一种数字总线隔离通信电路的制作方法

本发明涉及一种适用于总线式数字温度和湿度传感器的用于实现总线隔离及数据通信的电路。

背景技术：

现在单线或二线数据总线式的数字温度和湿度传感器已在许多领域应用。虽然用数字信号通过总线传输得到温度、湿度测量值比传统的模式信号通过电缆线传输测量可靠并抗干扰能力强，但也存在信号采集系统与总线隔离困难问题。

一般工业仪表数字信号输入用光耦隔离比较常见，其典型应用电路如图1所示，图中r1、r2为电阻，u1为光耦器件。光耦输入信号in为高电平时，光耦不导通，光耦输出out为高电平；光耦输入信号in为低电平时，光耦导通，光耦输出out为低电平。但此电路具体应用时对光耦输入信号in的电压值有具体要求，若vcc为5v电压供电系统，则信号in的高电平电压不能低于3.3v，因为光耦输入导通电压典型为1.15v，则5-3.3-1.15＝0.55(v)，若电阻r1为510ω，流过电阻r1的电流大约为1ma，光耦处于导通状态。实际应用中，信号采集系统内部信号电平高低值一定，但外部数字总线的电压范围很宽，从2.7v～5.5v，只要电压高于2.5v就认为是高电平，这样如图1所示的电路应用受到限制。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：用相同电路实现宽电压范围的数字信号输入及输出。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种数字总线隔离通信电路，其特征在于，包括多路输入/输出电路，每路输入/输出电路包括数字信号输入端、数字信号输出端、数字信号输入/输出端、一路输入电路及一路输出电路，其中：

数字信号输出端经由输出电路连接数字信号输入/输出端，输出电路包括光电耦合电路一及开漏比较器一，光电耦合电路一的输入连接数字信号输出端，光电耦合电路一的输出连接开漏比较器一的同相输入端，开漏比较器一的反相输入端输入比较电压，开漏比较器一的输出端连接数字信号输入/输出端，恒压源经由电阻一连接开漏比较器一的输出端；

数字信号输入/输出端经由输入电路连接数字信号输入端，输入电路包括光电耦合电路二及开漏比较器二，数字信号输入/输出端连接开漏比较器二的同相输入端，恒压源经由电阻一亦连接开漏比较器二的同相输入端，开漏比较器二的反相输入端输入比较电压，开漏比较器二的输出端连接光电耦合电路二的输入，光电耦合电路二的输出连接数字信号输入端。

优选地，恒压源经由电阻二连接所述开漏比较器二的输出端。

本发明电路实现简单、可靠，不仅适用对宽电压范围的数字总线的输入/输出信号的隔离和通信，也适用工业应用中24v的开关量信号输入/输出电路，并且24v开关量电压的高电平阈值可根据需要任意设定，通过调整比较参考电压vr值就能实现。

附图说明

图1为现有的单线光耦隔离的数字信号传输电路；

图2为实施例中公开的单线数据总线输入/输出电路。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

以如图2所示的单线数据总线输入/输出电路为例，对本发明提供的一种数字总线隔离通信电路进行进一步的说明。

如图2所示的单线数据总线输入/输出电路，主要由光耦器件u1、u2，开漏输出比较器u3a、u3b，电阻r1～r6，恒压源vcc、vdd组成。开漏输出比较器和一般的比较器不同之处在于比较器输出的高电平电压值有外部电路决定，这样与比较器自身工作电压无关。光耦u1和开漏输出比较器u3a组成数字信号输出电路；光耦u2和开漏输出比较器u3b组成数字信号输入电路。d10ut为输出数字信号，d1in为输入数字信号，db1为输入/输出数字信号，vr为比较器比较参考电压可根据需要设定，此电路中设计为1.5v。

图2电路的工作原理为：

1.电路作数字信号输出时

(1)信号d10ut为高电平时，光耦u1不导通，光耦输出为高电平，即in+为高电平，所以无论在5v供电电压系统，还是3.3v供电电压系统，in+电压都高于vr，比较器u3a输出为高电平，并且高电平电压值由上拉电阻r3上的电压vdd决定；

(2)信号d10ut为低电平时，光耦u1导通，光耦输出为低电平，即in+为低电平，in+电压低于vr，比较器u3a输出为低电平。

2.电路作数字信号输入时

(1)信号d10ut置高电平，释放总线信号db1，即db1为高电平状态，此原理已由前面电路作数字信号输出时阐明；

(2)输入信号db1为高电平时，由于db1电压高于vr，比较器u3b输出高电平，即out为高电平，光耦u2不导通，光耦输出为高电平，即信号d1in为高电平；

(3)db1总线信号为低电平时，由于db1电压低于vr，比较器u3b输出低电平，即out为低电平，光耦u2导通，光耦输出为低电平，即信号d1in为低电平。

本发明对需要隔离、通信的数字总线电压范围要求低，电路通用性强，3.3v供电系统和5v供电系统都适用，甚至工业标准的24v电压信号系统都适用。高电平的电压阈值可根据要求任意设计给定。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种数字总线隔离通信电路，其特征在于，包括多路输入/输出电路，每路输入/输出电路包括数字信号输入端、数字信号输出端、数字信号输入/输出端、一路输入电路及一路输出电路。本发明电路实现简单、可靠，不仅适用对宽电压范围的数字总线的输入/输出信号的隔离和通信，也适用工业应用中24V的开关量信号输入/输出电路，并且24V开关量电压的高电平阈值可根据需要任意设定，通过调整比较参考电压Vr值就能实现。

技术研发人员：郑陆君
受保护的技术使用者：上海微程电气设备有限公司
技术研发日：2017.09.15
技术公布日：2018.02.09