专利名称：双向光纤收发器及双向光纤收发芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光通信领域，尤其是一种双向光纤收发器。本实用新型还涉及一种双向光纤收发芯片。
背景技术：
目前，国内外生产的光纤收发器件为单总线信号隔离器，要信号光电信号的转换传输必须有一个发射器和一个接收器，发射数据和接收数据各需要一根光纤，增加成本。有鉴于此，特提出本实用新型
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种既可作发射器也可以做接收器的双向光纤收发器。本实用新型的另一目的是提供一种具有既能做发射器又能做接收器的双向光纤收发集成芯片。为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是—种双向光纤收发器，包括电源、用于输入控制数据的数据输入/输出端、光接收元件、光发射元件和使光接收元件和光发射元件的导通状态始终相反的控制模块，所述控制模块的第一端连接电源，同时连接所述光发射元件的输入端，光发射元件的输出端连接控制模块的第二端，控制模块的第三端连接所述数据输入/输出端，控制模块的第四端连接所述光接收元件的控制端，光接收元件的数据输出正连接所述数据输入/输出端，光接收元件的数据输出负接地。优选的，所述控制模块包括第一负载兀件，其一端连接电源，另一端作为电源输出端；第二负载元件，其一端通过所述第一负载元件连接电源，另一端连接所述光发射元件的输入端；第一正向导通元件，输入端连接所述数据输入/输出端，输出端连接所述光接收元件的数据输出正；第二正向导通元件，输入端通过第一负载元件连接电源，输出端连接所述光接收元件的数据输出正；逻辑门电路，其第一端连接在第一负载元件和第二负载元件的公共连接点，还同时连接所述第二正向导通元件的输入端，其第二端连接光发射元件的输出端，其第三端连接所述数据输入/输出端，其第四端连接所述光接收元件的控制端。优选的，在所述控制模块包括第一开关元件，所述逻辑门电路的第二端连接所述第一开关元件，所述第一开关元件连接所述光发射元件。优选的，在所述第一正向导通元件和光接收元件之间连接有第二开关元件和一用于驱动所述第二开关元件的驱动元件，具体连接关系为所述光接收元件的数据输出正和数据输出负连接所述驱动元件，驱动元件连接所述第二开关元件，所述第二开关元件连接所述第一正向导通元件的输出端。优选的，所述第一正向导通元件、第二正向导通元件为二极管或场效应管，所述第一开关元件、第二开关元件为三极管、场效应管或继电器，所述光发射元件为发光二极管，光接收元件为光敏三极管，所述驱动元件为运算放大器或比较器。优选的，所述逻辑门电路包括与门和非门，与门的一输入端为所述逻辑门电路的第一端，非门的输入端为所述逻辑门电路的第二端，非门的输出端连接与门的另一输入端，与门的输出端为所述逻辑门电路的第四端，非门的输入端还同时作为所述逻辑门电路的第
——-丄山优选的，所述逻辑门电路包括非门和或门，非门的输入端为逻辑门电路的第一端， 非门的输出端连接或门的一输入端，或门的另一输入端为逻辑门电路的第二端，同时为逻辑门电路的第三端，或门的输出端为逻辑门电路的第四端。优选的，所述逻辑门电路包括与非门、非门和与门，所述与非门的一输入端为逻辑门电路的第一端，与非门的另一输入端连接非门的输出端，非门的输入端连接与门的一输入端，与门的另一输入端连接电源，非门和与门的连接端为逻辑门电路的第三端，与门的输出端为逻辑门电路的第二端，与非门的输出端为逻辑门电路的第四端。优选的，所述逻辑门电路包括非门、或非门和与门，非门的输入端为逻辑门电路的第一端，非门的输出端连接或非门的一输入端，或非门的另一输入端作为逻辑门电路的第三端，同时连接与门的一输入端，与门的另一输入端连接电源，与门的输出端为逻辑门电路的第二端，或非门的输出端为逻辑门电路的第四端。一种双向光纤收发集成芯片，包括一个以上所述的双向光纤收发器，所述的双向光纤收发器包括电源、用于输入控制数据的数据输入/输出端、光接收元件、光发射元件和使光接收元件和光发射元件的导通状态始终相反的控制模块，所述控制模块的第一端连接电源，同时连接所述光发射元件的输入端，光发射元件的输出端连接控制模块的第二端，控制模块的第三端连接所述数据输入/输出端，控制模块的第四端连接所述光接收元件的控制端，光接收元件的数据输出正连接所述数据输入/输出端，光接收元件的数据输出负接地。采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果本实用新型的双向光纤收发器通过控制模块控制光发射元件导通时(发光)，光接收元件不导通(不能接收光)，可以做发射器；当光接收元件导通(能接收光)时，光发射元件不导通(不能发光)，可以做接收器，也就是说光发射元件和光接收元件中总有一个导通，另一个不导通，这样一个该装置既可以做发射器，也可以做接收器，相比光电传输中需配置一个发射器和一个接收器，收发信号仅需一条光纤，降低了成本。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的描述。
