一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器的制作方法

本发明涉及微处理器接口技术及现场总线信号隔离传输技术领域，具体涉及一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器。

背景技术：

在工业控制领域，控制芯片对工业现场输出开关量的同时还要避免工业现场强电对控制芯片的干扰。因此在微控制器、总线收发器等主控芯片外围接口电路中，广泛存在抗干扰、电气隔离的设计需求。高速数字型光电耦合器是光电耦合器的一种，是以光媒介传输数字电信号的一种“电-光-电”转换器件，内部通常包含发光器件、感光器件和数字信号处理芯片三部分，其传输速率可达到50mbps，可实现多数现场控制系统抗干扰和电气隔离的设计需求。但市面现有光电耦合器均是单向传输器件，对于双向io接口为主的控制芯片，无法实现双向传输功能，这对控制芯片接口电路的设计带来诸多不便。因此现有技术中存在的问题是：如何实现在高速数字型光电耦合器实现传输方向可选。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器，所述光电耦合器包括三个并行的光电传输通道，分别为第一传输通道、第二传输通道以及第三传输通道；其中所述第一传输通道、第二传输通道为结构对称的光电隔离信号传输通道，即两者的传输方向相反；所述第三传输通道为传输方向选择通道，其传输方向与第二传输通道的传输方向一致；通过对第三传输通道的使能控制，从而控制光电隔离信号在第一传输通道或第二传输通道中传输。

其中，通过对第三传输通道的使能控制，则控制两个三态门输出光敏数字处理芯片这两个芯片工作状态。

优选的，所述光电隔离信号传输信道均包括发光二极管芯片和三态门输出光敏数字处理芯片；输入信号进入发光二极管芯片，经三态门输出光敏数字处理芯片处理从而输出信号；其中，第一传输通道的三态门输出光敏数字处理芯片以及第二传输通道发光二级管芯片的负极均连接第一端口i/o1；第一传输通道的发光二级管芯片的负极和第二传输通道的三态门输出光敏数字处理芯片均连接第二端口i/o2。

优选的，所述第三传输通道包括发光二级管芯片和光敏晶体管芯片；通过使能端口控制第三传输通道的发光二极管芯片，从而光敏晶体管芯片进行处理将信号发回第一传输通道的发光二极管芯片。

优选的，所述三态门输出光敏数字处理芯片包括光敏、前放和三态输出三个部分组成。例如，采用光敏二极管、前向放大电路以及三态门输出。

进一步的，在各个发光二极管芯片的正极一端连接有限流电阻，该限流电阻的另一端接地。

本发明具有三个光电传输通道，其中包含两个传输方向相反的光电隔离信号传输通道，分别由发光二极管芯片(发光芯片)和三态门输出光敏数字处理芯片组成，完成数据双向传输功能；另外一个通道是传输方向选择通道，由发发光二极管芯片(发光芯片)和光敏晶体管芯片组成，通过光电隔离实现对收发端功能芯片的使能控制，完成传输方向的控制功能。

本发明的有益效果：

1、本发明的光电耦合器利用三态门输出光敏数字处理芯片高阻输出特性，实现光电耦合器的双向一体化io接口设计；突破了现有产品信号单向传输的功能瓶颈，实现了一体化io接口设计，可直接用于半双工通信传输线，起到电气隔离和抗干扰的作用，大大简化双向io接口数据传输线隔离电路的设计。

2、本发明设置传输方向选择端口，通过对收发端芯片的使能控制，实现了传输线传输方向的选择功能。

3、本发明的光电耦合器在保证抗干扰能力的同时，实现了双向传输功能，结构简单，体积小，易于推广运用。

附图说明

图1是本发明的传输方向可选的高速数字型光电耦合器的功能框图；

图2是本发明的传输方向可选光电耦合器的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达的更加清楚明白，下面结合附图及具体实施案例对本发明做进一步详细说明。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于该实施例。

如图1所示，本发明的一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器，包括三个并行的光电传输通道，分别为第一传输通道(通道1)、第二传输通道(通道2)以及第三传输通道(通道3)；其中所述第一传输通道、第二传输通道为结构对称的光电隔离信号传输通道，即两者的传输方向相反；所述第三传输通道为传输方向选择通道，其传输方向与第二传输通道的传输方向一致；通过对第三传输通道的使能控制，从而控制光电隔离信号在第一传输通道或第二传输通道中传输。

可以理解的是，在本发明中，通道1和通道2是数据双向传输的两个通道。其数据传输的方向本领域常规技术人员可根据实际情况进行适当的变通。

所述光电隔离信号传输信道均包括发光二极管芯片和三态门输出光敏数字处理芯片；输入信号进入发光二极管芯片，经三态门输出光敏数字处理芯片处理从而输出信号；其中，第一传输通道的三态门输出光敏数字处理芯片以及第二传输通道发光二级管芯片的负极均连接第一端口i/o1；第一传输通道的发光二级管芯片的负极和第二传输通道的三态门输出光敏数字处理芯片均连接第二端口i/o2。

所述第三传输通道包括发光二级管芯片和光敏晶体管芯片；通过使能端口vcon控制第三传输通道的发光二极管芯片，从而光敏晶体管芯片进行处理将信号发回第一传输通道的发光二极管芯片。

图2为本发明电路图，图2中，u1为第一传输通道三态门输出光敏数字处理芯片；u2为第二传输通道的三态门输出光敏数字处理芯片，u3为第三传输通道的光敏晶体管芯片，d1为第一传输通道的发光二极管芯片；d2为第二传输通道的发光二极管芯片；d3为第三传输通道的发光二极管芯片；r1、r2、r3、r4均为限流电阻。

本发明采用的器件具体工作过程如下：

当vcon为1时，u1中的oe端即u1_oe端为高电平，使能信号在r3限流下驱动d3发光，u3集电极端在上拉电阻r4作用下输出低电平，u2中的oe端即u2_oe端为低电平，u2使能有效；此时u1_vo输出高阻态，i/o1端输入数字信号在r2限流作用下驱动d2转换为光信号，u2将接收到的光信号转换为电信号经u2_vo输出，此时d1在u2输出信号和r1限流作用下发光，但由于u1使能端为高电平，输出不受d1发光状态影响，恒为高阻状态，因此信号由i/o2端输出，从而完成了数字信号由i/o1至i/o2的传输。

当vcon为0时，u1_oe端为低电平，u1使能有效，d3不发光，u3截止，u2_oe端为高电平，u2_vo输出高阻态；数字信号i/o2端输入信号在限流电阻r1作用下驱动d1转换为光信号；u1将接收到的光信号转换为电信号经u1_vo输出，此时d2在u1输出信号和r2限流作用下发光，但由于u2使能端为高电平，输出不受d1发光状态影响，恒为高阻状态，因此信号由i/o1端输出，从而完成了信号由i/o2至i/o1的传输。

其中，图中的各个引脚的定义如表1所示：

表1.功能引脚定义

可以理解的是，此处参考第三通道而定义，由于两侧处独立电源系统，vcon一侧定义为主控端，即输入端，i/o2为输出端；若进行相反定义，则i/o2为输入端。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。