专利名称：主从式双线无极性通信系统中从设备内的信号接收电路的制作方法
技术领域：
主从式双线无极性通信系统中从设备内的信号接收电路技术领域[0001]本实用新型涉及通信领域，尤其涉及对主从式双线无极性通信系统中从设备内一信号接收电路的改进。
背景技术：
[0002]在双线无极性通信系统中，从设备中需设计一信号接收电路，用以接收主设备传送来的信号。该信号接收电路需既实现信号的传递，又实现主、从设备间的电气隔离。[0003]因此，可采用光电耦合器或变压器作为上述信号接收电路来实现信号传递与电气隔1 °[0004]采用光电耦合器可隔离主设备与从设备，又能实现主设备向从设备的信号传输。 但采用光电耦合器的缺陷在于，主设备驱动光耦中的发光元件工作时需要提供较大的电流，这就会导致通信线路上电流消耗过大，进而导致主设备可带载的从设备的数量受到限制。[0005]而若直接采用变压器将主、从设备电气隔离，则存在以下缺陷[0006]1、由于变压器原边的线圈电阻很小，因此若主设备与变压器直接连接，则相当于将主设备短路，这将导致通信线路上电流消耗过大，进而导致主设备可带载的从设备的数量受到限制。[0007]2、在通信时，变压器的原边产生的充放电现象可能导致主从设备间信号总线上的波形与主设备实际发送的波形不一致，进而导致无法正常通信。[0008]因此，往往需在主设备与变压器之间添加一驱动模块。由于驱动模块的正常工作需要供电，因此，还需要在信号接收电路外连接一独立电源为驱动模块供电，并且该电源需与主设备基于同一电源系统。这就导致从设备的设计过于繁琐。发明内容[0009]本实用新型的技术目的在于解决上述现有技术的缺陷，实现一种从设备内部的信号接收电路，使之适用于双线无极性通信系统。该电路的设计，既能实现主设备向从设备的信号传输，又能实现主、从设备间的电气隔离，从而提高系统的抗干扰能力。在现有技术的基础上，本方案的信号接收电路既简化了从设备的设计，又有利于提高主设备的带载能力。[0010]本实用新型的技术目的可采用以下技术方案实现[0011]由一台主设备与至少一台从设备构成的主从式双线无极性通信系统中，其从设备内的信号接收电路可包含电源模块、信号驱动模块、变压器隔离模块、和还原模块。上述诸模块间的具体连接关系描述为[0012]电源模块和信号驱动模块各有一端共同接第一电源参考地；变压器隔离模块的一端与还原模块的接地端共同接第二电源参考地。主设备的一对输出端分别连接到电源模块；电源模块的其余一端连接到信号驱动模块，用于向信号驱动模块供电；信号驱动模块还与主设备的输出端连接。变压器隔离模块与信号驱动模块和还原模块连接。还原模块还有一端连接到从设备内的电源管理模块，由电源管理模块供电；还原模块的其余端通向本信号接收电路外，构成信号接收电路的信号输出端，通向从设备内的控制模块。[0013]上述技术方案实现了采用变压器构成的磁电隔离模块用于信号传递与电气隔离的信号接收电路。主设备通过其一对输出端引出的信号总线连接到从设备中的信号接收电路。该技术方案的有益效果在于[0014]1.采用变压器隔离模块实现主设备向从设备的信号传递及两者间的电气隔离，降低了从设备的功耗，从而有利于提高主设备的带载能力。[0015]2.信号接收电路中的电源模块，利用主设备通过信号总线传递来的能量向信号驱动模块供电。这就不必外接电源用来向驱动模块供电，简化了从设备的设计。[0016]3.信号驱动模块在电源模块的供电下工作。信号驱动模块连接到信号总线，将主设备发送到从设备的信号传递到变压器隔离模块，进而实现信号的传递。[0017]本实用新型信号接收电路中的信号驱动模块可以为单信号驱动模块，变压器隔离模块由原边和副边构成。单信号驱动模块与主设备的一对输出端中之任一连接；变压器隔离模块的原边的一端连接第一电源参考地，另一端连接单信号驱动模块；变压器隔离模块的副边的一端连接第二电源参考地，其余端连接还原模块。[0018]上述采用单信号驱动模块构成信号驱动模块的技术方案中，单信号驱动模块连接到信号总线中的一根，将主设备发送到从设备的信号传递到变压器隔离模块的原边，进而实现信号的传递。[0019]本实用新型信号接收电路中的信号驱动模块还可以为双信号驱动模块，变压器隔离模块由原边和副边构成。双信号驱动模块与主设备的一对输出端连接；变压器隔离模块的原边的两端与双信号驱动模块连接；变压器隔离模块的副边的一端接第二电源参考地， 其余端连接到还原模块。[0020]在采用单信号驱动模块构成信号驱动模块的技术方案中，单信号驱动模块仅连接到信号总线中的一根，因此，只有当主设备向从设备以差分形式发送信号时，主、从设备间才能以无极性的方式连接、通信；而若主设备以其他信号形式向从设备发送信号，则无法实现主设备与从设备之间的无极性连接，因为单信号驱动模块必须连接到主设备引出的信号总线中的信号线才能正常接收到信号变化。而采用双信号驱动模块构成信号驱动模块的技术方案中，双信号驱动模块同时分别一对一地连接到主设备的一对输出端引出的信号总线，并分别一对一地输出到变压器隔离模块原边的两端，从而实现主设备向从设备的信号传递。这样构成的信号接收电路对于主设备发送出的信号形式不做要求，即使不是差分信号，从设备也能以无极性连接的方式正确接收并提取主设备发送来的信号，从而实现主设备向从设备的信号传递。