图Ia是本实用新型结构框图；图Ib是图Ia中控制模块的结构框图；图I和图2分别是本实用新型实施例I的用作发射器和用作接收器时的具体电路图；图3和图4分别是本实用新型实施例2的用作发射器和用作接收器时的具体电路图；图5和图6分别是本实用新型实施例3的用作发射器和用作接收器时的具体电路图；图7和图8分别是本实用新型实施例4的用作发射器和用作接收器时的具体电路图；图9和图10分别是本实用新型实施例5的用作发射器和用作接收器时的具体电路图； 图11和图12分别是本实用新型实施例6的用作发射器和用作接收器时的具体电路图；图13是本实用新型实施例7的用作发射器时的具体电路图；图14是本实用新型实施例8的用作发射器时的具体电路图；图15是本实用新型实施例9的用作发射器时的具体电路图；图16是本实用新型实施例10的用作发射器时的具体电路图；图17是本实用新型实施例11的用作发射器时的具体电路图；图18是本实用新型实施例12的用作发射器时的具体电路图。
具体实施方式
参照图la，本实用新型是一种双向光纤收发器，包括电源I、用于输入控制数据的数据输入/输出端2、光接收元件3、光发射元件4和使光接收元件3和光发射元件4的导通状态始终相反的控制模块5，所述控制模块5的第一端连接电源1，同时连接所述光发射元件4的输入端，光发射元件4的输出端连接控制模块5的第二端，控制模块5的第三端连接所述数据输入/输出端2，控制模块5的第四端连接所述光接收元件3的控制端，光接收元件3的数据输出正连接所述数据输入/输出端2，光接收元件3的数据输出负接地。本实用新型的双向光纤收发器通过控制模块控制光发射元件导通时(发光)，光接收元件不导通(不能接收光)，可以做发射器；当光接收元件导通(能接收光)时，光发射元件不导通(不能发光)，可以做接收器，也就是说光发射元件和光接收元件中总有一个导通，另一个不导通，这样一个该装置既可以做发射器，也可以做接收器，相比光电传输中需配置一个发射器和一个接收器，本实用新型一次设计就可以发射和接收功能，节省了设计成本和生产线(一条生产线就可以)，降低了生产成本。参照图lb，优选的，所述控制模块包括第一负载兀件，其一端连接电源，另一端作为电源输出端；第二负载元件51，其一端通过所述第一负载元件连接电源，另一端连接所述光发射元件的输入端；第一正向导通元件52，输入端连接所述数据输入/输出端，输出端连接所述光接收元件的数据输出正；第二正向导通元件53，输入端通过第一负载元件连接电源，输出端连接所述光接收元件的数据输出正；逻辑门电路54，其第一端连接在第一负载元件和第二负载元件51的公共连接点，还同时连接所述第二正向导通元件53的输入端，其第二端连接光发射元件的输出端，其第三端连接所述数据输入/输出端，其第四端连接所述光接收元件的控制端。主要以逻辑门电路54的控制为主，结合所述的第一负载元件、第二负载元件51、第一正向导通元件52和第二正向导通元件53起到正向导通和拉升电压的作用，从而实现控制。优选的，在所述控制模块5还可包括第一开关元件，所述逻辑门电路的第二端连接所述第一开关元件，所述第一开关元件连接所述光发射元件。可以通过控制开关元件的导通和闭合控制光发射元件的导通与否来实现控制，控制更加可靠。在所述第一正向导通元件和光接收元件之间连接有第二开关元件和一用于驱动 所述第二开关元件的驱动元件，具体连接关系为所述光接收元件的数据输出正和数据输出负连接所述驱动元件，驱动元件连接所述第二开关元件，所述第二开关元件连接所述第一正向导通元件的输出端。所述驱动元件主要是驱动第二开关元件用的，输入小电流就可以驱动开关动作，从而使控制更可靠。优选的，所述第一开关元件、第二开关元件可以为三极管、场效应管或继电器，所述驱动元件可以为运算放大器或比较器。优选的，所述第一正向导通元件、第二正向导通元件可以为二极管或场效应管，所述光发射元件可以为发光二极管，光接收元件可以为光敏三极管。当然，此处仅是例举了部分的元件，其他任意能实现上述功能的元件均在本实用新型的保护范围内。以下提供了多个实施例用于对本实用新型作出进一步的清楚说明。各实施例最主要的区别是控制模块的逻辑门电路不同，所以下面将主要针对逻辑门电路详细说明。以下各实施例的光发射元件以发光二极管，光接收元件以光敏三极管为例进行说明。实施例I :参照图1，为本实用新型第一个实施例作为发射器的电路图。所述逻辑门电路包括与门Ul和非门U2，与门Ul的一输入端为所述逻辑门电路的第一端，非门U2的输入端为所述逻辑门电路的第二端，非门U2的输出端连接与门Ul的另一输入端，与门Ul的输出端为所述逻辑门电路的第四端，非门U2的输入端还同时作为所述逻辑门电路的第三端。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；非门U2输入为低电平“0”，反相后输出为高电平“I”； 二与门Ul的输入端均为高电平“1”，故Ul的输出为高电平，光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)控制端为高电平，因此光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)截止，虽有光照射也不导通。