专利名称：一种低延时输出接口电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低延时输出接口电路，属于提高时间间隔发生器精度和可靠性技术领域。
背景技术：
时间是物理学中最基本、最重要的物理量之一。在运动比赛、科学实验和生产应用中，往往涉及一个或多个事件的发生和结束的时间过程，这些时间关系的确定都需要精密的时间间隔测量。常用的时间间隔测量仪主要有秒表和毫秒仪。其中秒表包括机械秒表、电子秒表和电秒表。电秒表又分为指针式电秒表和电子式电秒表。时间间隔测量仪是否准确、是否达到规定要求，需要通过时间间隔发生器来确定。时间检定仪作为中精度时间间隔计量标准装置，用于检定机械秒表、电子秒表、指针式电秒表、数字式电秒表和数字式毫秒仪。它的基本功能是将内部高准确度高稳定性的石英晶体振荡器分频得到各种不同的标准时间间隔信号，通过电子控制电路和输出接口电路输出，对上述几种时间间隔测量仪进行直接检定。(指针式电秒表的检定时钟源为市电50Hz信号)根据国家相关检定规程,对秒表和毫秒仪的检定,需要时间检定仪输出多种工作模式下的时间间隔信号。目前已有的时间检定仪因其输出接口电路设计不够完善，在对指针式电秒表、数字式电秒表和数字式毫秒仪检定时存在输出延时较大、适用性差的缺陷，难以同时满足这些时间间隔测量仪的全部检定工作。同时，因输出接口缺乏有效的保护电路，在检定工作中可能因误接线而引起时间检定仪损坏。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种低延时输出接口电路，针对指针式电秒表、数字式电秒表和数字式毫秒仪的检定要求，提供一种低延时、具有完善保护功能和适应性好的时间检定仪输出接口电路。以克服现有技术的不足。本实用新型的技术方案一种低延时输出接口电路，该电路包括空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道；来自时间检定仪的两路标准时间隔信号的输出信号端同时与空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道的输入信号端INl和输入信号端IN2连接；空节点输出接口通道设有输出端I、输出端II和输出端III ；TTL电平输出接口通道设有输出端丄、输出端A和输出端B。前述输出接口电路中，所述空节点输出接口通道包括两路空节点子通道；一路空节点子通道设有输入信号端IN1，另一路空节点子通道设有输入信号端IN2 ;—路空节点子通道设有输出端I和输出端II，另一路空节点子通道设有输出端I和输出端III ;两路空节点子通道的输出端I并联连接。前述输出接口电路中，所述空节点子通道包括依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、空节点输出电路和输出保护电路；两路串联电路中的缓冲及光耦驱动电路直接与时间检定仪内部的+5V电源连接；两路串联电路中的高速光电耦合电路和空节点输出电路分别经DC/DC隔离电路与时间检定仪内部的+5V电源连接。前述输出接口电路中，所述TTL电平输出接口通道包括两路TTL电平子通道；一路TTL电平子通道设有输入信号端INl，另一路TTL电平子通道设有输入信号端IN2 ;—路TTL电平子通道设有输出端丄和输出端A，另一路TTL电平子通道设有输出端丄和输出端B ;两路TTL电平子通道的输出端丄并联连接。前述输出接口电路中，所述TTL电平子通道包括两路依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、TTL电平输出电路和输出保护电路；两路串联电路中的缓冲及光耦驱动电路直接与时间检定仪内部的+5V电源连接；两路串联电路中的高速光电耦合电路和TTL电平输出电路共同经DC/DC隔离电路与时间检定仪内部的+5V电源连接。前述输出接口电路中，所述空节点输出接口通道中的两个DC/DC隔离电路和TTL电平输出接口通道中的一个DC/DC隔离电路分别设有隔离电源输出端+VI、隔离电源输出端+V2、隔离电源输出端+V3和隔离接地点GNDl、隔离接地点GND2、隔离接地点GND3连接； 隔离电源输出端+Vl和隔离接地点GNDl与空节点输出接口通道中的一路空节点子通道连接；隔离电源输出端+V2和隔离接地点GND2与空节点输出接口通道中的另一路空节点子通道连接；隔离电源输出端+V3和隔离接地点GND3与TTL电平输出接口通道中的两路TTL电平子通道连接；DC/DC隔离电路包括型号为H0505S-1W的高隔离电源模块U4，电源模块U4的第2脚与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第5脚与隔离接地点GND1、隔离接地点GND2或隔离接地点GND3连接；来自时间检定仪内部的+5V电源经聚合开关Pl与电源模块U4的第I脚连接，电源模块U4的第I脚经电容Cl与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第7脚为隔离电源输出端+VI、隔离电源输出端+V2或隔离电源输出端+V3 ；电源模块U4的第7脚经电容C2与隔离接地点GNDl、隔离接地点GND2或隔离接地点GND3连接。