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[运放] 谁能解释一下HCNR200隔离光耦的工作原理

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楼主
最近接触到HCNR200隔离光耦,按照它的datasheet里面的应用电路应该是可以工作的,但是原理不明白。
请参考下图
1.放大器A1在稳定情况下V+=0V,V-≈0V但是肯定还略大于0V吧,如果是理想放大器的话,放大器A1的输出=开环增益*(V+ - V-),应该输出负电压。但是这个A1实际应用时是可以正电压供电的。
2.同样的,根据datasheet,放大器A2的输出最终等于(R2/R1)*Vin。可是放大器A2也应该是V+=0V,V-≈0V,那Vout也应该是个负电压吧?
3.在不考虑放大器输入失调电压的情况下如何分析这个电路?
如果考虑输入失调电压为负,这个电路或许是讲得通的,但如果输入失调电压为正,又似乎完全讲不通嘛。。。

这是datasheet的应用电路

这是网上的实际应用电路,放大器可以使用LM358
沙发
 楼主 | 2019-10-31 17:32 | 只看该作者
自己顶,希望懂的同学能指点迷津
板凳
| 2019-10-31 18:40 | 只看该作者
你可能不知道PD1 PD2是有源器件,它们受光照会给出电流的。
地板
 楼主 | 2019-10-31 19:21 | 只看该作者
戈卫东 发表于 2019-10-31 18:40
你可能不知道PD1 PD2是有源器件,它们受光照会给出电流的。

那如果把PD1看成一个有源器件的话,A1的V-电压是正还是负呢?
如果V+是0V,那么V-应该为负,Vout才可能是正电压。
但A1是正电压供电的,V-为负是不是也有问题?

评论

戈卫东 2019-10-31 20:06 回复TA
PD1 PD2会输出一点能量维持这个负电压,如果需要的话。 
5
| 2019-10-31 19:38 | 只看该作者
piscesfate 发表于 2019-10-31 17:32
自己顶,希望懂的同学能指点迷津

听3楼。刚好LED丶PD1丶PD2的电流极性,就是图中的双箭头,PD受光会发电的。IR1=Ipd1。A2回路是I-V,根据虚短则IR1=Vin÷R1,又Ipd2=Ipd1,故得Vout=R2×Ipd2=(R2/R1)×Vin。
大约这样,但实际上ILED丶Ipd1丶Ipd2的比率不是1倍,会有誤差,因此Vout也有誤差。
6
| 2019-10-31 19:39 | 只看该作者
piscesfate 发表于 2019-10-31 19:21
那如果把PD1看成一个有源器件的话,A1的V-电压是正还是负呢?
如果V+是0V,那么V-应该为负,Vout才可能是 ...

如果V+是0V,那么V-应该为负,Vout才可能是正电压。

你这句话是不对的,你把运放误以为是开环,进入到比较器状态了。但是这个电路中运放是闭环的,V-为0就进入线性放大状态了,Vout不一定是正电压或者负电压,只要Vout的电压合适到让V-为0即可。

但是考虑失调电压的话,比如对于LM358来说,某只运放V-比V+低5mV运放才能进入到平衡状态,也是合格品。但是对于这只运放,如何能进入到线性状态我也想不通。
7
 楼主 | 2019-10-31 20:04 | 只看该作者
king5555 发表于 2019-10-31 19:38
听3楼。刚好LED丶PD1丶PD2的电流极性,就是图中的双箭头,PD受光会发电的。IR1=Ipd1。A2回路是I-V,根据 ...

如果把PD1看做源的话,在电源内部电流从负极流向正极,那么A1的V-就<0V。那么这样一来,问题就是正电压供电的放大器是否能接受<0V的输入?
8
 楼主 | 2019-10-31 20:06 | 只看该作者
R2D2 发表于 2019-10-31 19:39
如果V+是0V,那么V-应该为负,Vout才可能是正电压。

你这句话是不对的,你把运放误以为是开环,进入到比 ...

我就是觉得,放大器的输入之差如果为正,输出就应该是正的,这个和工作在放大区还是饱和应该没有关系吧。
9
| 2019-10-31 20:10 | 只看该作者
piscesfate 发表于 2019-10-31 20:06
我就是觉得,放大器的输入之差如果为正,输出就应该是正的,这个和工作在放大区还是饱和应该没有关系吧。 ...

如果v+和V-之间电压是0呢?PD在有光照的时候漏电造成的反向电压远远小于Vos失调电压呢?
10
 楼主 | 2019-10-31 20:29 | 只看该作者
R2D2 发表于 2019-10-31 20:10
如果v+和V-之间电压是0呢?PD在有光照的时候漏电造成的反向电压远远小于Vos失调电压呢? ...

