CN102142834A - 数字输出电路 - Google Patents

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CN102142834A CN2010105693484A CN201010569348A CN102142834A CN 102142834 A CN102142834 A CN 102142834A CN 2010105693484 A CN2010105693484 A CN 2010105693484A CN 201010569348 A CN201010569348 A CN 201010569348A CN 102142834 A CN102142834 A CN 102142834A
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大野弘之
吉田卓弘
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Abstract

一种数字输出电路，包括：光电耦合器，其具有一个发光二极管和一个光电晶体管，用于将数字电压输出信号发送到负载；输出晶体管，其具有控制端子、第一端子和第二端子，用于将输出信号从光电晶体管发送到负载；以及电压平滑单元。此外，光电晶体管的第一端子经由第一电阻器连接到电源端子，并且光电晶体管的第二端子连接到输出晶体管的控制端子。第二电阻器连接在输出晶体管的控制端子与第一端子之间。输出晶体管的第一端子连接到公共端子，并且输出晶体管的第二端子连接到输出端子。电压平滑单元连接在光电晶体管的第一端子与公共端子之间。

Description

数字输出电路
技术领域
本发明涉及用于例如可编程逻辑控制器(PLC)中的数字输出电路。
背景技术
通常，PLC广泛用于控制各种外部装置。近年来，被控制的外部装置趋于具有复杂的配置，需要将输入/输出信号以高速度进行处理。
已提出一种通用PLC单元，如图3所示，所述通用PLC单元包括：外部连接器15′，其连接到要被控制的外部装置；连接连接器16′，其连接到具有CPU的CPU单元，用于执行例如顺序程序等；可编程逻辑器件(PLD)17′，其基于由CPU执行的顺序程序，来进行外部装置的顺序控制；以及显示单元18′，其具有例如，用于显示PLC单元的操作状态的发光二极管等。PLC单元还包括：隔离单元19′，其设置于外部连接器15′与PLD17′之间，并且具有当外部连接器15′与PLD17′相互电隔离时用于发送输入和输出信号的多个光电耦合器；设置开关20′，其对PLD17′的操作状态进行设置；以及电源单元21′，其将电力供应给PLD17′、显示单元18′、隔离单元19′以及设置开关20′(参见，例如，日本专利申请公开No.2002-222003)。此外，PLD17′设置有微型计算机(下文简称为“微机”)，以检测来自外部装置的输入信号或者将输出信号输出到外部装置。
在具有图3示出的配置的通用PLC单元中，可以将与由一个发光二极管和一个光电晶体管所组成的通用光电耦合器相比而言具有高响应速度的高速光电耦合器用作充当数字输入/输出电路的隔离单元19′的光电耦合器。在这样的情况下，PLC单元可以响应于从PLD17′上输出的、在高电平与低电平之间迅速且反复变化的输出信号的电压电平。然而，相比通用光电耦合器而言，高速光电耦合器更为昂贵，因此难于以较低的成本实现数字输入/输出电路。
因此，又提出一种使用通用光电耦合器的数字输出电路1。如图4中所示，该数字输出电路1包括：例如，通用光电耦合器的发光二极管LD6，其与PLC 2的内部电路11相连接，该PCL 2用于处理输出到充当负载的输出装置(外部装置)L1的输出信号；通用光电耦合器的光电晶体管PT8，其根据发光二极管LD6的开和关来接通或断开；以及晶体管TR13，其将从光电晶体管PT8输出的输出信号发送到输出装置L1(参见例如日本专利申请公开No.2000-224021)。此外，通过封装形成的上述光电耦合器包括有发光二极管LD6和面向发光二极管LD6的光电晶体管PT8。