前述输出接口电路中，所述空节点输出电路包括型号为BSP89的高速、高耐压N-MOS三极管Ql，Ql连接成漏极开路形式；三极管Ql的源极与隔离接地点GNDl或隔离接地点GND2连接，漏极与加速电路和桥式整流电路连接，栅极为信号输入端，栅极与源极之间并联有电阻R4;加速电路由二极管Dl和电阻R3串联构成，二极管Dl的正极与DC/DC隔离电路的输出端+Vl或输出端+V2连接；电阻R3与三极管Ql的漏极连接；桥式整流电路的正极与三极管Ql的漏极连接，桥式整流电路的负极与隔离接地点GNDl或隔离接地点GND2连接；桥式整流电路的两个交流输出端为与输出保护电路连接的输出端I和输出端II或输出端III。前述输出接口电路中，所述TTL电平输出电路包括型号为NC7SZ04的集成电路U3，集成电路U3的第3脚与隔离接地点GND3连接，第5脚与隔离电源+V3连接；隔离电源+V3经电阻R5和电阻R6串联后接地，电阻R5与电阻R6的连接点与集成电路U3的第2脚连接；集成电路U3的第4脚为输出端，经电阻R7与输出保护电路连接。前述输出接口电路中，所述空节点子通道和TTL电平子通道的输出保护电路包括TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7 ；TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7的一端连接在一起，熔断型保险F2的另一端与空节点输出接口通道的输出端子II或输出端子III连接，或熔断型保险F2的另一端与TTL电平输出接口通道的输出端子A或输出端子B连接；气体放电管D7的另一端与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接；TBU保护器件Fl的另一端经瞬态抑制二极管D6与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接；瞬态抑制二极管D6的两端为与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接的输入点；空节点子通道的瞬态抑制二极管D6型号为SMAJ90CA ；TTL电平子通道的瞬态抑制二极管D6型号为CDS0D323-T05C。前述输出接口电路中，所述空节点子通道和TTL电平子通道的缓冲及光耦驱动电路包括型号为NC7SZ04的集成电路U1，集成电路Ul的第3脚与时间检定仪的接地端GND连接，第5脚与DC/DC隔离电路中的电源输入端+V连接；第2脚为信号输入端与输入信号 INl或输入信号IN2连接,第4脚为输出端，与高速光电稱合电路的一输入端连接，第5脚经电阻Rl与高速光电耦合电路的另一输入端连接；所述空节点子通道和TTL电平子通道的高速光电耦合电路包括型号为6N137的集成电路U2，集成电路U2的第5脚与隔离接地端GND1、GND2或GND3连接，第8脚接隔离电源+VI、隔离电源+V2或隔离电源+V3 ;集成电路U2的第2脚和第3脚为信号输入端，集成电路U2的第8脚与第6脚之间并联有电阻R2，电阻R2两端为信号输出端与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接。与现有技术相比，本实用新型提供的时间检定仪输出接口电路不仅可在新设计的时间检定仪中直接采用，也能做成独立的电路板或模块对以前生产的时间检定仪进行改造升级。本实用新型输出接口电路时间延迟小、适应性强，使得时间检定仪能同时满足指针式电秒表、数字式电秒表和数字式毫秒仪的全部检定工作。本实用新型具有完善的输出保护措施能大大提高时间检定仪的可靠性和耐用性。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是空节点输出接口通道的结构框图；图3是空节点输出接口通道的电气原理图；图4是空节点输出电路原理图；图5是TTL电平输出接口通道的结构框图；图6是TTL电平输出接口通道的电气原理图；图7是DC/DC隔离电路原理图；图8是TTL电平输出电路原理图。图9是输出保护电路原理图；图10是缓冲及光耦驱动电路原理图；图11是闻速光电f禹合电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。