[0021]本实用新型信号接收电路中的电源模块，可包含整流电桥电路、限流电路和储能电路。其中，整流电桥电路的一对输入端与主设备的一对输出端分别一对一地相连；整流电桥电路的正极输出连接到限流电路的一端，负极输出连接第一电源参考地。限流电路的另一端与储能电路的正极共同通向电源模块外部，连接到信号驱动模块；储能电路的负极接第一电源参考地。[0022]整流电桥电路的正极输出经由限流电路连接到储能电路的正极，向储能电路充电。储能电路起储能作用，向信号驱动模块供电；限流电路起限流作用，防止从设备连接到主设备的瞬间过大的充电电流对主设备造成冲击。[0023]本实用新型信号接收电路中采用单信号驱动模块构成信号驱动模块的方案中，单信号驱动模块可包含一个驱动器。该驱动器的信号输入端连接到主设备的一对输出端之任一；驱动器的信号输出端连接到变压器隔离模块的原边的一端；驱动器的电源输入端连接到电源模块；驱动器的其余端为接地端，接第一电源参考地。[0024]本实用新型信号接收电路中采用双信号驱动模块构成信号驱动模块的方案中，双信号驱动模块可包含两个驱动器。这两个驱动器的信号输入端分别一对一地连接到主设备的一对输出端；两个驱动器的信号输出端分别一对一地连接到变压器隔离模块的原边的两端；两个驱动器的电源输入端共同连接到电源模块；两个驱动器的接地端共同接第一电源参考地。[0025]驱动模块中的驱动器由电源模块供电，将主设备输出的信号传递到变压器隔离模块。驱动器驱动变压器线圈，线圈消耗一定能量，此能量只与驱动器的驱动电流有关，与主设备的驱动能力无关。驱动器功耗很小，从而可有效的降低从设备对主设备电流的消耗，提高主设备的带载能力。[0026]本实用新型信号接收电路中的变压器隔离模块的原边可由串联在原边的两端之间的主线圈、第一电容和第一电阻构成。其中，第一电容起隔直流通交流的作用，从而，当系统处于不通信状态时可避免主线圈的电流消耗。第一电阻起限流作用，有利于改善变压器隔离模块副边输出的感应波形，使得感应波形上下趋于一致。[0027]变压器隔离模块中的副边可包含副线圈和第二电阻。其中，副线圈的一端与第二电阻的一端相连后共同通向变压器隔离模块外部，连接到还原模块；副线圈的另一端与第二电阻的另一端共同接第二电源参考地。当变压器隔离模块原边的信号变化传递到该隔离模块的副边，由于还原模块的输入阻抗很大，因此，在副边产生的感应电动势将无法泄放。本技术方案在上述隔离模块的副线圈两端并联一第二电阻，且该第二电阻接地，从而得以泄放副边的感应电动势，感应电动势的泄放过程对信号波形进行整形，最终输出便于还原模块采样的脉冲信号。[0028]变压器隔离模块中的副边也可包含副线圈、第三电阻和第四电阻。其中，副线圈一端与第三电阻共同连接到还原模块；副线圈的另一端与第四电阻经由另一通路连接到还原模块；副线圈的中间抽头、第三电阻的另一端、第四电阻的另一端共同接第二电源参考地。 采用本技术方案构成变压器隔离模块的副边，可产生幅度相同、相位相反的两个感应波形， 且这两个感应波形中必有一个与主设备发送来的信号相位相同。因此，使用此方案构成副边，可简化系统的信号编解码设计。除此之外，这种方案可生成两路相对应的感应波形，从而信号接收更加准确，进一步满足通信系统精确计时的需要。[0029]本实用新型信号接收电路中的还原模块，可由一个或一对还原电路构成。上述还原电路一端连接到变压器隔离模块，一端连接到控制模块，还有一端构成还原模块的接地端，连接到第二电源参考地，还原电路其余的端连接到电源管理模块。还原模块中的各个还原电路分别处理变压器隔离模块输出的各路感应波形，将变压器隔离模块输出的感应脉冲信号转换为控制模块可识别的数字信号，具体地说，也就是将副边感应生成的正负尖脉冲信号还原成主设备发送的数字信号，以便被从设备中的控制模块识别。7[0030]上述还原电路可取为一单电源比较电路。单电源比较电路的信号输入端通向变压器隔离模块，信号输出端连接到控制模块，单电源比较电路还有一端接第二电源参考地，其余端连接到电源管理模块。[0031]上述单电源比较电路可包含第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、 第十电阻和第一比较器。其中，第五电阻和第六电阻共同连接到第一比较器的反相输入端， 该反相输入端还构成本单电源比较电路的信号输入端。第七电阻、第八电阻和第九电阻共同连接到第一比较器的同相输入端；第六电阻的另一端、第七电阻的另一端、以及第一比较器的接地端共同接第二电源参考地。第八电阻的另一端、第十电阻的一端、以及第一比较器的输出端共同构成本单电源比较电路的信号输出端。第五电阻的另一端、第九电阻的另一端、第十电阻的另一端、以及第一比较器的电源端分别连接到本单电源比较电路外部的电源管理模块。[0032]变压器隔离模块副边输出的正负尖脉冲信号经过上述单电源比较电路中第五电阻和第六电阻共同作用后，其波形整体上移。将第五电阻和第六电阻的阻值取得恰当，即可满足第一比较器正常工作对输入信号形式的要求。[0033]本实用新型中的还原电路也可取为一双电源比较电路。