光电耦合器件实验报告
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实验报告
课程名称:电路与电子技术实验Ⅱ 指导老师：张德华 成绩:_＿＿＿
___＿_＿_＿______ 实验名称:光电耦合器件 实验类型：模拟电路实验 一、实验目的和要求（必填）? ? ?二、实验内容和原理(必填） 三、主要仪器设备(必填） ??? ?四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理? ??六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1．熟悉光耦合器件及其种类，基本掌握常用光耦合器件的使用; 2.掌握光耦合器件的常用电路的设计、调试方法。 二、实验内容和原理 实验内容：
1．设计一个实现电平转换电路。要求输入为0~5V 电平信号，对应输出为0~１5V 的电平转换; 2.设计一个实现电平转换电路。要求输入为0~５V 电平信号，对应输出为15~0Ｖ的电平转换; 3.用光电耦合器TLP521设计一个报警电路; 4.模拟信号光电隔离放大电路； 5．光电耦合器的伏安特性测量;
6.测量反相器的最高工作频率或传输速率；
7.测量同相传输电路的最高工作频率或传输速率; 8.测量光耦器件开关特性。 实验原理： 0.隔离放大器
⑴定义：
输入、输出之间没有直接电气关联的放大器。
⑵电路符号:
⑶特点/优势：
减少噪声,共模抑制能力高；采用两套独立的供电系统，信号在传输过程中没有公共的接地端；?有效保护后续电路不受前端高共模电压的损坏。 ⑷应用:
电力电子电路中用于主回路与控制回路的隔离（如电机控制系统中）；测量环境中含有较多干扰和噪声的场合;生物医学中与人体测量有关的设备(如生物电信号,保证人体安全)。
专业：自动化
（电气） 姓名：冷嘉昱
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１.光电耦合方式：
⑴原理:
在电气测量、控制电路中,光电耦合器可实现输入输出的隔离，有效地提高控制系统的抗干扰能力；实现测试电路与被测试电路之间的隔离能有效的保护测试设备。光电耦合器已广泛的应用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离等具体电路中。
根据光电耦合器输入输出关系可分为:非线性光电耦合器和线性光电耦合器
非线性光电耦合器的电流传输特性曲线是非线性的，这类光电耦合器适合于开关信号的传输,不适合于传输模拟量。常用的4N 系类光电耦合器属于非线性光电耦合器；线性光电耦合器的电流传输特性曲线接近直线,并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。常用的线性光电耦合器是PC8１7系列。
根据光电耦合器输出形式可分为：
a.光敏器件输出型：光敏二极管输出型,光敏三极管输出型,光电池输出型，光可控硅输出型等。
b. NPN 三极管输出型:交流输入型，直流输入型,互补输出型等。
c.达林顿三极管输出型：交流输入型，直流输入型。
d.逻辑门电路输出型:门电路输出型,施密特触发输出型,三态门电路输出型等。
e.功率输出型：ＩGBT ／MOSFET 等输出。 ⑵应用：
基于非线性光电耦合器和线性光电耦合器的以上特征，其主要有如下应用：采用光电耦合器隔离驱动电路与微处理器间的联系,避免一旦驱动电路发生故障造成功率放大器中的高电平信号进入微处理器而损坏器件，并可提高系统抗干扰的能力。
步进电机绕组采用达林顿管ＴI Ｐ142驱动。当控制信号输入为高电平１时，晶体管Q １导通,发光二极管亮，光电耦合器Ａ中的光敏三极管导通，晶体管Q 2导通，达林顿管T 导通,步进电机某一相控制绕组通电。反之，当控制信号输入为低电平0时，晶体管Ｑ１截止,光电耦合器A 中的光敏三极管截止,晶体管Q 2截止,达林顿管T 截止,步进电机某一相控制绕组不通电。Ｄ为步进电机绕组放电二极管。
微处理器驱动步进电机电路中的单相电路图
Q 为光电耦合器发光源驱动晶体管,限流电阻Ｒ2可按R 1=(V ＣC －V F )/I FT 计算。光电耦合器的ＩFT (发光源二极管触发电流)为15m Ａ；V F （发光源二极管的正向电压),可取1.２～1.4V 。当输入控制端为高电平时，晶体管Q 导通,光电耦合器触发双向晶闸管D 导通,接通交流负载。当双向晶闸管接感性交流负载时，为了防止浪涌电压损坏双向晶闸管，在双向晶闸管两极间并联一个ＲC 阻容吸收电路。R ３为双向晶闸管的门极电阻，可提高抗干扰能力。R 4为触发功率双向晶闸管的限流电阻,其值由交流电网电压峰值及触发器输出端允许重复冲击电流峰值决定,可按式:R 4=V Ｐ/ＩTS Ｍ选取。V P 为交流电路中的峰值电压，I TS
Ｍ
为峰值重复浪涌电流（一般可取1A)。
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光电耦合器驱动双向晶闸管电路图2.电平转换电路:
左图为同相传输，右图为反相传输。
其中R F取1kΩ,RＬ取2kΩ
。
3.报警电路：
4.模拟信号光电隔离放大电路：装
订
５.
