温度补偿电路、通讯电路、UART通讯电路及智能设备的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种温度补偿电路、通讯电路、UART通讯电路及智能设备。

背景技术：

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器) 通讯作为一种异步收发传输方式，被广泛用于电路中的硬件之间的数据传输。光耦作为UART通讯的关键元器件，光耦的性能参数(尤其是光耦的电流传输比值)影响着UART通讯电路的通讯质量。

如图1所示，为传统的UART光耦隔离通讯电路，该电路在进行数据传输时，芯片(从机DSP芯片或主机DSP芯片)对接收信号的高低电平进行识别，如果电平电压值大于2.0V，则认为是高电平；如果电平电压值小于0.8V，则认为是低电平；如果电平电压值在0.8V-2.0V之间，则该电平为无效信号，无法被芯片识别。当光耦的性能参数在正常范围时，光耦输出端的低电平信号电压值会小于0.8V。

但是，当光耦的电流传输比值偏下限时，光耦输出端的低电平信号电压值受环境温度影响很大，即当环境温度升高时，经过光耦后的电平信号电压值会变大，此时对于经过光耦后的低电平信号电压值会高概率的发生大于0.8V的情况，使得该电平信号变为无效信号，芯片无法对该电平信号进行识别，导致通讯故障。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种温度补偿电路、通讯电路、UART通讯电路及智能设备，该温度补偿电路结构简单，能够解决通讯电路由于温度变化导致的通讯故障，提高通讯的可靠性。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：一种温度补偿电路，包括：

运算放大器；

所述运算放大器的输入端与输入信号电路的输出端连接；

所述运算放大器的输出端与接收电路的输入端连接；

所述运算放大器，用于对输入信号进行放大处理，以完成对输入信号的温度补偿。

可选的，在所述输入信号的数值与环境温度值成正比关系时，所述运算放大器的放大倍数小于1。

可选的，在所述输入信号为输入电压时，所述温度补偿电路还包括：

分压电路，输入端连接所述输入信号的接入点，输出端连接所述运算放大器的同相输入端；

输入电阻，一端连接所述运算放大器的反相输入端，另一端接地；

反馈回路，一端连接所述运算放大器的输出端，另一端连接运算放大器的反相输入端。

可选的，所述分压电路、输入电阻和反馈回路中至少有一项包括可变电阻。

可选的，在所述输入电阻为可变电阻时，所述输入电阻为阻值与环境温度成正比关系的热敏电阻。

可选的，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻；

其中，所述第一电阻的一端与所述输入信号的接入点连接，另一端连接所述运算放大器的同相输入端；所述第二电阻的一端连接所述运算放大器的同相输入端，另一端接地；

如果所述第一电阻为可变电阻，则所述第一电阻为阻值与环境温度成正比关系的热敏电阻；或者，

如果所述第二电阻为可变电阻，则所述第二电阻为阻值与环境温度成反比关系的负温度系数热敏电阻。

可选的，在所述反馈回路包括可变电阻时，所述反馈回路包括：阻值与环境温度成反比关系的负温度系数热敏电阻。

可选的，所述反馈回路还包括：可调节电阻。

本实用新型还提供了一种通讯电路，包括：

输入信号电路、接收电路，和如前面任一项所述的温度补偿电路；

其中，所述温度补偿电路，用于对所述输入信号电路输出的信号进行温度补偿，得到温度补偿后的输出信号；

接收电路，用于对所述温度补偿后的输出信号进行接收和识别。

可选的，所述输入信号电路包括：光耦；

所述接收电路包括：用于接收信号并识别接收信号为高电平或低电平的 DSP芯片。

本实用新型还提供了一种UART通讯电路，包括：

第一温度补偿电路、第二温度补偿电路、主DSP芯片、从DSP芯片、第一光耦和第二光耦；

所述第一温度补偿电路和所述第二温度补偿电路均为如前面任一项所述的温度补偿电路；所述主DSP芯片和从DSP芯片均用于发射和识别接收信号；

其中，所述第一光耦输入端与所述主DSP芯片的发射端口相连，输出端与所述第一温度补偿电路的输入端相连；所述第一温度补偿电路的输出端与所述从DSP芯片的接收端口相连；