该双电源比较电路的信号输入端通向变压器隔离模块，信号输出端连接到控制模块，双电源比较电路还有一端接第二电源参考地，其余的端分别连接到电源管理模块。双电源比较电路设计简单，且无需对变压器隔离模块输出的信号做任何变化，本双电源比较电路即可将变压器隔离模块输出的正负尖脉冲信号的电压幅度变化转换为控制模块可以识别的高低电平信号。[0034]上述双电源比较电路可包含第i^一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第二比较器。其中，第十一电阻的一端与第二比较器的反相输入端相连后共同通向双电源比较电路外部，构成双电源比较电路的信号输入端。第十二电阻和第十三电阻共同连接到第二比较器的同相输入端；第十二电阻的另一端、第十四电阻的一端、以及第二比较器的输出端共同构成本双电源比较电路的信号输出端。第十四电阻的另一端、第二比较器的正向电源端、以及第二比较器的负向电源端分别连接到本双电源比较电路外部的电源管理模块。第十一电阻的另一端、第十三电阻的另一端和第二比较器的接地端共同接第二电源参考地。[0035]无论采用单电源比较电路还是双电源比较电路，均可在比较电路前添加一放大电路。变压器隔离模块经由放大电路通向单电源比较电路或者双电源比较电路，放大电路还有一端连接到电源管理模块，其余一端接第二电源参考地。放大电路将信号放大处理后再输出到单电源/双电源比较电路，经放大的感应脉冲幅度就更易满足单电源/双电源比较电路的阈值要求，这就降低了对变压器隔离模块输出信号的幅度要求，同时还提高了单电源/双电源比较电路输出信号的准确性。[0036]放大电路可采用下述技术方案实现放大电路包含第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第二电容、和放大器。其中，第十五电阻、第十六电阻、和第二电容共同连接到放大器的反相输入端；第十五电阻的另一端通向放大电路外部，构成放大电路的信号输入端； 放大器的同相输入端经由第十七电阻接第二电源参考地；第十六电阻的另一端和第二电容的另一端共同连接到放大器的输出端，该放大器的输出端还通向放大电路外部，构成放大电路的信号输出端；放大器的正向电源端与负向电源端分别连接到电源管理模块。[0037]此外，本实用新型的还原电路还可包含一起隔直流通交流作用的隔直电路。单电源/双电源比较电路的信号输入端经由放大电路以及隔直电路通向变压器隔离模块。本隔直电路可具体化为一电容。
[0038]图1为本实用新型信号接收电路中采用单信号驱动模块构成信号驱动模块的方案的实施示意图；[0039]图2为本实用新型信号接收电路中采用双信号驱动模块构成信号驱动模块的方案的实施示意图；[0040]图3为本实用新型信号接收电路中电源模块的构成示意图；[0041]图4为本实用新型信号接收电路中单信号驱动模块的构成框图；[0042]图5为本实用新型信号接收电路中双信号驱动模块的构成框图；[0043]图6为本实用新型中变压器隔离模块的第一种实施方式的构成示意图；[0044]图7为本实用新型中变压器隔离模块的第二种实施方式的构成示意图；[0045]图8为本实用新型中还原模块由一个还原电路构成的实施框图；[0046]图9为本实用新型中还原模块由两个还原电路构成的实施框图；[0047]图10为本实用新型中还原模块由施密特触发器构成的实施框图；[0048]图11为本实用新型中还原电路由单电源比较电路构成的实施示意图；[0049]图12为本实用新型中还原电路由双电源比较电路构成的实施示意图；[0050]图13为本实用新型中还原电路中还包含放大电路的实施示意图；[0051]图14为本实用新型中还原电路中还包含放大电路以及隔直电路的实施示意图；[0052]图15为本实用新型中单电源比较电路的一种实施示意图；[0053]图16为本实用新型中双电源比较电路的一种实施示意图；[0054]图17为本实用新型中放大电路的一种实施示意图；[0055]图18为主从式双线无极性通信系统的构成示意图；[0056]图19为本实用新型中主设备向从设备发送的信号波形的示意图；[0057]图20为本实用新型中变压器隔离模块的副边输出的感应波形的示意图；[0058]图21为本实用新型中经放大电路作用后输出的信号波形示意图。
具体实施方式
[0059]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。[0060]本实用新型的技术目的可采用以下技术方案实现[0061]一种如图18所示的由一台主设备10与至少一台从设备11构成的主从式双线无极性通信系统中，每台从设备11中的信号接收电路100可包含电源模块101、信号驱动模块、变压器隔离模块103、和还原模块104。其中，电源模块101和信号驱动模块各有一端共同接第一电源参考地105 ；变压器隔离模块103的一端与还原模块104的接地端1040共同接第二电源参考地106 ；主设备10的一对输出端107和107，分别连接到电源模块101 ；电源模块101的其余一端连接到信号驱动模块，用于向信号驱动模块供电；信号驱动模块还与主设备10的输出端107和/或107’连接；变压器隔离模块103与信号驱动模块和还原模块104连接；还原模块104还有一端连接到从设备11内的电源管理模块108 ；还原模块 104的其余端通向本信号接收电路100外，构成信号接收电路100的信号输出端1001，连接到从设备内11的控制模块109。