光电耦合器的伏安特性测量:
６.测量反相器的最高工作频率或传输速率:
7．测量同相传输电路的最高工作频率或传输速率：
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8.测量光耦器件开关特性:
ＲL = 2kΩ,ＶCC = 5Ｖ；I F 采用０ ~ 5V 方波串联250Ω电阻。
三、主要仪器设备
1.ACL －ZD －II 型模拟电子技术实验箱；
2.ＴDS1０02C-EDU 型数字示波器;
3.LM358集成运放;
４．DG1022U 信号发生器； 5.万用表；
６.TLP521－２光电耦合芯片。 四、操作方法和实验步骤
1．设计一个实现电平转换电路。要求输入为0~5V 电平信号,对应输出为0~１５V 的电平转换：
如图连接同相电路，电平信号由＋5V 直流电压源串联电位器获得，测量输入、输出电压并记录。
2.设计一个实现电平转换电路。要求输入为0~5Ｖ电平信号，对应输出为15～0V 的电平转换：
如图连接反相电路，电平信号由+5V 直流电压源串联电位器获得，测量输入、输出电压并记录。
3.报警电路:
如图连接电路,输入端分别接入+5V 直流电压源串联电位器分压获得+2V ＤＣ、1Hz,0－2V 方波、相同参数三角波，观察二极管发光情况。
4.模拟信号光电隔离放大电路：
输入直流电压 0~3V ＤＣ，输出直流电压约为 0～3ＶDC 。 (a)３VDC 由10kΩ电位器对+5VDC 分压获得。
(b)用示波器监视输出电压ＶO 的波形,若有自激振荡现象,则将C 增大为2200p Ｆ，甚至为０.01μF 。
5．光电耦合器的伏安特性测量:
⑴反相器 — 电子开关 — 非门 — 反相传输电路 — 电平转换电路 — 浮地或浮置,共地。 要求输入为０~５ＶDC 电平信号，对应输出约为15～0VD Ｃ的电平转换。 （ａ）根据测量结果绘制输入伏安特性曲线。 (b)分析ＲＬ固定时，Ｒ1值应多大才合理？ ⑵输出伏安特性测量
(a)根据测量结果绘制输出伏安特性曲线。 (b ）分析V C Ｅ增大时ＶF 是增大还是减小？ (c ）分析V CE 增大时CTR 值的变化。
6．测量反相器的最高工作频率或传输速率：
⑴输入信号是前沿陡峭的大幅度方波,用示波器监视输入电压波形，使其峰峰值达10V pp 后保持不变。再增大输入信号的频率，当输出电压波形开始成锯齿波时用示波器测量其峰峰值V pp 、频率。
示波器双踪显示ＶI 、ＶC Ｅ的波形,记录波形可用图片。 分析该反相器的最高工作频率或传输速率应多大才合理？
⑵输入信号是正弦波、三角波信号时,用示波器监视输出电压波形，分析该反相器能否传输正弦波、三角波信号？ 示波器双踪显示V I 、ＶCE 的波形，记录波形可用图片。
7.测量同相传输电路的最高工作频率或传输速率:
⑴设计一个同相传输电路或电平转换电路。要求输入为0~5V ＤC 电平信号,对应输出约为０~15V ＤC 的电平转换。分析
装 订
R L
实验名称:
光电耦合器件
固定时，R1值应多大才合理？
⑵输入信号是前沿陡峭的大幅度方波，用示波器监视输入电压波形,使其峰峰值达1０V pp后保持不变。再增大输入信号
的频率，当输出电压波形开始成锯齿波时用示波器测量其峰峰值Ｖｐp、频率。
示波器双踪显示VＩ、VＯ的波形，记录波形可用图片。分析该同相传输电路的最高工作频率或传输速率应多大才合理？
⑶输入信号是正弦波、三角波信号时，用示波器监视输出电压波形，分析该同相传输电路能否传输正弦波、三角波信
号?示波器双踪显示ＶＩ、V O的波形,记录波形可用图片。
⑷用示波器测量电流传输特性曲线(电流转移特性曲线）:
输入信号是正弦波、三角波信号（低频10０Hz以下）时,用示波器双踪显示ＶR１、VＯ的波形,再将显示格式改为XY格式，测量电流传输特性曲线，记录波形可用图片。
８.测量光耦器件开关特性:
如图连接电路，用示波器观察输入输出并测量上升时间、下降时间。
五、实验数据记录和处理
1.电平转换电路:
V i／V V o／V
同相0．0１7 0
４．99 １4.08
反相0.01５14.８２
５.０0 0．532 ２．报警电路:
⑴输入端接入+５V直流电压源串联电位器分压获得＋2VDC:
0V输入时二极管熄灭,２Ｖ时发光；
⑵输入端接入1Ｈz，0-２V方波:
观察到二极管闪烁；
⑶输入端接入1Hz，0-2V三角波:
观察到二极管闪烁，且二极管发光时间短于接入方波时。
3.模拟信号光电隔离放大电路：
装
订
P.6
实验名称:光电耦合器件
4.光电耦合器的伏安特性测量：
⑴输入伏安特性测量：
测试条件
实测值
V F (Ｖ) I Ｆ（m
Ａ)
V C Ｅ（V) ＩＣ（m
Ａ) ＣＴR
V Ｉ = 0V (COM1)，R 1=250Ω
０
1４.88 0.0５５
∞ V I =+５V ，R 1＝２５0Ω
１.１79 15.2８4 0.18０
6．736
0.441 ＶI =+５V ，Ｒ1=４７0Ω
1.1４２
8.20９
0.2１3
6．７21
0.８19
V I =+５Ｖ,R 1＝1k Ω
1．１06
３.8９4 0.3３4
6.666
1.７1２ V I =＋５V ，R １=２k Ω
１.0７6
1．962 1.26９ 6.２41 3.18１ ＶI =＋５V ，R 1=５.1ｋΩ
１.0３6 0.777 11.１１ 1.768
2．275
V Ｉ=+5V,Ｒ1=10ｋΩ
1.007
0.39９
13．7８
0.555 1.3９1 ＶI =+5V,Ｒ1=10０ｋΩ ０.８８6
０.041 14．87
0.０59
１．４39
⑵输出伏安特性测量：
测试条件
V I ＝＋5V 、R １＝２5０Ω
实测值
ＶF (V)
I F (mA ） V ＣＥ(V) I C （ｍA) CTR R L ＝10０kΩ １．１７６ １５.296
0.01２1
０.150
0.010
R L =５.1kΩ 1.176 １5.296 ０.1０94 2．920 0.19１ R L =2．2kΩ 1.176 1５.296 0．１8０９ 6．736 ０.440 R L =1kΩ 1.1７6 1５.296 ０.385 １4．６1５ 0．95５ R L =47０Ω １.17１ 15.３１６ 1.585 2８.５43 1.86４ R L =22０Ω 1．１40 15．440 4．70 36.818 3.０32 R Ｌ=51Ω
(光耦TLP521-２发热）
1.０８
15.６80
11.95
40．19６
2.564
5.测量反相器的最高工作频率或传输速率：
装 订
P.7
左图为2ｋHz方波输入,右图为1ｋＨz 正弦波输入；
可得下降时间为１6.00μs。
实验名称:光电耦合器件
图为1kHz三角波输入。
６.测量同相传输电路的最高工作频率或传输速率：
左图为2kHz方波输入,右图为1ｋＨz正弦波输入;可得下降时间为24.20μs。
装
订
P.8
左图为1ｋHz三角波输入，右图为电流传输特性曲线(电流转移特性曲线)。
实验名称:光电耦合器件
7．测量光耦器件开关特性:
可得t ON=22.20μs，tＯFF=2０．40μs，ｔS≈０。
六、实验结果与分析
１.输入伏安特性曲线：
装
订
P.9
由ＣTR的值可知R1值取2kΩ比较合理。
2.输出伏安特性曲线：
VＣＥ增大时ＶF减小,CTR先增大后减小。
P.1
实验名称:光电耦合器件
3.反相传输速率：
传输速率=0.9×１0．4/16.00＝0．５８5V/μs；
由图像可知，不能传输三角波或正弦波。
4.同相传输速率：
传输速率=0.9×10.２/２4.20=0.37９３38８43Ｖ/μs;
由图像可知,不能传输三角波或正弦波。
5.模拟信号光电隔离放大电路:
由图像可知电压传输比在0.9~1.1之间。
6.光耦器件开关特性：
Ｒeｆerｅnce Vaｌue Ｍeaｓured Ｖaｌue
ｔＯN2μs２２．20μs
t OFF2５μｓ20.40μs
t S1５μｓ0
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题目： PLC实验报告书 专业：机械设计制造及其自动化 老师：袁勇 班级： 072092 学号： 20091001861 姓名：李亚锋 PLC实验报告 一、实验目的： 熟练掌握可编程控制器编程软件的操作方法，熟悉梯程序设计及其编程技巧，完成基本的实验项目。 二、实验内容： 按照下面给出的控制要求编写梯形图程序，下载到可编程控制器中运行。根据运行情况进行调试、修改程序、直到通过为止。 实验项目一： 1.走廊灯两地控制 2.走廊灯三地控制 3.圆盘正反转控制 4.下车直线行驶正反向自动往返控制 5.单按钮单路输出控制 实验项目二： 1. 多谐振荡控制 2. 圆盘计时计数控制
3. 十字交通灯的控制 实验一： 1.走廊灯两地控制 1）控制要求：走廊两地处有两个开关控制一个灯，无论按那个开关灯就亮，再按任何一个开关灯就熄灭。 2）I/O口分配： 3）梯形图程序 图1 走廊两地控制 4）实验结果： 当开关0.00闭合，0.01断开时，灯10.00亮；当开关0.00闭合，0.01闭合，灯10.00灭；当开关0.00断开，0.01闭合，灯10.00亮；当开关0.00断开，0.01断开，灯10.00灭。 2．走廊三地灯控制 1）控制要求：走廊三地处有三个开关控制一个灯，无论按那个开关灯就亮，再按任何一个开关灯就熄灭。 2）I/O分配：
3）梯形图程序： 图2 走廊三地控制 4）实验结果： 三个开关都处于断开状态，随意拨动一个开关电灯就点亮，然后在随意改变一个开关的状态电灯就熄灭，再随意改变一个开关的状态电灯就熄灭。3.圆盘正反转控制 1）控制要求：用三个按钮来控制电机，其中一个控制电机正转，另一个控制电机反转，再一个控制电机停转。 2）I/O分配： 3）梯形图程序： 图3 圆盘正反转控制 4）实验结果： 当拨动正转按钮时，电机正转；当拨动反转按钮时，电机反转；无论电机
常见的光电耦合电路及其应用分析 光电耦合电路是设计中常用的将信号进行隔离和转换并再次利用的一种应用，它主要是将输入的电信号通过介质转换成光信号，再根据介质和电路的特性转换成电信号输出，实现“电-光-电”之间的转换。同时将由于电路之间由于电容/电感等元器件或电磁感应等造成的干扰基本上排除。可见光电耦合电路在各位的设计应用中发挥着重要的作用。 光电耦合器是将光电耦合电路进行了集成和封装后得到的ic产品，它把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。最常用的发光器件就是LED发光二极管了，当输入电信号加到输入端会导致LED发光，光接受器件接受LED的发光的光信号后将其转换成电信号并输出。 光电耦合电路结构独特，可有效抑噪声消除干扰、开关速度快、体积小、可替代变压器隔离等，并可以组成和应用到开光电路、逻辑电路、隔离耦合电路、高压稳压电路、继电器替代电路等，故小编整理和总结了几种常见的光电耦合电路图，并对他们的应用需要和范围进行分析，希望能给大家的学习、掌握和应用这种电路有一定的指导作用。 (1)组成的多谐振荡器电路图 工作流程为接通电源后： A、电容C两端电压不能突变，电阻R数值大于Rl，电源电压Ec主要加在R上，F点电位很低，LED处于截止状态; B、电容充电电压增加导致F点电位逐渐增高，到达一定程度使LED导通发光，光敏三极管导通饱和，输出电压发生跃变使之接近电源电压;（即U0约=Ec） C、电容上存留电荷通过三极管、LED通路快速放电，并对其反向充电到达一定程度后导致LED截止及三极管截止？？？; D、电容再次通过电阻R和RL放电进行反向充电，LED发光光敏三极管再次饱和，如此循环形成振荡。 作用：多谐振荡器也叫自激多谐振荡器，它的作用是产生交流信号。将直流电变为交流
光电耦合器及其应用 ［作者：佚名转贴自：未知点击数：933 更新时间：2006-3-31 【字体：A 】 光电耦合器，是近几年发展起来的一种半导体光电器件，由于它具有体积小、 寿命长、抗干扰能力强、工作温度宽及无触点输入与输出在电气上完全隔离等 特点，被广泛地应用在电子技术领域及工业自动控制领域中，它可以代替继电 器、变压器、斩波器等，而用于隔离电路、开关电路、数模转换、逻辑电路、 过流保护、长线传输、高压控制及电平匹配等。 为使读者了解与应用光电耦合器，今介绍几种光电耦合器件及应用电路，供大 家参考与开拓。 1．器件选择 （1）三极管输出型光电耦合器 三极管输出型光电耦合器电路如图46—1中（a）所示，它是由两部分组成的。其中，1、2端为输入端，通常由发光器件构成； 4、5、6端接一只光敏三极管构成输出端，当接收到发射端发出的红外光后，在三极管集电极中便有电流输出。 图46-1 三极管输出型光电耦合器的特点，是具有很高的输入输出绝缘性能，频率响应可达300kHz，开关时间数微秒。 （2）可控硅输出型光耦合器 可控硅输出型光耦合器的电路如图46?中（b）所示。该器件为六脚双列式封装。当1、2端加入输入信号后，发射管发出的红
外光被接在4、5、6脚的光敏可控硅接收，使其导通。它可应用在低电压电子电路控制高压交流回路的开启。 （3）光耦合的可控硅开关驱动器 图46—2中（a）为光敏双向开关器件；图46?中（b）为过零控制电路及光敏双向开关器件组合体。它们的工作原理是：利用输入端红外光控制输出端的光敏双向开关导通，进而触发外接双向可控硅导通，达到控制负载接入交流220V回路的目的。图中（a）为非过零控制，图中（b）为过零控制。本驱动器有非常好的输入与输出绝缘性，可构成固态继电器的控制电路，其输 出的控制功率由可控允许功率决定。 图46-2 （4）达林顿管输出的光检测器 达林顿管输出的光检测器如图46?中（a）所示。它是由两只管子组成复合管，具有很高的电流放大能力，形成下一级或负载的 驱动电流，有较强的光检测灵敏度。 （5）数字电路光耦合器 数字电路光耦合器电路如图46?中（b）所示。光耦合器输出为施密特触发电路形式，其特点是响应速度快、数字逻辑可靠，应 用于计算机接口、数控电源及电动机控制中。 （6）双向开关触发器输出的光检测器 图46—3中的（c）为双向开关触发器输出的光检测器电路。该图为三端器件，内部是光敏双向开关器件，收到红外光线后，双向开关器件导通，触发外接可控硅导通，使负载接入220V回路中。
