光电隔离技术
第二章 总线接口与过程通道
§光电隔离技术§
在实际的模/数转换电路中，不可避免地受到各种干扰，可能导致电路产生不同程度的电压变化，这种干扰称作共模干扰，其程度取决于现场产生干扰的环境条件和计算机的接地情况，若电路的抗干扰能力差则可导致整个测量控制精度的降低，从而带来不可预见的后果。
因此，有必要在电路中采取一些手段来抑制工模干扰的传播，从而提高测控系统的抗干扰能力。
事实证明采用光电隔离技术是一种既简单又高效的解决办法。光电隔离技术即先将电信号转化为光信号，再将光信号转化为电信号，在此过程中将干扰信号进行隔离。硬件上常用光电耦合器实现光→电→光的隔离，它能有效地破坏干扰源的进入，可靠地实现信号的隔离，并易构成各种功能状态。
§光电耦合器§
光电耦合器是把发光二极管和光敏三极管组装在一起并封装在一个管壳内组成的。发光二极管两端为信号输入端，光敏三极管集电极和发射极分别作为光电耦合器的输出端，它们之间的信号传输是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极管来完成的。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极管通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，电路导通。当输入端无信号，发光二极管不亮，光敏三极管截止，电路截止。对于数字量，当输入为
低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。
三极管型光电耦合器性能稳定，价格便宜，因此应用广泛。
光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰，使通道上的信号噪声比大为提高，主要有以下几方面的原因：
（1） 光电耦合器是完全密封在一个管内，或是被压膜塑料封装，
所以不会受到外界光的干扰。
（2） 发光二极管的电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能
够传送到光电耦合器输入端的干扰信号就变得很小。
（3） 光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电器联系，之
间分布的电容极小而绝缘电阻又很大，因此回路一端
的各种干扰噪声都很难传到另一端，避免了共阻抗耦
合的干扰信号的产生。
（4） 光电耦合器的响应速度极快，其响应延迟时间只有10μs
左右，适于对响应速度要求很高的场合。
§光电隔离技术应用举例§
信号的远距离的隔离传送
在计算机应用系统中，由于测控系统与被测和被控设备之间不可避免地要进行长线传输，信号在传输过程中很易受到干扰，导致传输信号发生畸变或失真；另外，在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间，常因设备间的地线电位差，导致地环路电流，对电路形成共模干扰电压。为确保长线传输的可靠性，可采用光电耦合隔离措施，将2个电路的电气连接隔开，切断可能形成的环路，使他们相互独立，提高电路系统的抗干扰性能。
光电隔离与其他隔离方式相比，实现起来比较容易，成本低，体积也小，因此在计算机控制系统中得到了广泛的应用。