一种信号隔离双向通信电路的制作方法

文档序号:15246560发布日期:2018-08-24 19:10阅读:160来源:国知局

本实用新型属于电子电路技术领域,尤其涉及一种信号隔离双向通信电路。



背景技术:

在大多数控制系统中,例如电池管理系统,为了增强系统的稳定性,一般会在系统的主控模块与外部功能模块之间进行信号隔离。光电耦合器是种类最多、用途最广的利用信号隔离器件之一,一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管,使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。由于光电耦合器中输入输出信号互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

但在现有的通信电路中,使用普通光电耦合器的信号隔离电路动态响应速度较低,信号隔离效果不佳,已经难以满足电子高速发展的需求



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型实施例提供了一种信号隔离双向通信电路,以解决现有技术中使用普通光电耦合器的信号隔离电路动态响应速度较低,信号隔离效果不佳的问题。

本实用新型是这样实现的:提供了一种信号隔离双向通信电路,包括:

第一输入输出端;第二输入输出端;并联在所述第一输入输出端和所述第二输入输出端的第一信号隔离电路和第二信号隔离电路;

上述第一信号隔离电路包括第一光电耦合器,第一光电耦合器的输入端与第一输入输出端连接,第一光电耦合器的输出端与第二输入输出端连接;

上述第二信号隔离电路包括第二光电耦合器,第二光电耦合器的输入端与第二输入输出端连接,第二光电耦合器的输出端与第一输入输出端连接。

进一步地,第一光电耦合器与第二光电耦合器通过第一PMOS管与第一输入输出端连接;

第一光电耦合器与第二光电耦合器通过第二PMOS管与所述第二输入输出端连接。

进一步地,上述第一光电耦合器包括第一发光二极管和第一光敏三极管;

第一发光二极管通过第一电阻和第二电阻与第一输入输出端连接,并接收第一初级信号;

第一光敏三极管的发射极接地,第一光敏三极管的集电极通过第一上拉电阻与第二电压源连接,并通过第四电阻与第二输入输出端连接,输出第一次级信号。

进一步地,上述第二光电耦合器包括第二发光二极管和第二光敏三极管;

第二发光二极管的阴极通过第二上拉电阻与第二电压源连接,第二发光二极管的阳极通过第三电阻与第二输入输出端连接,并接收第二初级信号;

第二光敏三极管的集电极通过第一上拉电阻与第一电压源连接,第二光敏三极管的发射极通过第二电阻与第一输入输出端连接,输出第二次级信号。

进一步地,上述第一发光二极管的阳极与第一PMOS管的栅极连接,第一输入输出端与第一PMOS管的源极连接,第二光敏三极管的发射极与第一PMOS管的漏极的一端连接,第一PMOS管的漏极的另一端接地。

进一步地,上述第二发光二极管的阳极与第二PMOS管的栅极连接,第二输入输出端与第二PMOS管的源极连接,第一光敏三极管的发射极与第二PMOS管的漏极的一端连接,第二PMOS管的漏极的另一端接地。

再进一步地,上述的任一项信号隔离双向通信电路,第一光电耦合器或第二光电耦合器的封装方式为6脚封装。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是:提供了一种信号隔离双向通信电路,通过将PMOS管与光电耦合器连接,提高了信号隔离电路的响应速度,满足高速隔离通信要求;并且降低了电路中的信号干扰,提升信号隔离效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的信号隔离双向通信电路的结构示意图;

图2是图1中光电耦合器的内部结构示意图。

具体实施方式

以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本实用新型实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

图1示出了本实用新型第一实施例提供的信号隔离双向通信电路的结构示意图,为了便于说明,仅示出了与本实施例相关的部分,详述如下:

一种信号隔离双向通信电路,包括:第一输入输出端1;第二输入输出端2;

并联在所述第一输入输出端1和所述第二输入输出端2的第一信号隔离电路3(图中未标出)和第二信号隔离电路4(图中未标出);

所述第一信号隔离电路3包括第一光电耦合器U1,所述第一光电耦合器U1的输入端与所述第一输入输出端1连接,所述第一光电耦合器U1的输出端与所述第二输入输出端2连接;

所述第二信号隔离电路4包括第二光电耦合器U2,所述第二光电耦合器U2的输入端与所述第二输入输出端2连接,所述第二光电耦合器U2的输出端与所述第一输入输出端连接1;

所述第一光电耦合器U1与所述第二光电耦合器U2通过第一PMOS管5与所述第一输入输出端1连接;

所述第一光电耦合器U1与所述第二光电耦合器U2通过第二PMOS管6与所述第二输入输出端2连接。

其中,采用MOS管与光电耦合器可以提高信号隔离电路的响应速度,例如,使用三极管或者其它放大器件时,信号隔离电路1的响应速度通常只能达到S级别,而使用MOS管可以将响应速度提升到M级别,使隔离电路中信号的上升时间和下降时间各不超过传输信号的高电平的1/10,满足高速通信要求,并且相对于三极管的基级和发射级之间存在的信号干扰,PMOS各极之间的信号干扰较小。同时,由于MOS管的放大特性,可以降低信号隔离电路的驱动电流,通常信号隔离电路需要的驱动电流为10mA以上,而本实施例中可以将信号隔离电路的驱动电流降低到3至5mA。