在图4示出的数字输出电路1中，将光电晶体管PT8的集电极端子连接到与电源V1的正极连接的电源端子T3，并且将光电晶体管PT8的发射极端子经由电阻器R4和电阻器R2的串联电路连接到与电源V1的负极连接的公共端子T5。此外，将在电阻器R2与连接到光电晶体管PT8的发射极端子的电阻器R4之间的连接节点，连接到晶体管TR13的基极端子。将晶体管TR13的集电极端子连接到输出端子T4，以将输出信号输出到输出装置L1。将晶体管TR13的发射极端子连接到在电阻器R2与公共端子T5之间的连接节点。此外，将输出装置L1和电源V1的串联电路连接在输出端子T4与公共端子T5之间。将在输出装置L1与电源V1的正极之间的连接节点连接到电源端子T3。
在下文中，将描述在图4中示出的数字输出电路1的操作。
例如，如果从内部电路11输出的输出信号的电压电平从低变为高，则发光二极管LD6开启，并且电流I1流入光电耦合器的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8接通(即，变为开状态)。在电阻器R4与电阻器R2之间的连接节点的电势下晶体管TR13的基极-发射极偏置，并且晶体管TR13开启。因而，电流I2从电源V1流向输出装置L1。
另一方面，如果从内部电路11输出的输出信号的电压电平从高变为低，则发光二极管LD6关断并且电流I1不流入光电耦合器的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8断开(即，变为关状态)，并且因而晶体管TR13的基极-发射极不偏置。因此，晶体管TR13也关断，并且电流I2不从电源V1流向输出装置L1。
此外，还提出使用通用光电耦合器的另一种数字输出电路。如图5所示，该数字输出电路包括：例如，通用光电耦合器PC5的发光二极管LD6，其连接在电源(微型计算机10的控制电源)Vcc的正极与于PLC中设置的微型计算机10的输出端口T1之间；通用光电耦合器PC5的光电晶体管PT8，其根据发光二极管LD6的开和关来进行接通或断开；以及晶体管TR13，其将从光电晶体管PT8输出的输出信号发送到负载L。此外，由封装形成的上述光电耦合器PC5包括有发光二极管LD6和面向发光二极管LD6的光电晶体管PT8。
在图5示出的数字输出电路中，将光电耦合器PC5的发光二极管LD6的阳极连接到电源Vcc的正极。将发光二极管LD6的阴极经由电阻器R1连接到微型计算机10的输出端口T1。此外，经由用于偏置晶体管TR13的基极的电阻器R3，来将光电耦合器PC5的光电晶体管PT8的集电极端子连接到与电源V1的正极连接的电源端子T3。将光电晶体管PT8的发射极端子连接到晶体管TR13的基极端子，并且将电阻器R2连接在晶体管TR13的基极端子与发射极端子之间。此外，将晶体管TR13的集电极端子连接到输出端子T4以将输出信号输出到负载L，并且将晶体管TR13的发射极端子连接到与电源V1的负极连接的公共端子T5。此外，将负载L与用于负载L的电源V2这二者的串联电路连接在输出端子T4与公共端子T5之间。
在下文中，将描述在图5中示出的数字输出电路的操作。
例如，如果从微型计算机10输出的输出信号的电压电平从高变为低(微型计算机10的输出端口T1的电压电平为低电平时的活动状态)，则发光二极管LD6开启并且电流I1流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8接通(即，变为开状态)。在电阻器R2与光电耦合器PT8的发射极端子之间的连接节点的电势下晶体管TR13的基极-发射极偏置，并且晶体管TR13开启。因而，电流I2从电源V2流向负载L。
另一方面，如果从微型计算机10输出的输出信号的电压电平从低变为高，则发光二极管LD6关断并且电流I1不流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8断开(即，变为关状态)，并且因而晶体管TR13的基极-发射极不偏置。因此，晶体管TR13关断，并且电流I2不从电源V2流向负载L。