图I是低延时输出接口电路的结构示意图，该电路包括空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道；来自时间检定仪的两路标准时间隔信号的输出信号端同时与空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道的输入信号端INl和输入信号端IN2连接；空节点输出接口通道设有输出端I、输出端II和输出端III ；TTL电平输出接口通道设有输出端丄、输出端A和输出端B。图2是空节点输出接口通道的结构框图；空节点输出接口通道包括两路空节点子通道；一路空节点子通道设有输入信号端IN1，另一路空节点子通道设有输入信号端IN2 ；一路空节点子通道设有输出端I和输出端II，另一路空节点子通道设有输出端I和输出端III ;两路空节点子通道的输出端I并联连接。空节点子通道包括依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、空节点输出电路和输出保护电路；两路串联电路中的缓冲及光耦驱动电路直接与时间检定仪内部的+5V电源连接；两路串联电路中的高速光电耦合电路和空节点输出电路分别经DC/DC隔离电路与时间检定仪内部的+5V电源连接。
·[0032]图3是空节点输出接口通道的电气原理图；图中画出了空节点输出接口通道中缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、空节点输出电路和输出保护电路的具体电路及连接关系。图4是空节点输出电路原理图；所述空节点输出电路包括型号为BSP89的高速、高耐压N-MOS三极管Ql，Ql连接成漏极开路形式；三极管Ql的源极与隔离接地点GNDl或隔离接地点GND2连接，漏极与加速电路和桥式整流电路连接，栅极为信号输入端，栅极与源极之间并联有电阻R4;加速电路由二极管Dl和电阻R3串联构成，二极管Dl的正极与DC/DC隔离电路的输出端+Vl或输出端+V2连接；电阻R3与三极管Ql的漏极连接；桥式整流电路的正极与三极管Ql的漏极连接，桥式整流电路的负极与隔离接地点GNDl或隔离接地点GND2连接；桥式整流电路的两个交流输出端为与输出保护电路连接的输出端I和输出端II或输出端III。图5是TTL电平输出接口通道的结构框图；TTL电平输出接口通道包括两路TTL电平子通道；一路TTL电平子通道设有输入信号端IN1，另一路TTL电平子通道设有输入信号端IN2 ;—路TTL电平子通道设有输出端丄和输出端A，另一路TTL电平子通道设有输出端丄和输出端B ;两路TTL电平子通道的输出端丄并联连接。TTL电平子通道包括两路依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、TTL电平输出电路和输出保护电路；两路串联电路中的缓冲及光耦驱动电路直接与时间检定仪内部的+5V电源连接；两路串联电路中的高速光电耦合电路和TTL电平输出电路共同经DC/DC隔离电路与时间检定仪内部的+5V电源连接。图6是TTL电平输出接口通道的电气原理图；图中画出了 TTL电平输出接口通道中缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、TTL电平输出电路和输出保护电路的具体电路及连接关系。图7是DC/DC隔离电路原理图；所述空节点输出接口通道中的两个DC/DC隔离电路和TTL电平输出接口通道中的一个DC/DC隔离电路分别设有隔离电源输出端+VI、隔离电源输出端+V2、隔离电源输出端+V3和隔离接地点GNDl、隔离接地点GND2、隔离接地点GND3连接；隔离电源输出端+Vl和隔离接地点GNDl与空节点输出接口通道中的一路空节点子通道连接；隔离电源输出端+V2和隔离接地点GND2与空节点输出接口通道中的另一路空节点子通道连接；隔离电源输出端+V3和隔离接地点GND3与TTL电平输出接口通道中的两路TTL电平子通道连接；DC/DC隔离电路包括型号为H0505S-1W的高隔离电源模块U4，电源模块U4的第2脚与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第5脚与隔离接地点GNDl、隔离接地点GND2或隔离接地点GND3连接；来自时间检定仪内部的+5V电源经聚合开关Pl与电源模块U4的第I脚连接，电源模块U4的第I脚经电容Cl与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第7脚为隔离电源输出端+Vl、隔离电源输出端+V2或隔离电源输出端+V3 ；电源模块U4的第7脚经电容C2与隔离接地点GND1、隔离接地点GND2或隔离接地点GND3连接。图8是TTL电平输出电路的电气原理图；所述TTL电平输出电路包括型号为NC7SZ04的集成电路U3，集成电路U3的第3脚与隔离接地点GND3连接，第5脚与隔离电源+V3连接；隔离电源+V3经电阻R5和电阻R6串联后接地，电阻R5与电阻R6的连接点与集成电路U3的第2脚连接；集成电路U3的第 4脚为输出端，经电阻R7与输出保护电路连接。