6N137光电隔离器原理及典型用法

6N137的结构原理如图1所示,信号从脚2和脚3输入,发光发光,经片内光通道传到光敏二极管,反向偏置的光敏管光照后导通,经电流一电压转换后送到与门的一个输入端,与门的另一个输入为使能端,当使能端为高时与门输出高电平,经输出反向后光电隔离器输出低电平。当输入信号电流小于触发阂值或使能端为低时,输出高电平,但这个逻辑高是集电极开路的,可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。     

图1  6N137结构原理图                                                                                

图2 6N137使用方法

6N137简单的结构原理原理如图2A所示,若以脚2为输入,脚3,则真值表如附表所列,这相当于非门的传输。若希望在传输过程中不改变逻辑状态,则从脚3输入,脚2接高电平。

6N137真值表
输入                          使能                            输出

H                               H                                 L

L                                H                                 H

H                               L                                  H

L                                L                                  H

隔离器使用方法如图2B所示,假设输入端属于模块Ⅰ,输出端属于模块Ⅱ。输入端有A、B两种接法,分别得到反相或同相逻辑传输,其中RF限流电阻。发光二极管正向电流0-250μA ,光敏管不导通;光二极管正向压降注12-1.7V,正向电流6.5-15mA,光敏管导通。若以B方法联结,TTL电平输入,VCc1为5V时,RF可选500欧姆左右。如果不加限流电阻或阻值很小,6N137仍能工作,但发光二极管导通电流很大,对VCC1有较大冲击,尤其是数字波形较陡时,上升、下降沿的频谱很宽,会造成相当大的尖峰脉冲噪声,而通常印刷电路板的分布电感会使地线吸收不了这种噪声,其峰-峰值可达100mV以上,足以使模拟电路产生自激,A/D 不能正常工作。所以在可能的情况下,RF应尽量取大。输出端由模块Ⅱ供电,VcC2=4.6-5.5V。VOC2(脚8)和地(脚5)之间必须接一个0.1μF高频特性良好的,如瓷介质或钮电容,而且应尽量放在脚5和脚8附近。这个电容可以吸收线上纹波,又可以减小光电隔离器接受端开关工作时对电源的冲击。脚7是使能端,当它在0-0.8V时强制输出为高(开路));当它在2.0-VCC2时允许接收端工作,见附表。脚6是集电极开路输出端,通常加上拉电阻RL。虽然输出低电平时可吸收电流达13mA,但仍应当根据后级输入电路的需要选择阻值。因为电阻太小会使6N137耗电增大,加大对电源的冲击,使旁路电容无法吸收,而干扰整个模块的电源,甚至把尖峰噪声带到地线上。一般可选4.7kΩ,若后级是TTL输入电路,且只有1到2个负载,则用47kΩ或15kΩ也行。CL出负载的等效电容,它和RL影响器件响应时间,当RL=350Ω,CL=15pF时,响应延迟为48-75ns。注意:6N137不应使用太多,因为它的输入电容有60pF,若过多使用会降低高速电路的性能。情况允许时,考虑把并行传输的数据串行化,由一个光电隔离器传送。

6N137光电隔离器原理及典型用法

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