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。

2.3 其它电阻电容的选取
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。


来源：风口上的胖子