[发明专利]光接收电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电隔离技术，尤其涉及一种光接收电路。

背景技术

光电耦合器作为一种十分常用的光电隔离器件，被广泛应用于电源控制与稳压系统、CAN和I²C总线通信、过程控制和电机驱动等领域。

光电耦合器的基本原理为：控制模块产生控制电流信号，控制电流信号驱动发光二极管产生光信号，光信号照射到光接收电路中的光电二极管上后，光电二极管在光信号的激励下产生光生电流，然后通过特定电路将光生电流转换为电压控制信号并传输到受控模块。

在总线通信领域，为了提高数据传输速率，要求光电耦合器的输出信号具有较小的传输延迟。图1示出了一种现有的能降低传输延迟时间的光接收电路，该电路利用运放Amp07与电阻R13构成的跨阻放大器，在X点产生电压信号V，利用电容C1产生位移电流C1*dV/dt，上述位移电流与光生电流在Y点叠加，并通过运放Amp05与电阻R9构成的跨阻放大器在Z点产生控制电压信号，由于位移电流和光电流的叠加，降低了Z点电压的上升/下降时间，从而起到降低传输延迟时间的效果。但是，图1所示的光接收电路对传输延迟时间的改善效果并不大，其原因如下：图1中光接收电路的信号延迟主要由三部分构成：其一，运放Amp05与电阻R9构成的跨阻放大器产生的信号延迟，其二，电阻R10、R11和运放Amp06构成的反相放大器产生的信号延迟，其三，电阻R12、输出三极管Q和上拉电阻RL构成的输出级产生的信号延迟；由于光接收电路需具备一定的扇出能力，通常在设计时采用大尺寸的输出三极管，导致输出三极管基区载流子存储效应变得很严重，使得输出级关断产生的延迟在总的传输延迟时间中所占比例最大，所以，尽管图1的光接收电路能够在一定程度上降低输出级之前线路的传输延迟时间，但是其对整个光接收电路的传输延迟时间的改善并不显著。

为了改善光接收电路的传输延迟时间，本领域技术人员还提出了图2的光接收电路结构，图中所示的光接收电路，利用了F点的电压来控制辅助三极管Q4的开启与关断，从而达到辅助关断输出三极管Q3的目的，但该光接收电路仍存在如下问题：1）在高速数据传输时，要求输入跨阻放大器采用低的跨阻值来获得大的带宽，使得F点的电压摆幅较小，特别地，在单片集成的光接收电路中，集成的光电二极管的灵敏度远低于单管，这进一步降低了F点的电压摆幅，导致辅助三极管Q4无法关断；2）从F点到输出三极管Q3基极的信号与从F点到辅助三极管Q4基极的信号存在显著的时间延迟，如图3所示，该时间延迟使得辅助三极管Q4提前开启，从而导致输出三极管Q3提前关断，影响光接收电路的输出波形。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种光接收电路，其结构为：所述光接收电路由4个运算放大器、8个匹配电阻、输出三极管、辅助三极管和光电二极管组成；

第一运算放大器的输入端与光电二极管的阳极连接，第一运算放大器的输出端与第二匹配电阻的一端连接，第二匹配电阻的另一端与第二运算放大器的输入端连接，第二运算放大器的输出端与第四匹配电阻的一端连接，第四匹配电阻的另一端与输出三极管的基极连接；输出三极管的集电极开路，输出三极管的发射极接地；

第一匹配电阻的两端分别与第一运算放大器的输入端和输出端连接，第一匹配电阻和第一运算放大器形成第一跨阻放大器；第三匹配电阻的两端分别与第二运算放大器的输入端和输出端连接，第二匹配电阻、第三匹配电阻和第二运算放大器形成第一反相放大器；

光电二极管的阴极与第三运算放大器的输入端连接，第三运算放大器的输出端与第七匹配电阻的一端连接，第七匹配电阻的另一端与第四运算放大器的输入端连接，第四运算放大器的输出端与第六匹配电阻的一端连接，第六匹配电阻的另一端与辅助三极管的基极连接，辅助三极管的发射极接地，辅助三极管的集电极与输出三极管的基极连接；

第五匹配电阻的两端分别与第三运算放大器的输入端和输出端连接，第五匹配电阻和第三运算放大器形成第二跨阻放大器；第八匹配电阻的两端分别与第四运算放大器的输入端和输出端连接，第七匹配电阻、第八匹配电阻和第四运算放大器形成第二反相放大器；

所述光电二极管用于接收外部光激励；第一跨阻放大器和第一反相放大器所在的线路记为主电路，第二跨阻放大器和第二反相放大器所在的线路记为辅助线路；光接收电路通过主电路控制输出三极管的开启和关断，光接收电路通过辅助线路控制辅助三极管的开启和关断；输出三极管开启时，辅助三极管处于关断状态；输出三极管关断时，辅助三极管处于开启状态；