主要是失调电压可正可负,所以这个电路不可能依赖失调电压才能工作,我是这么想的
11
| 2019-10-31 20:40 | 只看该作者
This simple circuit is actually a bit too simple to function properly in an actual circuit, but it is quite useful for explaining how the basic isolation amplifier circuit works。

**蛋,顶楼图在datasheet里面是这么解释的。
12
 楼主 | 2019-10-31 21:06 | 只看该作者
R2D2 发表于 2019-10-31 20:40
This simple circuit is actually a bit too simple to function properly in an actual circuit, but it i ...

datasheet里面的这句话指的是另一个电路,这个电路已经是实际应用电路了。

评论

piscesfate 2019-10-31 23:02 回复TA
@R2D2 :我看过啊,我要是看的明白我就不会上来问了,讨论个问题嘛,大家友好一点 
R2D2 2019-10-31 21:14 回复TA
你看过datasheet吗就出来放p? 
13
| 2019-10-31 21:07 | 只看该作者
piscesfate 发表于 2019-10-31 20:04
如果把PD1看做源的话,在电源内部电流从负极流向正极,那么A1的V-就<0V。那么这样一来,问题就是正电压 ...

A1回路是负反馈。PD1和R1构成相当于分压回路,有了负反䥊将依循虚短原则,则运放的两输入端会同电位,但会有小差额的失调电压,除非Vin过大或者R1过小,超过负反馈的范围。那么LED的限流电阻也決定了动态笵围。
楼上的戈哥哥和RD先生都是值得信赖的。
14
 楼主 | 2019-10-31 21:36 | 只看该作者
本帖最后由 piscesfate 于 2019-10-31 21:37 编辑
king5555 发表于 2019-10-31 21:07
A1回路是负反馈。PD1和R1构成相当于分压回路,有了负反䥊将依循虚短原则,则运放的两输入端会同电位,但 ...

嗯,主要是讨论问题,我也是提出我的疑问,我没有不信任各位,打个招呼。
1.A1的输出不为0V,必然是放大器输入V+-V-不为0,这里A1的输出肯定是大于0V的,那么反推回去V+必然是略微大于V-,也就是说V-略小于0V,我不知道我这么说对不对。
2.如果说V-略小于0V,也就佐证了是把PD1看作源。如果把PD1看作无源器件,就像工作在放大区的三极管,那么V-只会高于V+,这就有问题了。如果把PD1看作电流源,V-才有可能<V+。
3.如果以上分析是正确的,那就只有一个问题了:单电源供电的放大器,就以LM358为例,是否可以接受略低于负供电轨的输入电压。
15
| 2019-10-31 22:03 | 只看该作者
piscesfate 发表于 2019-10-31 21:36
嗯,主要是讨论问题,我也是提出我的疑问,我没有不信任各位,打个招呼。
1.A1的输出不为0V,必然是放大器 ...

你误会了,不是说你不信任他们,而说值得任何人去信赖他们。他俩先前有点小磨擦,而我有居中協调,在此给两位小小的溫暖。
负反馈嘛!这里A1可以看成一般的反相放大的原理,负反馈不䧁限于一定要直接接在运放的输出和负输入端之间,而是看整体的相位。
LM358的输入端可以比VEE脚低0.4V,可看內部结构,输入端到VEE脚有矽型PNP的基集极,VEE是P(集极),输入端是N(基极),P-N超过0.6V~0.7V绝对会导通(于25度C),温度再高则不到0.6V就导通,取0.4V比较保险。
16
| 2019-11-1 11:34 | 只看该作者
一般情况下,运放的输出端与负输入节点相连,形成负反馈结构。但这个没有,第一眼看过去像开环,所以我很难理解,希望有人能分析一下是怎样形成了负反馈放大,然后A1和A2又是怎么样联动起来而得到Vout=(R2/R1)*Vin。如果楼主弄明白了,请记得分享,谢谢!
17
| 2019-11-2 21:53 | 只看该作者
受控电流源的问题

需要吃透器件本身的传输特性
18
| 2019-11-3 11:15 | 只看该作者
隔离线性光耦,其基本原理是基于二个光电二极管,做在同一个芯片上,在材料、工艺、布图都一样的情况下,他们有基本一样的光学-电学性能,而另外一个前提是,输出输入隔离的运放,必须是同一个类型,至少差异很小。
这样,我们可以通过一个来接受光,加入到一个线性运放反馈回路当中,而另一个就可以在隔离端用另外一个运放替代驱动端位置。实现隔离输出。
你这里别考虑什么失调,比如下面的线路,它完全是基于电流工作的,首先假定的是运放没有失调电压(如果有,那也就是失调误差),那么运放2输入端电压差=0,由于运放输入电流非常小,可以忽略,当输入电压/输入电阻产生的电流,运放接成光负反馈,线性状态,则该必须必然完全由PD1受光照射产生的电流来对消,同一个LED产生的光照强度,同时作用于PD2将产生同样的电流,直接导致Vout线性的改变来实现误差非常小的隔离传输。
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