然而，在具有图4和图5示出的电路配置的数字输出电路中，当光电晶体管PT8为开状态时，光电晶体管PT8变为饱和状态。因此，当光电晶体管PT8的状态从开状态切换为关状态时，由于光电晶体管PT8的镜像效应以及光电晶体管PT8的基极-发射极电容的长累积时间(基极存储时间)而发生了响应延迟。因而，如果从微型计算机10输出的(高速脉冲)输出信号的电压电平以高速度反复变化，则难于在高电平与低电平之间准确地切换来自PLC的输出信号的电压电平。因此，优选使用具有高响应速度的光电耦合器而不是通用光电耦合器，以便于对高速脉冲输出进行响应。然而，难于以较低成本实现具有高响应速度的光电耦合器的电路。
此外，为了实现使用通用光电耦合器的高响应速度，可以将具有在图6中示出的电路配置的数字输出电路，视为在图5所示的数字输出电路中移除了用于偏置晶体管TR13的基极的电阻器R3并且将电源V1直接连接到光电晶体管PT8的集电极端子。在图6示出的数字输出电路中，以供应给光电晶体管PT8的电源V1的电压电平，来固定光电晶体管PT8的集电极端子的电势。此外，由于将光电晶体管PT8的发射极端子连接到晶体管TR13的基极端子，所以当光电晶体管PT8为开状态时，也固定了光电晶体管PT8的发射极端子的电势。因此，光电晶体管PT8的集电极-发射极电压不会变成0V，并且因而光电晶体管PT8处于不饱和状态。
此外，由于光电晶体管PT8的集电极-发射极电压摆动小，所以几乎不发生光电晶体管PT8的镜像效应。因此，当光电晶体管PT8不处于饱和状态并且光电晶体管PT8的集电极-发射极电压几乎不变化的时候可以进行切换操作。此外，当光电晶体管PT8的状态从开状态变为关状态时，能够缩短由于光电晶体管PT8的镜像效应和基极存储时间而发生的响应延迟。因此，即使没有将具有高响应速度的光电耦合器用作信号发送元件，也可以通过使用包括一个发光二极管LD6和一个光电晶体管PT8的通用光电耦合器PC5，来在高电平与低电平之间准确地切换来自微型计算机10的高速脉冲输出信号的电压电平。此外，还具有在数字输出电路中最小化电路元件数量的效果。
然而，在图6示出的数字输出电路中，并没有用于偏置晶体管TR13的基极的电阻器R3(见图5)。因此，如果供应给光电晶体管PT8的电源V1的电压电平为高，则光电耦合器PC5的散热率也高，并且其可能由于过热而导致光电耦合器PC5的故障(breakdown)或者可能减低光电耦合器PC5的特性(例如电流传输率等)，从而降低可靠性。为了解决这些问题，如果在如图5中示出的数字输出电路中那样，在光电晶体管PT8的集电极端子与电源端子T3之间设置电阻器R3，则可以实现分布式的散热。
然而，如上面所述，在图5示出的数字输出电路中，当光电晶体管PT8的状态在开状态与关状态之间切换时，光电晶体管PT8的集电极端子的电势出现变化。因此，发生了光电晶体管PT8的镜像效应，并且当光电晶体管PT8的状态从开状态切换到关状态时响应时间被延长。
发明内容
鉴于上述，本发明提供了一种数字输出电路，其能够以较低的成本实现高响应速度，并且增强了可靠性。
根据本发明的第一实施例，提供了一种数字输出电路，其包括：充当信号发送元件的光电耦合器，其用于将数字电压输出信号从微型计算机的输出端口发送到负载，并且具有一个发光二极管和一个光电晶体管；以及npn双极性晶体管，通过光电晶体管的切换操作，该npn双极性晶体管将输出信号从光电晶体管发送到负载。
此外，将发光二极管的阳极连接到第一电源的正极，并且将发光二极管的阴极连接到输出端口；将光电晶体管的集电极经由第一电阻器连接到与第二电源的正极连接的电源端子；将光电晶体管的发射极连接到npn双极性晶体管的基极，并且将第二电阻器连接在npn双极性晶体管的基极与发射极之间；将npn双极性晶体管的发射极连接到与第二电源的负极连接的公共端子，并且将npn双极性晶体管的集电极连接到输出端子以将输出信号从npn双极性晶体管输出到负载；将负载与用于负载的电源这二者的串联电路连接在输出端子与公共端子之间；并且将电容器连接在光电晶体管的集电极端子与公共端子之间。
