量输入信号 时，使所述第二输入模块104的第四操作单元工作在截止状态以产生处于高电平的输出信 号，表示所述数字量输入信号为无效高电平或悬空高阻态。
[0052] 如图4所示，所述第一输入模块103包括第九电阻R9,第十电阻R10,第十一电阻 Rl 1，第十二电阻R12，第三NPN型三极管Q3，第一光电二极管Dl，第二光电二极管D2，及稳 压二极管D3 ;其中，所述第九电阻R9与第十电阻RlO并联，所述第十一电阻Rll和第十二 电阻R12并联，所述第一光电二极管Dl和第二光电二极管D2串联，所述稳压二极管D3的 正极接地，所述稳压二极管D3的负极连接在所述第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的 另一端与所述第一光电二极管Dl的负极相连接，所述第一光电二极管Dl的正极与所述第 十一电阻Rll的一端相连接，所述第十一电阻Rll的另一端与所述第三NPN型三极管Q3的 集电极C相连接，所述第三NPN型三极管Q3的发射极E接地；所述数字量输入信号从所述 第九电阻R9的一端输入。所述第二输入模块104包括第九电阻R9,第十电阻R10,第十三 电阻R13,第十四电阻R14, PNP型三极管Q4,第一光电二极管D1，第二光电二极管D2,及稳 压二极管D3 ;其中，第十三电阻R13和第十四电阻R14并联，第十三电阻R13的一端与所述 第十一电阻Rll的一端相连接，所述第十三电阻R13的另一端与所述PNP型三极管Q4的集 电极C相连接，所述PNP型三极管Q4的基极B与所述第四电阻R4的一端相连接，所述PNP 型三极管Q4的发射极E连接在所述第一电源VDDl上。
[0053] 与所述第一输入模块103和第二输入模块104连接的检测模块105用于输出所述 输出信号。所述检测模块105包括一三极管Q5和连接在该三极管Q5的集电极C上的一电 阻R15 ;所述第一输入模块103的第三操作单元，第二输入模块104的第四操作单元、及所 述检测模块105的三极管是通过双向光耦提供。在本实施例中，所述双向光耦U9采用的是 双向光耦F0D814A，光耦的输入侧有两个光电二极管Dl和D2,光电二极管的前向电压指标 是典型值Vf = I. 2V，本电路设计的光耦的三极管Q5工作在开关状态，即工作在饱和状态或 者截止状态。
[0054] 光耦三极管Q5的截止条件是：两个光电二级管Dl和D2都不导通，没有电流通过， 光耦的三极管就会截止。这时光耦三极管的集电极电压为高，约等于5V。
[0055] 光耦三级管Q5饱和的条件是Ic〈 = CTR*If，其中Ic为通过光耦三极管集电极的 电流，If是通过光电二极管的正向电流，CTR是电流传输比，F0D814A的CTR的范围是50% 至150%。因为要求Ic〈 = CTR*If，所以取CTR= 50%，如果在CTR= 50%时，光耦满足饱 和条件，CTR>50%时，光耦一定满足饱和条件。
[0056] 光耦的三级管的集电极-射极饱和电压VCE(sat) = 0. 2V，计算出光耦三极管饱和 时的 Ic = (VCC5. OV-VCE(sat))/R94 = (5-0. 2)/IOKohm = 0· 48mA。
[0057] 光耦的第一光电二极管Dl的导通电流方向是由下向上，即导通时电压是下正上 负，光耦的第二光电二极管D2的导通电流方向是由上向下，即导通时电压是上正下负。无 论这两个光电二极管哪一个导通，只要电流If>Ic/CTR，即lf>0. 48mA/50%= 0. 98mA，光耦 的三级管Q5都会工作在饱和状态，这时，三极管Q5的集电极C电压为低，也就是VCE (sat) =0. 2V。送给MCU的信号HLDI_T0_MCU接在光耦的三极管Q5的集电极C上。MCU(微控制 单元）据此进行相应的操作。
[0058] 在本实施例中，数字量输入信号可以为N路DI信号。这N路中的任意一路都可以 配成有效高电平DI信号或者有效低电平DI信号，当系统的有效高低电平的DI数量确定下 来，MCU就据此来配置相应的电路。如图4中，控制信号（HDLI_CTRL)信号是MCU的控制信 号，当对应的数字量输入DI信号HLDI是高电平有效时，控制信号（HDLI_CTRL)配置成低电 平'0'，当对应的数字量输入DI信号HLDI是低电平有效时，控制信号（HDLI_CTRL)配置成 高电平'1'。
[0059] 以下详细描述检测模块105是如何判断HLDI是有效高电平或有效低电平的具体 工作过程。在本实施例中，所述检测模块105为微处理单元MCU.