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”；二与门Ul的输入端2脚为高电平“1”，输入端I脚为低电平“0”，故Ul的输出为低电平，光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)控制端为低电平，因此光敏三极管Q10(PNP-PH0T01)处于允许导通状态，因无光照射所以光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)也不导通。[0060]若DATAl外部输入信号为高阻状态或悬空状态时，电源VCC通过电阻Rl和二极管D1、二极管Dl将数据输入端DATAl上拉为高电平“1”，即能够保证信号输入端为一稳定高电平状态“I”。参照图2，为本实用新型第一实施例作为接收器时的电路图。当无光纤信号时，数据DATA2端通过电源VDD经电阻R4和二极管D3、二极管D4上拉为高电平，即此时输出为高电平“ I ”，与输入端DATAl无光信号时为同样的逻辑电平“ I ” ；而此时，非门U4的输入端经电源VDD通过电阻R4、电阻R3和发光二极管LED2上拉为高电平“1”，故非门U4的输出端为低电平“O”；此时，与门U3的输入端I脚为“0”，输入端2脚为“1”，故与门U3输出为低电平“O”;从而可控光敏三极管的控制端为低电平“0”，因此光敏三极管Qll处于允许导通状态。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；光信号经过 光纤到达光敏三极管Q11，从而光敏三极管Qll导通，将数据输出端DATA2拉为低电平“0”，与数据输入端DATAl为相同的低电平“O”，从而信号一致；同时二极管D3导通，将与门U3的输入端2脚拉为低电平“0”，而此时与门U3的输入端I脚也变为高电平，因非门U4的输入端变为低电平，故U4输出为高电平，所以，与门U3的输入端I脚为高电平，输入端2脚为低电平，因此与门U3仍就输出为低电平“0”，这样就保证光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)仍处于允许导通状态，从而保证数据输出端DATA2为稳定低电平信号“O”。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；从而光敏三极管Qll (PNP-0H0T02)不导通，数据输出端DATA2为高电平“1”，与数据输入端DATAl为相同的高电平“1”，从而信号一致。电阻Rl和R4为第一负载元件，电阻R2和电阻R3为第二负载元件，二极管Dl和二极管D4为第一正向导通元件，二极管D2和二极管D3为第二正向导通元件。以下实施例均相同，不再一一说明。实施例2 参照图3，所述逻辑门电路包括非门U2和或非门U1，非门U2的输入端为所述逻辑门电路的第一端，非门U2的输出端连接或非门Ul的一输入端,或非门Ul的另一输入端为逻辑门电路的第二端，同时为逻辑门电路的第三端，或非门Ul的输出端为逻辑门电路的第四端。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；二或非门Ul的I脚为低电平“0”，非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”;二或非门Ul的输入端均为低电平“0”，故Ul的输出为高电平，光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)控制端为高电平，因此光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)截止，虽有光照射也不导通。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”；二或非门Ul的输入端2脚为低电平“0”，输入端I脚为高电平“1”，故二或非门Ul的输出为低电平，光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)控制端为低电平，因此光敏三极管Q10(PNP-PH0T01)处于允许导通状态，因无光照射所以光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)也不导通。若DATAl外部输入信号为高阻状态或悬空状态时，电源VCC通过电阻Rl和二极管D2、D1将数据输入端DATAl上拉为高电平“1”，即能够保证信号输入端为一稳定状态“I”。