高速光電耦合器(光耦)6N137

6N137光耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器，其內(nèi)部有一個850 nm波長AlGaAs LED和一個集成檢測器組成，其檢測器由一個光敏二極管、高增益線性運放及一個肖特基鉗位的集電極開路的三極管組成。具有溫度、電流和電壓補償功能，高的輸入輸出隔離，LSTTL/TTL兼容，高速(典型為10MBd)，5mA的極小輸入電流。其工作原理是:?? 6N137的結(jié)構原理如圖1所示，信號從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導通，經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個輸入端，與門的另一個輸入為使能端，當使能端為高時與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當輸入信號電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時，輸出高電平，但這個邏輯高是集電極開路的，可針對接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。

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6N137電氣參數(shù)：

• 最大輸入電流，低電平：250uA
• 最大輸入電流，高電平：15mA
• 最大允許低電平電壓(輸出高)：0.8v
• 最大允許高電平電壓：Vcc
• 最大電源電壓、輸出：5.5V
• 扇出(TTL負載)：8個(最多)
• 工作溫度范圍：-40°C to +85°C
• 典型應用：高速數(shù)字開關，馬達控制系統(tǒng)和A/D轉(zhuǎn)換等

6N137光電耦合器的真值表

如表1所示：

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??? 6N137特性：
①轉(zhuǎn)換速率高達10MBit/s;
②擺率高達10kV/us;
③扇出系數(shù)為8;
④邏輯電平輸出;
⑤集電極開路輸出;

6N137典型應用電路

6N137典型應用電路如圖2所示，若以腳2為輸入，腳3接地，則真值表如附表所列，這相當于非門的傳輸，若希望在傳輸過程中不改變邏輯狀態(tài)，則從腳3輸入，腳2接高電平。

隔離器使用方法如圖2所示，假設輸入端屬于模塊I，輸出端屬于模塊II。輸入端有A、B兩種接法，分別得到反相或同相邏輯傳輸，其中RF為限流電阻。發(fā)光二極管正向電流0-250uA，光敏管不導通；發(fā)光二極管正向壓降1.2-1.7V，正向電流6.5-15mA，光敏管導通。若以B方法連接，TTL電平輸入，Vcc為5V時，RF可選500Ω左右。如果不加限流電阻或阻值很小，6N137仍能工作，但發(fā)光二極管導通電流很大對Vcc1有較大沖擊，尤其是數(shù)字波形較陡時，上升、下降沿的頻譜很寬，會造成相當大的尖峰脈沖噪聲，而通常印刷電路板的分布電感會使地線吸收不了這種噪聲，其峰-峰值可達100mV以上，足以使模擬電路產(chǎn)生自激，A/D不能正常工作。所以在可能的情況下，RF應盡量取大。
??? 輸出端由模塊II供電，Vcc2=4.5-5.5V。在Vcc2（腳8）和地（腳5）之間必須接一個0.1uF高頻特性良好的電容，如瓷介質(zhì)或鉭電容，而且應盡量放在腳5和腳8附近。這個電容可以吸收電源線上的紋波，又可以減小光電隔離器接受端開關工作時對電源的沖擊。腳7是使能端，當它在0-0.8V時強制輸出為高（開路）；當它在2.0V-Vcc2時允許接收端工作，見附表。
??? 腳6是集電極開路輸出端，通常加上拉電阻RL。雖然輸出低電平時可吸收電路達13mA，但仍應當根據(jù)后級輸入電路的需要選擇阻值。因為電阻太小會使6N137耗電增大，加大對電源的沖擊，使旁路電容無法吸收，而干擾整個模塊的電源，甚至把尖峰噪聲帶到地線上。一般可選4.7kΩ，若后級是TTL輸入電路，且只有1到2個負載，則用47kΩ或15kΩ也行。CL是輸出負載的等效電容，它和RL影響器件的響應時間，當RL=350Ω，CL=15pF時，響應延遲為48-75ns。注意：6N137不應使用太多，因為它的輸入電容有60pF，若過多使用會降低高速電路的性能。情況允許時，可考慮把并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)串行化，由一個光電隔離器傳送。
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光電耦合器6N137應用注意事項

??? 需要注意的是，在6N137光耦合器的電源管腳旁應有—個0.1uF的去耦電容。在選擇電容類型時，應盡量選擇高頻特性好的電容器，如陶瓷電容或鉭電容，并且盡量靠近6N137光耦合器的電源管腳；另外，輸入使能管腳在芯片內(nèi)部已有上拉電阻，無需再外接上拉電阻。
??? 6N137光耦合器的使用需要注意兩點：

??? 1) 6N137光耦合器的第6腳Vo輸出電路屬于集電極開路電路，必須上拉一個電阻；

??? 2) 6N137光耦合器的第2腳和第3腳之間是一個LED，必須串接一個限流電阻。

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