对于开发工程师来说，看芯片的技术手册是基本功，本例就以光耦的电路为例来讲解一下基本的电路设计过程。

光耦介绍

光耦常用于电气隔离，以免外部进来的信号中混有高压，大电流等脉冲，烧坏我们自己的电路或芯片。比如422，485，CAN，或室外的可能遇到雷击的各种传感器和线路，与设备连接时，通常都会用到光耦。光耦比较简单，外围电路也不多，最简单的光耦外部电路只有2，3个电阻，但这2，3个电阻的取值却是有讲究的，很多工程师不明所以，随便抄一个电路，虽然大概率也能用，但往往都不能让芯片工作在正确的状态下。

光耦电路

本例以TLP109为例，这是一个5脚光耦，等效电路如下：

左侧是一个发光二极管，右脚是一个光电二极管加三极管。外围有2个电阻。有些光耦右边的二极管要加二极管限流。那样就是外围3个电阻。
有些光耦是没有右边那个二极管的，直接就是一个光电三极管检测电流，那样外围就是2个电阻。
外围电路很简单，如下图：
R16为输入二极管的限流电流，R17为输出三极管的负载电阻。

电路的基本性能指标

首先确定电路参数：
左边是单片机输出，电源是3.3V。
右边是输出到接口芯片，电源是5V。
左右两边不共地，通过DCDC隔离模块实现。
CAN总线，理论最高速度1M，实际电路中用到的速度是500K

参数选取

确定负载电阻

首先需要确定的是光耦的负载，本例中光耦的负载是R17后面接的电路，这是一个CAN总线驱动器，其输入电流是微安级别，可以认为没有负载，这里就按1mA负载来考虑吧。

下面开始查手册，图中是对数坐标，不是普通的标准坐标。

这个图显示的是在输出为5V，输入电流为16mA时，负载电阻与上升沿和下降沿时间的对应关系。
tpLH是上升沿时间，tpHL是下降沿时间，由于我们要高速工作，所以选取二者交汇处附近为工作状态，此时对应的负载电阻为2~4K，满足工作条件的前提下，电阻尽量大些，省功耗。
故电路取值为3.3K，对应的上升沿为0.35us，下降沿为0.27us，CAN规范中，采样点为85%左右，对于1M的CAN速率来说，其值都没有超过一半的信号宽度，可以满足工作需要。

确定负载电流

因为后续负载忽略不计，所以这里的负载电流，指的是光耦导通时，负载电阻上的电流。

光耦导通压降按0.4V计算，负载电阻3.3K，所以负载上的电压是4.6V，负载电流是1.4mA

这个表显示的是输出电流与输入电流的对应关系。我们看最下面那一条线，IF=5mA时，输出电流可以最大支持3.3mA，不超过负载的1.4mA，由此确定了输出端的负载电阻。

确定输入电流

上图中负载电流1.4mA对应的发光二极管的电流为3mA以上，保险点，取5mA。

确定输入电阻

以25度标准工作环境为例，5mA时，发光二极管的压降约为1.5V。
电阻上的压降为3.3-1.5=1.8V，流经的电流为5mA，所以电阻应该是360欧，取值360欧或330欧都是可以的。考虑到330更常用些，所以最后确定为R6=330。

确定工作区间内的工作状态。

在常温情况下，电路此时是可以工作了。但高温或低温的极端情况呢，还能工作吗？
最后需要查看其他参数，主要是温度相关的电流，电压，功率等参数，确定参数都落在工作区间以内。这一步必不可少，但很多工程师都不会去做这一步，造成最后设计的产品，测试时好好的，发到用户手上，就会出各种各样的问题。
对于温度从125到-40度的工作环境，发光二极管的压降从1.41变到1.62，对应的电流为5.7到5.1mA。
相应的带负载能力都是满足需要的，同时留出的余量也足够在其他参数变化时，电路正常工作。
对于光耦这种温度不敏感的元件来说，这一步不太重要，但对于功率元件来说，这一步极为重要，很可能导致参数会重新选择，甚至无法满足工作环境，而更换元件。

实测

CAN总线无法正常收发数据，观察示波器发现，上升沿比较缓慢，上升时间约为5mS，这肯定不行啊，CAN总线速率500K的时候，信号周期也只有2mS啊，最后再次看芯片手册，也就是下表

发现上升沿和下降沿的时间测试的条件是在输入电流为16mA，很显然是输入的电流不够，造成发光二极管发光不足，导致光耦开关缓慢，于是减小光耦的输入电阻到120欧，故障解决。

结语

虽然只是2个电阻值的选取，但对于电子工程师来说，吃透电路原理是非常重要的，如果参数选择不合适，轻则无法工作，重则工作不可靠。
是的，我没有说反，无法工作是小问题，可以在开发阶段就解决问题。而工作不可靠是大问题，很可能付出开发时间和制版费用，甚至批量生产以后才发现问题，那就投大了。

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