[0062]上述技术方案实现了采用变压器起到信号传递与电气隔离作用的信号接收电路。 主设备通过其一对输出端和引出的信号总线连接到从设备中的信号接收电路。该技术方案的有益效果在于[0063]1.采用变压器隔离模块实现主设备向从设备的信号传递及两者间的电气隔离，降低了从设备的功耗，从而有利于提高主设备的带载能力。[0064]2.信号接收电路中的电源模块，利用主设备通过信号总线传递来的能量向信号驱动模块供电，不必外接电源即可向驱动模块供电，简化了从设备的设计。[0065]3.信号驱动模块在电源模块的供电下工作。信号驱动模块连接到信号总线，将主设备发送到从设备的信号传递到变压器隔离模块，进而实现信号的传递。[0066]在实际实施时，上述信号驱动模块可取为单信号驱动模块，也可取为双信号驱动模块，下面分别对这两种实施方式进行详细说明。[0067]图1为采用单信号驱动模块1021构成上述信号驱动模块的实施方式，具体体现为从设备11内的信号接收电路100，包含电源模块101、单信号驱动模块1021、变压器隔离模块103、和还原模块104，如图1所示。其中，变压器隔离模块103由原边601和副边 602构成。上述诸模块间的具体连接关系描述为[0068]电源模块101和单信号驱动模块1021各有一端共同接地105 ；变压器隔离模块 103的副边602的一端与还原模块104的接地端1040共同接地106。主设备10的一对输出端107和107'分别连接到电源模块101 ；电源模块101的其余一端连接到单信号驱动模块 1021，向单信号驱动模块1021供电。单信号驱动模块1021还有一端连接到主设备10的一对输出端107和107'之任一；变压器隔离模块103的原边601的两端分别连接地105和单信号驱动模块1021的其余一端，副边602的其余端连接到还原模块104。还原模块104还有一端连接到从设备11内的电源管理模块108，由电源管理模块108供电；还原模块104 的其余端通向本信号接收电路100外，构成信号接收电路100的信号输出端1001，通向从设备11内的控制模块109。[0069]采用单信号驱动模块1021构成信号接收电路的实施方式中，单信号驱动模块 1021在电源模块101的供电下工作。单信号驱动模块1021连接到信号总线12中的一根， 将主设备10发送到从设备11的信号传递到变压器隔离模块103的原边601，进而实现信号的传递。[0070]图2为采用双信号驱动模块1022构成上述信号驱动模块的实施方式，具体体现为从设备11内的信号接收电路100，包含电源模块101、双信号驱动模块1022、变压器隔离模块103、和还原模块104。其中，变压器隔离模块103由原边601和副边602构成。其具体连接关系描述为[0071]电源模块101和双信号驱动模块1022各有一端共同接地105 ；变压器隔离模块 103的副边602的一端与还原模块104的接地端1040共同接地106。主设备10的一对输出端107和107'分别同时连接到电源模块101和双信号驱动模块1022，向电源模块101 供电，并向双信号驱动模块1022传输数据。电源模块101的其余一端连接到双信号驱动模块1022，向双信号驱动模块1022供电。双信号驱动模块1022的其余端分别一对一地连接到变压器隔离模块103的原边601的两端；变压器隔离模块103的副边602的其余端连接到还原模块104 ；还原模块104还有一端连接到从设备11内的电源管理模块108 ；还原模块 104的其余端通向本信号接收电路100外，构成信号接收电路100的信号输出端1001，通向从设备11内的控制模块109。[0072]在图1所示的实施方式中，单信号驱动模块1021仅连接到信号总线12中的一根， 因此，只有当主设备10向从设备11以差分形式发送信号时，主设备10和从设备11才能以无极性的方式连接、通信；而若主设备10以其他信号形式向从设备11发送信号，则无法实现主设备10与从设备11之间的无极性连接，因为单信号驱动模块1021必须连接到主设备 10的一对输出端107和107'引出的信号总线12中的信号线才能正常接收到信号变化。而图2的实施方式中采用双信号驱动模块1022构成信号驱动模块，双信号驱动模块1022同时分别连接到主设备10的一对输出端107和107'引出的信号总线12，并分别输出到变压器隔离模块103的原边601的两端，以实现主设备10向从设备11的信号传递。这样构成的信号接收电路100对于主设备10发送出的信号形式不做要求，即使不是差分信号，从设备11也能以无极性连接的方式正确接收并提取主设备10发送来的信号，从而实现主设备10向从设备11的信号传递。[0073]上述信号接收电路100中的电源模块101，可细化为整流电桥电路113、限流电路和储能电路，参见图3。