图9是空节点子通道和TTL电平子通道的输出保护电路；所述空节点子通道和TTL电平子通道的输出保护电路包括TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7 ；TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7的一端连接在一起，熔断型保险F2的另一端与空节点输出接口通道的输出端子II或输出端子III连接，或熔断型保险F2的另一端与TTL电平输出接口通道的输出端子A或输出端子B连接；气体放电管D7的另一端与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接；TBU保护器件Fl的另一端经瞬态抑制二极管D6与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接；瞬态抑制二极管D6的两端为与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接的输入点；空节点子通道的瞬态抑制二极管D6型号为SMAJ90CA ；TTL电平子通道的瞬态抑制二极管D6型号为CDS0D323-T05C。图10是缓冲及光耦驱动电路的电气原理图；所述空节点子通道和TTL电平子通道的缓冲及光耦驱动电路包括型号为NC7SZ04的集成电路U1，集成电路Ul的第3脚与时间检定仪的接地端GND连接，第5脚与DC/DC隔离电路中的电源输入端+V连接；第2脚为信号输入端与输入信号INl或输入信号IN2连接,第4脚为输出端,与高速光电稱合电路的一输入端连接，第5脚经电阻Rl与高速光电耦合电路的另一输入端连接。图11是高速光电稱合电路的电气原理图；所述高速光电稱合电路包括型号为6N137的集成电路U2，集成电路U2的第5脚与隔离接地端GNDl、GND2或GND3连接，第8脚接隔离电源+VI、隔离电源+V2或隔离电源+V3 ;集成电路U2的第2脚和第3脚为信号输入端，集成电路U2的第8脚与第6脚之间并联有电阻R2，电阻R2两端为信号输出端与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接。下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。实施例。该电路由空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道两部分组成。空节点输出接口通道主要用于指针式电秒表的检定，也可根据需要用于数字式电秒表和数字式毫秒仪的检定。TTL电平输出接口通道用于数字式电秒表和数字式毫秒仪的检定。输入信号为来自时间检定仪内部微处理器或内部其它数字电路产生的两路标准时间隔信号INl和IN2。为了提高检测精度，标准时间隔信号INl和IN2经过的每个通道的总延时应尽可能小，对组成传输通道的每个单元和元器件型号都精心设计和选择。根据国家检定规程，对时间检定仪准确度的相关要求是检定指针式电秒表时优于±0. 6ms(内部频率振荡器与市电同步);检定数字式电秒表时优于土(5X 10 7X输出时间间隔十0. Olms);检定数字式毫秒仪时优于土(5X10_7X输出时间间隔+ 3此)。由此可见检定数字式毫秒仪时对时间检定仪准确度的要求最高。3此是对时间检定仪的最大固有误差的要求。该固有误差由输出接口电路和时间检定仪生成时间间隔信号的微处理器或其它数字电路造成。为使时间检定仪的最大固有误差小于3此，本实用新型的最大延时指标要求如下空节点输出接口通道小于0. 5I^s ；TTL电平输出接口通道小于0. 2阽。如图2和图3所示，前述空节点输出接口通道包括两路完全相同的空节点子通道；空节点子通道包括依次串联连接的 缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、空节点输出电路和输出保护电路；两路空节点子通道的缓冲及光耦驱动电路输入端分别与输入信号端INl和输入信号端IN2连接；两路空节点子通道的接到输出保护电路后的输出信号公共端与输出端子I连接；一路空节点子通道的接到输出保护电路后的输出信号端与输出端子II连接，另一路空节点子通道的接到输出保护电路后的输出信号端与输出端子III连接；两路空节点子通道的缓冲及光耦驱动电路电源直接与来自时间检定仪内部的+5V直流电源连接；两路空节点子通道的高速光电耦合电路和空节点输出电路电源分别与两个DC/DC隔离电路的输出端+Vl和+V2连接。空节点输出接口通道包括两路完全相同的空节点子通道；一路为标准时间隔信号INl的通道，另一路为标准时间隔信号IN2的通道。输入的两路标准时间隔信号具有4种不同的组合方式，分别是单路负脉冲标准宽度的信号、单路正脉冲标准宽度的信号、两路正脉冲标准间隔的信号和两路负脉冲标准间隔的信号。