线性光耦HCNR200/201应用电路设计

Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路,其中较为典型的一种如下图所示：
图2


设输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,光耦保证的两个电流传递系数分别为K1、K2,显然,,和之间的关系取决于和之间的关系。
将前级运放的电路提出来看,如下图所示：


设运放负端的电压为,运放输出端的电压为,在运放不饱和的情况下二者满足下面的关系：
Vo=Voo-GVi (1)
其中是在运放输入差模为0时的输出电压,G为运放的增益,一般比较大。
忽略运放负端的输入电流,可以认为通过R1的电流为IP1,根据R1的欧姆定律得：


通过R3两端的电流为IF,根据欧姆定律得：


其中,为光耦2脚的电压,考虑到LED导通时的电压（）基本不变,这里的作为常数对待。
根据光耦的特性,即
K1=IP1/IF (4)
将和的表达式代入上式,可得：

上式经变形可得到：


将的表达式代入（3）式可得：



考虑到G特别大,则可以做以下近似：



这样,输出与输入电压的关系如下：


可见,在上述电路中,输出和输入成正比,并且比例系数只由K3和R1、R2确定。一般选R1=R2,达到只隔离不放大的目的。