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一种MHz光耦隔离放大器的设计与分析_李霆霆2014

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一种磁隔离放大器输入电流的测试方法[发明专利]

一种磁隔离放大器输入电流的测试方法[发明专利]

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2015.02.18C N 104360130A (21)申请号 201410621359.0(22)申请日 2014.11.05G01R 19/00(2006.01)(71)申请人中国电子科技集团公司第四十三研究所地址230088 安徽省合肥市高新区合欢路19号(72)发明人尚玉凤 李浪平 李芳 徐光钊(74)专利代理机构合肥天明专利事务所 34115代理人金凯宋倩(54)发明名称一种磁隔离放大器输入电流的测试方法(57)摘要本发明提供一种磁隔离放大器运放输入电流的测试方法，包括以下步骤：选取与被测磁隔离放大器和集成电路测试仪相适配的电路转接板；利用选取的电路转接板将被测磁隔离放大器的运放端口与集成电路测试仪的运放端口对应连接；利用集成电路测试仪测试得到被测磁隔离放大器输入运放的同相输入电流和反相输入电流；利用公式计算得到被测磁隔离放大器的输入偏置电流和输入差分电流。

本发明利用电路转接板将被测磁隔离放大器与集成电路测试仪连接起来，从而能够利用集成电路测试仪的运放测试程序测试出被测磁隔离放大器输入运放的同相输入电流和反向输入电流，再通过公式计算得到被测磁隔离放大器的输入偏置电流和输入差分电流，测试结果更加精确。

(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书2页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书2页 附图2页(10)申请公布号CN 104360130 A1.一种磁隔离放大器输入电流的测试方法，其特征在于，包括以下顺序的步骤：(1)选取与被测磁隔离放大器和集成电路测试仪相适配的电路转接板；(2)利用选取的电路转接板将被测磁隔离放大器的运放端口与集成电路测试仪的运放端口对应连接；(3)利用集成电路测试仪测试得到被测磁隔离放大器输入运放的同相输入电流和反相输入电流；(4)利用以下公式计算得到被测磁隔离放大器的输入偏置电流和输入差分电流：I D ＝|(Ib +-Ib -)|其中，I b 表示被测磁隔离放大器的输入偏置电流，I D 表示被测磁隔离放大器的输入差分电流，Ib +表示被测磁隔离放大器输入运放的同相输入电流，Ib -表示被测磁隔离放大器输入运放的反相输入电流。

