專利名稱：用于光電耦合器的光敏接收電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光電耦合器中的電路，具體涉及一種用于光電耦合器，尤其
是高速光電耦合器的光敏接收電路。
背景技術(shù)：
光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電-光-電轉(zhuǎn)換器件，它由發(fā)光源和 受光器兩部分組成，發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離，發(fā) 光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端。根據(jù)光電耦合器傳輸?shù)碾娦盘栕兓俣?，?以將光電耦合器分為低速光電耦合器和高速光電耦合器兩大類。 高速光電耦合器可以將高速輸入的邏輯電平信號通過電-光-電的轉(zhuǎn)換成輸出 邏輯電平，并達到絕緣和隔離的目的。高速光電耦合器應(yīng)用范圍廣泛，如微處理器系統(tǒng)界 面；開關(guān)電源；數(shù)據(jù)隔離；高速邏輯系統(tǒng)的隔離；儀器儀表的輸入/輸出隔離；替代變壓器、 驅(qū)動器中的高壓三極管隔離等。 高速光電耦合器的受光器部分即光敏接收電路，通常包括光敏二極管、電流_電 壓轉(zhuǎn)換放大電路、輸出三極管。 一種常見的光敏接收電路如附圖1中的306部分所示，紅外 發(fā)光二極管401在發(fā)光二極管驅(qū)動器400的驅(qū)動下發(fā)光，光敏二極管304接收紅外發(fā)光二 極管401發(fā)出的光，產(chǎn)生對應(yīng)的光敏電流Iph，通過電阻R1 (305)轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)兩級運算放 大器電路300和301放大，由輸出三極管Ql (302)轉(zhuǎn)換成邏輯電平VOUT輸出。 由于光敏二極管的電容較大，例如Cph = 40pF， Rl = IOK時，頻帶寬度BW為1/ (2X Ji XRlXCph) ， BW為400KHz，只能傳送上百KHz的數(shù)據(jù)信號；同時，光敏二極管(304) 直接連接電源電壓(VDD)，電源電壓的波動會引起光敏電流(Iph)的變化，從而導(dǎo)致輸出電 壓(VOUT)的誤觸發(fā)。 因此，為了提高光電耦合器的傳輸頻率，有必要對光敏接收電路的結(jié)構(gòu)進行改進， 以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種用于光電耦合器的光敏接收電路，通過電路結(jié)構(gòu)的改 進，以提高光電耦合器的傳輸頻率，避免輸出電壓的誤觸發(fā)，以適合高速光電耦合器使用。 為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種用于光電耦合器的光敏接 收電路，由光敏二極管、電流_電壓轉(zhuǎn)換放大電路、輸出三極管組成，所述電流_電壓轉(zhuǎn)換放 大電路包括跨阻放大器電路、運算放大器電路、輸出三極管、偏置電壓和電流產(chǎn)生器，光敏 二極管的輸出連接至跨阻放大器電路的輸入端，跨阻放大器電路的輸出端經(jīng)運算放大器電 路連接至輸出三極管的基極，輸出三極管的集電極作為光敏接收電路的信號輸出端，所述 偏置電壓和電流產(chǎn)生器分別連接光敏二極管、跨阻放大器電路和運算放大器電路，為其提 供偏置電壓或偏置電流。 上述技術(shù)方案中，所述偏置電壓和電流產(chǎn)生器包括一個電壓基準產(chǎn)生器和兩個電流源，電壓基準產(chǎn)生器的輸出連接至光敏二極管的負極，兩個電流源的輸出分別連接至跨 阻放大器電路和運算放大器電路，提供偏置電流。 上述技術(shù)方案中，所述跨阻放大器電路包括放大器、反饋電阻和反饋電容，所述反 饋電阻和反饋電容并聯(lián)連接于放大器的反相輸入端和輸出端之間，光敏二極管的正極連接 至放大器的反相輸入端，放大器的正相輸入端接地。 上述技術(shù)方案中，所述運算放大器電路由電壓放大器，輸入電阻，反饋電阻，鉗置 電壓電路組成，反饋電阻和鉗置電壓電路并聯(lián)連接在電壓放大器的反相輸入端和輸出端之 間，跨阻放大器電路的輸出經(jīng)輸入電阻連接至電壓放大器的反相輸入端，電壓放大器的正 相輸入端接地。