所述第二光耦输入端与所述从DSP芯片的发射端口相连，输出端与所述第二温度补偿电路的输入端相连；所述第二温度补偿电路的输出端与所述主DSP 芯片的接收端口相连。

本实用新型还提供了一种智能设备，包括：

如前面任一项所述的通讯电路。

本实用新型采用以上技术方案，所述温度补偿电路，包括：运算放大器；所述运算放大器的输入端与输入信号电路的输出端连接；所述运算放大器的输出端与接收电路的输入端连接；所述运算放大器，用于对输入信号进行放大处理，以完成对输入信号的温度补偿。所述通讯电路，包括：输入信号电路、接收电路，和如前面所述的温度补偿电路。所述输入信号电路可以是光耦，本实用新型通过在光耦后端增加一个温度补偿电路，由于温度补偿电路能够对光耦的输出信号进行温度补偿，因而能够缓解温度对通讯电路的异常影响，从而能够解决温度升高导致的UART通讯故障，保证了通讯电路在温度升高时光耦输出的低电平信号都能被接收电路所读取识别，极大的提高了通讯的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型背景技术中所述的传统的UART光耦隔离通讯电路；

图2是本实用新型温度补偿电路实施例一提供的结构示意图；

图3是本实用新型温度补偿电路实施例二提供的结构示意图；

图4是本实用新型温度补偿电路实施例三提供的结构示意图；

图5是本实用新型温度补偿电路实施例四提供的结构示意图；

图6是本实用新型温度补偿电路实施例五提供的结构示意图；

图7是本实用新型通讯电路实施例一提供的结构示意图；

图8是本实用新型UART通讯电路的结构示意图。

图中：1、运算放大器；2、温度补偿电路；3、输入信号电路；4、接收电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图2所示，作为本实用新型一种温度补偿电路的实施方式，实施例一提供的温度补偿电路，包括：

运算放大器1；

所述运算放大器1的输入端与输入信号电路3的输出端连接；

所述运算放大器1的输出端与接收电路4的输入端连接；

所述运算放大器1，用于对输入信号进行放大处理，以完成对输入信号的温度补偿。

进一步的，在所述输入信号的数值与环境温度值成正比关系时，所述运算放大器1的放大倍数小于1。

如图3所示，作为本实用新型另一种温度补偿电路的实施方式，实施例二提供的温度补偿电路2，包括：运算放大器1；

进一步的，在所述输入信号的数值与环境温度值成正比关系时，所述运算放大器1的放大倍数小于1。

进一步的，在所述输入信号为输入电压时，还包括：

分压电路，输入端连接所述输入信号的接入点，输出端连接所述运算放大器1的同相输入端V1；

输入电阻，一端连接所述运算放大器1的反相输入端，另一端接地；

反馈回路，一端连接所述运算放大器1的输出端，另一端连接运算放大器 1的反相输入端V2。

所述分压电路包括第一电阻R2和第二电阻R3，所述第一电阻R2和第二电阻R3均为固定阻值的电阻；

所述反馈回路还包括：可调节电阻Rw。

下面对该实施例的工作原理进行说明：

比如，所述输入信号电路3包括光耦时，所述光耦的输出信号Ui经所述第一电阻R2和第二电阻R3分压转换后，将分压后的电压信号输入所述运算放大器1的同相输入端V1，所述运算放大器1的反相输入端V2的电压由可变电阻 Rt1(与环境温度成正比关系的热敏电阻)和可调节电阻Rw来决定，根据运算放大器1的虚短虚断概念可得，V1＝V2。由图3可知：