一种微型宽带光隔离器的设计研制

一种微型宽带光隔离器的设计研制

Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｆｂ ｃ ｔ ｎ ｏ ｎ ｐ ｉａ ｓ ｌｔ ｒｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｈ ｏ ｅｉａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｓ ｏ ｔ ｗ ｒ ｉｇ ｔ ｅ ｒ ｎ ｓｒ ｃ ： ｈ ａ ｒ ａｉ ｆａ ｍｉｉｏ ｔ ｌ ｉｏａ ｏ ｓ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｔ ｅ ｒｔ ｌ ｓｍｕ ａｉ ｈ ｗｓ ｉ ｏ ｋ ｎ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｉ ｏ ｃ ｃ ｏ ｓ
ｐ ｔ ｏ ａ ｈ ｐ ｌ ｒ ａｉｎ ｂ ａ ， ｅ ＰＭＤ ｆ ｅ ｓ ｈ ｍｅ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， ｈ ｃ ｅ ｄ ｏ ａ ｄｔｏ ａ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ａｈ ｆｒｅ ｃ ｏ ａ ｉ ｔ ｅ ｍ ｔ ｚ ｏ ｈ ｏ ｃ ｅ ｓｚ ｒ ｉ ｏ ｗ ｉｈ ｎ ｅ ｓ ｎ ｄ ｉ ｎ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉ ． ｈ ｔ ｏ ｈ ｙ ｉ ｌ ｏ
一
种微 型宽带光 隔离器 的设 计研 制
叶小 华
（ 北京邮电大学电信 工程学 院， 北京 １０４ ） ０ ０４
摘 要 ： 文章提 出了一种小型化光隔离器 的设计方案， 通过理论分析其实现原理 以及各个光学 参数， 并由实验证实了该方案的有效性。设计结果表 明， 在保证获得优 良参 数情况下， 采用该
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｔ ａ ｓｌｔｒ Ｆ ｒｄ ｙｒｔｔｒ ｄ ｕ ｌ ｅ ｅｔ ｉ ｌｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐｉｌ ｉ ａｏ ； ａａ ａ ａｏ ；ｏ ｂｅｒｆ ｃ ； ｏａｉ ｃ ｏ ｏ ｌ ｓ ｏ
１ 引 言
由于两路偏振光在 晶体 中的光程不一致 ， 一般还需 要附加一个偏振模色散补偿片 ； 采用平行分束 的双 折射 Ｗａ — ｆ ｌ ｏ 型晶体 ， ｋｆ 两路偏振光可 以设计成光程 相同， 但体积 比楔型晶体方案更大， 不利于系统的实
Ｃ ｋ ｈ ｐ ｉ ａ ｓ ｌ ｔｒ ｍｏ ｅ ｃ ｍｐ ｃ ｎ ｃ ｎ ｇ ｒｔ ｎ， ｅ ｒ ａ ｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ａ ｅ ｔ ｅ ａ ｓ ｍｂ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｎ ａ ｍａ ｅ ｔｅ ｏ ｔ ｌ ｉ ａｏ ｒ ｏ ａ ｔｉ ｏ ｆ ｕ ａ ｉ ｄ ｃ ｅ ｓ ｔ ｃ ｓ ，ａ ｄ ｅ ｓ ｈ ｓｅ ｌ ｒｃ ｓ ｓ ｃ ｏ ｉ ｏ ｓ ｎ ｗ ｌ Ｗ ｉ ｈ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｆ ｒ ｈ ｏ ａｉｎ ｄｓ ｒｉｎ ｉ ａ ｅｅ ｇ ｈ ｏ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｏ ｅ ｒ ｔ ｔ ｉｐ ｓｏ ｎ ｗ ｖ ｌｎ ｔ ｆ ａ ａ ａ ｏａ ｏ ｙ ａ １ ４ ｗ ｖ ｐ ａｅ ａ ｄ ａ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｈ ｔ

带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计

带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计
检 测 电路 与 核 心 控 制 芯 片 在 电 器 上 的 隔 离 ， 免 了 外 部 的 电 磁 干 扰 ， 已在 喷 气 织 机 的 张 力 检 测 上 得 避 并
到 了很 好 的 应 用 。通 过 应 用表 明 ， 电路 线 性 度 好 ， 该 完全 能 满足 高放 大倍 数 、 高稳 定性 的仪 器仪 表 信
ｅｔ ｎ ｌｅｅｔ ｍ ｇ ｅ ｃ ｎｅｆ ｅ ｃ．Ｔ ｅ ｅｉ ｉ ｕｔｏ ｈ ｔ ｓ ｎ ｅｔ ｎ ａ －ｅ ｏｍ ｈｓ ｅｎ ｖｒ ｏｄ ｐ ｌａｉ ． ｘｅ ａ ｌｃ ｏ ａｎ ｔ ｉｔ ｅ ｎ ｅ ｈ ｄｓ ｎ ｃｒ ｉ ｆ ｔｅ ｅ ｉ ｔｓ ｒ ｒ ｉ ｒｒ ｇ ｃ ｎｏ ｏ ｉ ｊｔｌｏ ｓ ａ ｂｅ ａ ｅｙ ｇｏ ａｐｉ ｔ ｎ ｒ ｃ ｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｃｒ ｉ ｗｔ ｈ ｈ ｉｐ ｔｉ ｐ ｄｎ ｅ ｏｄ ｓ ｂｌｙ ｉｈ ｍ ｇｉｃｔｎ ａｄ ａｊｓ ｂｅ ｂｎｆｓ Ａ ｈ ａ ｅ ｔ ｅ ｕｉ ｈ ｎｌ ｐｏ ｉ ｕｔ ｉ ｉ ｎ ｕ ｍ ｅａｃ ，ｇｏ ｔ ｉｔ，ｈｇ ａｎｆ ａ ｏ ｎ ｄｕｔ ｌ ｅ ｅ ｔ ｔｔｅ ｓｍ ｉ ｓ ｇ ｔｅ ａａｏ ｏｔ ｃ ｈ ｇ ａ ｉ ｉ ｉ ａ ｉ ． ｍ ｎ ｇ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｉ ｕ ｔ ｅ ｉｎ ｄ ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ｕ ｅ Ｌ ２ ｏ ａ ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｔ ｎ ｍｐｉ ｅ ｉｐ ｔ ｓ ｓｇ ａ ａ ｌ ｃ ｔ ｎ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｃ ｒ ｉ ｃ ｄ ｓｇ ｅ ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｓ ｄ Ｍ３ ４ ｐ ｍｐ ｎ ｔ ｕ ｎ ａｉ ａ ｌ ｒ ｎ ｕ ａ ａ ｉ ｎ ｌ ｍｐ ｉ ａｉ ｏ ｉ ｆ ｉ ｆ ｏ
号 的放 大 处理 要 求 。 关 键 词 ：仪 用 放 大 电 路 ； 拟 光 耦 隔 离 ； 号 放 大 模 信

