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2021年4月28日发(作者：“第三届中国金融四十人伊春论坛”在伊春举行经评论(cj)

1. 线形光耦介绍
光隔离是一种很常用的信号隔离形St中科式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光
耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA
电流环。对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限
制600393了其在模拟信号隔离的应用。
对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。
一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提
供从直流到几K的频率内601958股票提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-
频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离
效果。集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。
模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通
光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的
光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电
路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通
路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。
市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200201,TI子
公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。这里以HCNR200201为例介绍
2. 芯片介绍与原理说明
HCNR200201的内部框图如下所示
其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。1、2引脚
之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。

输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与
IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即
K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%）,并且随温度变化较大（HCNR200的变化
范围在0.25%到0.75%之间）,但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到,
在合理的外围电路设计中,真正影响输出输入比值的是二者的比值K3,线性光
耦正利用这中邮优选基金种特性才能达到满意的线性度的。
HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同,差别在于一些指标上。相对于
HCNR200,HCNR201提供更高的线性度。
采用HCNR200201进行隔离的一些指金融大风暴标如下所示：
* 线性度：HCNR200：0.25%,HCNR2|盐湖钾肥01：0.05%;
* 线性系数K3：HCNR200：15%,HCNR201：5%;
* 温度系数： -65ppmoC;道易简博客
* 隔离电压：1414V;
* 信号带宽：直流到大于1MHz。
从上面可以看出,和普通光耦一样,线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电
压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对HCNR200201的典
型电路进行分析,对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推
导与说明。
3. 典型电路分析
Agilent公司的HCNR200201的手册上给出了多种实用电路,其中较为典型的一
种如下图所示：
图2

设输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,光耦保证的两个电流传递系数分别为
K1、K2,显然,,和之间的关系取决于和之间的关系。
将前级运放的电路提出来看,如下图所示：
设运放负端的电压为,运放输出端的电压为,在运放不饱和的情况下二者满足下
面的关系：
Vo=Voo-GVi (1)
其中是在运放输入差模为0时的输出电压,G为运放的增益,一般比较大。

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