再由，V1＝V2；

可以得出，所述光耦的输出信号Ui与所述运算放大器1的输出信号Uo的关系式，

Uo＝A*Ui；

其中，

当温度升高时，可变电阻Rt1的阻值会变大，使得放大倍数变小，再加上调节可调节电阻Rw，可把放大倍数A的值限定在1以下，这样就可以让运算放大器1的输出信号Uo随Ui的升高而变小。所述可变电阻Rt1可以是铂热电阻，由于铂热电阻在0-100℃这个温度区间具有良好的线性(铂热电阻随温度的升高，阻值变大)，所以把它用在这个温度补偿电路2中可以起到很好的补偿作用。

利用可变电阻Rt1的阻值随温度的升高而变大，并利用调节可调电阻Rw，可使所述运算放大器1的放大倍数A小于1，以实现对所述光耦输出的信号进行缩小处理，使处理后的光耦输出信号能够被接收电路4所接收并识别，解决温度升高导致的通讯故障。

可以理解的是，本实施例所述的输入信号电路3是指一切受温度影响而使输出信号发生变化的电路，不仅限于只是光耦。

如图4所示，作为本实用新型温度补偿电路的实施例三，该实施例在实施例一的基础上，所述温度补偿电路2还包括：

分压电路，输入端连接所述输入信号的接入点，输出端连接所述运算放大器1的同相输入端V1；

输入电阻R1，一端连接所述运算放大器1的反相输入端V2，另一端接地；

反馈回路，一端连接所述运算放大器1的输出端，另一端连接运算放大器 1的反相输入端V2。

其中，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻R3；

所述第一电阻为可变电阻Rt2，则所述可变电阻Rt2为阻值与环境温度成正比关系的热敏电阻；所述第二电阻R3和输入电阻R1均为固定阻值的电阻。

其中，所述可变电阻Rt2的一端连接所述输入信号的接入点，另一端连接所述运算放大器1的同相输入端；所述第二电阻R3的一端连接所述运算放大器1的同相输入端，另一端接地。

所述反馈回路还包括：可调节电阻Rw。

下面对该实施例的工作原理进行说明：

比如，所述输入信号电路3包括光耦时，所述光耦的输出信号Ui经所述可变电阻Rt2(与环境温度成正比关系的热敏电阻)和第二电阻R3分压转换后，将分压后的电压信号输入所述运算放大器1的同相输入端V1，所述运算放大器1的反相输入端V2的电压由输入电阻R1和可调节电阻Rw来决定，根据运算放大器1的虚短虚断概念可得，V1＝V2。由图4可知：

再由，V1＝V2；

可以得出，所述光耦的输出信号Ui与所述运算放大器1的输出信号Uo的关系式，

Uo＝A*Ui；

其中，

当温度升高时，可变电阻Rt2的阻值会变大，使得放大倍数变小，再加上调节可调节电阻Rw，可把放大倍数A的值限定在1以下，这样就可以让运算放大器1的输出信号Uo随Ui的升高而变小。所述可变电阻Rt2可以是铂热电阻，由于铂热电阻在0-100℃这个温度区间具有良好的线性(铂热电阻随温度的升高，阻值变大)，所以把它用在这个温度补偿电路2中可以起到很好的补偿作用，实现对所述光耦输出的信号进行缩小处理，使处理后的光耦输出信号能够被接收电路4所识别，解决温度升高导致的通讯故障。

如图5所示，作为本实用新型温度补偿电路的实施例四，该实施例在实施例一的基础上，所述温度补偿电路还包括：

分压电路，输入端连接所述输入信号的接入点，输出端连接所述运算放大器1的同相输入端V1；

输入电阻R1，一端连接所述运算放大器1的反相输入端V2，另一端接地；

反馈回路，一端连接所述运算放大器1的输出端，另一端连接运算放大器 1的反相输入端V2。

其中，所述分压电路包括第一电阻R2和第二电阻；

所述第二电阻为可变电阻Rt3，则所述可变电阻Rt3为阻值与环境温度成反比关系的热敏电阻；所述第一电阻R2和输入电阻R1均为固定阻值的电阻。

其中，所述第一电阻R2的一端连接所述输入信号的接入点，另一端连接所述运算放大器1的同相输入端；所述可变电阻Rt3的一端连接所述运算放大器1的同相输入端，另一端接地。

