Izolace: optočlen a jeho CTR
Někdy se dvě části obvodu spojit nesmí vůbec — kvůli bezpečnosti, kvůli rozdílným kostrám, kvůli rušení z pohonu. Signál musí projít, proud ne. Nejlevnější způsob je svítit přes bariéru.
Optočlen je proudová součástka
CTR (current transfer ratio) je poměr výstupního a vstupního proudu, a v katalogu je to rozsah: u PC817 od 50 % do 600 %. Dvanáctinásobný rozptyl mezi kusy z jedné krabičky. A k tomu ještě klesá stárnutím — po deseti letech provozu bývá polovina původní hodnoty.
Odtud jediné pravidlo, které tu opravdu platí: návrh se dělá na nejnižší CTR z katalogu, ještě vynásobené stárnutím. Kdo počítá s typickou hodnotou, dostane rozdíl třináctinásobný — a to je přesně ta šířka pásma, ve které deska na stole funguje a po dvou letech v provozu ne. Bench test vidí jen ten typický případ, protože kus, který má člověk v ruce, je skoro jistě někde uprostřed.
Co za izolaci platíš
- Proud. LED chce jednotky miliampér trvale, dokud je signál aktivní. U bateriového zařízení to bývá důvod nepoužít optočlen vůbec.
- Rychlost. Fototranzistor je pomalý: PC817 má náběžnou hranu kolem 4 µs, což je strop kolem 50 kBd. Rychlé optočleny (6N137) mají místo tranzistoru fotodiodu a zesilovač, a jedou do 10 Mb/s — za víc peněz a víc proudu.
- Pull-up. Výstup je otevřený kolektor, takže platí celá kapitola o pull-upu z LogicLabu: velký odpor je pomalá hrana, malý odpor je proud, který musí fototranzistor utáhnout.
Kdy místo něj digitální izolátor
Součástky jako ADuM nebo Si86xx přenášejí signál transformátorkem nebo kapacitně. Nemají CTR, nestárnou, jedou do desítek megabitů a spotřebují méně. Stojí několikanásobek optočlenu a potřebují napájení na obou stranách — což je právě ta věc, kterou optočlen nepotřebuje, a proto se pořád používá tam, kde je druhá strana pasivní.