光电计数器实验报告 学生姓名李志 学号081244115 专业名称光信息科学与技术 指导教师易煦农 时间日期2011-10-19 摘要 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理 的基础技术，是获取信 息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。 光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计
数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。采用光电传感器制作的光电式电子计数器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。 【关键词】光电效应光电传感器光电计数器 ABSTRACT The 21st century is the age of information, it is the access to information, treatment information, use of the information age. Sensing and detection technology is important because it is the access to information and the information necessary to deal with the underlying technology, is access to information and means of processing information, unable to get information you won't be able to use information. Photoelectric sensor is a light signal into an electric signal of the sensor. It is the theoretical basis of the photoelectric effect. These effects can be broadly divided into three categories. The first type is outside of the photoelectric effect, namely, in daylight, can make the tungsten surface. Use this effect caused by device with vacuum photocell, photomultiplier tubes, etc. The second category is the photoelectric effect, i.e., in the light, can make the electrical resistivity of the material change. Such devices include various types of photosensitive semiconductor. The third category is photo voltaic effect, in the light, the objects within the EMF EMF, this is called light-induced electromotive force. This class of
光电耦合器的发展 随着半导体技术和光电子学的发展，一种能有效地隔离噪音和抑制干扰的新型半导体器件——光电耦合器，于1966年问世了。 光耦合器是对光信号实现分路、合路和分配的无源器件，是波分复用、光纤局域网、光纤有线电视网以及某些测量仪表中不可缺少的光学器件。几种典型的光纤耦合器结构图如下所示： 光耦合器件的工作原理如下： 4端口光耦合器是最简单的器件。4端口光耦合器的结构和原理如图3-33所示。 光耦合器件的性能参数如下： 一、插入损耗：插入损耗是指光功率从特定的端口到另一端口路径的损耗。从输入端口
k到输出端口j的插入损耗可表示为： 二、附加损耗：附加损耗Le的定义是输入功率与总输出功率的比值。对于图3-33所示 的4端口光耦合器有： 三、分光比：分光比是某一输出端口的光功率与所有输出端口光功率之比。它说明输出端口间光功率分配的百分比。对于4端口光耦合器可以表示为： 四、隔离度：隔离度也称为方向性或串扰，隔离度高意味着线路之间的串扰小。它表示输入功率出现在不希望的输出端的多少。对于4端口光耦合器，其数学形式是： 光电耦合的主要特点如下： 输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10 10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。 由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。 容易和逻辑电路配合。 响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。 无触点、寿命长、体积小、耐冲击。 光电耦合器的优点是体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。 光电耦合器是一种将发光二极管和光敏三极管组装在一起的新颖光电器件，它采用光信号来传递信息，从而使电路的输入与电气上处于完全隔离的状态，这种信息传递方式是所有采用变压器和继电器作隔离来进行信号传递的一般解决方案所不能相比的。由于光电耦合器具有可单向传递信息、通频带宽、寄生反馈小、消噪能力强、抗电磁干扰性能好等特点，因而无论在数字电路还是在模拟电路中均得到了越来越广泛的应用。 我国光纤无源器件虽然至今只有20多年的历史，但在技术上取得了长足的进步。从科研到小批量生产再到形成产业群，基本满足了我国各时期电信网、有线电视网和宽带网对光无源器件的需求。目前我国光纤连接器、光纤耦合器和二波长复用器的制造技术和一般性能已与国际先进水平相当。与此同时，由于相关技术基础较为薄弱，科技投入较少，所以在密集波分复用器方面只有薄膜滤波型产品，大端口数矩阵光开关还属空白，有待进一步开发。 我国光纤耦合器的制造技术、生产的产品与发达国家是一致的，都采用熔融拉锥设
