光耦合器原理

光耦合器（opticalcoupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發光器（紅外線發光二極體LED）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接受光線之後就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了“電—光—電”轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，由於它具有體積小、壽命長、無觸點，抗干擾能力強，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號等優點，在數字電路上獲得廣泛的應用。

    耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。而且它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極體（LED），使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由於光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由於光耦合器的輸入端屬於電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的介面器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。

光電耦合器的主要特點如下：

1.輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大於10

 10Ω，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達到10kV以上。

2.由於“光”傳輸的單向性，所以信號從光源單向傳輸到光接shou器時不會出現反饋現象，其輸出信號也不會影響輸入端。

3.由於發光器件（砷化鎵紅外二極體）是阻貳電流驅動性器件，而噪音是一種高內阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾並消除噪音。

4.容易和邏輯電路配合。

5.響應速度快。光電耦合器件的時間常數通常在微秒甚至毫微秒極。

6.無觸點、壽命長、體積小、耐衝擊

 電流傳輸比是光耦合器的重要參數，通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恆定時，它等於直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。採用一隻光敏三極體的光耦合器，CTR的範圍大多為20%～300%（如4N35），而PC817則為80%～160%，達林頓型光耦合器（如4N30）可達100%～5000%。這表明欲獲得同樣的輸出電流，後者只需較小的輸入電流。因此，CTR參數與晶體管的hFE有某種相似之處。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲線。

     普通光耦合器的CTR-IF特性曲線呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴重，因此它不適合傳輸模擬信號。線性光耦合器的CTR-IF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號時，其交流電流傳輸比(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)很接近於直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸出與輸入之間呈線性關係。這是其重要特性。

     使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國際的有關隔離擊穿電壓的標準；由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，目前在國內應用地十分普遍。鑒於此類光耦合器呈現開關特性，其線性度差，適宜傳輸數字信號(高、低電平)，可以用於單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合係數。

 電流傳輸比是光耦合器的重要參數，通常用直流電流傳輸比來表示。當輸出電壓保持恆定時，它等於直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。

     使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設計電路時，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國內和國際的有關隔離擊穿電壓的標準；由英國埃索柯姆(Isocom)公司、美國摩托羅拉公司生產的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，在國內應用地十分普遍。鑒於此類光耦合器呈現開關特性,其線性度差，適宜傳輸數字信號(高、低電平)，可以用於單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合係數。