光耦127k的工作原理（详细记录6N137光耦电路设计过程）
光耦127k的工作原理（详细记录6N137光耦电路设计过程）因为我在查看不同生产生产厂商，相同型号的6N137光耦芯片时发现，不同厂家生产出来的芯片对应的参数曲线有区别。例如日本东芝TOSHIBA公司生产的6N137，在对应的手册上，6N137的前向电压与前向电流曲线上，10mA对应的是1.6V，而且流过二极管最大可持续电流为20mA。那么为什么要根据生产厂商来查看器件手册呢？不同厂家相同型号的器件手册，记录的参数难道不一样吗？为什么单凭芯片图片，就能知道芯片的生产厂家呢？是因为购买的芯片上有生产厂家的logo丝印，如下图所示芯片正面上有类似于"SU"的丝印，这个特殊的丝印，通过网上查询得知是Vishay公司的logo，通过判断芯片上logo丝印，从而得知购买的芯片是哪一个公司的。注意芯片上的“SU”丝印既然知道芯片所属生产厂家，那么在ALLDATASHEETCN.COM - 电子元件和半导体及其他半导体的数据表搜索网站。上查找Vi
前几天，由于采用TLP521光耦来处理20KHz的矩形波信号，导致输出波形严重失真。可以点击此链接查看。
上篇文章提到采用6N137高速光耦可有效减小输出信号失真情况，那么本文将详细记录6N137光耦电路的设计过程，虽然将要花费一些时间与精力，但是一想到后续项目也有可能用到，还有其他人尤其是初次接触光耦的人。对于光耦设计过程中所需要注意的地方，有必要在设计光耦电路之前，提前阅读，避免掉坑、避免耽误项目进度。
一、根据手上实际芯片来阅读对应生产厂家的芯片手册从某宝上购买的芯片是Vishay（美国 威世 公司生产的）6N137芯片，如下图所示。
6N137实物图片
为什么单凭芯片图片，就能知道芯片的生产厂家呢？是因为购买的芯片上有生产厂家的logo丝印，如下图所示芯片正面上有类似于"SU"的丝印，这个特殊的丝印，通过网上查询得知是Vishay公司的logo，通过判断芯片上logo丝印，从而得知购买的芯片是哪一个公司的。
注意芯片上的“SU”丝印
既然知道芯片所属生产厂家，那么在ALLDATASHEETCN.COM - 电子元件和半导体及其他半导体的数据表搜索网站。上查找Vishay公司的6N137芯片手册。
那么为什么要根据生产厂商来查看器件手册呢？不同厂家相同型号的器件手册，记录的参数难道不一样吗？
因为我在查看不同生产生产厂商，相同型号的6N137光耦芯片时发现，不同厂家生产出来的芯片对应的参数曲线有区别。例如日本东芝TOSHIBA公司生产的6N137，在对应的手册上，6N137的前向电压与前向电流曲线上，10mA对应的是1.6V，而且流过二极管最大可持续电流为20mA。
TOSHIBA公司生产的6N137手册内容
TOSHIBA公司生产的6N137手册内容--最大持续电流20mA
而在Vishay厂商的6N137手册上，发现6N137的前向电压与前向电流曲线上，10mA对应的是1.35V，最大可持续电流同样也是20mA。
Vishay厂商的6N137手册上前向电压与前向电流曲线
Vishay厂商的6N137手册上最大可持续电流
从这一个例子，就可以看出虽然是相同型号的器件，但是不同厂家生产出来，是有差别的。
因此我们要根据手上实际芯片来阅读对应生产厂家的芯片手册。
二、光耦电路设计过程经过仔细阅读6N137的手册，并根据项目的实际需求，设计出如下图所示的光耦电路。
项目需求：
在本项目中，使用下图所示光耦电路，进行3.3V频率为20Khz信号PWM_BENG转换成5v的频率信号CTRL_BENG，CTRL_BENG直接送给气泵的速度调节端，气泵的抽气速度是通过调节CTRL_BENG信号的占空比来实现的。
STM32单片机通过调节PWM_BENG信号的占空比，经过光耦转换得到CTRL_BENG信号，从而控制气泵的抽气速度。
设计完成的6N137光耦电路
上图所示的各个电阻和电容的值是如何计算得出的呢？主要是根据器件手册中推荐值来计算得出的。
根据6N137手册上的推荐操作值(RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS)，设计的电路中取IFH=10mA（也就是当PWM_BENG=1时，流过发光二极管的电流为10mA）。
推荐操作值
2.1 限流电阻R51的计算过程根据vishay公司的6N137的手册，如下图所示的前向电流与前向电压之间的曲线图，可以发现当流过6N137内部发光二极管的电流IF=10mA时，发光二极管的前向电压VF=1.35V。
6N137前向电流与前向电压之间的曲线图
那因此限流电阻R51=(VCC-VF)/IF ，其中VCC在设计的电路图中去3.3V，VF=1.35V，IF=10mA，计算得到R51=(3.3-1.35)/10mA=195Ω。而又因为195Ω的电阻，不是特别常见，所以将R51取为200Ω的电阻。
2.2 关于6脚输出端的上拉电阻R52选取过程。从6N137手册上也可以看出，输出端上拉电阻(Output pull up resistor)RL最小值为330Ω，最大值为4k。
输出端上拉电阻取值范围
再继续查看下图，6N137的输出脉冲宽度失真程度与芯片周围环境温度之间的关系，从图中可以看出脉冲宽度失真与温度上成正相关的。并且当输出上拉电阻RL越大，输出脉冲宽度失真程度也越大。
输出脉冲宽度失真程度与芯片周围环境温度曲线
接着查看6N137的输出波形的上升和下降时间与环境温度之间曲线图，如下图所示。从图中也可以看出，RL=4K时，tr上升时间超过250ns了。当RL=4k时，下降时间tf接近于0。
输出波形的上升和下降时间与环境温度之间曲线图
波形上升时间与下降时间
而理想的输出信号波形，要求上升时间（rise time） tr 与下降时间（fall time）tf相等。那因此当RL选取4K的时候，输出信号波形是不理想的。
为了使得输出波形的上升时间（rise time） tr 与下降时间（fall time）tf相等，根据上图6N137的输出波形的上升和下降时间与环境温度之间曲线图，发现当RL=350Ω的时候，tr≈60ns，tf≈0；这种相对最理想的情况。
从上面的分析过程来看，RL=350欧姆的时候，输出信号波形较为理想。
当输入信号频率多大时，特别上信号频率快要接近10MHz时，注意RL的选取不能太大，RL电阻值至少不要超过4K，否则输出信号将会出现严重的失真。
但是有考虑到当RL=350Ω，还需要额外采购电阻，目前手上有510Ω和1k的电阻，可供选择。
因此结合多方面来考虑，选取RL=510Ω。
如下图6N137手册上所描述的，C12 作为旁路电容放置在6N137的8脚与5脚之间。
1脚与2脚不需要连接(no connection)，使能端输入端7脚(Enable input)外部无需上拉电阻，因为芯片内部在7脚处有内部上拉电阻，因此在设计中7脚悬空。
7脚内部有上拉电阻
6N137电路图
至此，6N137光耦电路的设计完毕。
详细记录下此次设计过程，虽然需要花费一些时间和精力，但是能够让更多的人尤其是初学者了解其中所需要考虑的地方，我觉得也是有意义的。每一位读者在评论区的留言，我都认真看了，从不同的角度思考问题，提出解决方法，都使我受益匪浅。
文中如有错误的地方，也请各位大佬及时指出，最后谢谢每一位认真阅读和评论的读者。