光电耦合器的发展及应用 摘要：半导体光电耦合器现已发展成为一类特殊的半导体隔离器件。它体积小、寿命长、无触点、抗干扰、能隔离，并具有单向信号传输和容量连接等功能。文中介绍了光电耦合器的典型结构和特点以及国内外的发展现状，最后给出了半导体电隔离耦合器件的多种应用电路实例。 关键词：发光器件光接收器件输入输出光电耦合器 随着半导体技术和光 电子学的发展，一种 能有效地隔离噪音和 抑制干扰的新型半导 体器件——光电耦合 器于1966年问世了。 光电耦合器的优点是 体积小、寿命长、无 触点、抗干扰能力 强、能隔离噪音、工 作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN 光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。 1 光电耦合器的结构特点 光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。图1是三种系列的光电耦合器电路图。 光电耦合的主要特点如下： ●输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10 10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
自动控制原理实验报告 学院： 班级： 姓名： 学号：
西安交通大学实验报告 课程自动控制原理实验日期2014 年12月22 日专业班号交报告日期 2014 年 12月27日姓名学号 实验五直流电机转速控制系统设计 一、实验设备 1.硬件平台——NI ELVIS 2.软件工具——LabVIEW 二、实验任务 1.使用NI ELVIS可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变 其运行速度； 2.通过光电开关测量马达转速； 3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自 动控制系统。 三、实验步骤 任务一：通过可变电源控制马达旋转 任务二：通过光电开关测量马达转速 任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速
编程思路：PID控制器输入SP为期望转速输出，PV为实际测量得到的电机转速，MV为PID输出控制电压。其中SP由前面板输入；PV通过光电开关测量马达转速得到；将PID 的输出控制电压接到“可变电源控制马达旋转”模块的电压输入控制端，控制可变电源产生所需的直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，达到直流电机转速的负反馈控制。 PID参数：比例增益：0.0023 积分时间：0.010 微分时间：0.006 采样率和待读取采样：采样率：500kS/s 待读取采样：500 启动死区：电机刚上电时，速度为0，脉冲周期测量为0，脉冲频率测量为无限大。通过设定转速的“虚拟下限”解决。本实验电机转速最大为600r/min。故可将其上限值设为600r/min，超过上限时，转速的虚拟下限设为200r/min。 改进：利用LabVIEW中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。
光电耦合器工作原理 光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型 4脚封装 图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型 6脚封装
图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型 6脚封装
图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因： （1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在
电磁场与微波技术 实验报告 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
实验一线驻波比波长频率的测量 一、实验目的 1、熟练认识和了解微波测试系统的基本组成和工作原理。 2、掌握微波测试系统各组件的调整和使用方法。 3、掌握用交叉读数法测波导波长的过程。 二、实验用微波元件及设备简介 1．波导管：本实验所使用的波导管型号为BJ—100，其内腔尺寸为α＝22.86mm，b＝10．16mm。其主模频率范围为8．20～12．50GHz，截止频率为6．557GHz。2．隔离器：位于磁场中的某些铁氧体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同的吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性(见图1)。隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输作用。 3．衰减器：把一片能吸收微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成(见图2)，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率以及去耦合的作用。 图 1 隔离器结构示意图图2 衰减其结构示意图 4．谐振式频率计（波长表）： 图3 a 谐振式频率计结构原理图一图3 b 谐振式频率计结构原理图二 1. 谐振腔腔体 1. 螺旋测微机构 2. 耦合孔 2. 可调短路活塞 3. 矩形波导 3. 圆柱谐振腔 4. 可调短路活塞 4. 耦合孔 5. 计数器 5. 矩形波导 6. 刻度 7. 刻度套筒 电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本上不影响波导中波的传输。当电磁波的频率