在这种配置中，在公共端子与光电耦合器的光电晶体管的集电极端子之间设置有电容器。因此，当光电晶体管的状态在开状态与关状态之间切换时，例如，在从微型计算机的输出端口输出的输出信号反复地为高速脉冲输出信号时，通过电容器的平滑作用，光电晶体管的集电极端子的电势保持近似恒定。因此，光电晶体管的集电极-发射极电压实质上保持恒定。因而，当光电晶体管处于开状态时光电晶体管处于不饱和状态，并且当光电晶体管的集电极-发射极电压在小范围内变化时，可以进行npn双极性晶体管的切换操作。结果，当光电晶体管的状态从开状态变为关状态时，可以缩短由于光电晶体管的镜像效应以及光电晶体管的基极-发射极电容的长累积时间而发生的响应延迟。
即使没有将具有高响应速度的光电耦合器用作信号发送元件，通过使用包括一个发光二极管和一个光电晶体管的通用光电耦合器，也可以准确地跟随来自微型计算机的高速脉冲输出信号的电压电平在高电平与低电平之间的改变。因此，可以通过添加诸如电容器之类的廉价的通用电路元件来实现高响应速度(以较低的成本实现高响应速度)，并且实现具有高可靠性的数字输出电路。
根据本发明的第二实施例，提供了一种数字输出电路，其包括：充当信号发送元件的光电耦合器，其用于将数字电压输出信号从微型计算机的输出端口发送到负载，并且具有一个发光二极管和一个光电晶体管；以及pnp双极性晶体管，通过光电晶体管的切换操作，该pnp双极性晶体管将输出信号从光电晶体管发送到负载。
此外，将发光二极管的阳极连接到第一电源的正极，并且将发光二极管的阴极连接到输出端口；将光电晶体管的发射极经由第一电阻器连接到与第二电源的负极连接的电源端子；将光电晶体管的集电极连接到pnp双极性晶体管的基极，并且将第二电阻器连接在pnp双极性晶体管的基极与发射极之间；将pnp双极性晶体管的发射极连接到与第二电源的正极连接的公共端子，并且将pnp双极性晶体管的集电极连接到输出端子以将输出信号从pnp双极性晶体管输出到负载；将负载与用于负载的电源这二者的串联电路连接在输出端子与公共端子之间；并且将电容器连接在光电晶体管的发射极端子与公共端子之间。
在这种配置中，在公共端子与光电耦合器的光电晶体管的发射极端子之间设置有电容器。因此，当光电晶体管的状态在开状态与关状态之间切换时，例如，在从微型计算机的输出端口输出的输出信号反复地为高速脉冲输出信号时，通过电容器的平滑作用，光电晶体管的发射极的电势保持近似恒定。因此，光电晶体管的集电极-发射极电压实质上保持恒定。因而，当光电晶体管处于开状态时光电晶体管处于不饱和状态，并且当光电晶体管的集电极-发射极电压在小范围内变化时可以进行pnp双极性晶体管的切换操作。结果，当光电晶体管的状态从开状态变为关状态时，可以缩短由于光电晶体管的镜像效应以及光电晶体管的基极-发射极电容的长累积时间而发生的响应延迟。
即使没有将具有高响应速度的光电耦合器用作信号发送元件，通过使用包括一个发光二极管和一个光电晶体管的通用光电耦合器，也可以准确地跟随来自微型计算机的高速脉冲输出信号的电压电平在高电平与低电平之间的改变。因此，可以通过添加诸如电容器之类的廉价的通用电路元件来实现高响应速度(以较低的成本实现高响应速度)，并且实现具有高可靠性的数字输出电路。
根据本发明的实施例，有效地提供一种数字输出电路，其能够以较低的成本实现高响应速度，并且提高了可靠性。
附图说明
根据如下结合附图给出的实施例的描述，本发明的目的和特征将会变得显而易见，在附图中：
图1示出了根据本发明第一实施例的示出数字输出电路的电路图；
图2示出了根据本发明第二实施例的示出数字输出电路的电路图；
图3示出了现有通用PLC单元的框图；
图4示出了说明现有数字输出电路的电路图；
图5示出了说明另一现有数字输出电路的电路图；以及
图6示出了说明又一现有数字输出电路的电路图。
具体实施方式
将参照构成本文一部分的附图来描述本发明的实施例。
(第一实施例)
可以将根据本发明第一实施例的数字输出电路用于例如图3所示的可编程逻辑控制器(PLC)单元的隔离单元19′中，该数字输出电路包括充当信号发送元件的通用光电耦合器，并且该通用光电耦合器具有一个发光二极管和一个光电晶体管。具体地，如图1所示，数字输出电路包括：充当信号发送元件的通用光电耦合器PC5，其用于将数字电压输出信号从微型计算机(下文简称为“微机”)10发送到负载L，并且通用光电耦合器PC5具有一个发光二极管LD6和一个光电晶体管PT8；以及通用双极性晶体管TR13，通过光电耦合器PC5的光电晶体管PT8的切换操作，通用双极性晶体管TR13将输出信号从光电晶体管PT8发送到负载L。将用于平滑在光电晶体管PT8的集电极处的电势变化的电容器C1(例如，铝质电解电容器、或多层陶瓷电容器等)设置在光电晶体管PT8的集电极端子和与电源V1的负极连接的公共端子T5之间。
