TTL信号远距离传输电路的制作方法

ttl信号远距离传输电路
技术领域
1.本实用新型涉及信号传输电路技术领域，尤其涉及ttl信号远距离传输电路。


背景技术：

2.芯片的ttl(晶体管－晶体管逻辑，transistor-transistor logic)信号一般只能传输几米或十几米，比如一般的mcu，直接io驱动信号线，实测不超过7米，信号线过长时mcu可能宕机；而cpu的ttl信号驱动能力更弱，现有的对于ttl信号的传输改进方式包括两种，一种是通过用mos管做电平转换增加其驱动能力，即在发送侧通过mos管将信号电平升高，在接收侧同样通过mos管做电平转换转为接收侧的工作电平信号，虽然通过mos管能提高传输中信号的电平从而一定程度的提高驱动能力，但该方案优化效果有限，最多只能到二十几米的传输距离，与ttl原信号传输差别不大，无法适应更多的应用场景；另外一种是通过ttl的电平转换为其他模式的电平，常用的有rs485、rs232等的电平转换标准接口芯片，这种也是为了解决ttl无法实现远距离传输的问题，但该接口芯片只能用于uart的接口，像gpio、pmw、i2c等协议的则无法支持，且这两种芯片的价格高，收发两侧均需要各增加1颗对应的芯片。而且rs485为半双工工作，其速率本身就收限制，速率高的情况下，rs485容易丢包，且rs485/rs422芯片体积较大，功耗高。
3.因此，有必要设计一种新的电路，实现ttl信号的长距离传输，功耗低，且传输速率高，适用范围广。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供ttl信号远距离传输电路。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供ttl信号远距离传输电路，包括开关芯片u37以及接收端转换单元，所述开关芯片u37连接有发送端处理器，所述接收端转换单元与所述开关芯片u37通过传输线缆连接，所述接收端转换单元包括mos管q4。
6.其进一步技术方案为：所述开关芯片u37的型号为bl1551。
7.其进一步技术方案为：所述开关芯片u37连接有电阻r15。
8.其进一步技术方案为：所述电阻r15连接有第一电源。
9.其进一步技术方案为：所述mos管q4连接有接收端处理器。
10.其进一步技术方案为：所述mos管q4的源极通过传输线缆与所述开关芯片u37连接。
11.其进一步技术方案为：所述mos管q4的栅极通过上拉电阻r13连接有第二电源。
12.其进一步技术方案为：所述mos管q4的漏极通过上拉电阻r14与所述接收端处理器连接。
13.其进一步技术方案为：所述mos管q4的源极通过上拉电阻r12与所述第二电源连接。
14.本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型通过设置开关芯片u37以及接收端转换单元，开关芯片u37连接有发送端处理器，接收端转换单元与所述开关芯片u37通过传输线缆连接，接收端转换单元包括mos管q4，开关芯片u37强大的信号线驱动能力，可实现ttl信号的长距离传输，功耗低，且传输速率高，适用范围广。
15.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的ttl信号远距离传输电路的示意性框图；
18.图2为本实用新型实施例提供的ttl信号远距离传输电路的具体电路原理图；
19.图3为本实用新型实施例提供的开关芯片u37的端脚示意图；
20.图中标识说明：
21.10、发送端处理器；20、第一电源；30、接收端转换单元；40、第二电源；50、接收端处理器。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
24.还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
25.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
26.请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的ttl信号远距离传输电路的示意性框图，该电路可以运用在ttl信号的传输过程中，特别是针对单工的ttl信号传输，比如uart、pmw、gpio等ttl信号的长距离传输。