新型光耦合集成隔离放大器3650和3652

新型光耦合集成隔离放大器3650和3652

新型光耦合集成隔离放大器3650和36523650和3652是B-B公司生产的新型光耦合集成隔离，性能优于已有的采纳耦合和调制解调技术做成的隔离放大器模块。

与以往的隔离放大器相比，3650和3652的优点在于其尺寸小、价格低、具有较宽的带宽且性能牢靠。

因为它们采纳了直流模拟调制技术，而不是载波技术，从而避开了大多数隔离放大器模块所存在的电磁干扰问题(包括传送和接收)。

2 作原理在3650系列浮现以前，光隔离产品普通不用在线性中，而只是将和光敏构成的光电耦合器应用在数字信号隔离中，这种结构因为其基本原理的局限性，存在一定的非线性和不稳定性。

而3650和3652利用特有技术克服了单一LED和光电二极管形成隔离时的局限性。

图1是3650的基本等效电路，可用于了解基本工作原理，不用详细考虑双极性工作时的偏移调整和偏压等问题。

为了减小非线性和时光温度的不稳定性，3650采纳了两个光电二极管，其中一个用于输入(CR3)，另一个用于输出(CR2)。

放大器A1、LED、CR1和光电二极管CR3构成负反馈。

由于CR2和CR3性能匹配，它们从LED CRl(即λ1=λ2)接收的光量相等，因而有I2=1I=IIN，而放大器A2则用来构成和转换电路。

图2是3650模块的简化电路系统模型。

它的输出取决于VD电流的大小，而VD。

的值又取决于输入电流。

因而，3650是一个跨导放大器，其增益为伏特／微安。

当用作电压源时，输入电流由增益设置打算。

RIN是差动输入阻抗。

对于这个模型，因为其共模阻抗和隔离阻抗都十分高，因此，其输入阻抗可以看作是无限大。

3652的简化模型3所示。

它的隔离级和输出级与3650彻低相同。

而由FET缓冲放大器和输入庇护电阻组成的附加输入电路则提高了3652的差动和共模输入阻抗(1011Ω)，同时也保证了更低的偏置电流(50pA)和过压庇护功能。

+IR和-IR输入端可承受6000V差模和3000V共模的loms脉冲电压。

TI杯锁定放大器的设计竞论文

TI杯锁定放大器的设计竞论文
2014 年重庆市 TI 杯模拟电子设计大赛竞赛论文
锁定放大器的设计
小组成员：
指导教师： 学 院： 专 业：
2014 年
Hale Waihona Puke 8 月 15 日锁定放大器的设计
摘要
本系统是基于锁定放大器的微弱信号检测装置， 用来检测在强噪声背景下已 知频率的微弱正弦波信号的有效值。该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信 号检测电路和显示电路组成。其中纯电阻分压网络用来生成夹杂噪音的微小信 号，微弱信号检测电路完成微小信号的检测，显示电路则将采集到的电压值通过 计算，显示在液晶屏上。将参考信号经过移相器后，接着通过比较器产生方波去 驱动开关型乘法器 AD835，本系统是以相敏检波器件为核心，最后通过低通滤波 器输出直流信号检测出微弱信号， 将该直流信号通过 AD 采集 430 单片机处理后， 液晶显示出来。 经最终的测试，本系统能较好地 430 单片机完成微小信号的检 测。 关键词：微弱信号；锁相放大；MPS430；带通滤波
1
2014 年重庆市 TI 杯模拟电子设计大赛竞赛论文
通过对上述两个方案的讨论比较可知，采用方案二比较可行。 1.4 相敏检波论证与选择 在整体分析了整个系统模块后，我们发现本题设计的关键在于相敏检波模块 的设计。所以在此着重对相敏检波进行论证和选择。 方案一 相加式相敏检波 相加式相敏检波，其信号相加只是就其电路形式而言，其实质是利用参考信 号去控制开关器件的通断，从而实现输入信号与参考信号的相乘。输入信号与参 考信号以相加减的方式加到同一开关器件上。 利用相加式相敏检波的关键在于参 考信号 uc 的幅度须远大于幅值信号 u s 的幅值，从而使开关器件的通断完全由参 考信号决定。 方案二 开关式相敏检波 开关式相敏检波，其输入端同样是输入信号 u s 和开关信号 uc 。开关信号 uc 为 方波，利用其翻转的电平这一特性实现相敏检波。开关式相敏检波的电路较相加 式相敏检波的电路要简单些。 方案三 乘法器式相敏检波 乘法器式相敏检波是目前常用的相敏检波方式。其技术成熟，可靠，性能稳 定。模拟乘法器利用锁相放大的原理对强噪声背景下的小信号进行相干检测，能 够实现对信号的窄带化处理，能有效的抑制噪声，实现对信号的检测和跟踪。乘 法器式相敏检波与开关式相敏检波比较，乘法器式相敏检波性能更为稳定。采用 AD835 能够实现本方案。 通过对上述三个方案的讨论比较可知，采用方案三。 1.5 低通滤波器论证与选择 方案一：使用由 RLC 网络组成的无源高阶巴特沃斯滤波器。其通带内相应最为平 坦，衰减特性和相位特性都很好，但是随着频率的变化，对输入信号的幅度有不 同的衰减，而且受环境影响比较大，不宜采用。 方案二：使用 RC 有源二阶滤波器。OPA277 是一种高精密放大器，失调电压小、 带宽增益积大、开环增益大、高共模抑制比、无相位反转、使用简单。通过和 RC 的相互连接，能够实现通带范围比较窄的二阶有源滤波器。 通过对上述两个方案的讨论比较可知，采用方案二。

带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计

带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计

带模拟光耦隔离的信号放大电路的设计
作者：于镭， 田家彩， 陈振喜， YU Lei， TIAN Jia Cai， CHEN Zhen Xi
作者单位：青岛科技大学,自动化与电子工程学院,山东,青岛,266042
刊名：
微型机与应用
英文刊名：MICROCOMPUTER & ITS APPLICATIONS
年，卷(期)：2010，29(7)
被引用次数：0次
1.王淑红测控电路与器件 2006
2.肖景和集成运算放大器应用精粹 2006
3.张辉.陈粤国Motorola单片机应用技术 1999
4.赵庆明性光电隔离放大电路的设计 1999(12)
5.孙成正.尹文庆.赵建平植物电信号前置放大电路的设计与仿真 2007(7)
6.MEINEL W.SMITH C Hernetic analog isolation ampprol of 1987 Int,Symp 1987
本文链接：/Periodical_wxjyyy201007005.aspx
授权使用：西安电子科技大学(xadzkj)，授权号：ff30129a-b564-4f5d-9892-9e0c01127998
下载时间：2010年10月11日。

