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一、6N137的原理及典型用法

6N137的结构原理如图1所示，信号从2脚和3脚输入，发光二极管发光，通过片内光通道传输到光敏二极管。 然后送到与门的一个输入端，与门的另一个输入端为使能端。 当使能端为高电平时，与门输出高电平，光电隔离器经输出三极管反接后输出低电平。 当输入信号电流小于触发阈值或使能端为低电平时，输出为高电平，但此逻辑高电平为集电极开路，可在接收电路中加上拉电阻或调压电路。

简单原理如图2所示，如果2脚作为输入，3脚接地，真值表如附表所示，相当于非门的传输。 如果希望逻辑状态在传输过程中不发生变化，则从3脚输入，2脚接高电平。

6N137 真值表

进入

使能够

输出

H

H

大号

大号

H

H

H

大号

H

大号

大号

H

隔离器的使用方法如图2所示，假设输入端属于模块I，输出端属于模块II。 输入端有A、B两种接法，分别获得反相或同相逻辑传输，其中RF为限流电阻。 发光二极管正向电流0-250uA，光敏管不导通； 发光二极管的正向压降为1.2-1.7V，正向电流为6.5-15mA，光敏管导通。 如果是B法接，TTL电平输入，Vcc为5V时，RF可选择500Ω左右。 若不加限流电阻或阻值较小，6N137仍可工作，但发光二极管导通电流较大，对Vcc1影响较大，特别是数字波形陡峭时，频谱上升沿和下降沿的宽度很宽，会引起相当大的尖峰噪声，而通常印制电路板的分布电感会使地线无法吸收这种噪声，其峰峰值可达大于100mV，足以使模拟电路自激，A/D不能正常工作。 因此，RF 应尽可能大。

输出端由模块II供电，Vcc2=4.5-5.5V。 在Vcc2（8脚）和地（5脚）之间必须接一个0.1uF的高频特性好的电容，如瓷介电容或钽电容，并尽量靠近5脚和8脚放置。 这个电容可以吸收电源线上的纹波，也可以减少光电隔离器接收端开关时对电源的冲击。 7脚为使能端。 当为0-0.8V时，强制输出为高电平（开路）； 当为2.0V-Vcc2时，允许接收端工作，见附表。

6脚为集电极开路输出，通常带上拉电阻RL。 虽然吸收电路在低输出时可以达到13mA，但电阻值还是要根据后续输入电路的需要来选择。 因为阻值太小，会增加6N137的功耗，加大对电源的冲击，使旁路电容无法吸收，会干扰整个模块的供电，甚至将尖峰噪声带到地面。 一般可选择4.7kΩ。 如果后级是TTL输入电路，负载只有1或2个，47kΩ或15kΩ也可以。 CL为输出负载的等效电容，它和RL影响器件的响应时间，当RL=350Ω，CL=15pF时，响应延迟为48-75ns。 注意：6N137不能用太多，因为它的输入电容是60pF，用太多会降低高速电路的性能。 在情况允许的情况下，考虑将并行传输的数据串行化，通过光电隔离器传输。

两个6N137应用实例

信号采集系统通常是模拟电路和数字电路的混合体，其中模数转换是必不可少的。 从信号路径上看，AD转换前是模拟电路，后是数字电路。 模拟电路和AD转换电路决定了系统的信噪比，是评价采集系统好坏的关键参数。 为了提高信噪比，通常需要想办法抑制系统中噪声对模拟和AD电路的干扰。 在各种噪声中，由数字电路产生并串行输入到模拟和AD电路中的噪声是普遍存在且难以克服的。 当数字电平上下跳变时，集成电路的功耗突然发生变化，造成电源出现毛刺，通常对开关电源的影响要比线性电源大，因为开关电源无法响应对于开关周期中电流的突然变化信号隔离器电路图，只有电容提供电流的变化部分。 一般来说，数字电路越复杂，数据速率越高，累积电流跳跃越强，高频成分越丰富。 但普通印制电路的分布电感较大，使地线不能完全吸收逻辑电平跳变产生的电流的高频成分，产生电压毛刺，而这种毛刺又不能被旁路电容吸收进入地线后。 并且会通过公共地线或变压器对模拟电路和AD转换器产生干扰，其幅值可高达数百毫伏，足以使AD工作不正常。

我院研制的机载三通道红外成像扫描仪数据采集系统要求信噪比为1000，量化级别为12位，数据并行传输，数据传输速率为500KB/s。 要满足以上要求，AD能否达到转换精度是关键。 在没有光电隔离器的电路中，虽然采取了一系列的措施，但是由于模块之间连接了地线，尖峰噪声在数字电路中的影响还是很大的，而且模块的信噪比系统只有500。因此，我们采用6N137将模拟转换电路和AD转换器与数字电路完全隔离，电路如图3所示。

供电部分采用隔离变压器进行隔离，减少电网噪声的影响。 数字电源和模拟电源不共用地线。 由于模拟电路一般只有±15V，而AD转换器也需要+5V供电，为了真正做到数字电路与模拟电路隔离，+5V供电由+15V模拟供电通过DC-DC得到转换器。 模拟电路与AD转换电路和数字电路之间的信号连接是通过6N137。 逐次比较AD并行输出12位数据，每个信号经缓冲后送至6N137的3脚，再送入数字电路进行同相逻辑。 在电源和地之间（即6N137的8脚和5脚之间）接一个0.1uF的陶瓷电容作为旁路电容，以减少对电源的干扰。 工作，降低工作电流。 模拟电路和AD转换所需要的控制信号也是通过6N137接收的，接法同上，在时序设计中要特别注意6N137有50ns左右的延时信号隔离器电路图，与数据采集相比无光电隔离器电路，系统信噪比提高一倍以上，满足系统设计要求。