[0071]参照图4，当无光纤信号时，数据DATA2端通过电源VDD经电阻R4和二极管D3、D4上拉为高电平，即此时输出为高电平“1”，与输入端DATAl无光信号时为同样的逻辑电平“I”；而此时，非门U4的输入端经电源VDD通过电阻R4、上拉为高电平“1”，故非门U4的输出端为低电平“O”;此 时，二或非门U3的输入端I脚为低电平“0”，输入端2脚为“1”，故或非门U3输出为低电平“O”；从而可控光敏三极管的控制端为低电平“0”，因此光敏三极管Q1KPNP-PH0T02)处于允许导通状态。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；光信号经过光纤到达光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)，从而光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)导通，将数据输出端DATA2拉为低电平“0”，与数据输入端DATAl为相同的低电平“0”，从而信号一致；同时二极管D3导通，将非门U4的输入端拉为低电平“0”，从而非门U4输出高电平“1”，而此时或非门U3的输入端2脚变为低电平“0”，所以，或非门U3的输入端I脚为高电平，输入端2脚为低电平，因此或非门U3仍就输出为低电平“0”，这样就保证光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)仍处于允许导通状态，从而保证数据输出端DATA2为稳定低电平信号“O”。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；从而光敏三极管Qll (PNP-0H0T02)不导通，数据输出端DATA2为高电平“1”，与数据输入端DATAl为相同的高电平“ I ”，从而信号一致。实施例3 参照图5，所述逻辑门电路包括与非门Ul和非门U2，与非门Ul的一输入端为所述逻辑门电路的第一端，与非门Ul的另一输入端连接非门U2的输出端，非门U2的输入端为逻辑门电路的第二端，同时作为逻辑门电路的第三端，与非门Ul的输出端为逻辑门电路的第四端。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；非门U2输入为低电平“0”，反相后输出为高电平“I”； 二与非门Ul的输入端均为高电平“1”，故与非门Ul的输出为低电平，光敏三极管QlO(NPN-PHOTOl)控制端为低电平，因此光敏三极管QlO (NPN-PH0T01)截止，虽有光照射也不导通。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”；二与非门Ul的输入端2脚为低电平“0”，输入端I脚为高电平“1”，故与非门Ul的输出为高电平，光敏三极管QlO(NPN-PHOTOl)控制端为高电平，因此光敏三极管Q10(NPN-PH0T01)处于允许导通状态，因无光照射，所以光敏三极管QlO (NPN-PH0T01)不导通。若DATAl外部输入信号为高阻状态或悬空状态时，电源VCC通过电阻Rl和二极管D2、D1将数据输入端DATAl上拉为高电平“1”，即能够保证信号输入端为一稳定状态“I”。参照图6，当无光纤信号时，数据DATA2端通过电源VDD经电阻R4和二极管D3、D4上拉为高电平，即此时输出为高电平“1”，与输入端DATAl无光信号时为同样的逻辑电平“I” ；而此时，非门U4的输入端经电源VDD通过电阻R4、R3和发光二极管LED2上拉为高电平“ I ”，故非门U4的输出端为低电平“O” ；此时，与非门U3的输入端I脚为高电平“1”，输入端2脚为低电平“0”，故与非门U3输出为高电平“ I” ;从而可控光敏三极管QlI (NPN-PH0T02)的控制端为高电平“ 1”，因此光敏三极管Q11(NPN-PH0T02)处于允许导通状态。[0081]当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；光信号经过光纤到达光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)，从而光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)导通，将数据输出端DATA2拉为低电平“0”，与数据输入端DATAl为相同的低电平“0”，从而信号一致；同时D3导通，将与非门U3的输入端2脚拉为低电平“O”，而此时与非门U3的输入端I脚变为高电平，因非门U4的输入端变为低电平，故非门U4输出为高电平，所以，与非门U3的输入端I脚为低电平，输入端2脚为高电平，因此与非门U3仍就输出为高电平“1”，这样就保证光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)仍处于允许导通状态，从而保证数据输出端DATA2为稳定低电平信号“O”。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；从而光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)不导通，数据输出端DATA2为高电平“1”，与数据输入端DATAl为相同的高电平“ I ”，从而信号一致。