6.1.3.  Передаточные параметры и параметры изоляции оптопар

Передаточные параметры характеризуют эффективность передачи электрического сигнала с входа оптопары на вы­ход. Эффективность передачи энергии сигнала описывают коэффициентом передачи (обычно по току), а скорость пе­редачи сигнала – временными параметрами.

Основным параметром, который характеризует переда­чу сигнала со входа оптопары на ее выход, для всех типов оптопар (кроме тиристорных) является коэффициент пере­дачи по току (), т.е. отношение тока на выходе оптопары () к вызвавшему его входному току :

.                                                          (6.1)

Зависимость , которая называется переда­точной характеристикой, в общем случае нелинейная для оптопар. При этом различают статический коэффициент пе­редачи (), который определяется по формуле (6.1), и диф­ференциальный коэффициент передачи, который равен:

.

Подпись:  

Рис. 6.3. Диаграммы переключения оптопары
Нелинейность передаточной характеристики связана с нелинейностью излучательной характеристики излучателя оптопары, а также с зависимостью  фотоприемника от выходного тока.

Тиристорная оптопара работает только в ключевом ре­жиме, и параметр  для нее не имеет смысла. Передаточ­ная характеристика здесь определяется входным током тиристорной оптопары, при котором фототиристор включает­ся. В паспорте на тиристорную оптопару задается значение тока включения – минимальное значение входного тока, при котором гарантируется надежное отпирание фототиристора. Кроме того, задается максимально допустимый входной ток помехи () – максимальное значение входного то­ка тиристорной оптопары, при котором фототиристор не включается. Параметр  характеризует помехоус­тойчивость тиристорной оптопары.

Быстродействие оптопар характеризуют следующие вре­менные параметры переходной характеристики выходного тока , получаемой при подаче на вход прямоуголь­ного импульса с амплитудой  (рис. 6.3):

· время нарастания выходного тока () – время нарастания выходного тока от уровня  до уровня ;

· время задержки при включении () – время от момента подачи  импульса входного тока до момента нарастания выходного тока до уровня .

Сумма времени задержки и времени нарастания при включении составляет время включения () оптопары:

.

Аналогичным образом определяются время спада (), время задержки при выключении и время выключения. Быстродействие оптопары характеризуется време­нем переключения:

.

Быстродействие некоторых классов оптопар задается граничной частотой () или максимальной скоростью пере­дачи информации F. Оба параметра связаны со значением времени переключения.

В табл. 6.2 сравниваются коэффициенты передачи и быстродействие оптопар различных типов. Параметрами электрической изоляции оптопар являю
т­ся максимально допустимое пиковое () и статическое напряжения изоляции () между входом и выходом, сопро­тивление изоляции (), проходная емкость () и макси­мально допустимая скорость нарастания выходного напря­жения .

Таблица 6.2

Сравнение параметров оптопар различных типов

Вид фотоприемника оптрона

Коэффициент передачи, %

Граничная частота, кГц

Фотодиод

0,1

10·103

Фототранзистор

30

300

Составной фототран­зистор

300

30

Важнейший параметр электрической изоляции оптопар – пиковое напряжение изоляции, именно он определяет возможности оптопары как элемента элект­рической изоляции. Пиковое напряжение изоляции – это пиковое значение напряжения с заданными па­раметрами длительности и частоты повторения, которое может быть приложено между входом и выходом оптопа­ры и при котором сохраняется электрическая прочность оп­топары.

Подпись:  

Рис. 6.4. Влияние проходной
 емкости оптопары
Статическое максимально допустимое напряжение между входом и выходом ()  определяет электрическую прочность оптопары при постоянном напряжении (в стати­ческом режиме). В статическом режиме задается также сопротивление изоляции () – сопротивление при .

Параметры  и  определяют стойкость оптопары к скачкам на­пряжения на выходе. При таких скачках с высокой ско­ростью нарастания напряжения через излучатель оптопары может протекать емкостный ток () (рис. 6.4):

,

где  – проходная емкость оптопары (емкость между вхо­дом и выходом оптопары).

При достаточном токе  может произойти ложное вклю­чение оптопары. Амплитуда напряжения  при этом мо­жет быть значительно меньше .

Обратная связь по постоянному току в оптопарах прак­тически исключается, так как сопротивление изоляции Ом. Связь по переменному току может быть зна­

чительной, так как проходная емкость, характерная для большинства оптопар, равна примерно 1 пФ. В настоя­щее время единственной мерой уменьшения  являет­ся увеличение расстояния между входом и выходом опто­пары. Такие оптопары, как правило, имеют высокую стоимость, так как в оптический канал таких приборов для сохранения КПД необходимо вводить линзы или свето­воды.