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,发光二极管发光,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,经输出三极管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接地,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
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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高频特性良好的电容,如瓷介质或钮电容,而且应尽量放在脚5和脚8附近。这个电容可以吸收电源线上纹波,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。