实施例4 参照图7，所述逻辑门电路包括非门U2和或门U1，非门U2的输入端为逻辑门电路的第一端，非门U2的输出端连接或门的一输入端，或门Ul的另一输入端为逻辑门电路的第二端，同时为逻辑门电路的第三端，或门Ul的输出端为逻辑门电路的第四端。当DATAl端为“O” (低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；二或门Ul的I脚为低电平“0”，非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”;二或门Ul的输入端均为低电平“0”，故Ul的输出为低电平，光敏三极管QlO(NPN-PHOTOl)控制端为低电平，因此光敏三极管QlO (NPN-PH0T01)截止，虽有光照射也不导通。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”；二或门Ul的输入端2脚为低电平“0”，输入端I脚为高电平“1”，故二或门Ul的输出为高电平“1”，光敏三极管QlO(NPN-PHOTOl)控制端为高电平“1”，因此光敏三极管Q10(NPN-PH0T01)处于允许导通状态，因无光照射所以光敏三极管QlO (NPN-PH0T01)不导通。若DATAl外部输入信号为高阻状态或悬空状态时，电源VCC通过电阻Rl和二极管D2、D1将数据输入端DATAl上拉为高电平“1”，即能够保证信号输入端为一稳定状态“I”。参照图8，当无光纤信号时，数据DATA2端通过电源VDD经电阻R4和二极管D3、D4上拉为高电平，即此时输出为高电平“1”，与输入端DATAl无光信号时为同样的逻辑电平“I”；而此时，非门U4的输入端经电源VDD通过电阻R4、上拉为高电平“1”，故非门U4的输出端为低电平“O”;此时，二或门U3的输入端I脚为低电平“0”，输入端2脚为“1”，故或门U3输出为高电平“ I” ;从而可控光敏三极管QlI (NPN-PH0T02)的控制端为高电平“ 1”，因此光敏三极管Q11(NPN-PH0T02)处于允许导通状态。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；光信号经过光纤到达光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)，从而光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)导通，将数据输出端DATA2拉为低电平“0”，与数据输入端DATAl为相同的低电平“0”，从而信号一致；同时D3导通，将非门U4的输入端拉为低电平“0”，从而非门U4输出高电平“1”，而此时或门U3的输入端2脚变为低电平“0”，所以，或门U3的输入端I脚为高电平，输入端2脚为低电平，因此或门U3仍就输出为高电平“1”，这样就保证光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)仍处于允许导通状态，从而保证数据输出端DATA2为稳定低电平信号“O”。[0090]当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；从而光敏三极管Qll (NPN-PH0T02)不导通，数据输出端DATA2为高电平“1”，与数据输入端DATAl为相同的高电平“ I ”，从而信号一致。实施例5:参照图9，所述逻辑门电路包括第一与门U1、非门U2和第二与门U3，所述第一与门Ul的一输入端为逻辑门电路的第一端，第一与门Ul的另一输入端连接非门U2的输出端,非门U2的输入端连接第二与门U3的一输入端，第二与门U3的另一输入端连接电源，第二与门U3的输出端为逻辑门电路的第二端，非门U2与第二与门U3的连接端为逻辑门电路的第三端，第一与门Ul的输出端为逻辑门电路的第四端。当DATAl端为“O”(低电平)时，二与门U3的I脚为高定平“ 1”，2脚为低电平“0”，故U3输出低电平，三极管Ql截止不导通，因此，发光二极管LEDl有电流通过并发光；非门U2输入为低电平“0”，反相后输出为高电平“I”;二与门Ul的输入端均为高电平“1”， 故Ul的输出为高电平，光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)控制端为高电平，因此光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)截止，虽有光照射也不导通。当DATAl端为“I”(高电平)时，二与门U3的I脚为高定平“ 1”，2脚也为高电平“1”，故U3输出高电平，NPN三极管Ql导通，因此，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”；二与门Ul的输入端2脚为高电平“1”，输入端I脚为低电平“0”，故Ul的输出为低电平，光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)控制端为低电平，因此光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)处于允许导通状态，因无光照射所以光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)也不导通。若DATAl外部输入信号为高阻状态或悬空状态时，电源VCC通过电阻Rl和二极管D2、D1将数据输入端DATAl上拉为高电平“1”，即能够保证信号输入端为一稳定高电平状态“I”。参照图10，当无光纤信号时，数据DATA2端通过电源VDD经电阻R4和二极管D3、D4上拉为高电平，即此时输出为高电平“1”，与输入端DATAl无光信号时为同样的逻辑电平“I”;而此时，非门U5的输入端经电源VDD通过电阻R4、二极管D3、D4上拉为高电平“1”，故非门U5的输出端为低电平“O”；此时，与门U4的输入端I脚为“ O ”，输入端2脚为“ 1”，故与门U4输出为低电平“O”；从而可控光敏三极管Q11(PNP-PH0T02)的控制端为低电平“0”，因此光敏三极管Q1KPNP-PH0T02)处于允许导通状态。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；光信号经过光纤到达光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)，从而光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)导通，将数据输出端DATA2拉为低电平“0”，与数据输入端DATAl为相同的低电平“0”，从而信号一致；同时D3导通，将与门U4的输入端2脚拉为低电平“0”，而此时与门U4的输入端I脚变为高电平，因非门U5的输入端变为低电平，故U5输出为高电平，所以，与门U4的输入端I脚为高电平，输入端2脚为低电平，因此与门U4仍就输出为低电平“0”，这样就保证光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)仍处于允许导通状态，从而保证数据输出端DATA2为稳定低电平信号“O”。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；从而光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)不导通，数据输出端DATA2为高电平“1”，与数据输入端DATAl为相同的高电平“ I ”，从而信号一致。图9中三极管Ql和图I O中的三极管Q2均为第一开关元件。实施例6:参照图11，该实施例与图9、10所示的实施例不同的是，增加了三极管Q2和比较器U4,(也就是图I 2中的三极管Q4和比较器U8)。当DATAl端为“O”(低电平)时，二与门U3的I脚为高定平“ 1”，2脚为低电平“0”，故U3输出低电平，NPN三极管Ql截止不导通，因此，发光二极管LEDl有电流通过并发 光；非门U2输入为低电平“0”，反相后输出为高电平“I”； 二与门Ul的输入端均为高电平“1”，故Ul的输出为高电平，光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)控制端为高电平，因此光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)截止，虽有光照射也不导通，比较器U4的8脚“ + ”没有电流流向U4的7脚U4输出低电平，NPN三极管Q2不导通。当DATAl端为“I”(高电平)时，二与门U3的I脚为高定平“ 1”，2脚也为高电平“1”，故U3输出高电平，NPN三极管Ql导通，因此，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；非门U2输入为高电平“1”，反相后输出为低电平“O”；二与门Ul的输入端2脚为高电平“1”，输入端I脚为低电平“0”，故Ul的输出为低电平，光敏三极管QlO(PNP-PHOTOl)控制端为低电平，因此光敏三极管Q10(PNP-PH0T01)处于允许导通状态，因无光照射所以光敏三极管QlO (PNP-PH0T01)也不导通，比较器U4的8脚“ + ”没有电流流向U4的7脚