其中，整流电桥电路113的一对输入端与主设备10的一对输出端 107和107'分别一对一地相连；整流电桥电路113的正极输出端1131连接到限流电路的一端，负极输出端1132连接地105。限流电路的另一端与储能电路的正极共同通向电源模块101外部，连接到信号驱动模块；储能电路的负极接地105。[0074]上述电源模块101中的整流电桥电路113的正极输出端1131经由限流电路连接到储能电路的正极，向储能电路充电。储能电路起储能作用，用于向信号驱动模块供电；限流电路起限流作用，防止从设备11连接到主设备10的瞬间时过大的充电电流对主设备10 造成的冲击。[0075]优选地，上述限流电路可取为电阻201，储能电路可取为电容301，参见图3。[0076]图1所示实施方式中的单信号驱动模块1021，可包含一个驱动器401，如图4所示。该驱动器401的信号输入端4011连接到主设备10的一对输出端107和107'之任一； 驱动器401的信号输出端4012连接到变压器隔离模块103的原边601的一端；驱动器401 的电源输入端连接到电源模块101 ；驱动器401的其余端为接地端，接地105。[0077]图2所示实施方式中的双信号驱动模块1022，可包含两个驱动器，分别为驱动器 402和驱动器403，如图5所示。驱动器402的信号输入端4021和驱动器403的信号输入端4031分别一对一地连接到主设备10的一对输出端107和107'；驱动器402的信号输出端4022和驱动器403的信号输出端4032分别一对一地连接到变压器隔离模块103的原边601的两端；驱动器402和驱动器403的电源输入端共同连接到电源模块101 ；驱动器 402和驱动器403的接地端共同接地105。[0078]上述单信号驱动模块1021中的驱动器401可为一正相驱动器，也可为一反相驱动器；上述双信号驱动模块1022中的两个驱动器，即驱动器402和驱动器403，可同时为正相驱动器，也可同时为反相驱动器。将驱动器取为正相或反相，只对信号的相位产生影响，而不会对整个系统的性能造成影响。[0079]在通信过程中，主设备10向驱动器发送电压信号。由于驱动器信号输入端的输入阻抗很大，几乎不消耗主设备10的输出端107和107'输出的电流，因此，在输出电流一定的情况下，这种实现方案就使得主设备10得以带载更多个数的从设备11。当驱动器的信号输入端接收到电压信号时，驱动器对变压器隔离模块103产生驱动作用。驱动器对变压器隔离模块103的驱动能力与其自身性能参数有关，与主设备10发送的信号无关。[0080]在图4和图5所示方案中，驱动模块中的驱动器由电源模块101供电，将主设备10 输出的信号传递到变压器隔离模块103。驱动器驱动变压器线圈，线圈消耗一定能量，此能量只与驱动器的驱动电流有关，与主设备10的驱动能力无关。驱动器功耗很小，从而可有效的降低从设备11对主设备10电流的消耗，提高了主设备10的带载能力。[0081]如不采用驱动器，主设备10的输出端107和/或107'将与变压器隔离模块103 的原边601直接连接。从而，在通信时，变压器隔离模块103的原边601产生的充放电现象可能导致信号总线12上的波形与主设备10实际发送的波形不一致，进而导致控制模块109 无法正常通信。[0082]本实用新型信号接收电路100中的变压器隔离模块103的原边601由串联在原边 601的两端之间的主线圈501、电容302和电阻202构成。图6所示为变压器隔离模块103 的原边601的一种实施例主线圈501的一端直接通向变压器隔离模块103外部，构成原边 601的一端，连接到单信号驱动模块1021 ；主线圈501的另一端经由电容302和电阻202 通向变压器隔离模块103外部，构成原边601的另一端，接地105。图7所示为变压器隔离模块103的原边601的又一种实施例主线圈501的一端经由电容302通向变压器隔离模块103外部，构成原边601的一端；主线圈501的另一端经由电阻202通向变压器隔离模块 103外部，构成原边601的另一端。原边601的这两端分别一对一地连接到双信号驱动模块 1022中驱动器402的信号输出端4022和驱动器403的信号输出端4032。[0083]上述电容302起隔直流通交流的作用，从而，当系统处于不通信状态时，避免了主线圈501的电流消耗。电阻202起限流作用，将电阻202的阻值取得恰当，即可使得感应波形上下趋于一致，从而有利于改善变压器隔离模块103的副边602输出的感应波形。当采用一个反相驱动器作为单信号驱动模块1021，并且主设备10向从设备11发送如图19所示的信号波形时，若采用图6或图7所示实现方式构成变压器隔离模块103的原边601，则将在其副边602输出如图20所示的上下趋于一致的感应波形。[0084]变压器隔离模块103中的副边602可包含副线圈502和电阻203，如图6所示。其中，副线圈502的一端与电阻203的一端相连后共同通向变压器隔离模块103外部，连接到还原模块104 ；副线圈502的另一端与电阻203的另一端共同接地106。当变压器隔离模块103原边601的信号变化传递到该隔离模块的副边602，由于还原模块104的输入阻抗很大，因此，在副边602产生的感应电动势将无法泄放。本实施方式在上述隔离模块103的副线圈502两端并联一电阻203，且该电阻203接地106，从而得以泄放副边602的感应电动势，感应电动势的泄放过程对信号波形进行整形，最终输出便于还原模块104采样的脉冲信号。[0085]变压器隔离模块103中的副边602也可包含副线圈502、电阻204和电阻205，如图7所示。其中，副线圈502 —端与电阻204共同连接到还原模块104 ；副线圈502的另一端与电阻205经由另一通路连接到还原模块104 ；副线圈502的中间抽头603、电阻204的另一端、电阻205的另一端共同接地106。采用本技术方案构成变压器隔离模块103的副边602，可产生幅度相同、相位相反的两个感应波形，且这两个感应波形中必有一个与主设备10发送来的信号相位相同。因此，使用此方案构成副边602，可简化系统的信号编解码设计。除此之外，这种方案可生成两路感应波形，从而信号接收更加准确，进一步满足通信系统精确计时的需要。[0086]上述变压器隔离模块103的原边601的实施方式可以与上述副边602的两种实施方式任意组合，不影响本实用新型技术目的的实现。[0087]本实用新型信号接收电路100中的还原模块104，可由如图8或图9所示的一个或一对还原电路300构成。上述还原电路300 —端连接到变压器隔离模块103，一端连接到控制模块109 ；还有一端构成还原模块104的接地端1040，接地106 ；还原电路300其余的端连接到电源管理模块108。还原模块104的作用在于将变压器隔离模块103输出的感应脉冲信号转换为控制模块109可识别的数字信号，具体地说，也就是将副边602感应生成的正负尖脉冲信号还原成主设备10发送的数字信号，以便被从设备11中的控制模块109识别。并且，还原模块104中的各个还原电路分别处理变压器隔离模块103输出的各路感应波形。[0088]本实用新型信号接收电路100中的还原模块104也可包含一个施密特触发器704， 如图10所示。该施密特触发器704的信号输入端7041连接到变压器隔离模块103，信号输出端7042连接到控制模块109，电源输入端连接到电源管理模块108，接地端1040接地 106。[0089]由于整个传输电路中驱动器的相位问题，还原模块104还原的信号可能与主设备 10发送的数字信号相位相反。[0090]上述还原电路300可取为单电源比较电路1101，如图11所示。单电源比较电路 1101的信号输入端1通向变压器隔离模块103，信号输出端2连接到控制模块109，单电源比较电路1101还有一端接地106，其余端连接到电源管理模块108。[0091]上述单电源比较电路1101可包含电阻206、电阻207、电阻208、电阻209、电阻 210、电阻211和比较器701，如图15所示。其中，电阻206和电阻207共同连接到比较器 701的反相输入端7011，该反相输入端7011还构成本单电源比较电路1101的信号输入端 1。电阻208、电阻209和电阻210共同连接到比较器701的同相输入端7012 ；电阻207的另一端、电阻208的另一端、以及比较器701的接地端共同接地106。电阻209的另一端、电阻211的一端、以及比较器701的输出端7013共同构成本单电源比较电路1101的信号输出端2。电阻206的另一端、电阻210的另一端、电阻211的另一端、以及比较器701的电源端分别连接到本单电源比较电路1101外部的电源管理模块108。[0092]变压器隔离模块103副边602输出的正负尖脉冲信号经过上述单电源比较电路 1101中电阻206和电阻207共同的作用后，其波形整体上移。将电阻206和电阻207的阻值取得恰当，即可满足比较器701正常工作对输入信号形式的要求。[0093]本实用新型中的还原电路300也可取为一双电源比较电路1102，如图12所示。该双电源比较电路1102的信号输入端3通向变压器隔离模块103，信号输出端4连接到控制模块109，双电源比较电路1102还有一端接地106，其余的端分别连接到电源管理模块108。双电源比较电路1102设计简单，且无需做任何信号变换即可将变压器隔离模块103输出的正负尖脉冲信号的电压幅度变化转换为控制模块109可以识别的高低电平信号。[0094]图12中的双电源比较电路1102可包含电阻212、电阻213、电阻214、电阻215和比较器702，如图16所示。其中，电阻212的一端连接到比较器702的反相输入端7021，共同构成双电源比较电路1102的信号输入端3。电阻213和电阻214共同连接到比较器702 的同相输入端7022 ；电阻213的另一端、电阻215的一端、以及比较器702的输出端7023共同构成本双电源比较电路1102的信号输出端4。电阻215的另一端、比较器702的正向电源端、以及比较器702的负向电源端分别连接到本双电源比较电路1102外部的电源管理模块108。电阻212的另一端、电阻214的另一端和比较器702的接地端共同接地106。[0095]无论采用图11所示的单电源比较电路1101，还是图12所示的双电源比较电路 1102，均可在比较电路前添加放大电路112，如图13所示。