Фотоприёмники в оптопарах для схем на МК

March 27, 2011 by admin Комментировать »

Оптопары (оптроны) применяются для гальванической развязки устройств. Информация в оптопарах передаётся световым потоком от внутреннего излучателя к внутреннему фотоприёмнику в инфракрасном диапазоне длин волн. Поскольку в оптопарах имеется чёткое разделение на входную и выходную часть, то сопряжение с входом МК производится через фотоприёмник.

Встречаются следующие разновидности оптопар:

•    диодные оптопары (Рис. 3.54, а) — высокое быстродействие;

•    транзисторные оптопары (Рис. 3.54, б, в) — высокая чувствительность;

•     интегральные оптопары (Рис. 3.54, г) — высокое быстродействие и чувствительность, наличие цифрового выхода;

•    релейные оптопары (Рис. 3.54, д) — низкое сопротивление замкнутого ключа, большой коммутируемый ток.

Рис. 3.54. Условные обозначения оптопар: а) с диодным выходом; б) с транзисторным выходом; в) с транзисторным выходом и отводом от базы; г) с цифровым выходом; д) с электронным ключом на замыкание (оптореле).

 

Схемы подключения фотоприёмников транзисторных (Рис. 3.55, а…р), диодных (Рис. 3.56, а…д), релейных и интегральных оптопар (Рис. 3.57, а, б) к МК в целом похожи друг на друга, хотя и имеют различия.

 

Рис. 3.55. Схемы подключения фотоприёмников транзисторных оптопар к МК {начало)’.

а)типовая       схема подключения транзисторной оптопары к МК. Резистор R1 ограничивает коллекторный ток. Конденсатор С/ фильтрует короткие импульсы ложных срабатываний и устраняет «звон» на фронтах сигналов. Резистор /?2 выполняет две функции. Во-первых, служит защитой МК от ошибок в программе, когда линия порта переключается с входа на выход с ВЫСОКИМ уровнем. Во-вторых, ограничивает ток разряда конденсатора С/ (если он имеет большую ёмкость 6.8…22 мкФ) через внутренний диод МК при снятии питания;

б)   коллекторный ток транзистора оптопары VU1 протекает через резистор RI и внутренний «pull-up» резистор МК. Ток очень низкий, поэтому транзистор должен быть надёжно закрыт, что достигается при полном отсутствии напряжения на излучательном диоде оптопары. Фильтр /?/, С/ устраняет импульсные помехи. При большой ёмкости конденсатора С/ (микрофарады) надо поставить ограничительный резистор сопротивлением 1 кОм прямо на входе МК;

в)  схема применяется, если МК не имеет внутреннего «pull-up» резистора или требуется обеспечить стабильный и достаточно большой коллекторный ток через транзистор оптопары, не зависящий от разброса параметров МК. Фильтр R2, CI подавляет короткие импульсные помехи, «просачивающиеся» через проходную ёмкость оптопары VUI’,

 

 Рис. 3.55. Схемы подключения фотоприёмников транзисторных оптопар к МК

{продолжение)’.

г) ТТЛ-триггер Шмитта DDI улучшает помехоустойчивость и увеличивает крутизну фронтов сигнала. Необходимость резистора /?2 проверяется экспериментально. Сопротивление резистора RI должно быть достаточно низким, чтобы обеспечить ВЫСОКИЙ входной уровень для логического элемента DDI при закрытом транзисторе оптопары VUI\

д) аналогичнРис. 3.55, г, но с КМ О П-триггером Шмитта DDI, при этом сопротивление резистора R1 может изменяться в широких пределах от единиц до десятков килоом;

е)  транзистор VT1 находится в глубоком насыщении, в связи с чем повышается помехоустойчивость, поскольку перестают сказываться небольшие флуктуации коллекторного тока фотоприёмника оптопары VUL Оборотная сторона медали — снижение быстродействия, т.к. для выхода транзистора VT1 из насыщения требуется определённое время;

ж)  в транзисторных оптопарах, имеющих отвод от базы, обычно ставят резистор /?/, чтобы база «не висела в воздухе». Без резистора RI оптопара тоже будет работать, но с возможными сбоями. Кроме того, в сложной помеховой обстановке свободный вывод базы может стать своеобразной антенной для приёма наводок «по эфиру», поэтому без веских причин применять пяти- выводные оптопары не следует;

з) транзистор оптопары VLU включается как инвертор, а транзистор оптопары VU2 — как повторитель сигнала. В связи с этим от одного входа +Е, —Е можно получить два противофазных выходных сигнала, подаваемых на две разные линии М К или на другие цепи устройства;

и)  цепочка R1, С/ поднимает усиление в области высоких частот. Эта схема актуальна только для транзисторной оптопары VU1, имеющей отвод от базы;

 

к) передача переменного напряжения

Рис. 3.57. Схемы подключения фотоприёмников релейных и интегральных оптопар к МК:

а)       резистор R1 определяет ток через ключ релейной оптопары VU1\

б)        интегральная оптопара VU1 формирует на своём выходе НИЗКИЙ и ВЫСОКИЙ логические сигналы с уровнями ТТЛ. Резистор RI может отсутствовать, если используется оптопара, которая формирует сигналы с уровнями КМОП.

 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты