电路分析：基于光耦的模拟放大电路设计

这里小编在本文中，将对基于光耦的模拟放大电路设计进行介绍，并对其中的工作原理进行全面的分析，感兴趣的朋友快来看看吧。

工作原理

光电耦合器Icl和IC2都选用的是4N25，其中Icl和R4组成输出级，用于隔离传输模拟信号。IC2和R2模仿输出形式，可用于产生反馈比较信号，并可自动调整不同电流转换效率时发光二极管的工作电流，保证光电耦合器可靠地工作在线性放大状态，提高电路的线性度。由于两个光电耦合器的发光二极管是串接在一起的，Icl和IC2的工作状态完全对称，公用同一激励电流I1。且两者的发射极电位，即两个光敏三极管的集电极电流分别在R2和R4上所产生的压降对称，受输入信号Ui线性控制，故可实现模拟信号的隔离和传输。由于光电耦合器的输入和输出之间的信号传输是通过光信号来实现的，因此，它的输入输出两部分在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故其性能稳定，抗干扰能力强。发光二极管和光敏管之间的耦合电容小、耐压高，故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。

此外，因其输入阻抗小，这对高内阻源的噪声相当于短接。因此，由光电耦合器构成的模拟信号放大电路具有优良的电气性能。如果运放A1的同相端电位由于干扰信号而正向偏离虚地，则运放Al的输出端的电位将升高，而光电耦合器IC2的发光强度将增强，进而使IC2的集射电压减小，最后使运放A1的反相端的电位降低并回到虚地。反之，若运放Al的反相端电位由于干扰信号负向偏离虚地，故其运放A1的输出端的电位将降低，进而使光电耦台器IC2的发光强度减弱，IC2的集射电压增大，最后使运放Al的反相端的电位升高而回到虚地。光电耦合器是一种由光电流控制的电流转移器件，其输出特性与普通双极型晶体管的输出特性相似，因可以将其作为普通放大器直接构成模拟放大电路。然而，光电耦合器的线性工作范围较窄，且随温度变化而变化。同时，光电耦合器的共发射极电流传输系数和集电极反向饱和电流Iceo（即暗电流）受温度变化的影响比较明显。因此，出于光电耦合器的转移特性与温度的关系考虑，要使光电耦合器构成的模拟隔离电路能稳定工作，应尽量消除暗电流（Iceo）的影响，以提高线性度，并使静态工作点能随温度的变化而自动调整，以使输出信号保持对称性，使输入信号的动态范围随温度变化而自动变化，从而抵消B值随温度变化的影响，保证电路工作状态的稳定。需要注意的是，在进行实际设计时，需要首先选择线性范围宽并且线性度较高光耦电路来传输模拟信号。可根据工作的需要，对静态工作地点进行选择，并使用反馈式对称温度补偿电路，从而最大程度上的消除温度变化对电路的影响，使信号以最不失真的方式传输。