光敏三極管，所述光敏三極管的集電極與電源的正極Vcc相連，所述光敏三 極管的發(fā)射極通過(guò)所述限流電阻R3連到所述三極管Ql的基極，所述二極管Dl連接于所述光 敏三極管的發(fā)射極與所述三極管Ql的集電極之間，所述三極管Q1的發(fā)射極接地。所述二極 管D1的正向電流方向從光敏三極管流向三極管Q1。所述三極管的集電極是加速電路的輸出端， 通過(guò)第一電阻R4連接至電源的正極Vcc。本實(shí)施例一的工作原理描述如下.-首先，所述光敏三極管在導(dǎo)通時(shí)工作在其放大區(qū)，其基極的PN結(jié)中不會(huì)存儲(chǔ)多余載流子， 這樣光敏三極管的關(guān)斷就可以很快。由于工作在放大區(qū)，光敏三極管的輸出電壓擺幅受到限 制，通過(guò)使用所述三極管Q1將光敏三極管的輸出電壓擺幅放大，以得到更好的數(shù)字輸出信號(hào)。 所述三極管Q1和光耦U1中的光敏三極管一樣，都屬于雙極型晶體管，因此三極管Q1同樣要 避免進(jìn)入飽和區(qū)，二極管Dl的作用就可以防止三極管Ql進(jìn)入飽和區(qū)。二極管Dl防止三極管 Ql飽和的原理是當(dāng)三極管Q1.工作在放大區(qū)時(shí)，輸出電壓控制在一個(gè)較低的值，只要保證輸出邏輯為低電平即可，例如0.4V-IV;如果三極管Q1基極電流增大，使三極管Q1開(kāi)始進(jìn)入飽 和區(qū)，輸出電壓就會(huì)降低，增大的基極電流又會(huì)使限流電阻R3兩端壓降增加，這樣二極管D1 的正向壓降增加，二極管Dl開(kāi)始正向?qū)?，二極管Dl導(dǎo)通以后就會(huì)分流流過(guò)限流電阻R3的 基極電流，使三極管Q1不會(huì)進(jìn)一步進(jìn)入飽和區(qū)。由于輸出電壓控制在較低的電平，并且由于 二極管D1的存在，光敏三極管的發(fā)射極電壓不能升得很接近電源電壓Vcc (也就是集電極電 壓)，這樣光耦中的光敏三極管就不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)。通過(guò)調(diào)整加速電路的電阻值，可以使該電路適用于不同的Vcc電源電壓，而高速光耦由 于內(nèi)部放大電路的限制，通常只能用于特定的Vcc電源電壓。圖4為本實(shí)施例光耦加速電路的示波器輸出波形，從圖中可以看出，采用本發(fā)明的加速 電路后，輸出波形的上升時(shí)間明顯縮短。實(shí)施例二如圖5所示， 一種光耦加速電路，其在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，在光耦U1中光敏三極管的發(fā) 射極和所述三極管Q1的發(fā)射極之間增加一個(gè)電阻R5，電阻R5主要有兩個(gè)作用首先可以用 來(lái)吸收光敏三極管的暗電流，防止暗電流流過(guò)三極管Ql的基極，其次在三極管Ql從導(dǎo)通轉(zhuǎn) 入截止時(shí)，電阻R5可以為三極管Ql基極PN結(jié)中的載流子提供泄放回路，加快三極管Ql的 關(guān)斷。實(shí)施例三如圖6所示， 一種光耦加速電路，其在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，釆用有基極引線的光耦加速 電路，該光耦U1的光敏三極管的基極與地之間還連接有對(duì)地電阻R6。
權(quán)利要求
1. 一種光耦加速電路，其特征在于包括光耦、三極管、二極管和限流電阻，所述光耦包括光敏三極管，所述光敏三極管的集電極與電源的正極相連，所述限流電阻連接于所述光敏三極管的發(fā)射極與所述三極管的基極之間，所述二極管連接于所述光敏三極管的發(fā)射極與所述三極管的集電極之間，所述三極管的發(fā)射極接地。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光耦加速電路，其特征在于所述光敏三極管的發(fā)射極與所述 三極管的發(fā)射極之間還連接有一電阻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光耦加速電路，其特征在于所述光敏三極管的基極與地之間 還連接有一對(duì)地電阻。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦加速電路，其特征在于所述光敏三極管為雙極型晶體管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光耦加速電路，其特征在于所述三極管為雙極型晶體管。
全文摘要
一種光耦加速電路，包括光耦、三極管、二極管和限流電阻，所述光耦包括光敏三極管，所述光敏三極管的集電極與電源的正極相連，所述限流電阻連接于所述光敏三極管的發(fā)射極與所述三極管的基極之間，所述二極管連接于所述光敏三極管的發(fā)射極與所述三極管的集電極之間，所述三極管的發(fā)射極接地。本發(fā)明通過(guò)在有基極引線或無(wú)基極引線的通用光耦的輸出端增加一個(gè)簡(jiǎn)單有效的加速電路，可以使光敏三極管在導(dǎo)通時(shí)工作在三極管的放大區(qū)，基極的PN結(jié)中不會(huì)存儲(chǔ)多余載流子，提高了光耦的關(guān)斷速度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的整形，從而使通用光耦能夠達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。同時(shí)相對(duì)于高速光耦來(lái)說(shuō)，其成本和價(jià)格大大降低。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK101262220SQ20081003713
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者緯 吳, 平 徐 申請(qǐng)人:上海聚新電子科技有限公司