光耦合电路及其应用.doc

P8装 订 线实验报告课程名称： 电路与电子技术实验 指导老师： 成绩： 实验名称： 光耦合电路及其应用 实验类型： 电子电路实验 同组学生姓名： 一、实验目的 二、实验内容 三、主要仪器设备四、实验原理五、实验数据记录、处理与分析 六、实验心得一、 实验目的1熟悉光耦合器件及其种类，基本掌握常用光耦合器件的使用。2掌握光耦合器件的常用电路的设计、调试方法。二、 实验内容1 设计一个实现电平转换电路。要求输入为05V电平信号，对应输出为012V的电平转换。2 设计一个实现电平转换电路。要求输入为05V电平信号，对应输出为120V的电平转换。3 用光耦合器TLP521设计一个报警电路。当输入2V时，发光二极管点亮；当光耦合器输入0V时，发光二极管熄灭。三、 主要仪器设备电路实验板、通用运算放大器、电阻电容等元器件、MS8200G型数字多用表；XJ4318型双踪示波器；XJ1631数字函数信号发生器；DF2172B型交流电压表；HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源 。四、 实验原理根据光电耦合器输入输出关系可分为：非线性光电耦合器和线性光电耦合器。非线性光电耦合器的电流传输特性曲线是非线性的，这类光电耦合器适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。常用的4N系类光电耦合器属于非线性光电耦合器；线性光电耦合器的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。常用的线性光电耦合器是PC817系列。根据光电耦合器输出形式可分为：a. 光敏器件输出型：光敏二极管输出型，光敏三极管输出型，光电池输出型，光可控硅输出型等。 b. NPN三极管输出型：交流输入型，直流输入型，互补输出型等。 c. 达林顿三极管输出型：交流输入型，直流输入型。 d. 逻辑门电路输出型：门电路输出型，施密特触发输出型，三态门电路输出型等。e. 功率输出型：IGBT/MOSFET等输出。五、 实验数据记录、处理与分析 【非线性光耦实现信号光电隔离放大电路】实验仿真：A. 单电源供电的直流信号光电耦合放大电路直流扫描 由直流扫描所得的仿真图可知，当直流电压输入特别小时（几毫伏），该电路的电压增益特别大，而在其他电压值时，其电压增益基本稳定在1倍。究其原因，芯片都有自己的正常工作范围，当电压特别小时，该光耦合芯片工作在非线性区，故其在电路中产生了电压增益特别大的状况。实验记录：多次改变输入电压，测量输出电压，并比较两者的关系：输入（V）输出（V）输入（V）输出（V）5.06.412.53.024.55.2822.2844.451.51.803.54.3111.2833.520.50.78由图中可以看出，Vo与Vi 基本满足线性关系，但其比值与仿真的1：1仍有一定的差距，其主要原因还在于线路因素与测量的误差。B. 单电源供电的模拟信号光电耦合放大电路实验仿真：由仿真可知，该电路的电压增益也基本为1倍，但输入与输出之间有一定的相位差。实验记录：输入（峰峰值 mV）输出（峰峰值 mV）输入输出10211050mV/格100mV/格1、实验中的电压增益A=R3/R2，当调节这两个阻值的大小时，可以改变增益大小；2、输入和输出要采用独立的电源，否则隔离作用将失去意义；3、必须对所有的信号全部隔离，否则也是没有意义的； 【线性光耦信号放大电路】实验仿真：A. 由HCNR200构成的单电源供电的直流电压光电耦合传输电路由直流扫描所得的仿真图可知，当直流电压输入特别小时（几毫伏），该电路的电压增益特别大，而在其他电压值时，其电压增益基本稳定在1倍。但相比于实验仿真的第一张图，其非线性影响显然比第一张小很多。因其为线性光耦合芯片，故其非线性影响较小，但任不可避