一种用于测试的幅值可调MBP信号发生电路的制作方法

本发明属于工业流程控制范畴，特别是基于PROFIBUS/PA和FF现场总线协议的工业流程控制技术范畴。

背景技术：

MBP(Manchester Bus powered)为总线供电的曼彻斯特编码。曼彻斯特编码(Manchester Encoding)，也叫相位编码(PE)，是一种数据同步传输模式，在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号。总线供电的曼彻斯特编码，将采用曼彻斯特编码的通信信号叠加在直流供电电压上，实现在一对导线上即给设备供电，同时也传输通信信号。MBP传输技术主要用于流程工业现场总线，如PROFIBUS PA、FF等。

MBP传输技术通常通过专用通信收发器芯片实现，如西门子的SIM2。但采用专用通信收发器芯片，输出信号的幅值等参数无法进行调节，对于通信灵敏度测试(要求将信号电压调节到最低，如PROFIBUS PA要求将信号电压为160mV)无法实现，而且专用通信收发器芯片的价格较高。

技术实现要素：

一种用于测试的幅值可调MBP信号发生电路，其包括：电源模块(1)、信号隔离模块(2)、信号发生模块(3)、信号放大与调制模块(4)，其中，所述电源模块(1)的供电来自具备总线供电特性的现场总线，在所述信号隔离模块(2)中，波形发生器(5)的信号输出作为光耦模块的输入控制信号，并通过连接二极管使其具有防反接功能，在所述信号发生模块(3)中，S1、S2表示为正方波信号源，当波形发生器(5)输出的符合曼彻斯特编码的方波信号的正电平信号时，S2输出方波信号，S1无输出信号；当波形发生器(5)输出的符合曼彻斯特编码的方波信号的负电平信号时，S2无输出，S1输出方波信号，在所述信号放大与调制模块(4)中，信号端与电阻R7相连，R7另一端与电容C2和电阻R8相连，R8另一端与电容C3和运算放大器U1的同相输入端相连，U1的输出与电阻R9的一段相连，电阻R9的另一端与三极管Q4的基极相连，Q4的集电极与电阻R10和可调电阻RP2相连，Q4发射极与总线正端相连。

为实现对基于MBP传输的现场总线设备实现相关通信测试，以及实现非专用通信芯片的MBP数据传输，本发明的目的在于提供一种可靠性高、价格低廉、可对物理信号进行有效调整的MBP信号发生电路，能够实现如下功能：

(1)可产生符合相关现场总线技术要求的MBP信号；

(2)MBP信号发生电路的输入为同频率方波信号，通过调节方波信号的电压幅值可实现对MBP信号发生电路的输出MBP信号电压幅值的调节；

(3)通过调整MBP信号发生电路的滑动变阻器，可对MBP信号发生电路的输出MBP信号电压幅值的调节；

(4)通过调整MBP信号发生电路的滑动变阻器，可对MBP信号发生电路的输出MBP信号电压的对称性进行调节；

(5)MBP信号发生电路的输入隔离。

本发明采用了一种用于测试的幅值可调MBP信号发生电路，其包括：电源模块(1)、信号隔离模块(2)、信号发生模块(3)、信号放大与调制模块(4)。

附图说明

图1示出了用于测试的幅值可调的MBP信号发生电路的原理图；

图2示出了信号隔离模块(2)的电路图；

图3示出了信号放大与调制模块(4)的电路图。

具体实施方式

为了实现上述目的，本发明采用了一种用于测试的幅值可调MBP信号发生电

路，其包括：电源模块(1)、信号隔离模块(2)、信号发生模块(3)、信号放大与调制模块(4)。其中：

在电源模块(1)中，电源模块(1)的供电来自具备总线供电特性的现场总线(如：FF、PROFIBUS PA等)，总线的正负端连接三端稳压芯片的输入，电源输入除了提供直流电压外还叠加有数字信号，经三端稳压芯片及滤波电容为整个MBP信号发生电路输出稳定的直流电压。

在信号隔离模块(2)中，波形发生器(5)的信号输出作为光耦模块的输入控制信号，并通过连接二极管使其具有防反接功能。光耦模块应具备一定可调范围的放大区，使得波形发生器(5)的信号幅值大小经放大后可对最终输出信号的幅值产生影响。波形发生器(5)输出的信号为符合曼彻斯特编码的方波信号。光耦模块支持2路输出，通过波形发生器(5)的正半波和负半波信号，分别控制光耦模块的2路输出。

在信号发生模块(3)中，S1、S2表示为正方波信号源，当波形发生器(5)输出的符合曼彻斯特编码的方波信号的正电平信号时，S2输出方波信号，S1无输出信号；当波形发生器(5)输出的符合曼彻斯特编码的方波信号的负电平信号时，S2无输出，S1输出方波信号。S2的输出与三极管Q1的基极连接，S2输出方波信号时三极管Q1导通，三极管Q2和Q3截止。三极管Q1的集电极与电阻R3一端相连。S1输出方波信号时三极管Q2、Q3导通，三极管Q1截止。三极管Q2的集电极与电阻R1一端相连，电阻R1的另一端与三极管Q3的基极和电阻R2一端相连。三极管Q3集电极与电阻R4的一端相连。电阻R3和R4的一端都与可变电阻RP1相连。三极管Q1、Q2和Q3的周期性导通，造成流过RP1的电流方向发生变化，相应地使得输出端的电平发生变化。电源VCC与电阻R5和电容C1相连，VCC、R5、R6和C1构成分压电路。可形成叠加在直流电压之上的方波信号。通过调节可变电阻RP1，可对信号的幅值和对称性进行微调。

在信号放大与调制模块(4)中，信号端与电阻R7相连，R7另一端与电容C2和电阻R8相连。电阻R8另一端与电容C3和运算放大器U1的同相输入端相连。运算放大器U1的输出与电阻R9的一段相连，电阻R9的另一端与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的集电极与电阻R10和可调电阻RP2相连，三极管Q4发射极与总线正端相连。可变电阻的滑动端与运算放大器U1的反相输入端相连。运算放大器U1、三极管Q4和电阻R7、R8、R9、R10、RP2构成了负反馈放大电路，对信号进行放大，并通过连接到总线的三极管Q4完成信号调制，最终形成MBP信号。可调电阻RP2可对MBP信号的幅值进行调整，并对信号对称性进行微调。

本发明具有如下优点和积极效果：可通过信号发生模块(3)对MBP信号的幅值和对称性进行调整，解决了基于现有芯片无法有效调整幅值和对称性的问题，可实现对总线设备进行灵敏度等通信性能测试。而且该电路经简单修改可成为采用MBP信号的现场总线的收发电路，鉴于采用分立元件搭建，相比专用的收发器芯片，价格优势明显。