由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點是 1 、由于本實用新型采用了跨阻放大器將光敏二極管的光敏電流轉(zhuǎn)換成信號電壓， 再進行放大輸出，利用跨阻放大器的開環(huán)增益，可以有效提高頻帶寬度，可傳送幾十M的數(shù) 據(jù)信號，從而滿足了高速光電耦合器的傳送高速數(shù)據(jù)的要求； 2、跨阻放大器在將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號的同時，起到了放大作用，因而與現(xiàn) 有技術(shù)中的兩級運算放大器相比較，不需要增加放大器，電路成本低； 3、本實用新型設(shè)置了偏置電壓和電流產(chǎn)生器，其中的電壓基準產(chǎn)生器提供給光敏 二極管電壓偏置，可以防止芯片工作時電源的波動對光敏二極管光電流的影響，提高對電 源的抗干擾(PSRR)。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中光敏接收電路的示意圖； 圖2是本實用新型實施例一的電路框圖； 圖3是圖2中跨阻放大器電路的電路示意圖； 圖4是圖2中運算放大器電路的電路示意圖； 圖5是圖2中偏置電壓和電流產(chǎn)生器的電路示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述 實施例一 參見附圖2，一種用于光電耦合器的光敏接收電路，由光敏二極管104、 電流_電壓轉(zhuǎn)換放大電路、輸出三極管組成，所述電流_電壓轉(zhuǎn)換放大電路包括跨阻放大器 電路100、運算放大器電路101、輸出三極管102、偏置電壓和電流產(chǎn)生器103，光敏二極管 104的輸出連接至跨阻放大器電路100的輸入端，跨阻放大器電路100的輸出端經(jīng)運算放 大器電路101連接至輸出三極管102的基極，輸出三極管102的集電極作為光敏接收電路 的信號輸出端，所述偏置電壓和電流產(chǎn)生器103分別連接光敏二極管104、跨阻放大器電路 100和運算放大器電路IOI，提供偏置電壓或偏置電流。 其中，光敏二極管104的功能是將紅外發(fā)光二極管輸入的光強轉(zhuǎn)換成光電流Iph ; 跨阻放大器電路100的功能是將光電流Iph高速轉(zhuǎn)換成輸出電壓V0UT1 ;運算放大器電路 101的功能是將上一級的輸出電壓V0UT1信號放大為輸出電壓V0UT2 ;輸出三極管102將上 一級的輸出信號轉(zhuǎn)換成集電極開路輸出VOUT或其它圖騰柱輸出(push-pull output);偏
4置電壓和電流產(chǎn)生器103功能塊產(chǎn)生光敏二極管104的偏置電壓、跨阻放大器電路100和 運算放大器電路101的偏置電流。 本實施例中，參見附圖3所示，跨阻放大器電路100由放大器AMP1、反饋電阻RFA 和反饋電容CFA組成；如RFA = IOK，CFA = 0. 5pF，Cph = 40pF，AMPl的開環(huán)增益為50，則頻 帶寬度為20MHz，可傳送幾十M的數(shù)據(jù)信號，滿足高速光電耦合器的傳送高速數(shù)據(jù)的要求。 AMP1內(nèi)的電路可以由Bipolar、CMOS型、BiCMOS型或其它工藝實現(xiàn)?？缱璺糯笃麟娐份敵?信號V0UT1為IphXRFA。 