隔离放大器[发明专利]

专利名称：隔离放大器
专利类型：发明专利
发明人：羽田正二
申请号：CN201780073448.8申请日：20171020
公开号：CN109997232A
公开日：
20190709
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种不使用放大器地改善输入信号与输出信号的线性关系的隔离放大器。

电流(Iin)分为电流(I1)和电流(I2)。

当电流(I1)流过发光二极管(D1)时，发光二极管(D1)发光，光电晶体管(Q1)的电流路导通。

此时，电流(Iout)流过发光二极管(D2)，发光二极管(D2)发光。

当发光二极管(D2)发光时，光电晶体管(Q2)的电流路导通，电流(I2)流过。

例如，当电流(Iout)过大时，发光二极管(D2)的发光强度也过大。

此时，大的电流(I2)流过光电晶体管(Q2)。

因此，流过发光二极管(D1)的电流(I1)减小。

由此，由于发光二极管(D1)的发光强度变小，因此电流(Iout)的输出减小。

像这样，由于光耦合器(P2)作为负反馈电路发挥作用，因此提高了电流(Iin)与电流(Iout)的线性关系。

申请人：NTN株式会社
地址：日本大阪府
国籍：JP
代理机构：北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)
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城市电网配电自动化系统技术分析 李霆霆

城市电网配电自动化系统技术分析李霆霆发表时间：2018-04-04T13:53:03.653Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：李霆霆[导读] 摘要：近年来，我国电网建设持续进行，配电网作为电力系统重要组成部分，其运行状态关系着电力能源的输配，当前各领域的电力能源需求量大幅度上涨，而传统的配电网管理模式显然已经无法满足社会发展需求，配电自动化主要是利用通信技术、电子技术、计算机网络技术等有效集成配电网信息，构建一套自动化配电网管理系统，从而科学管理和监控配电网，在现代化城市建设快速发展中，应进一步完善配电自动化，提供更加安全、稳定的电力能国网株洲供电分公司湖南 412000 摘要：近年来，我国电网建设持续进行，配电网作为电力系统重要组成部分，其运行状态关系着电力能源的输配，当前各领域的电力能源需求量大幅度上涨，而传统的配电网管理模式显然已经无法满足社会发展需求，配电自动化主要是利用通信技术、电子技术、计算机网络技术等有效集成配电网信息，构建一套自动化配电网管理系统，从而科学管理和监控配电网，在现代化城市建设快速发展中，应进一步完善配电自动化，提供更加安全、稳定的电力能源支持。

有鉴于此，下面在充分结合笔者对相关文献研究以及自己多年工作实践经验情况下，首先从城市电网配电自动化系统组成分析着手，随后就城市电网配电自动化系统技术应用进行阐述，以供广大同行参考。

关键词：城市电网；配电；自动化系统技术；应用配电自动化系统技术的应用和发展极大地推动了城市电网自动化、信息化建设，基于配电自动化，可实时监控配电网运行状态，优化配电网调度模式，一旦配电网出现运行故障或者发生异常，能够及时确定故障源，极大地提高了配电网运行安全性和可靠性，也减轻了工作人员的劳动强度，因此应积极发展配电自动化系统技术，全面提高城市电网经济效益和社会效益。

1城市电网配电自动化系统组成配电自动化系统是一种基于计算机技术和数据传输技术的信息管理系统，通过应用和发展配电自动化，彻底解决了城市电网平台功能单一、平台设置不统一等问题，并且配电自动化利用多种科学技术，有效解决了配电网数据测量问题，实现配电网的合理调度，一旦配电网运行出现问题，可利用配电自动化解决运行故障，极大地缩短了配电网停电时间，也极大地节省了电网资源。