空节点子通道包括依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、空节点输出电路和输出保护电路；两路空节点子通道的缓冲及光耦驱动电路输入端分别与输入信号端INl和IN2连接；两路空节点子通道的接到输出保护电路后的输出信号公共端与输出端子I连接；一路空节点子通道的接到输出保护电路后的输出信号端与输出端子II连接，另一路接到空节点子通道后的输出保护电路的输出信号端与输出端子III连接；对应于四种不同组合方式的输入信号，从空节点输出接口通道I、II、III端输出的信号方式分别为一对空节点闭合持续期、一对空节点断开持续期、两对空节点断开的时间间隔和两对空节点先后瞬间闭合时的时间间隔；两路空节点子通道的缓冲及光耦驱动电路电源直接与+5V直流电源连接；两路空节点子通道的高速光电耦合电路和空节点输出电路电源分别经DC/DC隔离电路与+5V直流电源连接。由此带来的好处是一是实现输出电路与时间检定仪及其它电路的电气绝缘。消除被检仪器同时间检定仪的其它电路间的相互影响，防止被检仪器对时间检定仪微处理器部分的干扰。特别是在检定指针式电秒表时，由于某些指针式电秒表的输入端与220V市电间无绝缘，稍不注意时间检定仪的输出端有可能带电，若时间检定仪输出端与时间检定仪的其它电路之间无绝缘，有可能使时间检定仪整机加上危险电压。这对检定人员和时间检定仪自身的安全是一个极大的威胁。使用高速光电耦合电路和DC/DC隔离转换器实现电气绝缘，这一威胁得以消除。二是使空节点输出通道的两个子通道之间的公共地得以去除，在最后输出时才加以互联，从而能从I、II、III三个输出端输出4种以上组合方式的时间间隔信号。这样就克服了以往空节点输出通道电路需要采用延时很大的继电器来切换输出信号组合方式的弊端。如图5和图6所示，前述TTL电平输出接口通道包括两路完全相同的TTL电平子通道；一路为标准时间隔信号INl的通道，另一路为标准时间隔信号IN2的通道。输入的两路标准时间隔信号具有4种不同的组合方式，分别是单路负脉冲标准宽度的信号、单路正脉冲标准宽度的信号、两路正脉冲标准间隔的信号和两路负脉冲标准间隔的信号。TTL电平子通道包括依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、TTL电平输出电路和输出保护电路；两路TTL电平子通道的缓冲及光耦驱动电路输入端分别与输入信号端INl和输入信号端IN2连接；对应于四种不同组合方式的输入信号，从TTL电平输出接口通道丄、A、B端输出的信号方式分别为一对TTL电平闭合持续期、一对TTL电平断开持续期、两对TTL电平断开的时间间隔和两对TTL电平先后瞬间闭合时的时间间隔；两路TTL电平子通道的接地点分别与输出端子丄连接；一路TTL电平子通道的输出保护电路的输出信号与输出端子A连接，另一路TTL电平子通道的输出保护电路的输出信号与输出端子B连接；两路TTL电平子通道的缓冲及光耦驱动电源直接与+5V直流电源连接；两路TTL电平子通道的高速光电耦合电路和TTL电平输出电路电源经DC/DC隔离电路与+5V直流电源连接。由此带来的好处如同空节点子通道一样。一是实现输出电路与时间检定仪及其它电路的电气绝缘。消除被检仪器同时间检定仪的其它电路间的相互影响，防止被检仪器对时间检定仪微处理器部分的干扰。使用高速光电耦合电路和DC/DC隔离转换器实现电气绝缘，这一威胁得以消除。二是使TTL电平输出通道的两个子通道之间的公共地得以去除，在最后输出时才加以互联，从而能从丄、A、B三个输出端输出4种以上组合方式的时间间隔信号。这样就克服了以往TTL电平输出通道电路需要采用延时很大的继电器来切换输出信号组合方式的弊端。如图4所示，前述空节点输出电路采用型号为BSP89的N-MOS三极管Ql连接成漏极开路形式；使用N-MOS三极管作漏极开路电路的特点是输入电阻高可直接驱动、延时小。通过对多种型号的双极晶体管和MOS三极管的分析和实验，最终选择了本实用新型的空节点输出电路中开路电路的形式和MOS三极管的具体型号。其工作电流、耐压和延时能完全满足不同被检对象的要求。三极管Ql的源极接地，漏极与加速电路和桥式整流电路连接，栅极为信号输入端，栅极与源极之间并联有电阻R4 ;加速电路由一只肖特基二极管Dl和一只电阻R3串联构成，加速电路使三极管Ql的截止时间缩短约50% ;桥式整流电路用以消除被检对象的极性影响。桥式整流电路接到N-MOS三极管漏极开路电路的输出，实现被检对象的无极性空节点模拟接口。桥式整流电路由肖特基二极管组成。所选型号的肖特基二极管具有耐压高、速度快和压降低的特点。如图8所示，前述TTL电平输出电路包括型号为NC7SZ04的集成电路U3，集成电路U3的第3脚与隔离接地点GND3连接，第5脚与隔离电源+V3连接；隔离电源+V3经电阻R5和电阻R6串联后接地，电阻R5与电阻R6的连接点与集成电路U3的第2脚连接；集成电路U3的第4脚为输出端，经电阻R7与输出保护电路连接。