所述反馈回路还包括：可调节电阻Rw。

该实施例的工作原理与实施例二或实施三的工作原理类似，比如，输入信号电路3包括光耦时，具体的工作原理为：

所述光耦的输出信号Ui经所述第二电阻R2和可变电阻Rt3(与环境温度成反比关系的热敏电阻)分压转换后，将分压后的电压信号输入所述运算放大器1的同相输入端V1，所述运算放大器1的反相输入端V2的电压由输入电阻 R1和可调节电阻Rw来决定，根据运算放大器1的虚短虚断概念可得，V1＝V2。由图5可知：

再由，V1＝V2；

可以得出，所述光耦的输出信号Ui与所述运算放大器1的输出信号Uo的关系式，

Uo＝A*Ui；

其中，

当温度升高时，可变电阻Rt3的阻值会变小，使得放大倍数变小，再加上调节可调节电阻Rw，可把放大倍数A的值限定在1以下，这样就可以让运算放大器1的输出信号Uo随Ui的升高而变小，使运算放大器1输出的信号能够被接收电路4所识别，解决温度升高导致的通讯故障。

如图6所示，作为本实用新型温度补偿电路的实施例五，该实施例在实施例一的基础上，所述温度补偿电路2还包括：

分压电路，输入端连接所述输入信号的接入点，输出端连接所述运算放大器1的同相输入端V1；

输入电阻R1，一端连接所述运算放大器1的反相输入端V2，另一端接地；

反馈回路，一端连接所述运算放大器1的输出端，另一端连接运算放大器 1的反相输入端V2。

其中，所述分压电路包括第一电阻R2和第二电阻R3；

所述输入电阻R1、第一电阻R2和第二电阻R3均为固定阻值的电阻。

其中，所述第一电阻R2的一端连接所述输入信号的接入点，另一端连接所述运算放大器1的同相输入端；所述第二电阻R3的一端连接所述运算放大器1的同相输入端，另一端接地。

所述反馈回路包括：可调节电阻Rw，还可包括可变电阻Rt4，所述可变电阻Rt4为阻值与环境温度成反比关系的负温度系数热敏电阻。

该实施例的工作原理与实施例二至实施四的工作原理类似，具体计算过程此处不再赘述，最终可求得，所述运算放大器1的放大倍数A：

当温度升高时，可变电阻Rt4的阻值会变小，使得放大倍数变小，再加上调节可调节电阻Rw，可把放大倍数A的值限定在1以下，这样就可以让运算放大器1的输出信号Uo随Ui的升高而变小，使运算放大器1输出的信号能够被接收电路4所识别，解决温度升高导致的通讯故障。

该通讯电路结构简单，能够极大的解决输入信号电路3因温度升高导致通讯故障的问题，提高通讯的可靠性。

可以理解的是，对于上述实施例，在调节可调节电阻Rw的过程中，为了保证电路的安全，防止所述反馈回路上的阻值为零，可以在所述反馈回路上与所述可调电阻Rw串联一个保护电阻Ro。

可以理解的是，上述实施例中所述的可变电阻是个上位概念，包括可调节电阻以及随温度变化的热敏电阻；所述可调节电阻可以是滑动变阻器。

如图7所示，本实用新型还提供了一种通讯电路的实施例，包括：

如实施例一至五任一项所述的温度补偿电路2，

输入信号电路3和接收电路4；

其中，所述温度补偿电路2，用于对所述输入信号电路3输出的信号进行温度补偿，得到温度补偿后的输出信号；

接收电路4，用于对所述温度补偿后的输出信号进行接收和识别。

进一步的，所述输入信号电路3包括：光耦；

所述接收电路4包括：用于接收信号并识别接收信号为高电平或低电平的 DSP芯片。

在实际使用中，传统的UART光耦隔离通讯电路，当光耦的电流传输比值偏下限时，光耦输出端的低电平信号会随着环境温度的升高而变大，此时对于经过光耦后的低电平信号电压值会高概率的发生大于0.8V的情况，使得该电平信号变为无效信号，芯片无法对该电平信号进行识别，导致通讯故障。