參見附圖4所示，運算放大器電路101將上一級的V0UT1 (IphXRFA)信號進行放 大，放大倍數(shù)為RFB/RINB ;運算放大器電路101由電壓放大器AMP2，輸入電阻RINB，反饋電 阻RFB，鉗置電壓電路201組成。 當輸出信號V0UT2偏大時，鉗置電壓電路201起到鉗位clamp作用，可以使輸出二 極管102工作在淺飽和區(qū)。鉗置電壓電路201可以由MOS管或二極管實現(xiàn)。 參見附圖5所示，偏置電壓和電流產(chǎn)生器103由電壓基準產(chǎn)生器、兩個電流源 IBIAS2和IBIAS3組成，電壓基準產(chǎn)生器提供給光敏二極管104電壓偏置，可以防止芯片工 作時電源的波動對光敏二極管104光電流的影響，提高對電源的抗干擾PSRR。
權(quán)利要求一種用于光電耦合器的光敏接收電路，由光敏二極管(104)、電流-電壓轉(zhuǎn)換放大電路、輸出三極管組成，其特征在于所述電流-電壓轉(zhuǎn)換放大電路包括跨阻放大器電路(100)、運算放大器電路(101)、輸出三極管(102)、偏置電壓和電流產(chǎn)生器(103)，光敏二極管(104)的輸出連接至跨阻放大器電路(100)的輸入端，跨阻放大器電路(100)的輸出端經(jīng)運算放大器電路(101)連接至輸出三極管(102)的基極，輸出三極管(102)的集電極作為光敏接收電路的信號輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電耦合器的光敏接收電路，其特征在于所述偏置電 壓和電流產(chǎn)生器(100)包括一個電壓基準產(chǎn)生器和兩個電流源，電壓基準產(chǎn)生器的輸出連 接至光敏二極管(104)的負極，兩個電流源的輸出分別連接至跨阻放大器電路(100)和運 算放大器電路(IOI)，提供偏置電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電耦合器的光敏接收電路，其特征在于所述跨阻 放大器電路(100)包括放大器(AMP1)、反饋電阻(RFA)和反饋電容(CFA)，所述反饋電阻 (RFA)和反饋電容(CFA)并聯(lián)連接于放大器(AMP1)的反相輸入端和輸出端之間，光敏二極 管(104)的正極連接至放大器(AMP1)的反相輸入端，放大器(AMP1)的正相輸入端接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電耦合器的光敏接收電路，其特征在于所述運算放 大器電路(101)由電壓放大器(AMP2)，輸入電阻(RINB)，反饋電阻(RFB)，鉗置電壓電路 (201)組成，反饋電阻(RFB)和鉗置電壓電路(201)并聯(lián)連接在電壓放大器(AMP2)的反相 輸入端和輸出端之間，跨阻放大器電路(100)的輸出經(jīng)輸入電阻(RINB)連接至電壓放大器 (AMP2)的反相輸入端，電壓放大器(AMP2)的正相輸入端接地。
專利摘要本實用新型公開了一種用于光電耦合器的光敏接收電路，由光敏二極管、電流-電壓轉(zhuǎn)換放大電路、輸出三極管組成，其特征在于所述電流-電壓轉(zhuǎn)換放大電路包括跨阻放大器電路、運算放大器電路、輸出三極管、偏置電壓和電流產(chǎn)生器，光敏二極管的輸出連接至跨阻放大器電路的輸入端，跨阻放大器電路的輸出端經(jīng)運算放大器電路連接至輸出三極管的基極，輸出三極管的集電極作為光敏接收電路的信號輸出端。本實用新型可以有效提高頻帶寬度，可傳送幾十M的數(shù)據(jù)信號，從而滿足了高速光電耦合器的傳送高速數(shù)據(jù)的要求，且提高了對電源的抗干擾性能。
文檔編號H03F3/10GK201533301SQ200920283818
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者季學(xué)敏, 朱衛(wèi)根 申請人:蘇州優(yōu)達光電子有限公司