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的条件． 由此得出，式（ 2） 可以用来验证静态工作点设
置是否合适．
同时，计算得到整体电路的直流传输增益为：
( ) Ao
=
VOUT VIN
=
1 + Ｒ6 Ｒ5
Ｒ2 Ｒf Ｒ1 Ｒ3
（ 3）
根据本文设计的电阻值，可得 Ao = 1． 01． 由式（ 3）
看出，反馈环节的增加消除了光耦的电流传输比 K 对
大器，输出电压信号．
电路的静态 工 作 点 的 设 置，是 电 路 能 否 正 常 工 作
的前提． 由于光耦的 LED 只能由正向电流驱动工作，要
使得隔离电路能传输双极性信号，增加电流源 I1 设置 LED 的静态工作电流 ILEDQ ． 在没有输入信号时，可以计 算得到：
ILEDQ
= Ｒ2 Ｒ3
×
2. 2 光耦隔离放大器 本文设计的光耦隔离放大器的电路原理图如图 2
所示，隔离栅将整体电路分为输入端和输出端． 输入端
将 PD1 检测 LED 的发光通量产生的光电流作为反馈信
号，经 I-V 转换电路处理后，回流到信号输入端，从而构
成反馈电路． 输出端则是一个典型的光电检测电路，将
光电流经 I-V 转换电路转换成电压后，再经同相比例放
Key words： isolation amplifier； optocoupler； mathematical model
1 引言
对于托卡马克这类复杂的电磁装置和系统，在运行 时会形成大电流、高电压、强磁场等复杂电磁环境，其实 验信号在进入计算机数据采集系统时，故障时的过电压 的窜入和空间电磁干扰可能会造成计算机采集系统或 采集卡等系统部件的损坏． 因此在实验信号进入数据采 集系统前需要对其进行调理和隔离，实现对采集系统的 过电压保护［1］同时隔离电路可以切断接地环路来提高
第7 期
李霆霆： 一种 MHz 光耦隔离放大器的设计与分析
1399
和高带宽的同时实现成为可能． HCNＲ201 光耦器件具 有双光电二极管结构，使电路在输入端构成反馈环节， 消除了光耦的电流传输比对直流增益的影响． 采用这 种光耦器件设计隔离放大器电路结构在文献［6 ～ 8］中 有所介绍，实现了隔离电路的基本功能，单独采用这种 芯片的最大带宽不足 1MHz，而且并未对其进行数学建 模和深入的理论分析． 本文也采用单光源和双光二极 管型的高速光电耦合器 HCNＲ201 芯片设计了 MHz 光 耦隔离放大器电路，对 HCNＲ201 芯片进行了等效，建 立了隔离电路的数学建模，推导出了电路的传递函数， 并给出了分析设计结果． 研制了隔离放大器电路并进 行了实验测试，实验结果和分析结果有较好的一致性， 验证了隔离 放 大 器 电 路 及 其 分 析 方 法 的 可 行 性，为 类 似电路设计提供参考．
I1 K
+
IB K
（ 1）
其中，IB = 3． 3μA 是运放 AD847 的输入偏置电流，I1 =
4． 25mA，K 是 光 耦 的 电 流 传 输 比，这 样 得 到 ILEDQ =

