A Vishay Semiconductors (www.vishay.com) possui uma ampla linha de componentes de optoeletrônica tais como emissores, sensores, acopladores ópticos, etc. Em especial, a série de opto-acopladores de alta velocidade SFH67xx oferece uma gama muito grande de aplicações que são detalhadas no Application Note 73. Neste artigo selecionamos algumas destas aplicações que envolvem os opto-acopladores SFH6700/19, SFH6701/11, SFH6702/12, SFH6705 e SFH6731/32, cujas pinagens são mostradas na figura 1.

 

 

Pinagens dos acopladores ópticos sugeridos nos circuitos deste artigo.
Pinagens dos acopladores ópticos sugeridos nos circuitos deste artigo.

 

 

Conforme podemos ver, estes acopladores possuem disparadores lógicos que possibilitam a utilização do componentes na transmissão de dados de alta velocidade que têm um valor típico de 2,5 Mb/s mas que podem chegar a 5 Mb/s. A corrente de entrada é de 1,6 mA. Damos a seguir alguns circuitos práticos.

 

 

a) Circuitos excitadores

Começamos com circuitos que utilizam LEDs em série e que são mostrados na figura 2.

 

 


 

 

 

 

Conforme podemos ver o primeiro ativa o LED no nível alto enquanto que o segundo ativa o LED no nível baixo. A corrente no LED é de 3 mA para operação correta. Em algumas aplicações, um capacitor em paralelo com R1 deve ser utilizado para elevar a velocidade. As portas lógicas utilizadas determinam o valor de R1 segundo a seguinte tabela:
Conforme podemos ver o primeiro ativa o LED no nível alto enquanto que o segundo ativa o LED no nível baixo. A corrente no LED é de 3 mA para operação correta. Em algumas aplicações, um capacitor em paralelo com R1 deve ser utilizado para elevar a velocidade. As portas lógicas utilizadas determinam o valor de R1 segundo a seguinte tabela:

 

 

74LS04 - 750 Ω

74LS04 - 1,10 kΩ

74HCT04 - 1,10 kΩ

 

Estes valores são para uma tensão de alimentação de 5 V.

Uma segunda aplicação, indicada em casos críticos onde existe a possibilidade de uma alta corrente de fuga, um shunt no circuito do LED deve ser usado, conforme mostra a figura 3.

 

 

 Circuito em que existe uma proteção contra corrente de fuga no LED.
Circuito em que existe uma proteção contra corrente de fuga no LED.

 

 

Para uma aplicação típica de 5 V onde R1 é de 1k Ω, o valor típico para R2 é de 4,7 k Ω. Este circuito desviam valores de corrente da ordem de 250 uA, evitando sua circulação pelo LED.

No entanto, uma maneira melhor de se manusear correntes de fuga é através do circuito mostrado na figura 4.

 

 

 Circuito com proteção contra fugas utilizando diodo.
Circuito com proteção contra fugas utilizando diodo.

 

 

Para o caso de circuitos de excitação TTL ou CMOS com coletor aberto, a excitação do LED pode ser feita conforme mostra a figura 5.

 

 

Excitação com circuitos de coletor aberto.
Excitação com circuitos de coletor aberto.

 

 

Na tabela abaixo damos os valores típicos do resistor R1 para uma corrente de excitação de 3 mA.

 

 


 

 

Para aumentar a velocidade de comutação, um capacitor em paralelo com o resistor e o acréscimo de R2 é indicado conforme mostra o circuito da figura 6.

 

 

Agregando capacitor para aumentar a velocidade.
Agregando capacitor para aumentar a velocidade.

 

 

b) Circuitos de saída

Na figura 7 temos então um primeiro circuito que excita portas TTL. Trata-se portanto um circuito TTL/TTL que emprega tecnologia LS-TTL.

 

 

Interfaceando circuitos TTL e TTL-LS
Interfaceando circuitos TTL e TTL-LS

 

 

Para interfacear com lógica CMOS temos a configuração mostrada na figura 8 que faz uso do SFH6701/11 e emprega um driver HCT.

 

 

Interfaceando lógica CMOS.
Interfaceando lógica CMOS.

 

 

No caso das configurações de opto-acopladores que possuem saída em coletor aberto como o SFH6705, o interfaceamento com lógica CMOS deve ser feito conforme mostra a figura 9. Temos de utilizar um resistor pull-up cujo valor típico é de 820 Ω.

 

 

Interfaceamento acopladores open-collector (coletor aberto) com lógica CMOS.
Interfaceamento acopladores open-collector (coletor aberto) com lógica CMOS.

 

 

Para o caso de acopladores com saída totem pole como o SFH6701, o acoplamento a lógica CMOS é feito conforme mostra a figura 10. O valor típico do resistor Rp é de 1,1 k Ω. Constata-se que este resistor tem muito pouca influência sobre o tempo de transferência do sinal.

 

 

 

Acoplamento CMOS no caso de acopladores Totem Pole.
Acoplamento CMOS no caso de acopladores Totem Pole.

 

 

Um outro interfaceamento de saída importante é o que se realiza com circuitos de lógica de 5 V para circuitos com lógica de 3 V. Este interfaceamento pode ser feito da forma mostrada na figura 11.

 

 

Interfaceamento com lógicas de tensões diferentes.
Interfaceamento com lógicas de tensões diferentes.

 

 

Conclusão

Os circuitos que vimos são apenas alguns dos muitos existentes na documentação disponível da Vishay. Nele temos ainda circuitos em que problemas de ruídos e rejeição em modo comum são minimizados e outros que normalmente são exigidos no interfaceamento de lógica de alta velocidade. Sugerimos aos leitores interessados, que dominem o idioma inglês que baixem o documento completo.