U4输出低电平，NPN三极管Q2不导通。若DATAl外部输入信号为高阻状态或悬空状态时，电源VCC通过电阻Rl和二极管D2、D1将数据输入端DATAl上拉为高电平“1”，即能够保证信号输入端为一稳定高电平状态“I”。参照图12，当无光纤信号时，数据DATA2端通过电源VDD经电阻R4和二极管D3、D4上拉为高电平，即此时输出为高电平“1”，与输入端DATAl无光信号时为同样的逻辑电平“I”;而此时，非门U6的输入端经电源VDD通过电阻R4、二极管D3、D4上拉为高电平“1”，故非门U6的输出端为低电平“O”；此时，二与门U5的输入端I脚为低电平“0”，输入端2脚为高电平“1”，故与门U5输出为低电平“O”；从而可控光敏三极管Q11(PNP-PH0T02)的控制端为低电平“0”，因此光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)处于允许导通状态。当DATAl端为“O”(低电平)时，发光二极管LEDl有电流通过并发光；光信号经过光纤到达光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)，从而光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)导通，比较器U8的8脚“ + ”有电流流向U8的7脚U8输出高电平，NPN三极管Q4导通，将数据输出端DATA2拉为低电平“0”，与数据输入端DATAl为相同的低电平“0”，从而信号一致；同时D3导通，将二与门U5的输入端2脚拉为低电平“0”，而此时与门U5的输入端I脚变为高电平，因非门U6的输入端变为低电平，故U6输出为高电平，所以，与门U5的输入端I脚为高电平，输入端2脚为低电平，因此与门U5仍就输出为低电平“0”，这样就保证光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)仍处于允许导通状态，从而保证数据输出端DATA2为稳定低电平信号“O”。当DATAl端为“I”(高电平)时，发光二极管LEDl无电流通过所以不发光；从而光敏三极管Qll (PNP-PH0T02)不导通，比较器U8的8脚“ + ”没有电流流向U8的7脚U8输出低电平，NPN三极管Q4不导通，数据输出端DATA2为高电平“1”，与数据输入端DATAl为相同的高电平“ I ”，从而信号一致。三极管Ql和三极管Q3均为第一开关元件，比较器U4和比较器U8为驱动元件，三极管Q2和三极管Q4为第二开关元件。以下各实施例中的三极管Ql均为第一开关元件，比较器U4和三极管Q2分别为驱动元件和第二开关元件。上述已经通过多个实施例对本实用新型作出了详细的说明，下面简单叙述下其他的实施例。实施例7:参照图13，所述逻辑门电路包括与非门U1、非门U2和与门U3，所述与非门Ul的一输入端为逻辑门电路的第一端，与非门Ul的另一输入端连接非门U2的输出端，非门U2的输入端连接与门U3的一输入端，与门U3的另一输入端连接电源，非门U2和与门U3的连接端为逻辑门电路的第三端，与门U3的输出端为逻辑门电路的第二端，与非门Ul的输出端为逻辑门电路的第四端。(作为接收器时的视图省略)实施例8:参照图14，与图I 3的实施例不同的是，在第一正向导通元件和光敏三极管之间增加了比较器U4和三极管Q2。实施例9:参照图I 5，所述逻辑门电路包括非门U2、或非门Ul和与门U3，非门U2的输入端为逻辑门电路的第一端，非门U2的输出端连接或非门Ul的一输入端,或非门Ul的另一输入端作为逻辑门电路的第三端，同时连接与门U3的一输入端，与门U3的另一输入端连接电源，与门U3的输出端为逻辑门电路的第二端，或非门Ul的输出端为逻辑门电路的第四端。实施例10 :参照图16，与图15所示的实施例不同的是，在第一正向导通元件和光敏三极管之间增加了比较器U4和三极管Q2。实施例11 参照图17，所述逻辑门电路包括非门U2、或门Ul和与门U3,非门U2的输入端为逻辑门电路的第一端，非门U2的输出端连接或门Ul的一输入端，或门Ul的另一输入端连接与门U3的一输入端，同时为逻辑门电路的第三端，与门U3的另一输入端连接电源，与门U3的输出端为逻辑门电路的第二端，或门Ul的输出端为逻辑门电路。实施例12 参照图18，与图I 7所示的实施例不同的是，在第一正向导通元件和光敏三极管之间增加了比较器U4和三极管Q2。上述所述的DATAl和DATA2均为数据输入/输出端。本实用新型还公开了一种双向光纤收发集成芯片，包括一个以上所述的双向光纤收发器，所述双向光纤收发器包括电源、用于输入控制数据的数据输入/输出端、光接收元件、光发射元件和使光接收元件和光发射元件的导通状态始终相反的控制模块，所述控制模块的第一端连接电源，同时连接所述光发射元件的输入端，光发射元件的输出端连接控制模块的第二端，控制模块的第三端连接所述数据输入/输出端，控制模块的第四端连接所述光接收元件的控制端，光接收元件的数据输出正连接所述数据输入/输出端，光接收元件的数据输出负接地。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰 ，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种双向光纤收发器，其特征在于包括电源、用于输入控制数据的数据输入/输出端、光接收元件、光发射元件和使光接收元件和光发射元件的导通状态始终相反的控制模块， 所述控制模块的第一端连接电源，同时连接所述光发射元件的输入端，光发射元件的输出端连接控制模块的第二端，控制模块的第三端连接所述数据输入/输出端，控制模块的第四端连接所述光接收元件的控制端，光接收元件的数据输出正连接所述数据输入/输出端，光接收元件的数据输出负接地。
