[发明专利]光、线性耦合单元、信号采样传输电路及气体处理装置

说明书

根据本发明的光、线性耦合单元、信号采样传输电路及气体处理装置，一种光耦合单元，包括光信号发射组件，用于将输入的电信号通过光信号输出，光信号接收组件，用于接收的所述光信号发射组件输出的所述光信号并通过电信号输出；以及光信号传输组件，分别连接所述光信号发射组件和光信号接收组件，用于传输所述光信号发射组件输出的所述光信号至光信号接收组件。

技术领域

本发明涉及一种光耦合单元、线性耦合单元、模拟信号采样传输电路及气体处理装置，具体涉及一种高电气隔离度、高线性度、高速度、低成本的模拟信号采样传输电路。

背景技术

高电气隔离度、高线性度、高速度、低成本的“三高一低”电路，在任何一种模拟量(电压、电流、温度、运动等)的闭环控制系统中，永远是一个绕不开的技术话题。长期以来研究者甚众，注册的技术专利更是不计其数。其中绝大多数只能用于隔离电压3000V以下，对于隔离电压高达10KV以上的应用场合，鲜有解决方案。即使有，其高昂的成本、复杂的电路、高大上的体积，让绝大多数的系统设计师望而却步，更不要说能同时兼顾好标题所示的“三高”。

现依高电压环境(＞3000Vac，dc)为例，归纳一下标题所示的电路方案，不外乎有以下几种：

1.如图1所示的光耦隔离高压，传输模拟信号模式，其主要缺点包括隔离电压低，只能在低于3000Vac、dc的环境里应用。

2.如图2所示的电容隔离高压，传输模拟信号模式，这种方式主要缺点包括只能隔离直流高压和低频高压，不能隔离稍高频率的交流高压；另外这种隔离方式，非常容易通过隔离电容引入各种电磁干扰，为了减少干扰，不得不拉近高压侧和信号侧的物理距离，而拉近距离的直接后果就是大大降低隔离高压的强度。再者，高压电容体积也较为庞大，整体结构显得松散庞大。

3.如图3所示的变压器隔离高压，传输模拟信号模式，这种方式的主要缺点，变压器的成本昂贵，要达到10KV以上的隔离电压，必然变压器结构庞大，导致信号耦合松散，引入非线性，也容易引入各种电磁干扰。

最后必须指出，以上方式一个共同技术特点，对信号电压/流采用“调制—传输—解调”的技术手段，人为制造了信号频谱以外大量的非信号频谱，这对信号的线性度和精度(尤其是弱信号时的精度)是极为不利的。为了消除非信号频谱，不得不采用广谱的滤波器，这就额外增加电路成本，又降低了信号的响应速度，也降低了信号的精度和线性度，这确是极为无奈之举。

发明内容

本发明的目的是提供一种光耦合单元、线性耦合单元、模拟信号采样传输电路以及气体处理装置，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种光耦合单元，包括光信号发射组件，用于将输入的电信号通过光信号输出，光信号接收组件，用于接收的所述光信号发射组件输出的所述光信号并通过电信号输出；以及光信号传输组件，分别连接所述光信号发射组件和光信号接收组件，用于传输所述光信号发射组件输出的所述光信号至光信号接收组件。

在一个实施例中，所述光信号发射组件包括红外发射二极管，所述光信号接收组件包括红外接收二极管，光信号传输组件包括红外光纤，所述红外光纤的一头与所述红外发射二极管的发光端接触，另一头与所述红外接收二极管的接收端接触。

在一个实施例中，红外发射二极管的正极与输入电路连接，所述红外发射二极管的负极与高压地连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种线性耦合单元，包括线性驱动电路、光耦合单元，所述光耦合单元与线性驱动电路连接，所述光耦合单元为上述的光耦合单元。

在一个实施例中，线性驱动电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三电容、第四电容、第五电容、二极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻。