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第二章 光电传感器控制技术与系统

光电传感器是以光敏器件作为检测元件，将光信号转换为电信号装置。用这种传感器进行测控时，只需将其他非电量转换为光信号即可。广泛用于物位、速度、位移、温度、白度、压力，以及某些机械量、几何量测量与自动控制、电子计算机、智能机器人等，是当前应用最广泛传感器之一。
光敏器件是运用物质光电效应，将光量转换为电量一种变换器件。它发展迅速，品种繁多，常用有光敏电阻、光电二级管、光电三级管、光电耦合器、硅光电池和光控晶闸管等。

§1 光敏电阻控制技术与系统
一、光敏电阻
1．光电导效应
半导体材料受光照射时，载流子数目增长，电阻率减少，这种现象称为光电导效应。
当一束光照射到半导体时，如果光频率足够高，光子能量(h = 6.626×10-34 (J·S)为普朗克常数，f为频率)不不大于半导体材料禁带宽度，就能产生出自由电子和“空穴”，使半导体载流子数目增长，电阻率减小。入射光强度越大，激发出来自由电子和空穴越多，半导体电阻率减小得就越厉害。
如果半导体是掺杂，由于从杂质上释放一种电子（或空穴）所需能量比本征半导体价电子所需能量小，因此较长波长光也能产生光电导。
具备光电导效应材料称为光导材料。大多数半导体和绝缘体都具备光电导效应。但能运用于制作光敏器件却不多。从当前光敏电阻来看，可分为三种类型：第一类为可见光光敏电阻，如硫化镉 ，硒化镉，硫—硒化镉，硫化镉—硫化锰光敏电阻等；第二类为红外光光敏电阻，如硫化铅，硒化铅，锑化铅，砷化铅，碲镉汞，碲化铅等光敏电阻；第三类为紫外光光敏电阻，如硫化铅，硫化锌镉，硫化锗镉，硒碲锑三元素化合物等光敏电阻。
2．光敏电阻构造
光敏电阻是依照半导体光电导效应，用光导材料制成光电元件，又称作光导管。其典型构造如图2–1所示。管芯是一块装于绝缘衬底上，带有两个欧姆接触电极光电导体，半导体吸取光子而产生光电导效应只限于光照表面薄层，虽然产生载流子也有少数扩散到内部去，但进一步厚度有限，因而，光电导体普通都作成薄层。为了提高敏捷度，光敏电阻电极普通采用梳状图案，如图2–2所示。壳体具备良好密封性能，以保证光敏电阻敏捷度不受潮湿等影响。光敏电阻没有极性，是一种纯电阻元件。两极间既可加直流电压，也可加交流电压。光敏电阻在电路中符号见图2–3。
图2-1 光敏电阻典型构造
1–光电导体 2–玻璃 3–电极
4–绝缘衬底 5–金属壳 6–引线
图2-2 光敏电阻芯片构造
1–电极 2–光电导体
图2-3 光敏电阻符号

3．光敏电阻特性
（1）敏捷度
a ：电阻敏捷度
光敏电阻在室温环境，处在全暗条件下，通过一定期间具备电阻值称为暗电阻，普通在MΩ数量级，惯用“olx”表达；受到一定光照时电阻值称为亮电阻Rl ，Rl普通为KΩ数量级，惯用“100 lx”表达。暗电阻与亮电阻阻值之差Rd–Rl与亮电阻Rl之比，称为光敏电阻电阻敏捷度。即
（1）
b．积分敏捷度
光敏电阻加上一定电压并受光照时所产生电流称为亮电流，无光照射时流过光敏电阻上电流称为暗电流。在同一电压下，亮电流与暗电流之差称为光电流IФ，光电流IФ 和照在光敏电阻上光通量之比称为光敏电阻积分敏捷度。即
K= （2）
（2）伏安特性
在一定光照下，光敏电阻两端所加电压与电流之间关系称为伏安特性。对于光敏元件来说，其光电流随外加电压增大而增大。图2–4所示硫化镉光敏电阻伏安特性。硫化镉光敏电阻器在规定极限电压下，它伏安特性具备较好线性，使用时注意不要超过容许功耗线。
功耗线
图2-4 硫化镉光敏电阻伏安特性
R（kΩ）
500
图2-5 硫化镉光敏电阻光照特性

（3）光照特性
是指光敏电阻输出电信号（电阻、电压、电流）随光照强度而变化特性。光敏电阻光照特性多数状况下是非线性，只是在微社区域呈线性，这是光敏电阻很大局限性。硫化镉光敏电阻光照特性如图2–5所示。
（4）光谱特性
是指光敏电阻在不同波长单色光照下敏捷度。光敏电阻对不同波长光敏捷度不同，若绘成曲线就可得光谱敏捷度分布图，如图2–6所示。因而，在选取光敏电阻时，必要结合光源进行考虑。
图2-7 硫化镉光敏电阻对脉冲光响应特性
tρ′
Kr
（kA°）

图2–6 光敏电阻光谱特性
Kr(%)

（5）时间与频率特性
光敏电阻突然受到光照时，光电流并不是及时升到最大值。光照突然消失时，光电流也不立即下降到暗电流值。这表白，光电流变化滞后于光变化。惯用上升时间tr ，下降时间tf表达这种滞后现象。大多数光敏电阻响应时间为几十毫秒到几百毫秒。硫化镉光敏电阻对脉冲光响应特性如图2–7所示。不同材料光敏电阻，响应时间不同，因而她们频率特性也就不同。
（6）温度特性
光敏电阻同其他半导体器件同样，受温度影响较大，不少光敏电阻在低温下敏捷度较高，而在高温下暗电阻和敏捷度均下降，图2–6所示光谱特性将向左移。通惯用电阻温度系数来描述光敏电阻这一特性，它表达温度变化一度时，电阻值相对变化。
（7）额定功率（也称功耗）
是指光敏电阻用于某电路中所容许加上功率。这重要取决于光敏电阻器自身特性，环境温度及光敏电阻自身所产生温度，当环境温度升高时，光敏电阻容许消耗功率就减少。额定功率为
W=I2RL （3）
式中：W为光敏电阻额定功率（W）；I为光电流（A）；RL为亮阻（Ω）。
二、应用光敏电阻控制电路
1．用光敏电阻构成光电开关电路
用一光源与一种光敏电阻器可以构成光电开关电路。这种开关电路可用于各种物体检测、光电控制、自动报警等系统。
硫化镉光敏电阻构成光电开关电路如图2–8所示。图中光敏电阻RG可采用MG41-100A元件、BG1和BG2可采用3AG型高频管，继电器J为启动电流不大于15mARM4小型继电器，光源可采用6V/3W白炽灯泡。其原理为：当有光照时，光敏电阻RG阻值减小，电流增长，使BG1基极电流增长，BG1导通，同步使得BG2导通，继电器J吸合，继电器在控制电路中接点动作，使主电路工作。当无光照时，光敏电阻RG阻值增长，BG1基极电流减小，BG1截止，使得BG2也截止，J释放，带动主电路动作。这样就实现了由光信号转换为电信号，再由电信号进行控制，从而达到了光电自动控制目。
该光电开关电路在使用中，应注意下列问题：
a． 应在规定使用环境温度条件下，在额定功率下使用，以免烧坏；
b． 在电路中必要设立限流电阻，如图2–8中R2，其阻值大小应依照光敏电阻器
额定功率和使用环境条件选取；
c． 对使用光敏电阻应加装防光罩，以防止杂散光干扰；
d． 在常温、干燥条件下贮存，并应避免强光照射。
–
+
图2-8 硫化镉光敏电阻构成光电开关电路
R1
Rw
R2
R3
R4

2．光电触发器
图2–9是用光敏电阻构成光电触发电路。无光照射时，光敏电阻RG电阻值大，电流小，T1截止、T2饱和导通，输出为低电平。当光敏电阻RG受光照射时，电阻小，电流大，电路翻转，T1饱和导通，T2截止，变为高电平。即该触发器采用光作为触发信号，触发背面电路。
图2-9 光电触发器
U0

3．生产线运营自动监控装置
在某些工厂里，各生产工序之间制品或零件互换是由自动传播线来完毕。这里简介生产线运营自动监控装置，可以依照生产需要，设立不同数量光电传感器用于控制流水线上零件或制品运营，并可集中显示和控制。当某一种传感器一旦“发现”故障，能自动发出报警信号或使下一种生产工序设备停转。

+12
R0

图2-10 自动监控装置电路原理图
图2–10是自动监控装置电原理图，其中只给出了一种光电传感器控制电路一种单元某些，可按实际需要增长。
将光源和光敏电阻相对安装在流水线两侧。12V直流电源经电阻R1和光敏电阻R0内阻分压，使P点得到某一电压值。随着流水线上制品位置不断移动，会断续地遮没光源，使照射到光敏电阻上光线呈脉冲状，电阻值也随着相应地发生脉冲变化，从而引起P点电压呈脉冲状起伏跳变。这种变换交流分量，通过电容C1耦合，经二极管D1整流，从而为BG1基极提供了偏置电流，使BG1饱和导通，同步还向电容C2充电，使BG1工作点稳定，导通可靠，同步BG2，BG3截止，继电器K不动作。
当自动线上制品因故中断，或是传送带运营停止时，光敏电阻R0浮现受光状态为：光源始终照射到光敏电阻R0上，或光源被制品遮住，光敏电阻不受光照射。这两种现象在电路P点都会反映出一种成果，即R0上光脉冲信号消失，P点电脉冲信号也消失。电容C1无交变信号输入，二极管D1无整流电流输出，晶体管BG1截止，BG2、BG3饱和导通，使继电器K吸合。继电器接触点接通报警电路及驱动中间继电器完毕停机（上一道工序或下一道工序停机）。

§2 光敏晶体管控制技术与系统
一、光敏晶体管
1．构造及工作原理
半导体光敏二极管与普通二极管类似，PN结装于管顶部，光线可通过透明窗直接照射到PN结上。图2–11所示是光敏二极管光电转换原理示意图及电路符号。光敏二极管在电路中普通处在反向工作状态。无光照时，反向电阻很大，反向电流很小。有光照时，PN结附近产生电子和空穴，使少数载流子浓度大大增长，流过PN结反向电流聚增。入射光强度变化时，光生电流强度也随之变化，在负载电阻Rl上得到一种随入射光强度变化电信号，即光敏二极管能把光信号转换为电信号输出。
Rl

图2-11 光电二极管转换原理图 图2-12 光电三极管转换原理图
光敏三极管是一种相称于在基极和集电极之间接有光敏二极管普通三极管。入射光在基区和集电区被吸取而产生电子—空穴对，由此而产生光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一种放大了信号电流。因此光敏三极管是一种相称于将基极—集电极光敏二极管光电流加以放大普通晶体管放大器。选取适当负载，使Rl ≤Rce，则输出电压为：

式中：β— 晶体管电流放大倍数；
Ιφ— C-b结光敏二极管光电流；
ω— 光调制角频率；
rbe — 基极发射极正向电阻；
Сbe — 基极发射极电容；
Сce — 集电极发射极电容。
恒定光照时：
=βRl
与光敏二极管相比，信号放大了β信。但不同，有不同β值，因此，光敏二极管输出信号与输入信号没有很严格线性关系，这是光敏三极管局限性之处，在选用时，咱们应考虑到这一特点。
2．基本特性
① 光谱特性
所有光敏晶体管都具备光谱特性，例如，硅光敏晶体管响应频率段约在0.4～1.1μm波长范畴内；敏捷峰值在0.8μm附近。锗光敏晶体管响应频段在0.5～1.8μm波长范畴内，敏捷峰值在1.4μm附近。
② 伏安特性
伏安特性普通用伏安特性曲线表达，查硅光敏二、三极管和锗光敏晶体管伏安特性曲线咱们可以看到，在同样照度下，光敏三极管光电流远不不大于光敏二极管，即光敏三极管具备放大作用，照度越大，光电流也越大。
③ 光照特性
光敏晶体管光照特性也是用曲线来反映，不同材料制成光敏晶体其光照特性不同。
普通光敏二极管线性较好。光敏三极管在弱光时，光电流随照度增长减小，而在强光又有饱和现象，这是由于三极管β值在小电流和大电流时都要下降缘故。
④ 频率响应
光敏晶体管频率响应普通用上升时间tr和下降时间tf表达。它与器件物理构造、工作状态、入射光波长等因素关于。
为了获得较好频率响应，在实际应用时，应依照频响选取最佳负载电阻，最佳选用高增益、低输入阻抗放大电路与之配合。
普通来说，光敏三极管频响比同类二极管差，硅光敏三极管频响比锗光敏三极管好。
⑤ 温度特性
由于反向饱和电流对温度依赖性，光敏晶体管暗电流对温度非常敏感，在应用时，应采用温度补偿办法。
二、光敏晶体管基本电路
1．光电开关电路
光电开关电路如图2–13、2–14所示。此类电路多用于自动控制。无光照射时，系统处在某一特定工作状态。如晶体管截止，继电器J失电，常闭触点闭合，被控设备处在某种状态。有光照时，系统工作状态随之发生变化，如晶体管饱和导通，继电器J得电，被控设备处在另一种状态。

图2-13 光敏二极管开关电路
图2-14 光敏三极管开关电路
J
J

此类电路对光敏器件无线性规定，只要光信号满足某一阈值就可达到开关控制目。电路中光敏二极管与光敏三极管普通可以互换。
2．光电触发器
图2–15所示电路中，当无光照时，光敏三极管（或光敏二极管）不导通，T1、T2、T3均处在截止状态，可空硅SCR控制极没有电流流过，不导通。
当有光照射到光敏三极管（或光敏二极管）上时，T1、T2、T3导通，触发可空硅导通。

图2-15 光电触发电路

图2-16 光电跟踪器

3．光电跟踪器
光电跟踪器基本电路如图2–16所示。接受器为两只性能相似同类型光敏器件。把它们接入差动放大器电路，由差动放大器特性咱们可知，当光敏器件受光照相似时，差动电路没有信号输出，执行机构将按预定方式工作。当系统略有偏差时，光敏器件所受光照便会产生差别，差动电路便有信号输出，从而带动后继电路及执行机构，使之进行纠正偏差，达到自动跟踪目。
4．光电放大电路
当需要对光信号作定量检测时，特别是当光信号特别薄弱场合，需要用到图2–17所示光电放大电路。如光电编码器、光电计数器等；物体色度、光亮度、照度、溶液浓度、纸张灰度、白度等。用放大电路将光信号线性放大，然后带动仪器仪表或显示记录机构。
+VC
-VC

图2-17 光电放大基本电路
三、应用实例
1．暗通光控开关
当外界光亮时，光敏晶体管导通，A点接近地电位，≈0。故BG1截止。BG2也截止。继电器不吸合。
当外界光变暗时，光敏晶体管电阻变大。A点电位上升，上升，一旦达到BG1导通电流，BG1、BG2导通，继电器吸合。
2．亮通光控开关
当有光照时 ，光敏器件阻值减小，BG1基极电流增大，使BG1导通，从而使BG2、BG3导通，继电器吸合。
当光线变暗时，光敏器件阻值增大，三极管截止，继电器不吸合，负载停止工作。
图2-18 暗通光控开关
图2-19 亮通光控开关

3．亮通，暗通复合光控开关
如果需要光亮时开动一套设备，光暗时开动另一套设备时，可使用图2–20所示电路。该电路事实上是由两套电路构成，BG1、BG2是一种亮通电路，BG1、BG3是一种暗通电路。
无光照时，光敏器件反向电阻很大，BG1有足够基极电流，使BG1导通，其集电极为低电位，使NPN管BG2截止，BG3(PNP)导通，继电器J1吸合，J2不吸合。
有光照时，光敏器件反向电阻很小，A点为低电位，BG1截止，其集电极B点为高电位，使BG3 截止，而C点为高电位，使BG2导通，J2吸合，J1断开。
B
BG1
图2-20 亮、暗复合光控开关
图2-21 报警电路原理图

4． 用光敏电阻和555构成光电报警电路：
图2–21中555接成多谐振荡器工作方式。与普通振荡器电路不同是咱们在555复位端4脚与地之间接有一种光敏电阻GR。当光照到GR上时，GR内阻变小，4脚电位减少，555复位，这时3脚输出低电平，扬声器不发声。当照在GR上光被遮挡时，光敏电阻阻值变大，4脚变为高电平，电路起振，扬声器发出报警声。
该电路可用于工业上物位、液位检测，安全保护等方面。
5．用555构成双光控开关
图2-22 双光控开关电路原理图

Rw：100Ω， R1：50Ω， R2：47Ω， R3：10K， R4：1M,
R5：20K， R6：20K， R7：510Ω， C1:22μ,C2:0.01μ,C3:470μ
D1:HG505或日产GL-5S。工作电流200mA光辐射功率50-70 mw.最大控制距离10m.
T1,T3:3DU31或3DU5
T2，T4：CS9014或CS9013，D2-D5：1N4001
B：3-5W小型变压器，VS：耐压值不不大于400V双向可控硅。
双光控开关电路原理如图2–22所示。时基电路555与R4，C1构成单稳态电路，稳定期，555输出端3脚为低电平。当其触发端2脚有负脉冲作用或为低电平时，单稳态电路进入暂稳态，其输出端3脚输出高电平。通过一段时间，电路自动翻回初始状态，其3脚又为低电平，暂稳态结束。
红外发光二极管D1与光敏三极管T1构成一路光控电路；光敏三极管T3与自然光构成另一路光控电路。
白天，光照射强度较大，T3c-e极间呈现低电阻，在T4 有较大偏流而导通，其集电极也就是555电路强度复位端4为低电平，555处在复位状态，其3脚输出低电平，此时，双向可控硅Vs控制极无触发电压而处在关断状态，灯泡HL不亮。
到了夜晚，光照强度明显削弱，T3c-e极间呈高电阻，使T4由导通变为截止，555强复位端4脚变为高电平，退出复位状态，其输出端3输出高电平。如果此时D1发出红外光照在光敏晶体管T1上，则T1c-e极间呈现低电阻，此时T2基极为低电平，T2截止，则555触发端2为高电平，由于2脚为低电平或负脉冲触发，因此此时555仍处初始稳定状态，即输出端3为低电平，因而SCR关断，灯泡HL仍不亮。
当有人通过而挡住D1与T1之间光路时，T1呈高阻状态，使T2基极为高电位，T2导通，5552脚变为低电平，触发555进入暂稳态，其3脚输出高电平，触发SCR使其导通，灯泡HL点亮，通过一定期间[TW =1.1R4C1(S)]后，电路暂稳态结束，5553脚变为低电平。SCR关断，HL熄灭。
6．红外光电数字转速测控
红外光电数字转速测控装置是把旋转轴转速变换成相应频率脉冲，然后用测量电路测出脉冲频率，由频率值就可懂得所测转速值，这种办法具备构造简朴、可靠、测量精度高等长处，因而当前应用很广。
红外光电数字转速测控装置构造原理如图2–23所示。它由装在旋转轴上开孔圆盘、红外发光二极管、光敏三极管构成。从红外发光二极管发射红外光通过开孔圆盘照射到光敏三极管上，使光信号转换为电信号。开孔圆盘上开有一定数量小孔，当圆盘转动一周时，光敏三极管就感受与开孔数相等次数光，产生相应数量脉冲电信号。
红外光电转换电路如图2–24所示，图中T1为光敏三极管3DU31，当有光照射时，电阻减小，光电流I增长，使T2导通，由T3和T4构成射极耦合触发器输出Vsc为高电位。反之，Vsc为低电位。将变换电路输出脉冲信号Vsc送入计数电路进行计数和显示，便可得到转速。
1–光敏元件 2–缝隙板
3–开孔圆盘 4–光源
图2-23 直射式光电转速测控装置
构造原理

图2-24 红外光电转换电路原理图

当前用于数字频率计，计数器通用计数器系列有ICM7216（5G7216D）、5G7225等中小规模集成电路。
倍
图2-25 红外数字转速测控原理框图
咱们懂得，用计数器测量成果是每秒钟所输入脉冲个数，而物体转速普通用r/min表达，在本测速装置中，假设每转一周，产生一种脉冲，如果再通过60倍频，即将一种脉冲细分为60个脉冲，相称于物体每转一周得到60个脉冲。这样，背面计数器测量成果就是每分钟转速了。红外数字转速测控原理框图如图2–25所示。

