[發明專利]單線雙向三電壓裝定接口電路

有效

• 申請號: 201310354048.8
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103401547A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 張建新;梁宛玉;賈丹丹;楊翠俠
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心
• 主分類號: H03K17/78
• 分類號: H03K17/78;H03K19/0175
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

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技術領域

本發明涉及單線雙向三電壓裝定接口電路，為電子開關技術領域，可應用于各種有線裝定裝置及檢測設備。

背景技術

裝定技術包括無線裝定和有線裝定兩種。有線裝定因具有不受外部環境干擾、電路結構簡單、裝定可靠性高等優點而廣泛使用。有線裝定通常采用RS485/422/232等串行通信協議傳輸數據，有標準的集成電路作為信號驅動器，裝定信號傳輸線上的電壓保持在標準范圍內，數據傳輸速率高、傳感距離遠。

對于某產品電路，其在裝定端高電平電壓時接通內部供電，實現加電功能；在裝定端負電平電壓時斷開內部供電，實現斷電功能；在裝定端同時實現數據的接收與反饋。對于這種裝定信號線在不同時刻有高電平電壓、低電平電壓、負電平電壓信號需求的裝定電路，采用標準集成電路就不能夠滿足使用要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種單線雙向三電壓裝定接口電路，通過此電路，主控裝置可以通過單根數據線為產品電路正常工作提供三種電平電壓信號，并實現主控裝置與產品電路之間雙向數據讀寫操作。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種單線雙向三電壓裝定接口電路，其特征在于：包括控制單元、負壓輸出驅動電路、數據接收驅動電路、數據發送驅動電路和數據接收電平轉換電路，由所述控制單元控制所述負壓輸出驅動電路、數據接收驅動電路、數據發送驅動電路上加載的驅動電壓，使負壓輸出驅動電路、數據發送驅動電路、數據接收驅動電路利用單根數據線采用分時的方式分別實現負電壓輸出和數據的讀、寫，數據的發送和接收使用不同的高電平電壓。

通過TTL電平分別控制光耦和PNP三極管的開斷，傳送比驅動電壓低的負電平電壓和比驅動電壓高的高速﹑高壓和大驅動電流的正脈沖信號。

數據接收驅動電路在接收數據時，一直給數據線提供高電壓，利用從系統數據線開路或提供下拉電流來實現數據的回讀，回讀信號經過數據接收電平轉換電路變換為與處理器輸入/輸出端口電平相匹配的TTL信號。

所述負壓輸出驅動電路中包含異或門、三極管和光耦，異或門的兩個輸入端分別連接負壓輸出使能信號NVEN和數據發送使能信號TXDEN，異或門的輸出端連接至三極管的基極，三極管的集電極連接至光耦輸入端，光耦輸出端輸出至裝定輸出端。

所述數據發送接口驅動電路包括第三與門、反相器、第五與門和多個第一級連的三極管，數據發送使能信號TXDEN和發送數據端TXD分別連接至第三與門的兩個輸入端，且同時連接至反相器的第一輸入端、第五與門的第一輸入端；反相器的第一輸出端連接至第五與門的第二輸入端；第五與門的輸出端控制第五三極管的關斷，使裝定輸出端Setting數據線可拉至低電平；第三與門的輸出端控制多個第一級連的三極管的導通或關斷，通過單根數據線發送電平信號。

所述數據接收驅動電路包括連接到反相器第二輸出端的接收數據端RXD和由反相器第二輸入端、數據接收使能信號RXDEN控制導通或關斷的多個第二級連的三極管。

控制單元由高速邏輯門電路組成，防止裝定接口電路產生電平沖突，同時提高數據發送/數據接收端口信號的驅動能力及抗干擾能力。負壓輸出驅動電路由負壓輸出電子開關構成；數據發送驅動電路包括開關型PNP三極管以及實現三極管快速關閉與導通的基極驅動電路；數據接收驅動電路包括數據接收上拉電壓驅動電路﹑數據接收電子開關電路；數據接收電平轉換電路包括數據接收電子開關和反相器。

利用單條數據線采用分時的方式提供三種電平電壓信號、數據的雙向讀寫，發送和接收使用不同的高電平電壓。產品電路加電和數據發送使用裝定端提供的高電平電壓，產品電路斷電使用負電平電壓，數據接收電壓使用裝定電路控制單元使用的工作電壓。

產品電路斷電控制所需的負電壓采用光耦作為開關元件，可以實現TTL電平控制負電壓導通/斷開功能；采用異或門邏輯電路，防止裝定輸出端同時輸出極性相反的電壓而引起短路。發送數據驅動電路根據產品電路工作需要，可以實現比控制單元工作電壓高的電壓作為發送數據的高電平電壓，這樣可以提高數據傳輸距離與可靠性，驅動電路采用開關時間很短的PNP三極管作為開關電路，使得發送接口具有很短的導通和截止時間，確保高速數據可靠發送。通過該方案設計的發送數據驅動接口電路能夠發送高速﹑大電流﹑高壓信號，保證通信的可靠性。數據接收接口電路通過開關管給數據線提供讀信號電平，在接收數據過程中，開關管一直導通，給數據線提供高電平電壓，通過從系統給數據線提供下拉電流或使數據線開路來實現數據的接收，接收到的數據通過電平轉換電路后送入控制單元的輸入端口，完成數據回讀。