单电源比较电路1101或双电源比较电路1102的信号输入端经由放大电路112通向变压器隔离模块103 ；放大电路112还有一端连接到电源管理模块108，其余一端接地106。[0096]图17所示的放大电路112将变压器隔离模块103输出的如图20所示的信号放大后，产生如图21所示的信号，再输出到单电源比较电路1101或双电源比较电路1102，从而使得经放大的感应脉冲幅度更易满足比较电路的阈值要求，这就降低了对变压器隔离模块 103输出信号幅度的要求，同时还提高了本还原电路300输出信号的准确性。[0097]图17为上述放大电路112的一种实施例放大电路112可包含电阻216、电阻217、 电阻218、电容303、和放大器703。其中，电阻216、电阻217、和电容303共同连接到放大器703的反相输入端7031 ；电阻216的另一端通向放大电路112外部，构成放大电路112的信号输入端1121 ；放大器703的同相输入端7032经由电阻218接地106。电阻217的另一端和电容303的另一端共同连接到放大器703的输出端7033，该端还通向放大电路112外部，构成放大电路112的信号输出端1122。放大器703的正向电源端与负向电源端分别连接到电源管理模块108。[0098]作为上述诸实施例的优选方案，可在放大电路112的信号输出端1122与比较电路的信号输入端之间添加一电容，该电容起级间耦合作用。[0099]此外，本实用新型的还原电路300还可包含一起隔直流通交流作用的隔直电路， 如图14所示。单电源比较电路1101或双电源比较电路1102的信号输入端经由放大电路 112以及隔直电路通向变压器隔离模块103。其中，隔直电路可以以图14中虚框所示隔直电路111'或隔直电路111"的方式连接于电路中。本隔直电路可具体化为一电容。
权利要求1.一种主从式双线无极性通信系统中从设备内的信号接收电路，该系统由一台主设备与至少一台所述从设备构成，其特征在于，所述信号接收电路包含电源模块、信号驱动模块、变压器隔离模块、和还原模块；其中，所述电源模块和所述信号驱动模块各有一端共同接第一电源参考地；所述变压器隔离模块的一端与所述还原模块的接地端共同接第二电源参考地；所述主设备的一对输出端分别连接到所述电源模块；所述电源模块的其余一端连接到所述信号驱动模块，用于向所述信号驱动模块供电；所述信号驱动模块还与所述主设备的输出端连接；所述变压器隔离模块与所述信号驱动模块和所述还原模块连接；所述还原模块还有一端连接到所述从设备内的电源管理模块；所述还原模块的其余端通向本信号接收电路外，构成所述信号接收电路的信号输出端，通向所述从设备内的控制模块。
2.按照权利要求1所述的信号接收电路，其特征在于，所述信号驱动模块为单信号驱动模块，所述变压器隔离模块由原边和副边构成；所述单信号驱动模块与所述主设备的所述一对输出端中之任一连接；所述原边的一端连接所述第一电源参考地，另一端连接所述单信号驱动模块；所述副边的一端连接所述第二电源参考地，其余端连接所述还原模块。
3.按照权利要求1所述的信号接收电路，其特征在于，所述信号驱动模块为双信号驱动模块，所述变压器隔离模块由原边和副边构成；所述双信号驱动模块与所述主设备的所述一对输出端连接；所述原边的两端与所述双信号驱动模块连接；所述副边的一端接所述第二电源参考地，其余端连接到所述还原模块。
4.按照权利要求1、2或3所述的信号接收电路，其特征在于所述电源模块包含整流电桥电路、限流电路和储能电路，所述整流电桥电路的一对输入端与所述主设备的所述一对输出端分别一对一地相连; 所述整流电桥电路的正极输出连接到所述限流电路的一端，负极输出连接所述第一电源参考地；所述限流电路的另一端与所述储能电路的正极共同通向所述电源模块外部，连接到所述信号驱动模块；所述储能电路的负极接所述第一电源参考地。
5.按照权利要求2所述的信号接收电路，其特征在于所述单信号驱动模块包含一个驱动器；所述驱动器的信号输入端连接到所述主设备的所述一对输出端之任一；所述驱动器的信号输出端连接到所述变压器隔离模块的所述原边的一端；所述驱动器的电源输入端连接到所述电源模块；所述驱动器的其余端为接地端，接所述第一电源参考地。
6.按照权利要求3所述的信号接收电路，其特征在于所述双信号驱动模块包含两个驱动器；两个所述驱动器的信号输入端分别一对一地连接到所述主设备的所述一对输出端；两个所述驱动器的信号输出端分别一对一地连接到所述变压器隔离模块的所述原边的两端； 两个所述驱动器的电源输入端共同连接到所述电源模块；两个所述驱动器的接地端共同接所述第一电源参考地。
7.按照权利要求5或6所述的信号接收电路，其特征在于所述变压器隔离模块的所述原边，由串联在所述原边的两端之间的主线圈、第一电容和第一电阻构成。
8.按照权利要求5或6所述的信号接收电路，其特征在于所述变压器隔离模块的所述副边包含副线圈和第二电阻，所述副线圈的一端与所述第二电阻的一端相连后共同通向所述变压器隔离模块外部， 连接到所述还原模块；所述副线圈的另一端与所述第二电阻的另一端共同接所述第二电源参考地。
