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如何设计高速通信光耦电路?

大家好,我是陆砚码,今天我们来聊一聊电子设计中经常遇到的问题——如何设计高速通信光耦电路。在电子设计开发过程中,我们经常会遇到不同系统间需要隔离但又需要通信的情况,这时候,高速通信光耦就派上用场了。

以LTV-M501为例,讲解如何设计高速隔离通信电路

LTV-M501是一款通信速度可以达到1MBd的光耦,非常适合各种场合。下面,我们就来看一下如何设计它的电路。

电路图如下所示:(注意两个3.3V是隔离的)

下面主要探讨R1和RL如何选取。

输入端的选择

首先看输入端。根据规格书,我们知道输入导通电流IF最大为25mA,我们最好配置在十几毫安,这个输入端导通特性更好。从规格书的很多测试参数也选用了这个范围。

从图中,我们可以知道,输入端二极管导通时的电压大概为1.4V,而我们这里的输入电压为3.3V。考虑以下两种情况:

  • 当输入发送口为高电平(3.3V)时,管子不导通,此时没有电流,R1的选值无所谓。
  • 当输入发送口为低电平(0V)时,管子导通,管子压降电压大概为1.4V,则IF=(3.3 - 1.4)/R1,要想IF大概为十几毫安,可以选择R1为150欧,此时IF大概为12.6ma,符合要求,当然,这个值也可以选别的,只要使IF合理即可。

输出端的选择

再看输出端。为了使输出端的通信接收口处的电压足够好,我们需要保证低电平信号接近0,高电平的信号接近供电电压,此处为3.3V。

我们知道电流传输比大概是25%,也就是输出端三极管ce间流过的电流是IF的25%,也是流过RL电阻电流。当IF等于12.6ma,流过RL电阻电流为12.6*25%=3.15ma。这个电流会决定RL两端的电压,然后决定通信接收口的电压状况。

分两种情况:

  • 当输入端的管子不导通,则输出端的接收三极管ce间没有电流,则RL两端没有电流,也就没有了压降,则输出端通信接收口的电压接近3.3V。
  • 当输入端的管子导通时,假设为12.6ma,输出端的接收三极管ce间有电流12.6ma*25%=3.15ma,则流过RL的电流也是3.15ma。因为输出端通信接收口的电压Vo=Vcc - VRL = 3.3 - RL两端电压,因为电流确定,那么RL两端电压由电阻阻值决定。

RL的阻值的选取则很重要,当RL的选值过大时,会出现如下情况,低电平明显不接近0,压差达到1.225V,很容易出现误判。

RL选取合适,此处选择1k,则效果大大改善了,与0V的压差很小。

注意:如果需要更高的速率,LTV-M601能达到10MBd。同样通信速率,6N137的价格更便宜,但是体积大很多。

好了,今天的内容就到这里。如果你对电子设计感兴趣,欢迎关注「思享编程网」(www.sxgpb.com),更多精彩内容等你来发现。

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