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:
.
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.
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.