6N138低电流光耦合器输入电路概念
引言
光耦合与 LED 技术的进步催生了 6N139。这种独特的光耦合器采用 500 微安的 LED 输入电流规格,开启了多扇有趣的设计之门。除明显的、已经多篇文章论述的由 CMOS 电路直接驱动的功能外,还可考虑通过6N139实现信号检测、瞬态检测、矩阵和无负载线路接收。以下是一些能够激发设计人员兴趣的电路概念。
信号检测
通过 6N139 的输入可以轻松、直接地检测到噪声、尖峰或振荡,如图1电路所示。
图 1. 用于信号检测的 6N139 输入电路
若要检测直流电源不良信号,请采用:
为 LED 提供 50 微安的正向电流,以将 LED 电容充电至VF 电平。这样, LED 不会造成其输出电路导通,但预备将很快导通。“直流电源”上的任何噪声或振荡都由形成通过 LED 的信号的 “C”进行耦合。即使非常小的无用信号,都可能导致 LED 正向电流发生较大的变化。一旦 LED 的正向电流等于或超过 500 微安,输出电路将导通,这表明存在无用信号。
瞬态检测
通过图 2 中的电路很容易检测是否存在波形。
图 2. 脉冲或波形检测电路
若要检测是否存在有用信号、脉冲或波形,请采用:
CR = 硅二极管
X = 可继续连接的非闩锁输出电路
LED = 6N139 的输入二极管
f = 频率
示例:
图 3 显示需要存在的有用脉冲序列。产生的能够维持输出电路导通的 LED 正向电流为合理
设计的结果。
图 3. 脉冲序列波形
图 4 显示所需的正弦波形。产生的能够维持输出电路导通的 LED 正向电流为合理设计的结果。
图 4. 正弦波形
矩阵光耦
利用 6N139 的低输入 LED 电流优势,现在能够驱动只包含一个 TTL 输出的矩阵,如图 5 所示。
图 5. 矩阵的光耦合输出
非负载线路接收器
对于虚拟非负载, 6N139 与图 6 中的差分放大器电路兼容。
图 6. 差分放大器驱动
对于虚拟空载光隔离器电路,采用:
X = 可继续连接的非闩锁输出电路
LED = 6N139 的输入二极管
“IN”电流要求小于 20 微安。
例如:
若 “VREF”为 +1.4 V 且 RE 为 1.2 K Ω,电路对于 TTL“0”和 “1”电平反应良好。即,若 “IN”为 “0”,LED 电流导致输出电路导通。相反地,若 “IN”为“1”,将不存在 LED 电流。注意, LED 所串联的集电极决定 “IN”为 “0”或 “1”时的 LED 电流通过。
6N139 输出电路
下面是 6N139 输出电路的两个示例。一个是闩锁电路(图 7),另一个是非闩锁电路 (图 8),它们都能够直接驱动 TTL 栅极。
参见图 7,假设 “RESET”已被某瞬时接地启动,并且未接收任何输入信号,所有晶体管显示为非导通状态(输出高电平,“1”)。一个输入信号的到达将导通所有晶体管。(输出低电平,“0”)。由输出晶体管导通的 PNP 晶体管,将转而闭锁同一输出晶体管,直至“RESET”后才会再次被启动。
在图 8 中,由于没有接收任何信号,输入晶体管处于非导通状态。输出晶体管少量导通。由于存在 4.7 M Ω 的电阻,因此该少量导通不会将 “输出”变为 “0”电平。少量导通的目的是减少导通延时。接收到一个信号后,输入和输出晶体管都被导通,导致 “输出”变为逻辑 “0”状态。 4.7 M Ω 的电阻现在用于减少输出晶体管的关断时间。
图 7. 6N139 的闩锁输出电路
图 8. 6N139 的非闩锁输出电路