9． 51mA． 由此看出，由于反馈的作用，LED 的静态工作
电流只与电阻 Ｒ2 和 Ｒ3 的比值和电流源 I1 相关，VCC1 和 Ｒ4 只是起到提供电源的作用． 值得一提的是，即使没有 信号输入，光耦也是在工作中． 此时 PD2 上产生静态光
共模抑制比． 在实践中通常采用隔离放大器来实现实验 信号的隔离，隔离放大器通常的隔离耦合方式有三种： 变压 器耦合、电容耦合和光电耦合，最大工作绝缘耐压都能达到 上千伏． 变压器耦合和电容耦合的隔离放大器能够达到的 最大 带 宽 只 有 120kHz［2］． 而 光 耦 的 带 宽 可 以 达 到 几 MHz［3］，用光耦设计隔离放大器，具有体积小、单向传输 信号、磁场抗干扰能力强、无触点等优点，特别适合在复 杂电磁环境下使用［4］． 反馈技术在光耦中的应用可以解 决光耦的非线性传输特性［5］，从而使高线性度
电流由电流源 I2 来抵消，以消除输出信号的直流误差． 而当有输入信号 VIN 时，将（ I1 + VIN / Ｒ1 ） 代入 I1 ，可
以得到：
ILED
=
Ｒ2 Ｒ1 Ｒ3
K
VIN
+
ILEDQ
（ 2）
根据式（ 2 ） ，当 － 10V ≤ VIN ≤ + 10V 时，可 以 得 到
5． 4mA≤ILED≤13． 6mA，这是隔离电路可以不失真工作
中图分类号： TN911. 23
文献标识码： A
文章编号： 0372-2112 （ 2014） 07-1398-05
电子学报 UＲL： http： / / www． ejournal． org． cn
DOI： 10． 3969 / j． issn． 0372-2112． 2014． 07． 024
Design and Analysis of an Optocoupler Isolation Amplifier with MHz Bandwidth
为验证 HCNＲ201 的等效电路的正确性，搭建如图 4 所示的实验电路进行测试，主要测试其动态特性． 用 信号发生器输入 100kHz 的方波，低电平为 0V，高电平 为 10V，串接一个 510Ω 电阻驱动 LED． 用 PD2 作为输 出，以并接电阻 Ｒt 的方式，通过测量 Vt 的值来获得电 流值． 值得注意的是，在增大 Ｒt 阻值的同时，直流电压 VDC，也要相应增加，确保 PD2 的反向电压保持在 1V 左 右，使光电二极管的结电容保持恒定．
3． State Grid Zhuzhou Electric Power Company，Zhuzhou，Hunan 412000，China）
Abstract： An optocoupler isolation amplifier w ith M Hz bandw idth is designed based on HCNＲ201． It is mainly used in computer data acquisition system，and isolates the signal to realize over-voltage protection and improve the common mode rejection ratio． The HCNＲ201 consists of double photodiodes w hich can form a feedback loop in the input port to eliminate the impact of current transfer ratio of the optocoupler on the DC gain． This paper presented the equivalent circuit of HCNＲ201 for facilitate analysis． This paper built mathematical model of the circuit，derived the transfer function，and gave theoretically analysis and optimized the parameters． We presented the analysis and design results，and the experiment test of the circuit consistent w ith theoretical analysis is given． The optocoupler isolation amplifier meets the requirements and the theoretical analysis method can provide reference for similar circuit design．
摘 要： 本文设计了一种基于高线性度高带宽模拟光耦 HCNＲ201 芯片的 MHz 光耦隔离放大器电路，主要应用
于计算机数据采集系统中，对其信号进行隔离从而实现过电压保护和提高共模抑制比． HCNＲ201 光耦器件具有双光
电二极管结构，使电路在输入端构成反馈环节，消除了光耦的电流传输比对直流增益的影响，为了方便分析建立了它
的等效电路． 利用线性控制系统的理论方法建立了所设计的隔离放大器电路的数学模型，推导出了电路的传递函数，
对电路进行了理论分析和参数优化，并给出了分析设计结果． 同时研制了隔离电路并对其进行了实验测试，实验结果
与理论分析结果比较一致，符合设计要求，其理论分析方法可以为类似电路设计提供参考．
关键词： 光耦； 隔离放大器； 数学模型
收稿日期： 2013-04-22； 修回日期： 2013-09-23； 责任编辑： 孙瑶 基金项目： 国际热核聚变实验堆（ ITEＲ） 计划专项“聚变装置特种电源技术及其系统研究”（ No． 2010GB108001） ； 国家磁约束核聚变能发展研究 专项“等离子体破裂瞬态电磁和热载荷实验研究”（ No． 2013GB113003）
LI Ting-ting1，2，3 ，ZHANG Ming1，2 ，PAN Ming-jun1，2
（ 1． State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology，Wuhan，Hubei 430074，China； 2． School of Electrical and Electronic Engineering，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan，Hubei 430074，China；
第7 期 2014 年 7 月
电子学报 ACTA ELECTＲONICA SINICA
Vol． 42 No． 7 Jul． 2014