微机10包括用于将输出信号输出到负载L的输出端口T1。此外，由封装(例如树脂封装等)形成光电耦合器PC5包括充当光发射元件的发光二极管LD6和面向发光二极管LD6的充当光接收元件的光电晶体管PT8。当发光二极管LD6和光电晶体管PT8相互电隔离时，发送输出信号。
在数字输出电路中，将光电耦合器PC5的发光二极管LD6的阳极连接到电源Vcc的正极，并且将发光二极管LD6的阴极经由电阻器R1连接到微机10的输出端口T1。经由用于偏置npn型晶体管TR13的基极的电阻器R3，来将光电耦合器PC5的光电晶体管PT8的集电极连接到与电源V1的正极连接的电源端子T3。将电容器C1连接在光电晶体管PT8的集电极端子与公共端子T5之间。此外，将光电晶体管PT8的发射极端子连接到晶体管TR13的基极端子，并且将电阻器R2连接在晶体管TR13的基极端子与发射极端子之间。将晶体管TR13的集电极端子连接到输出端子T4，以将输出信号从晶体管TR13输出到负载L，并且将晶体管TR13的发射极端子连接到公共端子T5。此外，将负载L与用于负载L的电源V2这二者的串联电路连接在输出端子T4与公共端子T5之间。
此外，在第一实施例中，电源Vcc充当第一电源并且电源V1充当第二电源，而电阻器R3充当第一电阻器并且电阻器R2充当第二电阻器。
在下文中，将会描述根据本发明第一实施例的数字输入电路的操作。
例如，如果从微机10的输出端口T1输出的输出信号的电压电平从高变为低(微机10的输出端口T1的电压电平为低电平时的活动状态)，则发光二极管LD6开启并且电流I1流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8接通。在电阻器R2与光电晶体管PT8的发射极端子之间的连接节点的电势下晶体管TR13的基极-发射极偏置。晶体管TR13开启，并且电流I2从电源V2流向负载L。
如果从微机10的输出端口T1输出的输出信号的电压电平从低变为高，则发光二极管LD6关断并且电流I1不流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。因而，光电晶体管PT8断开。如果光电晶体管PT8变为关状态，则晶体管TR13的基极-发射极不偏置。因此，晶体管TR13也关断，并且电流I2不从电源V2流向负载L。
将上面描述的数字输出电路配置为包括在公共端子T5与光电耦合器PC5的光电晶体管PT8的集电极端子之间连接的电容器C1。因此，当光电晶体管PT8的状态在开状态与关状态之间切换时，例如，在从微机10的输出端口T1输出的(高速脉冲)输出信号的电压电平以高速度反复变化时，通过电容器C1的平滑作用，光电晶体管PT8的集电极端子的电势保持近似恒定。因此，光电晶体管PT8的集电极-发射极电压实质上保持恒定。因而，当光电晶体管PT8处于开状态时光电晶体管PT8处于不饱和状态，并且当光电晶体管PT8的集电极-发射极电压在小范围内变化时可以进行双极性晶体管TR13的切换操作。结果，当光电晶体管PT8的状态从开状态变为关状态时，可以缩短由于光电晶体管PT8的镜像效应以及光电晶体管PT8的基极存储时间而发生的响应延迟。
在第一实施例的数字输出电路中，当光电晶体管PT8处于未饱和状态并且光电晶体管PT8的集电极-发射极电压在小范围内变化时可以进行切换操作。因此，当光电晶体管PT8的状态从开状态变为关状态时，可以缩短由于光电晶体管PT8的镜像效应以及光电晶体管PT8的基极存储时间而发生的响应延迟。所以，即使没有将具有高响应速度的光电耦合器用作信号发送元件，通过使用包括一个发光二极管LD6和一个光电晶体管PT8的通用光电耦合器PC5，也可以准确地跟随来自微机10的高速脉冲输出信号的电压电平在高电平与低电平之间的改变。因此，可以通过添加诸如电容器C1之类的廉价的通用电路元件来以较低的成本实现高响应速度，并且实现具有高可靠性的数字输出电路。