该电路选用型号为NC7SZ04的CMOS超高速反相门，传输延迟时间极小，输出驱动能力大，可以轻松驱动后续的各种数字式电秒表和数字式毫秒仪。如图9所示，前述空节点子通道和TTL电平子通道的输出保护电路包括TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7 ；TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7的一端连接在一起，熔断型保险F2的另一端与空节点输出接口通道的输出端子II或输出端子III连接，或熔断型保险F2的另一端与TTL电平输出接口通道的输出端子A或输出端子B连接；气体放电管D7的另一端与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出、接口通道的输出端子丄连接；TBU保护器件Fl的另一端经瞬态抑制二极管D6与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接；瞬态抑制二极管D6的两端为与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接的输入点，空节点子通道的瞬态抑制二极管D6型号为SMAJ90CA ；TTL电平子通道的瞬态抑制二极管D6型号为CDS0D323-T05C。该电路使用先进的电路保护技术，对时间检定仪的输出接口进行过流过压的快速保护，防止在检定时因连线接错造成输出电路的损坏。如以前部分检定机构在时间检定仪的使用过程中，因被检仪表的种类和型号繁多，有时会将被检仪器的220V电源错接到时间检定仪的输出端上，从而导致时间检定仪损坏。如图10所示，前述空节点子通道和TTL电平子通道的缓冲及光耦驱动电路 包括型号为NC7SZ04的集成电路U1，集成电路Ul的第3脚与时间检定仪的接地端GND连接，第5脚与DC/DC隔离电路中的电源输入端+V连接；第2脚为信号输入端与输入信号INl或输入信号IN2连接,第4脚为输出端,与高速光电稱合电路的一输入端连接,第5脚经电阻Rl与高速光电耦合电路的另一输入端连接。如图11所示，前述空节点子通道和TTL电平子通道的高速光电耦合电路包括型号为6N137的CMOS超高速反相门集成电路U2，其最大传输延迟时间为75ns，隔离电压2500V。满足传输低延时和隔离安全性的要求。集成电路U2的第5脚与隔离接地端GNDl、GND2或GND3连接，第8脚接隔离电源+Vl、+V2或+V3 ;集成电路U2的第2脚和第3脚为信号输入端，集成电路U2的第8脚与第6脚之间并联有电阻R2，集成电路U2的第8脚和第6脚为信号输出端与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接。该电路选用与缓冲及光耦驱动电路相同的CMOS超高速反相门，传输延迟时间极小，输出驱动能力大，可以轻松驱动后续的各种数字式电秒表和数字式毫秒仪。如图7所示，前述低延时输出接口电路设有三个DC/DC隔离电路；DC/DC隔离电路包括型号为H0505S-1W的高隔离电源模块U4，电源模块U4的第2脚与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第5脚与隔离接地点GND1、GND2或GND3连接；来自时间检定仪内部的+5V电源经聚合开关Pl与电源模块U4的第I脚连接，电源模块U4的第I脚经电容Cl与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第7脚为隔离电源的输出端+Vl、+V2或+V3 ；电源模块U4的第7脚经电容C2与隔离接地点GND1、GND2或GND3连接。空节点输出接口通道使用两只DC/DC隔离转换器，两路空节点子通道的高速光电耦合电路和空节点输出电路分别经DC/DC隔离电路与+5V直流电源连接。TTL电平输出接口通道使用I只DC/DC隔离转换器，加到本实用新型的+5V电源经DC/DC隔离转换器后输出隔离的+5V电源，同时供两路子通道的光电耦合器次级侧和TTL电平输出电路使用。本实施例的补充说明空节点输出电路(见图4)中N-MOS三极管Q2的型号为BSP89，接成漏极开路电路，其源极接地GND，漏极接到加速电路和桥式整流电路上。二极管Dl和电阻R3串联组成充电加速电路。二极管Dl型号为STPS1150A。Dl的正极接到隔离电源+VI、+V2。R3的另一端接到三极管Q2的漏极。二极管D2、D3、D4和D5均为型号STPS1150A，接成全波桥式整流电路。该全波桥式整流电路的输出正极与Q2的漏极相连，输出负极接到隔离地GND1、GND2，全波桥式整流电路的两个交流节点与输出保护电路连接。TTL电平输出电路(见图8)中的CMOS超高速反相门集成电路U3的型号为NC7SZ04。集成电路U3第2脚输入端与标准时间隔信号连接，第I脚悬空；第5脚接到隔离电源+V3 ;第3脚接隔离地GND3 ;第4脚为反相输出端经光耦驱动限流电阻R7与输出保护电路连接。