[發(fā)明專利]一種傳輸方向可選的高速數(shù)字型光電耦合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811453057.1
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109412575B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 蔣城;張佳寧;歐熠;龔磊;胡銳興;曾錚;李彥良;張廣涵
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發(fā)明屬于微處理器接口技術及現(xiàn)場總線信號隔離傳輸技術領域，具體涉及一種傳輸方向可選的高速數(shù)字型光電耦合器；所述光電耦合器包括三個并行的光電傳輸通道，分別為第一傳輸通道、第二傳輸通道以及第三傳輸通道；其中所述第一傳輸通道、第二傳輸通道為結構對稱的光電隔離信號傳輸通道，即兩者的傳輸方向相反；所述第三傳輸通道為傳輸方向選擇通道，其傳輸方向與第二傳輸通道的傳輸方向一致；通過對第三傳輸通道的使能控制，從而控制光電隔離信號在第一傳輸通道或第二傳輸通道中傳輸。本發(fā)明利用三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片高阻輸出特性，實現(xiàn)光電耦合器的雙向一體化IO接口設計；大大簡化雙向IO接口數(shù)據(jù)傳輸線隔離電路的設計。

技術領域

本發(fā)明涉及微處理器接口技術及現(xiàn)場總線信號隔離傳輸技術領域，具體涉及一種傳輸方向可選的高速數(shù)字型光電耦合器。

背景技術

在工業(yè)控制領域，控制芯片對工業(yè)現(xiàn)場輸出開關量的同時還要避免工業(yè)現(xiàn)場強電對控制芯片的干擾。因此在微控制器、總線收發(fā)器等主控芯片外圍接口電路中，廣泛存在抗干擾、電氣隔離的設計需求。高速數(shù)字型光電耦合器是光電耦合器的一種，是以光媒介傳輸數(shù)字電信號的一種“電-光-電”轉換器件，內部通常包含發(fā)光器件、感光器件和數(shù)字信號處理芯片三部分，其傳輸速率可達到50Mbps，可實現(xiàn)多數(shù)現(xiàn)場控制系統(tǒng)抗干擾和電氣隔離的設計需求。但市面現(xiàn)有光電耦合器均是單向傳輸器件，對于雙向IO接口為主的控制芯片，無法實現(xiàn)雙向傳輸功能，這對控制芯片接口電路的設計帶來諸多不便。因此現(xiàn)有技術中存在的問題是：如何實現(xiàn)在高速數(shù)字型光電耦合器實現(xiàn)傳輸方向可選。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提出了一種傳輸方向可選的高速數(shù)字型光電耦合器，所述光電耦合器包括三個并行的光電傳輸通道，分別為第一傳輸通道、第二傳輸通道以及第三傳輸通道；其中所述第一傳輸通道、第二傳輸通道為結構對稱的光電隔離信號傳輸通道，即兩者的傳輸方向相反；所述第三傳輸通道為傳輸方向選擇通道，其傳輸方向與第二傳輸通道的傳輸方向一致；通過對第三傳輸通道的使能控制，從而控制光電隔離信號在第一傳輸通道或第二傳輸通道中傳輸。

其中，通過對第三傳輸通道的使能控制，則控制兩個三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片這兩個芯片工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述光電隔離信號傳輸信道均包括發(fā)光二極管芯片和三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片；輸入信號進入發(fā)光二極管芯片，經(jīng)三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片處理從而輸出信號；其中，第一傳輸通道的三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片以及第二傳輸通道發(fā)光二級管芯片的負極均連接第一端口I/O1；第一傳輸通道的發(fā)光二級管芯片的負極和第二傳輸通道的三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片均連接第二端口I/O2。

優(yōu)選的，所述第三傳輸通道包括發(fā)光二級管芯片和光敏晶體管芯片；通過使能端口控制第三傳輸通道的發(fā)光二極管芯片，從而光敏晶體管芯片進行處理將信號發(fā)回第一傳輸通道的發(fā)光二極管芯片。

優(yōu)選的，所述三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片包括光敏、前放和三態(tài)輸出三個部分組成。例如，采用光敏二極管、前向放大電路以及三態(tài)門輸出。

進一步的，在各個發(fā)光二極管芯片的正極一端連接有限流電阻，該限流電阻的另一端接地。

本發(fā)明具有三個光電傳輸通道，其中包含兩個傳輸方向相反的光電隔離信號傳輸通道，分別由發(fā)光二極管芯片(發(fā)光芯片)和三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片組成，完成數(shù)據(jù)雙向傳輸功能；另外一個通道是傳輸方向選擇通道，由發(fā)發(fā)光二極管芯片(發(fā)光芯片)和光敏晶體管芯片組成，通過光電隔離實現(xiàn)對收發(fā)端功能芯片的使能控制，完成傳輸方向的控制功能。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的光電耦合器利用三態(tài)門輸出光敏數(shù)字處理芯片高阻輸出特性，實現(xiàn)光電耦合器的雙向一體化IO接口設計；突破了現(xiàn)有產品信號單向傳輸?shù)墓δ芷款i，實現(xiàn)了一體化IO接口設計，可直接用于半雙工通信傳輸線，起到電氣隔離和抗干擾的作用，大大簡化雙向IO接口數(shù)據(jù)傳輸線隔離電路的設計。