27.请参阅图1，ttl信号远距离传输电路，包括开关芯片u37以及接收端转换单元30，开关芯片u37连接有发送端处理器10，接收端转换单元30与开关芯片u37通过传输线缆连接，接收端转换单元30包括mos管q4。
28.在一实施例中，请参阅图2，上述的开关芯片u37的型号为bl1551。
29.请参阅图3，开关芯片u37是贝岭产的单组低电压单刀双掷模拟开关，sc70-6封装，带宽300mhz。开关切换时间，ton＝12ns，toff＝5ns，可满足高速信号的传输要求。开关芯片u37内部a1或a2到b的连续电流最大200ma。强大的信号线驱动能力可以实现信号的远距离传输，且当开关芯片u37的状态为1时，端脚a1与端脚b连接，当开关芯片u37的状态为0时，端脚a2与端脚b连接。
30.在一实施例中，请参阅图2，上述的开关芯片u37连接有电阻r15。
31.在一实施例中，上述的电阻r15连接有第一电源20。
32.电阻r15和开关芯片u37组成发送端的转换电路，开关芯片u37的供电由5v电源供电，将开关芯片u37的a1端脚通过电阻r15接到5v的第一电源20，电阻r15的阻值根据实际长度需求可以调整，开关芯片u37的a2端脚接到gnd，处理器tx_source信号连接到开关芯片u37的第6脚enb脚，第4脚b则为设备长距离传输的输出脚。
33.在一实施例中，请参阅图2，上述的mos管q4连接有接收端处理器50。
34.在一实施例中，请参阅图2，上述的mos管q4的源极通过传输线缆与开关芯片u37连接。
35.在一实施例中，请参阅图2，上述的mos管q4的栅极通过上拉电阻r13连接有第二电源40。
36.在一实施例中，请参阅图2，上述的mos管q4的漏极通过上拉电阻r14与接收端处理器50连接。
37.在一实施例中，请参阅图2，上述的mos管q4的源极通过上拉电阻r12与第二电源40连接。
38.上拉电阻r12、r13、r14、mos管q4则为接收端的转换电路，其中，mos管q4为n-mos管，其开关频率也在2倍于信号速率上，3v3为接收端处理器50的工作电压，可以根据实际的需求设置不同的电压值。上拉电阻r12、r13、r14均为10k欧，其主要是上拉和限流的作用，其中，mos管q4的3(s)脚连接到外部输入接口，即连接开关芯片u37，并通过上拉电阻r12上拉到5v的第二电源40，mos管q4的1(g)脚通过上拉电阻r13上拉到5v的第二电源40，mos管q4的2(d)通过r14上拉到接收端处理器50的工作电压，并连到接收端处理器50的接收引脚上，其中从上往下，第一条粗线部分tx_line则为长距离传输线缆部分，第二条粗线为发送端和接收端的共地信号。
39.整个电路的工作原理为：发送端处理器10的tx_source输出高电平时即开关芯片u37的enb端脚为高电平，b端脚连到a1端脚，b端脚输出高电平信号，b端脚的高电平信号到达接收端的mos管q4的3(s)脚，mos管q4截断，mos管q4的2(d)脚则为上拉电平对应的高电平状态，接收端处理器50收到高电平信号；当发送端处理器10tx_source输出低电平时即开关芯片u37的enb端脚为低电平，b端脚连到a2端脚，b端脚输出低电平信号，b端脚的低电平信号到达接收端的mos管q4的3(s)脚，mos管q4导通，mos管q4的2(d)脚与mos管q4的3(s)脚导通，则mos管q4的2(d)脚为低电平状态，接收端处理器50收到低电平信号，由此完成ttl信号的传输。
40.使用bl1551芯片和mos管的电路实现ttl信号的长距离传输，其距离大于100+米，实测可以达到100米，其可以应用于不止uart接口、gpio、i2c等ttl信号接口的长距离传输，
成本低，电路简单，功耗低。
41.上述的ttl信号远距离传输电路，通过设置开关芯片u37以及接收端转换单元30，开关芯片u37连接有发送端处理器10，接收端转换单元30与所述开关芯片u37通过传输线缆连接，接收端转换单元30包括mos管q4，开关芯片u37强大的信号线驱动能力，可实现ttl信号的长距离传输，功耗低，且传输速率高，适用范围广。
42.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。