线性光耦隔离检测电压电路
耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，
所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光
电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输
入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收
而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而
起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输
具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器
的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它
在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及
实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。
线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性
特性进行隔离控制。
线性光耦TIL300 ：
主要技术指标如下：
1. 带宽>200Kz；
2. 传输增益稳定度为
±0.05%/℃
3. 峰值隔离电压为
3500V
TIL300是一个由红外光LED
照射分叉配置的隔离反馈光
二极管和一个输出光二极管组成。
该器件采用特殊制造技术来补偿
LED时间和温度特性的非线性，
使输出信号与发出的伺服光通量
成线性比例。
图1.TIL300
电容C防止电路产生震荡。TIL300内部D0是发光二极管，其工作电流电
If可选为10mA。D1,D2为光敏二极管，他们受D0的激发分别产生电流Ip1和Ip2，
其大小与If有关：
其中 、 表明 ， 随 的变化，可称为光耦合函数。由于D1,D2
用相同的工艺做成并与D0封装在一起，因此，它们的光耦合函数变化规律一致，
故可设：
(1)
实际上可以把K看做常数，K的值是TIL300的电器参数，典型值为1。参数
取值范围为0.75～1.25.。
U1构成一个负反馈放大器，其同相输入端和反相输入端的电压应近似相
等，满足：
（2）
U2是一个电压跟随器，输出电压V0等于输入段电压：
22ipVIR» （3）
于是电路的增益可由 (4)
由于iV
的电压是由R3、R4、R5分压后输入U1同向端，所以：
0
222111P
iP
V
IRR
KVIRR==
2p
I
1pIfI2fKI11pfIKI=1f
KI
22pf
IKI=
2211pf
pf
IKI
KIKI==
11ip
VIR»
(5)
于是： (6)
可以看出输出
0
V
与E是线性关系。
分析：
1、K的典型值为1
2、由于输入的可能是220V左右的交流电压，也可能是更低或更高的交流电
压，因此会涉及到变压和整流电路，由于公司有220V交流电输出12V的变压整
流电路模块，因此没有给出变压整流电路。
3、本电路也适合直流高压电路，当E为直流高压时，就需调整R2、R1的值，
在输出端可以得到适合单片机检测的电压。
4、输出的V0可送于单片机检测和处理，每一交流高电压对应一Ｅ值,每一
Ｅ值对应一输出电压V0。由式 整个电路输出电压与输入
电流的比例关系可通过调节电阻 R1、R2、R3、R5来实现。
由于按照线性光耦的技术说明，发射端和两个接受端都使用时能在一定范围
有良好的线性度，因此，本电路将线性光耦的D0，D1，D2端都配置了相关电路。
其他线性光耦芯片介绍：
（1） HCNR200/201
H C NR 2 0 0/201是美国A g i l e n t 公司推出的一种性价比较高的
模拟线性光耦隔离器，具有低成本、高线性度、高稳定度、频带宽、设计灵活的
优点，可以工作在单极／双极、直流／交流、同相／反相等条件下，通过外接不
同的分立器件 ，可以实现多种光电隔离转换电路。
其主要特性如下：
非线性度：0.01％
K3(Ipd2／Ipd1)传递增益
HCNR200:(100±15)％
2
0
1
535RR
VKERRR=
+
535iR
VERR=
+
2
0
1
535RR
VKERRR=
+
HCNR201:(100±5)％
耐压:交流800V;直流1O00V
增益温度系数:-65ppm／℃
带宽:>I MHz
8引脚 DIP和贴片两种封装形式
HCNR200/201适用的主要范围包括：
低成本模拟信号隔离；
通信:Modem,PBX
工业过程控制
热电耦隔离: 4-20mA电流隔离
HCNR200/201包括一只高性能的发光二极管（图中的LED），两只极其相似的
光电二极管（图中的PD1和PD2）。当LED中流过电流If时。其发出的光会在PD1
和PD2中感应出正比于LED发光强度的光电流Ipd1和Ipd2。由于PD1和PD2的
特性非常相似，再加上安装位置的精确性以及元件先进的封转设计保证了该元件
的高线性度和增益的稳定性。