宋利輝

摘要：闡述了光電耦合器的特點(diǎn)，并根據(jù)光電耦合器的特性進(jìn)行了計(jì)算機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中起到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：平接口電路；光電耦合器

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2017）007-0-01

一、引言

接口電路是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，程序、原始數(shù)據(jù)和各種現(xiàn)場(chǎng)采集到的溫度、流量、壓力、速度、電流、電壓等不斷變化的物理信息，需要通過接口電路送入計(jì)算機(jī).程序運(yùn)行結(jié)果、結(jié)算結(jié)果或各種控制信號(hào)需要通過接口電路送到顯示器、打印機(jī)、壓力表、傳感器等其它設(shè)備，以便顯示、打印及實(shí)現(xiàn)各種控制動(dòng)作。計(jì)算機(jī)能直接處理的信號(hào)是一定范圍內(nèi)的數(shù)字量、開關(guān)量和脈沖量，與外部的其它設(shè)備所使用的信號(hào)可能完全不同。因此，需要通過接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合對(duì)方的形式，如將電平信號(hào)變?yōu)殡娏餍盘?hào)、將弱電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)電信號(hào)、將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)、將并行數(shù)據(jù)格式變?yōu)榇袛?shù)據(jù)格式等[1]。

光電耦合器作為近年發(fā)展起來(lái)的新型器件，利用采集到的電信號(hào)使內(nèi)部發(fā)光二極管發(fā)光、光感器件感應(yīng)到光后產(chǎn)生相應(yīng)電信號(hào)，完成不同形式信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，因其具有的輸入、輸出信號(hào)相互電隔離的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較廣泛。

二、光電耦合器

1.光電耦合器定義

將發(fā)光器件和光電接收器組合成一體，制成的具有信號(hào)傳輸功能的器件，稱為光電耦合器[2]。光電耦合器件可分為兩類：一類為光電隔離器，其功能是在電路之間傳送信息，以實(shí)現(xiàn)電路之間的電氣隔離和噪聲消除；一類為光傳感器，用于檢測(cè)物體的位置或者檢測(cè)物體有無(wú)的狀態(tài)。

2.光電耦合器特點(diǎn)

光電耦合器具有下列特點(diǎn)：

（1）電隔離功能。它的輸入、輸出信號(hào)間完全沒有電路的聯(lián)系，所以輸入和輸出回路的電平零位可以任意選擇。

（2）信號(hào)傳輸是單向性的，不論脈沖、直流都可以使用，適用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。

（3）抗干擾和噪聲能力。在作為繼電器和變壓器使用時(shí)，可以使線路上看不到磁性元件，它不受外界電磁干擾、電源干擾和雜光影響。

（4）響應(yīng)速度快。一般可達(dá)微秒數(shù)量級(jí)，甚至納秒數(shù)量級(jí)。

（5）使用方便。具有一般固體器件的可靠性，體積小、質(zhì)量輕、抗震、密封防水。性能穩(wěn)定，耗電省，成本低工作溫度范圍廣。

（6）即具有耦合特性又具有隔離特性。

三、光電耦合器應(yīng)用設(shè)計(jì)

某接口電路板在設(shè)計(jì)時(shí)需要完成信號(hào)隔離、電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)功能，采用光電耦合器作為主器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)所需功能，主要功能框圖如下：

按照接口電路板的功能需求，采用光電耦合器TIP621-4將外部模擬量、離散量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線；采用光電耦合器TIP621-4將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線上的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備需要的離散量和模擬量，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)后送出。由于光電耦合器具有隔離功能，輸入的模擬量、離散量后計(jì)算機(jī)總線上的數(shù)字量之間以及計(jì)算機(jī)總線上的數(shù)字量和輸出的模擬量、離散量之間沒有任何的電流信號(hào)的接通，即輸入、輸出的信號(hào)之間沒有相互的干擾。接口電路板主要原理圖如圖2所示。

四、結(jié)語(yǔ)

利用光電耦合器設(shè)計(jì)的接口電路，不但實(shí)現(xiàn)了不同電平之間的轉(zhuǎn)換，且有效隔離了前后級(jí)之間的相互影響；輸入、輸出信號(hào)獨(dú)有的光信號(hào)傳輸方式，防止外部設(shè)備產(chǎn)生的電磁、噪聲、尖峰浪涌等干擾信號(hào)傳入到計(jì)算內(nèi)。光電耦合器組成的接口電路板功能既滿足了計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的正常信號(hào)交換，又提高了計(jì)算機(jī)工作的可靠性，具有良好的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂淑平，等編.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2013，01.

[2]韓麗英，崔海霞，編.光電變換與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010，11.