[0060] 当将检测系统被配置成检测有效高电平时，将控制信号（HLDI_CTRL)配置成低电 平，NPN三级管Ql和Q2的发射结电压Vbe都为0V，Ql和Q2截止。因为Ql截止，PNP三极 管Q4的发射极电压和基极电压都为VDD，这样发射结电压Vbe都为0V，Q4截止；又因为Q2 截止，NPN三极管Q3的发射结电压Vbe由VCC5. OV经电阻R7和R8分压而来：
[0061] Vbe = 5*R7AR7+R8) = 5*4. 7V(10k+4. 7K) = I. 6V>0. 7V，0· 7V是 Q3 发射结正偏 电压，Q3工作在饱和状态，Q3的集电极C电压近似为地电平。
[0062] 当接收的数字量输入信号HLDI为有效高电平时，电平值等于VDD，即12V，HLDI信 号的电流经过并联的R9和R10,流经光耦U9的第二光电二级管D2,经并联的Rll和R12接 地电平。因为第二光电二极管D2导通时的正向压降为Vf = I. 2V，这是流经D2的正向电 流：If= (VHLDI-VfV(R9| |R10+R11| |R12) = (12V-1.2VV(L07K/2+1.07K/2) = IOmA 电 流，所以If>Ic/CTR，即lf>0. 48mA/50%= 0. 98mA，保证光耦U9的三极管Q5工作在饱和状 态，即输出信号（HLDI_T0_MCU信号）为低电平。在本实施例中R9、R10、R11和R12选择的是 功率1/2W、封装2010的大电阻，且两两并联，目的是保证整个通路耐受电压12V，电流10mA。
[0063] 当接收的数字量输入信号HLDI为无效的低电平或者高阻时，光耦U9的两个光电 二级管Dl和D2都不能导通，不发光，保证光耦U9的三极管Q5工作在截止状态，即输出信 号（HLDI_T0_MCU信号）为高电平。当接收的数字量输入信号HLDI为有效高电平和当接收 的数字量输入信号HLDI为无效的低电平或者高阻符合有效高电平数字量输入信号检测电 路真值表1。
[0064] 表1 :有效高电平数字量输入信号检测电路真值表
[0067] 当将该检测电路配置成检测有效低电平时，将控制信号（HLDI_CTRL)配成高电 平，即5V，HLDI_CTRL信号经过Rl和R2分压得到Ql的Vbe :
[0068] Vbe = 5*R68AR64+R68) = 5*4. 7V(2k+4. 7K) = 3. 5V>0. 7V，0. 7V 是 Ql 发射结 正偏电压，Ql工作在饱和状态，Ql的集电极电压近似为地电平。HLDI_CTRL信号经过R5和 R6分压得到Q2的Vbe:
[0069] Vbe = 5*RV(R5+R6) = 5*4. 7V(2k+4. 7K) = 3. 5VX). 7V，0· 7V 是 Q2 发射结正偏 电压，Q2工作在饱和状态，Q2的集电极C电压近似为地电平。因为Ql饱和，VDDl通过R3 和R4分压，得到PNP三极管Q4的发射结电压：
[0070] Veb = VDD*RV(R4+R3) = 12*2V(2K+10K) = 2V>0. 7V, 0· 7V 是 Q4 发射结正偏电 压，Q4工作在饱和状态。因为Q2饱和，Q2的集电极C电压近似为地电平，NPN三极管Q3的 发射结电压Vbe〈0. 7V，Q3工作在截止状态。
[0071] 当数字量输入信号HLDI为有效的低电平时，电流经过并联饱和工作的Q4的发射 极E和集电极C，流经并联的的R13和R14,流经光耦U9的第一光电二级管Dl，经并联的R9 和RlO接收的数字量输入信号HLDI。因为第一光电二极管Dl导通时的正向压降为Vf = I. 2V，这是流经Dl的正向电流：
[0072] If= (VDD5-Vf)/(R82| |R86+R9〇| |R91) = (12V-1. 2V) / (I. 07K/2+1. 07K/2)= IOmA电流，所以If>Ic/CTR，即lf>0. 48mA/50%= 0. 98mA，保证光耦U9的三极管Q5工作在 饱和状态，即输出信号HLDI_T0_MCU信号为低电平。在设计中R13、R14、R9和RlO选择的是 功率1/2W、封装2010的大电阻，且两两并联，目的是保证整个通路耐受电压12V，电流10mA。
[0073] 当数字量输入信号HLDI为无效高电平或者高阻时，光耦U9的两个光电二级管Dl 和