9.按照权利要求5或6所述的信号接收电路，其特征在于所述变压器隔离模块的所述副边包含副线圈、第三电阻和第四电阻，所述副线圈的一端与所述第三电阻共同连接到所述还原模块；所述副线圈的另一端与所述第四电阻经由另一通路连接到所述还原模块；所述副线圈的中间抽头、所述第三电阻的另一端、所述第四电阻的另一端共同接所述第二电源参考地。
10.按照权利要求1、2或3所述的信号接收电路，其特征在于所述还原模块包含一个或一对还原电路，所述还原电路一端连接到所述变压器隔离模块，一端连接到所述控制模块，还有一端构成所述还原模块的接地端，其余的端连接到所述电源管理模块。
11.按照权利要求10所述的信号接收电路，其特征在于所述还原电路为单电源比较电路，所述单电源比较电路的信号输入端通向所述变压器隔离模块，信号输出端连接到所述控制模块，所述单电源比较电路还有一端接所述第二电源参考地，其余端连接到所述电源管理模块。
12.按照权利要求11所述的信号接收电路，其特征在于所述单电源比较电路包含第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第一比较器，所述第五电阻和所述第六电阻共同连接到所述第一比较器的反相输入端，该反相输入端还构成本单电源比较电路的信号输入端；所述第七电阻、所述第八电阻和所述第九电阻共同连接到所述第一比较器的同相输入端；所述第六电阻的另一端、所述第七电阻的另一端、以及所述第一比较器的接地端共同接所述第二电源参考地；所述第八电阻的另一端、所述第十电阻的一端、以及所述第一比较器的输出端共同构成本单电源比较电路的信号输出端；所述第五电阻的另一端、所述第九电阻的另一端、所述第十电阻的另一端、以及所述第一比较器的电源端分别连接到本单电源比较电路外部的所述电源管理模块。
13.按照权利要求10所述的信号接收电路，其特征在于所述还原电路为双电源比较电路，所述双电源比较电路的信号输入端通向所述变压器隔离模块，信号输出端连接到所述控制模块，所述双电源比较电路还有一端接所述第二电源参考地，其余的端分别连接到所述电源管理模块。
14.按照权利要求13所述的信号接收电路，其特征在于所述双电源比较电路包含第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第二比较器，所述第十一电阻的一端与所述第二比较器的反相输入端相连后共同通向所述双电源比较电路外部，构成所述双电源比较电路的信号输入端；所述第十二电阻和所述第十三电阻共同连接到所述第二比较器的同相输入端；所述第十二电阻的另一端、所述第十四电阻的一端、以及所述第二比较器的输出端共同构成本双电源比较电路的信号输出端；所述第十四电阻的另一端、所述第二比较器的正向电源端、以及所述第二比较器的负向电源端分别连接到本双电源比较电路外部的所述电源管理模块；所述第十一电阻的另一端、所述第十三电阻的另一端、以及所述第二比较器的接地端共同接所述第二电源参考地。
15.按照权利要求11或者13所述的信号接收电路，其特征在于所述还原电路还包含放大电路，所述变压器隔离模块经由所述放大电路通向所述单电源比较电路或者所述双电源比较电路；所述放大电路还有一端连接到所述电源管理模块，其余一端接所述第二电源参考地。
16.按照权利要求15所述的信号接收电路，其特征在于所述放大电路包含第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第二电容、和放大器，所述第十五电阻、所述第十六电阻、和所述第二电容共同连接到所述放大器的反相输入端；所述第十五电阻的另一端通向所述放大电路外部，构成所述放大电路的信号输入端； 所述放大器的同相输入端经由所述第十七电阻接所述第二电源参考地；所述第十六电阻的另一端和所述第二电容的另一端共同连接到所述放大器的输出端，所述放大器的输出端通向所述放大电路外部，构成所述放大电路的信号输出端；所述放大器的正向电源端与负向电源端分别连接到所述电源管理模块。
17.按照权利要求15所述的信号接收电路，其特征在于所述还原电路还包含隔直电路，该隔直电路为电容，所述变压器隔离模块经由所述放大电路以及所述隔直电路通向所述单电源比较电路或者所述双电源比较电路。
专利摘要本实用新型提供一种主从式双线无极性通信系统中从设备内的信号接收电路，该电路包含电源模块、信号驱动模块、变压器隔离模块、和还原模块。电源模块和信号驱动模块共同接第一电源参考地；变压器隔离模块与还原模块共同接第二电源参考地；主设备的一对输出端分别连接电源模块；电源模块的其余端连接信号驱动模块；信号驱动模块还与主设备的输出端连接；变压器隔离模块与信号驱动模块和还原模块连接；还原模块还有一端连接从设备内的电源管理模块；还原模块的其余端通向从设备内的控制模块。信号驱动模块可取为单信号驱动模块和双信号驱动模块。该技术方案在实现信号传输的同时实现电气隔离，既简化了从设备的设计，又有利于提高主设备的带载能力。
文档编号H04L25/02GK202261369SQ20112021361
公开日2012年5月30日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者刘星, 张宪玉, 李风国, 王传宝, 赖华平, 颜景龙 申请人:北京北方邦杰科技发展有限公司