本实施例通过在所述光耦后端增加一个温度补偿电路2，在环境温度升高时，通过所述温度补偿电路2中的运算放大器1能够将光耦输出的信号(信号值大于DSP芯片能够识别的范围)，进行缩小处理(所述运算放大器1的放大倍数小于1)，使处理后的光耦输出信号能够被DSP芯片所识别，解决温度升高导致的通讯故障。

需要说明的是，当所述光耦的电流传输比值偏下限时，高温时所述光耦的输出信号会随着环境温度的升高而变大，此时，所述光耦的输出信号的数值与环境温度值成正比关系，经过光耦后的低电平信号会变大，以致变为DSP芯片无法识别的无效信号，导致通讯故障，本实施例正是解决的该类问题；而在低温时，所述光耦的输出信号受环境温度的变化影响很小，此时所述光耦的输出信号的数值与环境温度值不存在成正比的关系。

如图8所示，本实用新型还提供了一种UART通讯电路，包括：

第一温度补偿电路、第二温度补偿电路、主DSP芯片、从DSP芯片、第一光耦和第二光耦；

所述第一温度补偿电路和所述第二温度补偿电路均为如实施例一至五任一项所述的温度补偿电路2；所述主DSP芯片和从DSP芯片均用于发射和识别接收信号；

该通讯电路还可包括：第一初级电阻、第二初级电阻、第一次级电阻、第二次级电阻和电源；

其中，所述第一光耦输入端的阴极与所述主DSP芯片的发射端口相连，阳极通过所述第一初级电阻与所述电源相连；

所述第一光耦输出端与所述第一温度补偿电路的输入端相连；所述第一温度补偿电路的输出端与所述从DSP芯片的接收端口相连；所述第一光耦输出端还通过所述第一次级电阻与电源相连；

所述第二光耦输入端的阴极与所述从DSP芯片的发射端口相连，阳极通过所述第二初级电阻与所述电源相连；

所述第二光耦输出端与所述第二温度补偿电路的输入端相连；所述第二温度补偿电路的输出端与所述主DSP芯片的接收端口相连；所述第二光耦输出端还通过所述第二次级电阻与电源相连。

可以理解的是，图8中，当主机DSP芯片通过UART通讯电路向从机DSP 芯片传送数据时，主机DSP芯片上的发送数据经由Tx_1端口传送至第一光耦，然后第一光耦将信号输出给第一温度补偿电路，第一光耦输出的信号是受温度影响的，当第一光耦的电流传输比值偏下限，且温度升高时，第一光耦输出的低电平信号会由于数值变大而不能被从机DSP芯片识别。通过本实施例中所述的第一温度补偿电路，可以将已经变大的光耦输出信号缩小，使第一温度补偿电路输出的信号能够被从机DSP芯片所识别，实现正常通讯。

同理，当从机DSP芯片通过UART通讯电路向主机DSP芯片上传数据时，从机DSP芯片上的发送数据经由Tx端口传送至第二光耦，然后第二光耦将信号输出给第二温度补偿电路，第二光耦输出的信号是受温度影响的，当第二光耦的电流传输比值偏下限，且温度升高时，第二光耦输出的低电平信号会由于数值变大而不能被从机DSP芯片识别。通过本实施例中所述的第二温度补偿电路，可以将已经变大的光耦输出信号缩小，使第二温度补偿电路输出的信号能够被主机DSP芯片所识别，实现正常通讯。

此外，本实用新型还提供了一种智能设备，包括：

如前面任一实施例所述的通讯电路。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列 (FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。