一种光耦仿真器的制作方法

本发明涉及光耦合器的，更具体地说，它涉及一种光耦仿真器。

背景技术：

1、在现代电子系统和通信系统中，为了保护电路和信号的完整性，信号隔离技术起到了至关重要的作用。信号隔离能够在两个电气系统之间传递信号而不导通电流，从而在高压、强干扰环境中保护低压信号设备。光耦合器（光隔离器）是实现信号隔离的常见器件，其主要应用于工业自动化、电力控制、医疗设备、通信系统等对隔离保护要求较高的场合。

2、传统光耦合器通常由发光二极管（led）和光敏元件（如光敏晶体管）组成。其工作原理是输入电信号通过led转换为光信号，光信号穿过透明的绝缘材料（如环氧树脂）后，被光敏元件接收，再转换为电信号输出。由于led和光敏元件之间的绝缘材料有效阻隔了直流电流，从而实现了电气隔离。

3、尽管光耦合器在隔离信号传输方面有广泛应用，但是光耦合器的led老化问题显著，led的发光效率会随着工作时间逐渐下降，其亮度衰减直接导致传输信号的幅度减弱，影响信号质量。

4、此外，传统光耦合器中使用的透明绝缘材料（如环氧树脂）在长期使用下容易浑浊或变色，这会阻碍光信号的传输，使接收端信号衰减，影响隔离器的整体性能。

5、随着现代电子设备的高速化发展，对隔离器的传输速率要求逐渐提高，而传统光耦难以满足数据传输速率超过1mbps的高频应用需求。

6、传统光耦的电气隔离主要依赖环氧树脂等材料的绝缘能力，但这类材料的耐压特性有限，通常无法提供足够的隔离电压。在一些高压场合，如电力系统和工业控制中，传统光耦的隔离电压能力不足，无法有效保护低压侧设备。此外，传统光耦对共模瞬态抗扰度（cmti）的适应性较弱，难以在强电磁干扰环境下实现稳定的信号隔离。

7、除了传统光耦合器，还有一些替代的隔离方法，如磁耦合隔离器和电容耦合隔离器，

8、磁耦合隔离器通过变压器的磁耦合实现隔离，具有较高的耐压性和抗干扰性，但其通常适用于低频应用，对于高频和高速数据传输支持不够理想。

9、电容耦合隔离器利用电容在两端传递高频信号，但其隔离电压通常不高，且在高干扰环境下容易受到电磁干扰的影响。

10、随着5g通信、工业物联网、智能电网等领域的快速发展，信号隔离器件在更高频率、更高数据速率、更高隔离电压的应用需求日益增强。然而，传统光耦和现有的其他隔离技术难以同时满足高隔离电压、低脉宽失真（pwd）、高速率传输和强抗干扰能力等多重要求。因此，市场亟需一种新型的光耦合隔离技术，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用电磁耦合方式进行信号隔离的光耦仿真器，具备高数据传输速率、高隔离电压和强抗电磁干扰（emi）能力的特点的光耦仿真器。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种光耦仿真器，包括：

4、发送模块，用于接收输入信号并生成高频载波信号，对所述输入信号进行ook调制；

5、隔离变压器，连接于所述发送端电路与接收端电路之间，且通过绝缘介质实现电气隔离和信号传输；

6、接收模块，用于接收隔离变压器传输的调制信号并进行解调，以输出恢复的信号。

7、本发明进一步设置为：所述发送模块包括lc振荡器和负阻补偿电路，

8、所述负阻补偿电路由pmos交叉耦合结构组成，用于补偿lc振荡器中的寄生电阻以维持高频振荡的稳定性。

9、本发明进一步设置为：所述接收模块包括：

10、解调模块（demode），用于将接收到的ook调制信号解调；

11、迟滞比较器（cmp），用于稳定解调信号的输出；

12、输出缓冲器（buffer），用于驱动解调后的信号输出至负载；

13、低压差线性稳压器（ldo），用于提供稳压电源；

14、低频振荡器（osc），用于产生振荡信号；

15、数学电路模块，用于控制接收模块的负载电容的切换，以调节振荡频率在中心频点的微小波动，以降低电磁干扰。

16、本发明进一步设置为：所述绝缘介质为sio2，用于实现高压电气隔离。

17、对比现有技术的不足，本发明的有益效果为：

18、本发明通过lc振荡器生成高频载波，并采用ook（开关键控）调制技术，使光耦仿真器的传输速率可达25mbps，大大超过传统光耦合器的100kbps至1mbps的低速传输能力；

19、本发明采用sio2作为隔离介质，通过高介电常数的材料提供了优异的隔离性能，隔离电压可达3.75kvrms。

20、采用了电磁耦合和高频振荡器设计，避免了传统光耦的led老化和绝缘材料浑浊等问题，具有更长的使用寿命和更稳定的性能。

技术特征：

1.一种光耦仿真器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种光耦仿真器，其特征在于：所述发送模块包括lc振荡器和负阻补偿电路，

3.根据权利要求2所述一种光耦仿真器，其特征在于，所述接收模块包括：

4.根据权利要求2所述一种光耦仿真器，其特征在于，所述绝缘介质为sio2，用于实现高压电气隔离。

技术总结
本发明涉及光耦合器的技术领域，它涉及一种光耦仿真器，包括发送模块、隔离变压器和接收模块，发送模块用于接收输入信号并生成高频载波信号，对输入信号进行OOK调制，隔离变压器连接于发送端电路与接收端电路之间，且通过绝缘介质实现电气隔离和信号传输；接收模块用于接收隔离变压器传输的调制信号并进行解调，以输出恢复的信号，本发明通过LC振荡器生成高频载波，并采用OOK（开关键控）调制技术，使光耦仿真器的传输速率可达25Mbps，大大超过传统光耦合器的100Kbps至1Mbps的低速传输能力。

技术研发人员：唐路平,钟政
受保护的技术使用者：浙江巨磁智能技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/3