在上一篇中我們講到利用 BJT 的飽和截止特性當作開關來使用，在作為開關應用上還有另一個常使用的元件稱為 "光耦合器" ，而這個元件更大的用處是作為 "隔離器" 使用。
在一般不進行隔離的電路中必須將所有的 GND 相連，如此一來控制器的弱電壓將與驅動電路的高電壓(或大電流)形成一個共同的網路造成耦合干擾，容易對 MCU 產生不良的影響，所以我們在迴路中最好是可以將驅動迴路跟控制迴路(MCU)進行隔離，而這個隔離的中繼元件，就是使用這種光耦合元件來進行 電-光-電 轉換。
在講光耦合器做為隔離作用前，我們先講講光耦合器的另外一種作用："電位轉換"。由於 Arduino 的輸出電位為 5V ，而外部的元件如 IC, 繼電器, 通信 ... 等等 有些元件並不是操作於 5V(例如3.3V, 10V) ，所以我們在這之間可以利用光耦合器來進行電位的轉換。
由 PC817 的元件示意圖可以看出，內部是一個光電二極體(類似於LED燈)，藉由光來驅動右方的 BJT，代替了原本的 IB 水龍頭的角色。
我們將左側(發光二極體)做為控制端，右側的電晶體做為輸出端，來進行電位轉換的應用。
首先我們必須先計算要讓這個元件正常動作該如何配置 Rin，我們可以把光耦內的發亮二極體當作 LED 來使用。由 datasheet 中可以得知該發光二極體的 Forward voltage = 1.2V , Forward current 最大可承受 50mA 。由右側的測試Condition If = 20mA 推測，使用 20mA來當做驅動電流應該是很合理的，所以我們就可以計算出 Rin 大略為 (5-1.2)/20mA = 190ohm 為了導通完全我們可以選擇 150 ohm左右的電阻。
(後記 : PC817 為線性光耦合元件，非一般的開關型光耦合元件。這意謂著在設計後端的電路時，要考慮到輸出端 BJT 會不會落入工作區)
將電路設計為如上圖所示，就可以將 Vout 做 0~10V 的變換，也就實現了 0~5V -> 0~10V 電位轉換。因為 PC817 為線性光耦合器 CTR > 50 % ，故也會有 BJT 落在工作區或是飽合區的問題，詳細設計方法見上一章。
註 : CTR 為輸出/輸入電流比值，以 PC817 來說保證大於50%，亦即若設計輸出端電流需要 1mA 則輸入端電流最好有 2mA 較為保險。在我們上述的例子中，設計 Rin 為 150 ohm ，可推得輸入端電流為 25.3mA ，則輸出電流保證大於 25.3mA * 50% = 12.65mA
上面給出幾張不同 Rout 對應的模擬結果，大家可以嘗試自己推導看看，過程在此略過。
考量 CTR 保證 >= 50% ，也就是說映射到輸出端的相依電流 IC 實際值可能會比理論値在大。以此結果來說在實際應用時選擇 1k ohm較為合適。
考量 CTR 保證 >= 50% ，也就是說映射到輸出端的相依電流 IC 實際值可能會比理論値在大。以此結果來說在實際應用時選擇 1k ohm較為合適。
再者電路可以接成如上圖的左側或右側，差別在於驅動的邏輯不同。
以左圖為例，我們直接用 pin13 來驅動光電二極體，當指定為 HIGH 時會連帶使得右側的 BJT 導通；
而以右圖來說，則需要指定為 LOW 才能使光電二極體連帶右側的 BJT 導通。同時這樣的設計可以減輕 MCU 電源上的 Load
而以右圖來說，則需要指定為 LOW 才能使光電二極體連帶右側的 BJT 導通。同時這樣的設計可以減輕 MCU 電源上的 Load
此部分在設計上除了這樣的邏輯差異外，還牽扯到 source current 與 sink current 的能力，待後續章節介紹。
而光電耦合器最主要的功能是用來當做隔離器使用