(第二实施例)
可以将根据本发明第二实施的数字输出电路用于例如图3所示的PLC单元的隔离单元19′中，并且包括充当信号发送元件的通用光电耦合器，并且该通用光电耦合器具有一个发光二极管和一个光电晶体管。具体地，如图2所示，数字输出电路包括：充当信号发送元件的通用光电耦合器PC5，其用于将数字电压输出信号从PCL的微机10发送到负载L，并且具有一个发光二极管LD6和一个光电晶体管PT8；以及通用双极性晶体管TR14，通过光电耦合器PC5的光电晶体管PT8的切换操作，通用双极性晶体管TR14将输出信号从光电晶体管PT8发送到负载L。将用于平滑在光电晶体管PT8的发射极处的电势变化的电容器C2(例如，铝质电解电容器、或多层陶瓷电容器等)设置在光电晶体管PT8的发射极端子和与电源V1的正极连接的公共端子T5之间。
微机10包括用于将输出信号输出到负载L的输出端口T1。此外，由封装(例如树脂封装等)形成的光电耦合器PC5包括充当光发射元件的发光二极管LD6和面向发光二极管LD6的充当光接收元件的光电晶体管PT8。当发光二极管LD6和光电晶体管PT8相互电隔离时，发送输出信号。
在数字输出电路中，将光电耦合器PC5的发光二极管LD6的阳极连接到电源Vcc的正极，并且将发光二极管LD6的阴极经由电阻器R1连接到微机10的输出端口T1。
经由用于偏置pnp型晶体管TR14的基极的电阻器R5，来将光电耦合器PC5的光电晶体管PT8的发射极连接到与电源V1的负极连接的电源端子T3。将电容器C2连接在光电晶体管PT8的发射极与公共端子T5之间。此外，将光电晶体管PT8的集电极端子连接到晶体管TR14的基极端子，并且将电阻器R4连接在晶体管TR14的基极端子与发射极端子之间。将晶体管TR14的集电极端子连接到输出端子T4以将输出信号从晶体管TR14输出到负载L，并且将晶体管TR14的发射极端子连接到公共端子T5。此外，将负载L与电源V2的串联电路连接在输出端子T4与公共端子T5之间。此外，在第二实施例中，电源Vcc充当第一电源并且电源V1充当第二电源，而电阻器R5充当第一电阻器并且电阻器R4充当第二电阻器。
在下文中，将会描述根据本发明第二实施例的数字输入电路的操作。
例如，如果从微机10的输出端口T1输出的输出信号的电压电平从高变为低(微机10的输出端口T1的电压电平为低电平时的活动状态)，则发光二极管LD6开启并且电流I1流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8接通。在电阻器R4与光电晶体管PT8的集电极端子之间的连接节点的电势下晶体管TR14的基极-发射极偏置。晶体管TR14开启，并且电流I2从电源V2流向负载L。
如果从微机10的输出端口T1输出的输出信号的电压电平从低变为高，则发光二极管LD6关断并且电流I1不流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。因而，光电晶体管PT8断开。如果光电晶体管PT8变为关状态，则晶体管TR14的基极-发射极不偏置。因此，晶体管TR14也关断，并且电流I2不从电源V2流向负载L。
将上面描述的数字输出电路配置为包括在公共端子T5与光电耦合器PC5的光电晶体管PT8的发射极端子之间连接的电容器C2。因此，当光电晶体管PT8的状态在开状态与关状态之间切换时，例如，在从微机10的输出端口T1输出高速脉冲输出信号时，通过电容器C2的平滑作用，光电晶体管PT8的发射极端子的电势保持近似恒定。因此，光电晶体管PT8的集电极-发射极电压基本上保持恒定。因而，当光电晶体管PT8处于开状态时光电晶体管PT8处于不饱和状态，并且当光电晶体管PT8的集电极-发射极电压在小范围内变化的时候可以进行双极性晶体管TR14的切换操作。结果，当光电晶体管PT8的状态从开状态变为关状态时，可以缩短由于光电晶体管PT8的镜像效应以及光电晶体管PT8的基极存储时间而发生的响应延迟。
