Optokoppler

Optokoppler
Ein Referat von Oliver Peters
29. November 2006
Optokoppler
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Inhalt
z
z
z
z
z
z
Definition
Innerer Aufbau
Anwendungsbereich
Wichtige Kenngrößen
Die wichtigsten Optokoppler
Schaltungstechnik
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Optokoppler
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Definition
„Optoelektronische
Koppelelemente
sind
photonengekoppelte Bauelemente, in denen ein
auf den Eingang gegebenes elektrisches Signal in
Strahlungsenergie umgewandelt und durch ein
isoliertes Medium hindurch auf einen Detektor
übertragen wird, der die optischen Informationen
wieder in ein elektrisches Signal rückwandelt.“
(Quelle: Optoelektronik , Schmidt / Feustel ,Vogel-Verlag 1975)
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Innerer Aufbau
z
Emitter:
z
Isolator: Isolationswiderstand 1011 Ω
z
Detektor: Fotodiode, Fototransistor,
Fotodarlington, Fotothyrisor …
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GaAs-LEDs (infrarot λ ≈ 900 nm)
oder GaAsP-LEDs (λ ≈ 660 nm)
Optokoppler
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Innerer Aufbau
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Optokoppler
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Anwendungsbereich
z
Optokoppler
für
problematische
widerstandsmäßige Anpassung von Geräte- und
Baugruppenschnittstellen
z
Potentialmäßige Entkopplung von System- und
Schaltungsteilen
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Wichtige Kenngrößen
z
CTR – Wert (current transfer ratio)
CTR − Wert =
z
Ausgangsst rom i A
=
Eingeingss trom iE
Spannungsfestigkeit zwischen Eingang
Ausgang (engl. breakdown voltage)
Isolationsspannung Uiso
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und
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Wichtige Kenngrößen
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Wichtige Kenngrößen
z
Schaltzeiten
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Optokoppler
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Wichtige Kenngrößen
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Die wichtigsten Optokoppler
Foto-
typische fg
(50%-Wert)
[MHz]
typ. Anstiegsund Abfallzeiten
[µs]
typischer
CTR-Wert
[%]
Diode
1 … 10
0,01 … 0,05
0,01 … 0,2
Transistor
0,01 … 0,5
0,2 … 20
10 … 100
Darlington
0,001 … 0,01
10 … 100
20 … 500
Thyristor
-
tr = 0,5
-
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Optokoppler
Detektor
Schaltsymbol
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Schaltungstechnik
z
Optokoppler sind stromgesteuerte Stromquellen
mit einer LED als Eingang
z
Æ Großsignalverarbeitung ohne Linearitätsforderung für digitale Signalübertragung
z
Æ Kleinsignalverarbeitung für lineare Übertragung von analogen Signalen
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Schaltungstechnik
z
Prinzipielles Verhalten dem Transistor ähnlich
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Schaltungstechnik
z
Großsignalverarbeitung
R1 =
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U Signal
IF
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Schaltungstechnik
z
mit Treiberstufe
U B − (U F + U CE )
R1 =
IF
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Schaltungstechnik
z
Kleinsignalverarbeitung
lineare Kleinsignalübertragung möglich
durch Einprägung eins Ruhestroms
U B −U F
R1 =
IF
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Schaltungstechnik
z
Empfänger in Emitter- und Kollektorschaltung
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Schaltungstechnik
z
Kollektorschaltung weißt Tiefpassverhalten auf
Æ Forderung : RL Æ 0 für große Bandbreite
z
hohe fg lassen sich nur mit nachgeschalteten
Stromverstärkerstufen
mit
niedrigem
Eingangswiderstand erreichen
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Schaltungstechnik
z
Æ
Æ
Basiswiderstand
um
Ladungsträger
schneller aus gesättigter Basiszone
abfließen zu lassen
kürzere ts und tf
höher fg
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Quelle
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z
z
z
Optoelektronik , Schmidt / Feustel
Vogel-Verlag 1975
Das Opto Kochbuch, Texas Instruments
Learning Center ti, 1975
Datenblatt CNY-117, Vishay, 2005
Wikipedia
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