例如上圖電路中左側的電流流經 Arduino 內部形成迴路；而右側則是經由外部的 10V 電源供應器自成一個迴路。這樣的好處在於當 10V 的電流迴路具有大電流流經時，其因為沒有共地的關係( Arduino 的 GND 不與 10V 電源供應器的地相連)，雜訊就不會經由此迴路進行干擾耦合，提升了板子的穩定。
PC817此光耦合器在驅動的能力方面比較弱，舉例來說上一章我們用 BJT 進行開關應用，其可接受的最大電流 IC 為 1.5A ，但 PC817 僅能接受 50mA 的輸出電流。故在應用上若我們需要進行隔離，又需要驅動大電流則我們可以結合前一章的 BJT 電路來使用。
補充：
補充：
以上一章的電路架構(Fig.2 右半部)來說，若是要驅動繼電器可以將原本 RL 的位置替換成繼電器的線圈(如上圖,源自光耦與繼電器的問題)。
多數的繼電器都是以 5V、12V、24V 等電壓準位來進行驅動(上圖為6V)，除了電壓準位要正確外，電流需求大約在50~200mA左右(小型繼電器)，RB 可以適當的加大用以降低 IB 以及 IC 的大小以滿足繼電器的吸合需求即可(吸合電流 = 工作電壓/Coil resistance)繼電器_datsheet。
由於線圈本身就具有內阻(約100ohm)，所以不會有 VCC 與 GND 直接短路的疑慮發生，若繼電器本身沒有二極體的保護電路，需在集極與 VCC 之間接上一個二極體(D1)提供自消耗的電流路徑，否則可能會發生電流回灌到 VCC 的情形。
補充(20181026 繼電器電路)：
補充(20181026 繼電器電路)：
光耦合 & 地的隔離
光耦合器也常用來做地的隔離，例如微控制器與馬達之間的電源隔離。
有人說光耦合的隔離分為 半隔離 以及 全隔離。基本上半隔離還是讓兩邊的系統共地，其作用大多是做為電位轉換，對於抗干擾的效益不大。
而全隔離是指兩邊的系統不共地(微控制器&馬達)，但這樣子通常需要兩個 "獨立的電源"(不共地)例如 5V , 12V 。要得到兩個不共地的獨立電源在實務上是挺麻煩的一件事情，所以有些廠商有出電源隔離的轉換模組。
可參考此網頁 光耦隔离电路到底该如何应用
補充：
1.
Rbe 作用為避免 Q1 floating 造成繼電器誤動作吸合，並且可以抑制 Iceo 。一般取 4.7k ohm 或 10k ohm。假如 Rb 直接連接於 MCU I/O 口且沒有加入 Rbe ，可能會讓繼電器因為開發板在 "剛上電的瞬間" 產生 的 spike 而造成誤動作。
2.
datasheet 中的 " isolation voltage between input and output 5kV " 指的是 "絕緣電壓" 5kV 的意思，且此參數主要是用來描述這個元件的安全係數，當輸出端有突波產生時(例如雷擊、觸摸產生的靜電、電感性負載造成的高壓)，若輸出端與輸入端的 "電壓差" 小於 5kV 則可以保障光耦合元件內部不會被擊穿
1.
Rbe 作用為避免 Q1 floating 造成繼電器誤動作吸合，並且可以抑制 Iceo 。一般取 4.7k ohm 或 10k ohm。假如 Rb 直接連接於 MCU I/O 口且沒有加入 Rbe ，可能會讓繼電器因為開發板在 "剛上電的瞬間" 產生 的 spike 而造成誤動作。
2.
datasheet 中的 " isolation voltage between input and output 5kV " 指的是 "絕緣電壓" 5kV 的意思，且此參數主要是用來描述這個元件的安全係數，當輸出端有突波產生時(例如雷擊、觸摸產生的靜電、電感性負載造成的高壓)，若輸出端與輸入端的 "電壓差" 小於 5kV 則可以保障光耦合元件內部不會被擊穿
延伸可參考
如何利用PC817光耦合元件去推動Relay
如何利用PC817光耦合元件去推動Relay