输出保护电路(见图9)中TBU保护器件Fl的型号为TBU-CA085-100-WH，它的一端与空节点输出电路或TTL电路输出电路的输出端连接，另一端与熔断型保险F2和气体放电管D7的连接点连接。熔断型保险F2的型号为0461. 500ER，熔断型保险F2的另一端与空节点输出接口通道的输出端子II或输出端子III连接，或熔断型保险F2的另一端与TTL电平输出接口通道的输出端子A或输出端子B连接；气体放电管D7的型号为2027-47-BLF，它的另一端与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接。输出保护电路的工作原理是若过高的瞬态电压或连续电压进入空节点通道，TVS管首先动作，将危险电压限制到安全范围内。此时若通过TBU电流保护器件的电流超过保护电流，TBU电流保护器件迅速动作，将电流关断，使得空节点通道得到保护。由于TBU电流保 护器件的耐压不高，通常为850V，更高的电压将会损坏TBU，因此电路又使用气体放电管对TBU进行电压保护。气体放电管的动作电压选取小于TBU耐压值上。而能量较大的冲击可能导致气体放电管的损坏，因此在输出端的最后一级加入熔断型保险作为保护。这种组合保护方式使得空节点通道得到彻底保护。空节点子通道和TTL电平子通道中的缓冲及光耦驱动电路(见图10)、高速光电耦合电路(见图11)、输出保护电路(见图9)和DC/DC隔离电路(见图7)均相同，其中空节点子通道中的输出保护电路和TTL电平子通道中的输出保护电路中的瞬态抑制二极管D6型号不同，空节点子通道的瞬态抑制二极管D6的型号为SMAJ90CA ；TTL电平子通道的瞬态抑制二极管D6的型号为CDS0D323-T05C。
权利要求1.一种低延时输出接口电路，其特征在于该电路包括空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道；来自时间检定仪的两路标准时间隔信号的输出信号端同时与空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道的输入信号端INl和输入信号端IN2连接；空节点输出接口通道设有输出端I、输出端II和输出端III ；TTL电平输出接口通道设有输出端丄、输出端A和输出端B。
2.根据权利要求I所述低延时输出接口电路，其特征在于所述空节点输出接口通道包括两路空节点子通道；一路空节点子通道设有输入信号端IN1，另一路空节点子通道设有输入信号端IN2 路空节点子通道设有输出端I和输出端II，另一路空节点子通道设有输出端I和输出端III ;两路空节点子通道的输出端I并联连接。
3.根据权利要求2所述低延时输出接口电路，其特征在于所述空节点子通道包括依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、空节点输出电路和输出保护电路；两路串联电路中的缓冲及光耦驱动电路直接与时间检定仪内部的+5V电源连接；两路串联电路中的高速光电耦合电路和空节点输出电路分别经DC/DC隔离电路与时间检定仪内部的+5V电源连接。
4.根据权利要求I所述低延时输出接口电路，其特征在于所述TTL电平输出接口通道包括两路TTL电平子通道；一路TTL电平子通道设有输入信号端IN1，另一路TTL电平子通道设有输入信号端IN2 ;—路TTL电平子通道设有输出端丄和输出端A，另一路TTL电平子通道设有输出端丄和输出端B ;两路TTL电平子通道的输出端丄并联连接。
5.根据权利要求4所述低延时输出接口电路，其特征在于所述TTL电平子通道包括两路依次串联连接的缓冲及光耦驱动电路、高速光电耦合电路、TTL电平输出电路和输出保护电路；两路串联电路中的缓冲及光耦驱动电路直接与时间检定仪内部的+5V电源连接；两路串联电路中的高速光电耦合电路和TTL电平输出电路共同经DC/DC隔离电路与时间检定仪内部的+5V电源连接。
6.根据权利要求3或5所述低延时输出接口电路，其特征在于所述空节点输出接口通道中的两个DC/DC隔离电路和TTL电平输出接口通道中的一个DC/DC隔离电路分别设有隔尚电源输出纟而+Vl、隔尚电源输出纟而+V2、隔尚电源输出纟而+V3和隔尚接地点GNDl、隔尚接地点GND2、隔离接地点GND3连接；隔离电源输出端+VI和隔离接地点GNDI与空节点输出接口通道中的一路空节点子通道连接；隔离电源输出端+V2和隔离接地点GND2与空节点输出接口通道中的另一路空节点子通道连接；隔离电源输出端+V3和隔离接地点GND3与TTL电平输出接口通道中的两路TTL电平子通道连接；DC/DC隔离电路包括型号为H0505S-1W的高隔离电源模块U4，电源模块U4的第2脚与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第5脚与隔离接地点GND1、隔离接地点GND2或隔离接地点GND3连接；来自时间检定仪内部的+5V电源经聚合开关Pl与电源模块U4的第I脚连接，电源模块U4的第I脚经电容Cl与时间检定仪的接地端GND连接，电源模块U4的第7脚为隔离电源输出端+VI、隔离电源输出端+V2或隔离电源输出端+V3 ;电源模块U4的第7脚经电容C2与隔离接地点GNDl、隔离接地点GND2或隔离接地点GND3连接。