2.根据权利要求I所述的双向光纤收发器，其特征在于所述控制模块包括 第一负载兀件，其一端连接电源，另一端作为电源输出端； 第二负载元件，其一端通过所述第一负载元件连接电源，另一端连接所述光发射元件的输入端； 第一正向导通元件，输入端连接所述数据输入/输出端，输出端连接所述光接收元件的数据输出正； 第二正向导通元件，输入端通过第一负载元件连接电源，输出端连接所述光接收元件的数据输出正； 逻辑门电路，其第一端连接在第一负载元件和第二负载元件的公共连接点，还同时连接所述第二正向导通元件的输入端，其第二端连接光发射元件的输出端，其第三端连接所述数据输入/输出端，其第四端连接所述光接收元件的控制端。
3.根据权利要求2所述的双向光纤收发器,其特征在于在所述控制模块包括第一开关元件，所述逻辑门电路的第二端连接所述第一开关元件，所述第一开关元件连接所述光发射元件。
4.根据权利要求3所述的双向光纤收发器，其特征在于在所述第一正向导通元件和光接收元件之间连接有第二开关元件和一用于驱动所述第二开关元件的驱动元件，具体连接关系为所述光接收元件的数据输出正和数据输出负连接所述驱动元件，驱动元件连接所述第二开关元件，所述第二开关元件连接所述第一正向导通元件的输出端。
5.根据权利要求4所述的双向光纤收发器，其特征在于所述第一正向导通元件、第二正向导通元件为ニ极管或场效应管，所述第一开关元件、第二开关元件为三极管、场效应管或继电器，所述光发射元件为发光二极管，光接收元件为光敏三极管，所述驱动元件为运算放大器或比较器。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的双向光纤收发器，其特征在于所述逻辑门电路包括与门和非门，与门的ー输入端为所述逻辑门电路的第一端，非门的输入端为所述逻辑门电路的第二端，非门的输出端连接与门的另ー输入端，与门的输出端为所述逻辑门电路的第四端，非门的输入端还同时作为所述逻辑门电路的第三端。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的双向光纤收发器，其特征在于所述逻辑门电路包括非门和或门，非门的输入端为逻辑门电路的第一端，非门的输出端连接或门的ー输入端，或门的另一输入端为逻辑门电路的第二端，同时为逻辑门电路的第三端，或门的输出端为逻辑门电路的第四端。
8.根据权利要求2-5中任一项所述的双向光纤收发器，其特征在于所述逻辑门电路包括与非门、非门和与门，所述与非门的ー输入端为逻辑门电路的第一端，与非门的另ー输入端连接非门的输出端，非门的输入端连接与门的ー输入端，与门的另一输入端连接电源，非门和与门的连接端为逻辑门电路的第三端，与门的输出端为逻辑门电路的第二端，与非门的输出端为逻辑门电路的第四端。
9.根据权利要求2-5中任一项所述的双向光纤收发器，其特征在于所述逻辑门电路包括非门、或非门和与门，非门的输入端为逻辑门电路的第一端，非门的输出端连接或非门的ー输入端，或非门的另ー输入端作为逻辑门电路的第三端，同时连接与门的ー输入端，与门的另一输入端连接电源，与门的输出端为逻辑门电路的第二端，或非门的输出端为逻辑门电路的第四端。
10.一种双向光纤收发集成芯片，其特征在于包括ー个以上所述的双向光纤收发器，所述的双向光纤收发器包括电源、用于输入控制数据的数据输入/输出端、光接收元件、光发射元件和使光接收元件和光发射元件的导通状态始终相反的控制模块，所述控制模块的第一端连接电源，同时连接所述光发射元件的输入端，光发射元件的输出端连接控制模块的第二端，控制模块的第三端连接所述数据输入/输出端，控制模块的第四端连接所述光接收元件的控制端，光接收元件的数据输出正连接所述数据输入/输出端，光接收元件的数据输出负接地。
专利摘要本实用新型公开了一种双向光纤收发器及双向光纤收发芯片，其中一种双向光纤收发器，包括电源、用于输入控制数据的数据输入/输出端、光接收元件、光发射元件和使光接收元件和光发射元件的导通状态始终相反的控制模块，控制模块的第一端连接电源，同时连接光发射元件的输入端，光发射元件的输出端连接控制模块的第二端，控制模块的第三端连接数据输入/输出端、第四端连接光接收元件的控制端，光接收元件的数据输出正连接数据输入/输出端，光接收元件的数据输出负接地。光发射元件导通时(发光)，光接收元件不导通(不接收光)，做发射器；光接收元件导通(接收光)时，光发射元件不导通(不发光)，做接收器，该装置可做发射器和接收器，收发信号仅需一条光纤，成本低。还公开了一种双向光纤收发集成芯片。
文档编号H04B10/40GK202652227SQ20122018802
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者路锋, 张敬彬, 朱宗平, 孙德福, 郭广军, 李建辉, 郭平声 申请人:张敬彬, 路锋