在第二实施例的数字输出电路中，当光电晶体管PT8处于未饱和状态并且光电晶体管PT8的集电极-发射极电压在小范围内变化的时候可以进行切换操作。因此，当光电晶体管PT8的状态从开状态变为关状态时，可以缩短由于光电晶体管PT8的镜像效应以及光电晶体管PT8的基极存储时间而发生的响应延迟。所以，即使没有将具有高响应速度的光电耦合器用作信号发送元件，通过使用包括一个发光二极管LD6和一个光电晶体管PT8的通用光电耦合器PC5，也可以准确地跟随来自微机10的高速脉冲输出信号的电压电平在高电平与低电平之间的改变。因此，可以通过添加诸如电容器C2之类的廉价的通用电路元件来以较低的成本实现高响应速度，并且实现具有高可靠性的数字输出电路。
尽管已经相关于实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员应当理解的是，在不偏离如所附权利要求定义的本发明的范围的情况下，可以进行各种各样的修改和变更。

Claims (4)

1.一种数字输出电路，其包括：
充当信号发送元件的光电耦合器，其用于将数字电压输出信号从微型计算机的输出端口发送到负载，并且所述光电耦合器具有一个发光二极管和一个光电晶体管；以及
npn双极性晶体管，其通过所述光电晶体管的切换操作，将输出信号从所述光电晶体管发送到所述负载，
其中，所述发光二极管的阳极连接到第一电源的正极，并且所述发光二极管的阴极连接到所述输出端口，
其中，所述光电晶体管的集电极经由第一电阻器连接到与第二电源的正极相连接的电源端子，
其中，所述光电晶体管的发射极连接到所述npn双极性晶体管的基极，并且第二电阻器连接在所述npn双极性晶体管的基极与发射极之间，
其中，所述npn双极性晶体管的发射极连接到与所述第二电源的负极相连接的公共端子，并且所述npn双极性晶体管的集电极连接到输出端子，以将输出信号从所述npn双极性晶体管输出到所述负载，
其中，由所述负载和所述负载的电源构成的串联电路连接在所述输出端子与所述公共端子之间，并且
其中，电容器连接在所述光电晶体管的集电极与所述公共端子之间。
2.一种数字输出电路，其包括：
充当信号发送元件的光电耦合器，其用于将数字电压输出信号从微型计算机的输出端口发送到负载，并且所述光电耦合器具有一个发光二极管和一个光电晶体管；以及
pnp双极性晶体管，其通过所述光电晶体管的切换操作，将输出信号从所述光电晶体管发送到所述负载，
其中，所述发光二极管的阳极连接到第一电源的正极，并且所述发光二极管的阴极连接到所述输出端口，
其中，所述光电晶体管的发射极经由第一电阻器连接到与第二电源的负极相连接的电源端子，
其中，所述光电晶体管的集电极连接到所述pnp双极性晶体管的基极，并且第二电阻器连接在所述pnp双极性晶体管的基极与发射极之间，
其中，所述pnp双极性晶体管的发射极连接到与所述第二电源的正极相连接的公共端子，并且所述pnp双极性晶体管的集电极连接到输出端子，以将输出信号从所述pnp双极性晶体管输出到所述负载，
其中，由所述负载和所述负载的电源构成的串联电路连接在所述输出端子与所述公共端子之间，并且
其中，电容器连接在所述光电晶体管的发射极与所述公共端子之间。
3.一种数字输出电路，其包括：
输出端子，其用于将输出信号输出到负载；
电源端子，其连接到电源；
公共端子；
充当信号发送元件的光电耦合器，其用于将数字电压输出信号发送到所述负载，并且所述光电耦合器具有一个发光二极管和一个光电晶体管，所述光电晶体管具有第一和第二端子；
输出晶体管，其具有控制端子、第一端子和第二端子，所述输出晶体管通过所述光电晶体管的切换操作，将输出信号从所述光电晶体管发送到所述负载；以及
电压平滑单元，
其中，所述光电晶体管的第一端子经由第一电阻器连接到所述电源端子，并且所述光电晶体管的第二端子连接到所述输出晶体管的控制端子，
其中，第二电阻器连接在所述输出晶体管的控制端子与第一端子之间，
其中，所述输出晶体管的第一端子连接到所述公共端子，并且所述输出晶体管的第二端子连接到所述输出端子，并且
其中，所述电压平滑单元连接在所述光电晶体管的第一端子与所述公共端子之间。
4.如权利要求3所述的数字输出电路，其中
所述电压平滑单元是电容器。
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