7.根据权利要求3所述低延时输出接口电路，其特征在于所述空节点输出电路包括型号为BSP89的高速、高耐压N-MOS三极管Ql，Ql连接成漏极开路形式；三极管Ql的源极与隔离接地点GNDl或隔离接地点GND2连接，漏极与加速电路和桥式整流电路连接，栅极为信号输入端，栅极与源极之间并联有电阻R4 ;加速电路由二极管Dl和电阻R3串联构成，二极管Dl的正极与DC/DC隔离电路的输出端+Vl或输出端+V2连接；电阻R3与三极管Ql的漏极连接；桥式整流电路的正极与三极管Ql的漏极连接，桥式整流电路的负极与隔离接地点GNDl或隔离接地点GND2连接；桥式整流电路的两个交流输出端为与输出保护电路连接的输出端I和输出端II或输出端III。
8.根据权利要求5所述低延时输出接口电路，其特征在于所述TTL电平输出电路包括型号为NC7SZ04的集成电路U3，集成电路U3的第3脚与隔离接地点GND3连接，第5脚与隔离电源+V3连接；隔离电源+V3经电阻R5和电阻R6串联后接地，电阻R5与电阻R6的连接点与集成电路U3的第2脚连接；集成电路U3的第4脚为输出端，经电阻R7与输出保护电路连接。
9.根据权利要求3或5所述低延时输出接口电路，其特征在于所述空节点子通道和TTL电平子通道的输出保护电路包括TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7 ；TBU保护器件F1、熔断型保险F2和气体放电管D7的一端连接在一起，熔断型保险F2的另一端与空节点输出接口通道的输出端子II或输出端子III连接，或熔断型保险F2的另一端与TTL电平输出接口通道的输出端子A或输出端子B连接；气体放电管D7的另一端与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接；TBU保护器件Fl的另一端经瞬态抑制二极管D6与空节点输出接口通道的输出端子I或TTL电平输出接口通道的输出端子丄连接；瞬态抑制二极管D6的两端为与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接的输入点；空节点子通道的瞬态抑制二极管D6型号为SMAJ90CA ；TTL电平子通道的瞬态抑制二极管D6型号为CDS0D323-T05C。
10.根据权利要求3或5所述低延时输出接口电路，其特征在于所述空节点子通道和TTL电平子通道的缓冲及光耦驱动电路包括型号为NC7SZ04的集成电路U1，集成电路Ul的第3脚与时间检定仪的接地端GND连接，第5脚与DC/DC隔离电路中的电源输入端+V连接；第2脚为信号输入端与输入信号INl或输入信号IN2连接,第4脚为输出端,与高速光电耦合电路的一输入端连接，第5脚经电阻Rl与高速光电耦合电路的另一输入端连接；所述空节点子通道和TTL电平子通道的高速光电耦合电路包括型号为6N137的集成电路U2，集成电路U2的第5脚与隔离接地端GND1、GND2或GND3连接，第8脚接隔离电源+VI、隔离电源+V2或隔离电源+V3 ;集成电路U2的第2脚和第3脚为信号输入端，集成电路U2的第8脚与第6脚之间并联有电阻R2，电阻R2两端为信号输出端与空节点输出电路或TTL电平输出电路连接。
专利摘要本实用新型公开了一种低延时输出接口电路。该电路包括空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道；空节点输出接口通道的最大延时小于0.5μs；TTL电平输出接口通道最大延时小于0.2μs；来自时间检定仪的两路标准时间隔信号同时作为空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道的输入信号；空节点输出接口通道和TTL电平输出接口通道分别设有三个输出端。本实用新型不仅可在新设计的时间检定仪中直接采用，也能做成独立的电路板或模块对以前生产的时间检定仪进行改造升级。因输出接口电路时间延迟小、适应性强，使得时间检定仪能同时满足指针式电秒表、数字式电秒表和数字式毫秒仪的全部检定工作。完善的输出保护措施能大大提高时间检定仪的可靠性和耐用性。
文档编号H03K19/0175GK202513905SQ20122012472
公开日2012年10月31日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者杨楠, 沈力, 韩锋, 顾庆同, 龙波 申请人:贵州省计量测试院