高速光电耦合器6N137原理与应用
高速光电耦合器 6N137 原理与应用6N137 光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个 850 nm 波长AlGaAs LED 和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL 兼容，高速 (典型为 10MBd)，5mA 的极小输入电流。其工作原理是: 6N137 的结构原理如图所示，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-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阈值或使能端为低时，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。6N137 特性：转换速率高达 10MBit/s;摆率高达 10kV/us;扇出系数为 8;逻辑电平输出;集电极开路输出;6N137 电气参数：最大输入电流，低电平：250uA 最大输入电流，高电平：15mA 最大允许低电平电压(输出高 )：0.8v 最大允许高电平电压：Vcc 最大电源电压、输出：5.5V 扇出(TTL 负载)：8 个(最多) 工作温度范围：-40°C to +85°C 典型应用：高速数字开关，马达控制系统和 A/D 转换等 高速光电耦合器 6N137 由磷砷化镓发光二极管和光敏集成检测电路组成。通过光敏二极管接收信号并经内部高增益线性放大器把信号放大后,由集电极开路门输出。6N137 引脚图和内部结构图如图 1 和图 2 所示。该光电器件高、低电平传输延迟时间短,典型值仅为45ns ,已接近 TTL 电路传输延迟时间的水平。具有 10Mbps 的高速性能，因而在传输速度上完全能够满足隔离总线的要求。内部噪声防护装置提供了典型 10kV/s 的共模抑制功能。除此之外,6N137 还具有一个控制端,通过对该端的控制, 可使光耦输出端呈现高阻状态。1:N.C.；2:Anode（阳极）；3:Cathode（阴极）；4:N.C.；5:GND；6:Output(Open collector 开路集电极)；7:Enable（使能端）；8:VCC6N137 原理及典型用法6N137 的内部结构原理如图 3 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-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阈值或使能端为低时，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。简单的原理如图 1 所示，若以脚 2 为输入，脚 3 接地，则真值表如附表 2 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。 隔离器 6N137 典型应用如图 3 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 为限流电阻。发光二极管正向电流 0-250A，光敏管不导通；发光二极管正向压降 1.2-1.7V（典型 1.4V），正向电流 6.3-15mA，光敏管导通。若以 B 方法连接，TTL 电平输入，Vcc 为 5V 时，RF 可选500 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。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=4.55.5V。在 Vcc2（脚 8）和地（脚 5）之间必须接一个 0.1F 高频特性良好的电容，如瓷介质或钽电容，而且应尽量放在脚 5 和脚 8 附近（不要超过 1cm）。这个电容可以吸收电源线上的纹波，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2.0V-Vcc2 时允许接收端工作，见真值表 2。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路达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 4.7k，若后级是 TTL 输入电路，且只有 1 到 2 个负载，则用 47k 或15k 也行。CL 是输出负载的等效电容，它和 RL 影响器件的响应时间，当RL=350，CL=15pF 时，响应延迟为 25-75ns。