§3 光电耦合器及在自动控制系统中应用
一、基本原理
光电耦合器又称为光电隔离器，是近年发展起来一种新型半导体光电元件。这是一种把发光元件与受光元件组合在一起器件。使用这种器件可以有效隔离噪声和抑制干扰，同步在电气上实现了绝缘耦合，避免了直接耦合而导致前、后级之间反馈所产生影响。
国内生产光电耦合器其发光元件普通采用砷化镓红外发光二极管，而采用受光元件有诸各种类，普通为硅光敏二极管、三极管、达林顿管所构成器件。由于把发光元件和受光元件都密封在同一密闭管壳内，因此构成了一种四端器件。发光元件两个引脚为输入端，受光元件两个引出线为输出端。其原理是：当在输入端加一电信号时，发光元件就发出与输入信号强弱相应光信号，受光元件受到此光照射后便产生光电流输出，这样便实现了在电气上绝缘以光耦合电信号传播过程。
二、光电耦合器构造、代号、电路符号
光电耦合器封装形式，常用有管形封装、双列直插封装、金属壳封装和光导纤维连接等各种。图2–26为管形光电耦合器与双列直插式光电耦合器内部构造示意图和普通光电耦合器电路符号。
+
–
输入端
（发光二极管）
玻璃
外壳
空隙
输入端
（光敏元件）
管脚
黑色树脂
透明树脂
管脚
输出端
输入端
输入
输出
(a) 管形光电耦合器
(b) 双列直插式光电耦合器
(c) 普通光电耦合器电路符号

(a)
(b)
(d)
(c)
(a) 发光二极管–光敏电阻器式 (b) 发光二极管–光敏二极管式
(c) 发光二极管–光敏三极管式 (d) 发光二极管–光电池式
图2-27 光电耦合器电路符号
图2-26 两种光电耦合器内部构造及电路符号

由于光电耦合器中光敏元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池等，所构成光电耦合器性能各异，因此电路符号也不尽相似，其电路图形符号如图2–27所示。
三、重要特点
1．实现了电气绝缘耦合。光电耦合器输入端和输出端之间从电气上来说是绝缘，绝缘电阻依照封装形式有些差别，普通都不不大于1010Ω，耐压值超过1KV，有品种可高达10KV。
2．单向性。由于光传播单向性，信号只能从发光源单向传送到光敏元件，而不会反向传播，因此输出信号不会影响输入端。
3．共模抑制比大。发光源普通是砷化镓红外发光二极管，它是一种低阻抗电流驱动性元件，元件共模抑制大，因此可抑制干扰，消除噪声。
4．容易和逻辑电路配合。当使用几种不同类型逻辑元件构成系统时，用光电耦合器可以较好地解决互相连接时电平转换和隔离问题。
5．响应速度快。时间常数约几微秒甚至几毫微秒。
6．无触点，寿命长，体积小，耐冲击。
四、光电耦合器驱动电路和输出电路
1．驱动电路

图2-28 光电耦合器驱动电路
光电耦合器驱动电路事实上就是如何为光电耦合器中砷化镓红外发光二极管提供足够大工作电流，使它发出一定强度红外线。
图2–28是简朴而实用驱动电路。图2–28（a）为普通驱动电路，在图2–28（a）中，Rs为限流电阻、调节它大小可调节发光二极管发光亮度，同步能限制发光二极管工作电流，以免过大而烧坏发光二极管，UDC为直流电源电压。
图2–28（b）是恒流驱动电路，驱动电流不受电源电压变化影响。
2．输出电路
光电耦合器输出电路，就是将光敏元件产生光电流通过内部或外接电路进行放大后输出，以达到信号传递规定。
下面简介几种惯用输出电路。

