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6N138低电流光耦合器输入电路概念

引言

光耦合与 LED 技术的进步催生了 6N139。这种独特的光耦合器采用 500 微安的 LED 输入电流规格，开启了多扇有趣的设计之门。除明显的、已经多篇文章论述的由 CMOS 电路直接驱动的功能外，还可考虑通过6N139实现信号检测、瞬态检测、矩阵和无负载线路接收。以下是一些能够激发设计人员兴趣的电路概念。

信号检测

通过 6N139 的输入可以轻松、直接地检测到噪声、尖峰或振荡，如图1电路所示。

图 1. 用于信号检测的 6N139 输入电路

若要检测直流电源不良信号，请采用：

为 LED 提供 50 微安的正向电流，以将 LED 电容充电至VF 电平。这样， LED 不会造成其输出电路导通，但预备将很快导通。“直流电源”上的任何噪声或振荡都由形成通过 LED 的信号的 “C”进行耦合。即使非常小的无用信号，都可能导致 LED 正向电流发生较大的变化。一旦 LED 的正向电流等于或超过 500 微安，输出电路将导通，这表明存在无用信号。

瞬态检测

通过图 2 中的电路很容易检测是否存在波形。

图 2. 脉冲或波形检测电路

若要检测是否存在有用信号、脉冲或波形，请采用：

CR = 硅二极管

X = 可继续连接的非闩锁输出电路

LED = 6N139 的输入二极管

f = 频率

示例：

图 3 显示需要存在的有用脉冲序列。产生的能够维持输出电路导通的 LED 正向电流为合理

设计的结果。

图 3. 脉冲序列波形

图 4 显示所需的正弦波形。产生的能够维持输出电路导通的 LED 正向电流为合理设计的结果。

图 4. 正弦波形

矩阵光耦

利用 6N139 的低输入 LED 电流优势，现在能够驱动只包含一个 TTL 输出的矩阵，如图 5 所示。

图 5. 矩阵的光耦合输出

非负载线路接收器

对于虚拟非负载， 6N139 与图 6 中的差分放大器电路兼容。

图 6. 差分放大器驱动

对于虚拟空载光隔离器电路，采用：

X = 可继续连接的非闩锁输出电路

LED = 6N139 的输入二极管

“IN”电流要求小于 20 微安。

例如：

若 “VREF”为 +1.4 V 且 RE 为 1.2 K Ω，电路对于 TTL“0”和 “1”电平反应良好。即，若 “IN”为 “0”，LED 电流导致输出电路导通。相反地，若 “IN”为“1”，将不存在 LED 电流。注意， LED 所串联的集电极决定 “IN”为 “0”或 “1”时的 LED 电流通过。

6N139 输出电路

下面是 6N139 输出电路的两个示例。一个是闩锁电路（图 7），另一个是非闩锁电路 （图 8），它们都能够直接驱动 TTL 栅极。

参见图 7，假设 “RESET”已被某瞬时接地启动，并且未接收任何输入信号，所有晶体管显示为非导通状态（输出高电平，“1”）。一个输入信号的到达将导通所有晶体管。（输出低电平，“0”）。由输出晶体管导通的 PNP 晶体管，将转而闭锁同一输出晶体管，直至“RESET”后才会再次被启动。

在图 8 中，由于没有接收任何信号，输入晶体管处于非导通状态。输出晶体管少量导通。由于存在 4.7 M Ω 的电阻，因此该少量导通不会将 “输出”变为 “0”电平。少量导通的目的是减少导通延时。接收到一个信号后，输入和输出晶体管都被导通，导致 “输出”变为逻辑 “0”状态。 4.7 M Ω 的电阻现在用于减少输出晶体管的关断时间。

图 7. 6N139 的闩锁输出电路

图 8. 6N139 的非闩锁输出电路