满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。(图3a) 或从刻度套筒直接读出输入微波的频率(图3b)。两种结构方式都是以活塞在腔体中位移距离来确定电磁波的频率的，不同的是，图3a读取刻度的方法测试精度较高，通常可做到5×10－4，价格较低。而见图3b直读频率刻度，由于在频率刻度套筒加工受到限制，频率读取精度较低，一般只能做到3×10－3左右且价格较高。 5．驻波测量线：驻波测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器。在波导的宽边中央开有一个狭槽，金属探针经狭槽伸入波导中。由于探针与电场平行，电场的变化在探针上感应出的电动势经过晶体检波器变成电流信号输出。 6．匹配负载：波导中装有很好地吸收微波能量的电阻片或吸收材料，它几乎能全部吸收入射功率。 7．微波源：提供所需微波信号，频率范围在8．6～9．6GHz内可调，工作方式有等幅、方波、外调制等，实验时根据需要加以选择。 8．选频放大器：用于测量微弱低频信号，信号经升压、放大，选出1kHz附近的信号，经整流平滑后由输出级输出直流电平，由对数放大器展宽供给指示电路检测。 三、实验内容及过程 1.微波信号源的调整： 频率表在点频工作下，显示等幅波工作频率，在扫频工作下显示扫频工作频率，在教学下，此表黑屏。电压表显示体效应管的工作电压，常态时为12.0 0.5V，教学工作下可通过“电压调节钮”来调节。电流表显示体效应管的工作电流，正常情况小于500毫安。 2.测量线探针的调谐： 我们使用的是不调谐的探头，所以在使用中不必调谐，只是通过探头座锁紧螺钉可以将不调谐探头活动2mm。 3.用波长计测频率： (1)在测量线终端接上全匹配负载。 (2)仔细微旋波长计的千分尺，边旋边观测指示器读数。由于波长计的q值非常 高，谐振曲线非常尖锐，千分尺上0.01mm的变化都可能导致失谐与谐振两种状态之间切换，因此，一定慢慢地仔细微旋千分尺。记下指示器读数为最小时（注意：如果检流指示器出现反向指示，按下其底部的按钮，读数即可）的千分尺读数并使波长计失谐。 (3)由读得的千分尺刻度可在该波长计的波长表频率刻度对照表上读得信号源的工作频率。 4.交叉读数法测量波导波长： (1)检查系统连接的平稳，工作方式选择为方波调制，使信号源工作于最佳状态。 (2)用直读式频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋钮调整信号源的工作频率，使信号源的工作频率为9370MHz。
光敏二极管特性测试实验 一、实验目的 1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法； 2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。 二、实验内容 1、光电二极管暗电流测试实验 2、光电二极管光电流测试实验 3、光电二极管伏安特性测试实验 4、光电二极管光电特性测试实验 5、光电二极管时间特性测试实验 6、光电二极管光谱特性测试实验 7、光电三极管光电流测试实验 8、光电三极管伏安特性测试实验 9、光电三极管光电特性测试实验 10、光电三极管时间特性测试实验 11、光电三极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电二三极管综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1个 4、电源线 1根 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1、概述
随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。 光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。 光敏三极管与光敏二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。 2、光电二三极管的工作原理 光生伏特效应：光生伏特效应是一种内光电效应。光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。对于不均匀半导体，由于同质的半导体不同的掺杂形成的PN结、不同质的半导体组成的异质结或金属与半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场，当光照射这种半导体时，由于半导体对光的吸收而产生了光生电子和空穴，它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和聚集而产生电位差。这种现象是最重要的一类光生伏特效应。均匀半导体体内没有内建电场，当光照射时，因眼光生载流子浓度梯度不同而引起载流子的扩散运动，且电子和空穴的迁移率不相等，使两种载流
常用参数 正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。 正向电流IF：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。 反向电流IR：在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。 反向击穿电压VBR：：被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。结电容CJ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。 反向击穿电压V(BR)CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间的电压降。 输出饱和压降VCE(sat)：发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持 IC/IF≤CTRmin时（CTRmin在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之间的电压降。 反向截止电流ICEO：发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时，流过集电极的电流为反向截止电流。 电流传输比CTR：输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。 脉冲上升时间tr、下降时间tf：光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP 的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输出脉冲前沿幅度的10%到90%，所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%，所需时间为脉冲下降时间tf。 传输延迟时间tPHL、tPLH：光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输入脉冲前沿幅度的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPHL。从输入脉冲后沿幅度的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPLH。 入出间隔离电容CIO：光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。 入出间隔离电阻RIO：半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。 入出间隔离电压VIO：光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。 最大额定值 参数名称 符号 最大额定值 单位 V 反向电压 5 V R I 正向电流 50 mA
声光控开关实验报告 实验目的：通过对声光开关的制作，掌握焊接技术，以及声光开关的基本 原理。 实验器材：印刷电路板，电容若干，电阻若干，单向可控硅一个，三极管一个，光敏电阻一个，话筒一个，二极管若干，CD4011芯片一块。 实验内容： 工作原理： 选用CD4011集成块为延时电路，选用1A 单向进口可控硅以及性能稳定的光敏电阻 和驻极体组成的声光控动作电路，此电路节省能源，制作方便。 声光控开关必须同时具备两个条件，声光才起作用。从声光控开关的结构上分析，开关面板表面装有光敏二级管，内部装有柱极体话筒。而光敏二极管的敏感效应，光信息091班 朱建成武 09620136
只有在黑暗时才起到作用（可用液晶万用表测得数值）。也就是说当环境变暗到一定程度，光敏二级管感应后会在电子线路板上产生一个脉冲电流，使光敏二级管一路电路处在关闭状态，只要声音刺激，柱极体活简就会同样产生脉冲电流，这时声光控制开关电路就连通起作用。因为必须要二个条件同时存在，声光控开关才起作用。实验成果展示： 外观展示电路背面电路正面 通过对开关延时性能的测试，在黑暗中受到声波刺激后，与之相连的台灯发光，此开关延时53秒后熄灭，达到了延时效果。 实验总结：在实验中，我们制作了这种通过声音与光照控制电路的开关，它可以用于楼梯，车库，过道等公共场所。在白天强光，多杂音的情况下，开关保持断开，不导通；在黑暗，安静的环境中，通过一个声音刺激就能使开关导通，从而接通电路，过段时间后自动熄灭。 电路中的器件廉价，可靠，稳定，使得它可以广泛的运用与生活之中，达到节能的效果，做到用科技改变生活。 通过本实验，我在实践中运用了所学到的知识，深入了解电路的设计，并牢固掌握。同时，我们在焊接过程中，也掌握了一门技术，在理论学习中加强了实践动手能力，全面发展了自我。在此过程中的种种问题，以及在实验中解决问题的方法，都将是以后的生活工作中的一笔宝贵的财富。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 微波技术 实验报告 院系：电子与信息工程学院班级： 姓名： 学号： 同组成员： 指导老师： 实验时间：2014年12月18日 哈尔滨工业大学
目录 实验一短路线、开路线、匹配负载S参量的测量------------------------------3 实验二定向耦合器特性的测量------------------------------------------------------6 实验三功率衰减器特性的测量-----------------------------------------------------11 实验四功率分配器特性的测量-----------------------------------------------------14 附录一RF2000操作指南-------------------------------------------------------------19 附录二射频电路基本常用单位------------------------------------------------------23 实验总结------------------------------------------------------------------------------------24
实验一 短路线、开路线、匹配负载S 参量的测量 一、实验目的 1、通过对短路线、开路线的S 参量S11的测量，了解传输线开路、短路的特性。 2、通过对匹配负载的S 参量S11及S21的测量，了解微带线的特性。 二、实验原理 S 参量 网络参量有多种，如阻抗参量[Z]，导纳参量[Y]，散射参量[S]等。微波频段 通常采用[S]参量，因为它不仅容易测量，而且通过计算可以转换成其他参量， 例如[Y]、[Z] 图1-1 一个二端口微波元件用二端口网络来表示，如图1-1所示。图中，a1,a2分 别为网络端口“１”和端口“２”的向内的入射波；ｂ1，ｂ2分别为端口“１”和端口 “2”向外的反射波。对于线性网络，可用线性代数方程表示： b1=S11a1+S12a2 b2=S21a1+S22a2 (1-1) 写成矩阵形式： ?? ??????????????=????? ???a a S S S S b b 212212211121 (1-2) 式中S11，S12，S21，S22组成[S]参量，它们的物理意义分别为 S11=11 a b 02=a “2”端口外接匹配负载时， “1”端口的反射系数 S21=12 a b 02=a “2”端口外接匹配负载时， “1”端口至“2”端口的传输系数 S12=21 a b 01=a “1”端口外接匹配负载时， “2”端口至“1”端口的传输系数
光电耦合器原理及应用 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。如下图1（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插等）。 工作原理 在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。 基本工作特性（以光敏三极管为例） 1、共模抑制比很高 在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 2、输出特性 光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。其测试连线如图2，图中D、C、E三根线分别对应B、C、E极，接在仪器插座上。 3、光电耦合器可作为线性耦合器使用。 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。 光电耦合器的测试 1、用万用表判断好坏，如图3，断开输入端电源，用R×1k档测1、2脚电阻，正向电阻为几百欧，反向电阻几十千欧，3、4脚间电阻应为无限大。1、2脚与3、4脚间任意一组，阻值为无限大，输入端接通电源后，3、4脚的电阻很小。调节RP，3、4间脚电阻发生变化，说明该器件是好的。注：不能用R×10k档，否则导致发射管击穿。