图2-29 光电耦合器输出电路
图2–29（a）为输入端有光照时输出“0”状态电路，即输出低电平。当有光照时，光敏三极管GBG导通，输出端U0输出低电平。
图2–29（b）为输入端有光照时输出“1”状态电路，即有光照时，光敏三极度管GBG导通，输出端U0输出高电平。
图2–29（c）为光敏三极管加引出线外接电位器W，可以调节对输入端光照感应强度。
图2–29（d）是一种能提高信噪比电路。该电路采用了差分电路，其一侧为光电耦合器，另一侧用是普通NPN型硅三极管，起到了补偿温度变化和电源波动作用，获得较高信噪比。
五、光电耦合器在自动控制系统中应用
1．光电耦合器电子开关
用光电耦合器作电子开关，其电路如图2–30所示。
图2–30（a）为常开式电子开关。输入端无信号时，Ui=0，三极管BG截止，G0输入端发光二极管无电流流过，不发光，G0输出端光敏元件无信号输出，相称于开关常开。当输入端有信号输入，即Ui为高电平时，BG导通，G0内发光二极管被点亮，所产生光照射到G0输出端光敏元件上，G0便有信号输出。
图2–30（b）为常闭式光电开关，当BG基极无信号输入时，即Ui=0，BG是截止，电源Vcc通过电阻Rs为G0输入端提供电流，发光二极管所发出光使G0输出端有信号输出，相称于开关闭合状态。当在BG基极加一种高电位信号，则BG导通，此时，相称于将G0输入端短路，从而G0输出端无信号输出。

图2-30 光电耦合器电子开关
2．光电耦合器门电路
所有类型光电耦合器都可以构成门电路，这些门电路重要长处是抗干扰能力强，而在转换速度，功率耗损等方面均不如晶体管门电路，更赶不上固体门电路，只有在抗干扰为重要矛盾时才使用。

图2-31 光电耦合器门电路
3．脉冲整形电路
图2–32所示是一种用光电耦合器构成脉冲耦合电路。由于光电耦合器脉冲上升时间与下降时间均比较大，当用它传播脉冲波形时，其输出脉冲上升沿与下降沿均有不同限度地变差。因而，往往在光电耦合器输出端再加一种非门或两个与非门，构成反相输出整形器，经整形后再去触发背面数字电路。固然，若输入信号波形本来就不太好时，也可用这种电路整形，如失真方波，正弦波及锯齿波等，在输出端都可变换成方波。

图2-32 反相整形电路
4．脉冲耦合放大器电路
图2–33是一种大电流脉冲耦合放大器电路，输入脉冲经光电耦合后送往晶体管T1进行电流放大，再经T2放大后由集电极送出一种较大电流正脉冲。
图2–34为用集成运算放大器构成隔离放大器。输入脉冲经光电耦合器隔离后送往运算放大器进行放大，只要调节反馈电阻Rw就可变化放大倍数，因而该电路对输入脉冲幅值大小适应能力较强。

图2-33 大电流脉冲隔离放大器 图2-34 用运算放大器构成隔离放大器
5．多路控制设备输入电路
图2–35是多路控制设备输入隔离电路。图中K1、K2……，Kn是输入控制开关。以第一路为例，当K1闭合后，光电耦合器G01导通，以低电位送往与非门电路A1输入端，输出一种高电位，再去控制背面逻辑电路。二极管D1是为防止发光二极管反向击穿用。这种多组输入隔离电路是作为多层大型仓库货品提出与安放控制电路。也合用于计算机输入隔离电路。

图2-35 多路控制设备输入电路
6．光电耦合器触发可控硅电路
采用光电耦合器来触发可控硅，不但电路简朴，并且无干扰，特别在感性负载中显露出它具备独特良好效果。图3–36所示电路是光电耦合器代替脉冲变压器触发电路，当有脉冲信号输入时光电耦合器发光二极管点亮，光电耦合器输出后控制可控硅触发。使负载电路和控制电路有良好隔离。

图2-36 光电耦合器可控硅触发电路
7．光电耦合器在计算机终端设备上应用
为使终端设备与计算机主机设备之间匹配，用光电耦合器作为接口器件，很简朴实现了系统隔离及电平匹配。图2–37中计算机中央解决器编码信号通过光电耦合器送入终端装置，而终端装置可将解决信号编码送回计算机中央解决器进行计算和解决，这种电路有效地消除了外来噪声干扰。

图 2-37 光电耦合器用于计算机终端设备原理图