为了便于理解,图2示出了图1中以第一光电耦合器U1为例的光电耦合器内部结构,第二光电耦合器U2与U1的结构相同,均采用6脚封装的方式将光敏三极管和发光二极管进行封装,减小光电耦合器在信号隔离电路中占用的空间。

如图2所示,第一光电耦合器U1包括第一发光二极管11和第一光敏三极管12;第一发光二极管的11阳极作为第一光电耦合器U1的输入端,第一光敏三极管12的集电极作为第一光电耦合器U1的输出端,并且与第一光电耦合器U1的电源端VCC连接,第一光敏三极管12的发射极与第一光电耦合器U1的接地端一起接地。

具体地,结合图1,在隔离电路1中,第一光电耦合器U1中所述第一发光二极管11通过第一电阻R1和第二电阻R2与所述第一输入输出端1连接,并接收第一初级信号;所述第一光敏三极管12的发射极接地,所述第一光敏三极管12的集电极通过第一上拉电阻R5与第二电压源V2连接,并通过第四电阻R4与所述第二输入输出端2连接,输出第一次级信号。

并且,所述第一光电耦合器U1与所述第二光电耦合器U2通过第一PMOS管5与所述第一输入输出端1连接。

所述第一发光二极管11的阳极与所述第一PMOS管5的栅极连接,所述第一输入输出端2与所述第一PMOS管5的源极连接,所述第二光敏三极管22的发射极与所述第一PMOS管5的漏极的一端连接,所述第一PMOS管5的漏极的另一端接地。

在实际应用中,如果第一发光二极管11的阴极接收到第一初级信号,第一POMS管5根据上述初级信号导通,第一发光二极管11导通发光,信号通过第一光电耦合器U1信号隔离后输出。

同理,第二光电耦合器U2包括第二发光二极管21和第二光敏三极管22。第二发光二极管的11阳极作为第二光电耦合器U2的输入端,第一光敏三极管22的集电极作为第二光电耦合器U2的输出端,并且与第二光电耦合器U2的电源端VCC连接,第二光敏三极管22的发射极与第二光电耦合器U2的接地端一起接地。

具体地,在第二信号隔离电路2中,第二光电耦合器U2中,所述第二发光二极管21的阴极通过第二上拉电阻R6与所述第二电压源V2连接,所述第二发光二极管21的阳极通过第三电阻R3与所述第二输入输出端2连接,并接收第二初级信号。

所述第二光敏三极管22的集电极通过第一上拉电阻R5与第一电压源V1连接,所述第二光敏三极管22的发射极通过第二电阻R2与所述第一输入输出端1连接,输出第二次级信号。

并且,所述第一光电耦合器U1与所述第二光电耦合器U2通过第二PMOS管6与所述第二输入输出端2连接。

所述第二发光二极管21的阳极与所述第二PMOS管6的栅极连接,所述第二输入输出端2与所述第二PMOS管6的源极连接,所述第一光敏三极管12的发射极与所述第二PMOS管6的漏极的一端连接,所述第二PMOS管6的漏极的另一端接地。

在本实施例中,上述信号隔离双向通信电路的具体工作方式为:在双向通信电路中的第一信号隔离电路1中,第一光电耦合器U1和第二光电耦合器均接入电压源进行工作,其中第一信号隔离电路3的第一发光二极管11接收初级信号,第一PMOS管5导通。第一光敏三极管12输出次级信号,即第一光电耦合器U1的输入端接收初级信号,第一PMOS管5导通,使得第一光电耦合器U1输出端13输出级信号。同时第二信号隔离电路4的第二发光二极管21接收初级信号,第二PMOS管6导通,第二光敏三极管22发送次级信号,即第二光电耦合器U2输入端接收初级信号,第二PMOS管6导通,第二光电耦合器U2输出端23输出次级信号时,由于第一光电耦合器U1的输入端和第二光电耦合器U2的输出端23通过第一PMOS管5连接外部信号传输端,即本实施例中的双向通信电路中的输入信号和输出信号均通过第一PMOS管5与外部信号传输端连接,此时通过第一PMOS管5可以将第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2隔离以后的输入输出信号进一步进行隔离。

可以理解的是,由于第一信号隔离电路3和第二信号隔离电路4具有相近的结构,第一光电耦合器U1输出的次级信号和第二光电耦合器U2接收的初级信号同样能够通过第二PMOS管6进一步进行隔离。

在上述实施例中,提供了一种信号隔离双向通信电路,通过将PMOS管与光电耦合器连接,将双向通信电路中的输入信号和输出信号进一步隔离,避免了器件本身的信号干扰,需要的驱动电流小,电路的响应速度快,满足高速隔离通信要求,并且本使用新型提使用的光电耦合器占用体积小,成本较低,是集成芯片的一半以下,具有较强的易用性和实用性。

应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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