光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 图一最常用的光电耦合器之部结构图三极管接收型 4脚封装
图二光电耦合器之部结构图三极管接收型 6脚封装 图三光电耦合器之部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之部结构图可控硅接收型 6脚封装 图五光电耦合器之部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因：
（1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在“A／D转换器”的数位信号输出，及由CPU发出的对前向通道的控制信号与类比电路的介面处，从而实现在不同系统间信号通路相联的同时，在电气通路上相互隔离，并在此基础上实现将类比电路和数位电路相互隔离，起到抑制交叉串扰的作用。 图六光电耦合器接线原理 对于线性类比电路通道，要求光电耦合器必须具有能够进行线性变换和传输的特性，或选择对管，采用互补电路以提高线性度，或用V／F变换后再用数位光耦进行隔离。 功率驱动电路中的光电隔离 在微机控制系统中，大量应用的是开关量的控制，这些开关量一般经过微机的I／O输出，而I／O的驱动能力有限，一般不足以驱动一些点磁执行器件，需加接驱动介面电路，为避免微机受到干扰，须采取隔离措施。如可控硅所在的主电路一般是交流强电回路，电压较高，电流较大，不易与微机直接相连，可应用光耦合器将微机控制信号与可控硅触发电路进行隔离。电路实例如图7所示。
微波技术实验指导书目录 实验一微波测量仪器认识及功率测量 实验二测量线的调整与晶体检波器校准 实验三微波驻波、阻抗特性测量 实验一微波测量仪器认识及功率测量 实验目的 （1）熟悉基本微波测量仪器； （2）了解各种常用微波元器件； （3）学会功率的测量。 实验内容 一、基本微波测量仪器 微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试技术。它主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量。 微波信号特性参量主要包括：微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等。微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。 测量的方法有：点频测量、扫频测量和时域测量三大类。所谓点频测量是信号只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析；时域测量是利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。 图1-1 是典型的微波测量系统。它由微波信号源、隔离器或衰减器、定向耦合器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。 图 1-1 微波测量系统 二、常用微波元器件简介 微波元器件的种类很多，下面主要介绍实验室里常见的几种元器件： （1）检波器（2）E-T接头（3）H-T接头（4）双T接头 （5）波导弯曲（6）波导开关（7）可变短路器（8）匹配负载 （9）吸收式衰减器（10）定向耦合器（11）隔离器 三、功率测量 在终端处接上微波小功率计探头，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录。 微波元器件的认识 螺钉调配器 E-T分支与匹配双T 波导扭转 匹配负载 波导扭转 实验总结：在实验中我们认识了各种的微波元器件，让我们更好的理解课本上的知识，更是为了以后的实验做了准备。 实验二测量线的调整与晶体检波器校准 实验目的 （1）学会微波测量线的调整； （2）学会校准晶体检波器特性的方法； （3）学会测量微波波导波长和信号源频率。 实验原理
光电耦合器，又称光耦，万联芯城销售原装现货光耦元件，品牌囊括TOSHIBA,LITEON,EVERLIGHT,VISHAY等。型号种类繁多，万联芯城为终端生产企业提供电子元器件一站式配套服务，节省了客户的采购成本。点击进入万联芯城 点击进入万联芯城
光耦使用技巧 光电耦合器(简称光耦)，是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。目前应用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器，其内部结构如图1a所示。 光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在 电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。但是，使用光耦隔离需要考虑以下几个问题： ①光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题； ②光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题； ③如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。 1 光电耦合器非线性的克服 光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发 光二极管的伏安特性来表示，如图1b所示；输出端是光敏三极管， 因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，如图1c所示。由图 可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精
度较差。 图1 光电耦合器结构及输入、输出特性 解决方法之一，利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟随器A1和A2组成，如图2所示。如果T 1和T2是同型号同批次的光电耦合器，可以认为他们的非线性传输 特性是完全一致的，即K1(I1)=K2(I1)，则放大器的电压增益G=Uo/ U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。由此可见，利用T1 和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。 图2 光电耦合线性电路 另一种模拟量传输的解决方法，就是采用VFC(电压频率转换)方式，如图3所示。现场变送器输出模拟量信号(假设电压信号)，电压频率转换器将变送器送来的电压信号转换成脉冲序列，通过光耦隔离后送