CN104038208B - 一种数字信号复用电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字信号复用电路，三极管的集电极、第五电阻、二极管和第一电源依次连接，三极管的基极通过第七电阻接地，三极管的基极通过第一电阻接输入端，三极管的集电极通过第二电阻连接第四电阻，输入端通过第三电阻和第四电阻连接比较器的反相输入端，第三电阻和第四电阻之间分别通过电容接地和通过第六电阻接地，输入端连接第三电源，比较器的同相输入端、第八电阻和第二电源依次连接，比较器的同相输入端通过第九电阻接地，比较器的电源端连接第四电源，输出端通过第十电阻接地。本发明满足客户对DI_L/H需求的不同数量，满足产品的兼容性；对于产品插头端口资源有限，DI_L/H复用电路较好的满足了端口的使用有效性。

Description

一种数字信号复用电路

技术领域

本发明涉及电路技术，尤其涉及一种数字信号复用电路。

背景技术

在汽车及工程机械的车辆控制器或者检测仪器仪表中，需要输入大量的传感器信号，而传感器信号大部分是一些数字信号，就需要把数字信号转换为控制芯片可接收的TTL电平，因此将数字输入信号转换为TTL电平的转换电路应用变得非常普遍。

当前输入的数字信号一般为低有效或高有效两种信号状态即DI_L/H，一般的设计是分别针对低有效信号对应低有效信号转换的电路，高有效信号对应高有效信号的转换电路。但是如此一来，产品对于DI_L/H需求数量的兼容性上，以及端口资源有限需要端口电路的复用性上就不能满足要求了，而一般的DI_L/H电路如图1a和图1b所示，如图中所示电路，DI_L输入为有效低电平时，经过电路转换，MCU输入端为高电平；DI_H输入为有效高电平时，经过电路转换，MCU输入端为低电平，两种电路不能复用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种数字信号复用电路，以解决现有技术中的不足。

为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种数字信号复用电路，设于输入端Vin与输出端Vout之间，其中，包括第一电源V1、第二电源V2、第三电源V3、第四电源V4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、比较器、三极管Q1、二极管D1和电容C1，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述第五电阻R5的一端，所述二极管D1的阴极连接所述第五电阻R5的另一端，所述二极管D1的阳极连接所述第一电源V1，所述三极管Q1的基极通过所述第七电阻R7接地，所述三极管Q1的基极通过所述第一电阻R1接所述输入端Vin，所述输入端Vin通过所述第三电阻R3和所述第四电阻R4连接所述比较器的反相输入端，所述三极管Q1的集电极通过所述第二电阻R2连接所述第三电阻R3和所述第四电阻R4之间的节点，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4之间分别通过所述电容C1接地和通过所述第六电阻R6接地，所述输入端Vin连接所述第三电源V3，所述比较器的同相输入端、所述第八电阻R8和所述第二电源V2依次连接，所述比较器的同相输入端通过所述第九电阻R9接地，所述比较器的电源端连接所述第四电源V4，所述比较器的输出端Vout通过所述第十电阻R10接地。

上述数字信号复用电路，其中，所述第一电阻R1为68KΩ，所述第二电阻R2为680Ω，所述第三电阻R3为47KΩ，所述第五电阻R5为100KΩ，所述第六电阻R6为120KΩ，所述第七电阻R7为5.7KΩ，所述第八电阻R8为100KΩ，所述第九电阻R9为82KΩ，所述第十电阻R10为47KΩ，所述电容C1为10PF，所述第一电源为5V，所述第二电源为5V，所述第三电源为40V，所述第四电源为5V。

上述数字信号复用电路，其中，所述三极管Q1为NPN型，所述三极管Q1的基极-发射极导通压降为0.7V，所述二极管D1的正向压降为0.5V。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、满足客户对DI_L/H需求的不同数量，满足产品的兼容性；

2、对于产品插头端口资源有限，DI_L/H复用电路较好的满足了端口的使用有效性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1a示出了现有技术中低有效信号转换电路示意图；

图1b示出了现有技术中高有效信号转换电路示意图；

图2示出了本发明数字信号复用电路的电路示意图；

图3a示出了本发明数字信号复用电路在Vin＝0时的等效电路图；

图3b示出了本发明数字信号复用电路在无Vin输入时的等效电路图；

图3c示出了本发明数字信号复用电路在36V≥Vin≥8V时的等效电路图；

图3d示出了本发明数字信号复用电路在8V＞Vin＞0V时的等效电路图；

图3e示出了图3d的局部放大图；

图3f示出了图3d中当5V第一电源作用时的等效电路图；

图3g示出了本发明数字信号复用电路在8V＞Vin＞0V时U1和Vin的关系曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参看图2所示，本发明数字信号复用电路设于输入端Vin与输出端Vout之间，具体包括第一电源V1、第二电源V2、第三电源V3、第四电源V4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、比较器、三极管Q1、二极管D1和电容C1，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极、第五电阻R5、二极管D1和第一电源V1依次连接，三极管Q1的基极通过第七电阻R7接地，三极管Q1的基极通过第一电阻R1接输入端Vin，三极管Q1的集电极通过第二电阻R2连接第四电阻R4，输入端Vin通过第三电阻R3和第四电阻R4连接比较器的反相输入端，第三电阻R3和第四电阻R4之间分别通过电容C1接地和通过第六电阻R6接地，输入端Vin连接第三电源V3，比较器的同相输入端、第八电阻R8和第二电源V2依次连接，比较器的同相输入端通过第九电阻R9接地，比较器的电源端连接第四电源V4，比较器的输出端Vout通过第十电阻R10接地。

电路图中电阻阻值变化时，Vin的临界值会随之变化，因此在本发明的优选实施例中所选取的电阻值均为选例，具体地，第一电阻R1为68KΩ，第二电阻R2为680Ω，第三电阻R3为47KΩ，第五电阻R5为100KΩ，第六电阻R6为120KΩ，第七电阻R7为5.7KΩ，第八电阻R8为100KΩ，第九电阻R9为82KΩ，第十电阻R10为47KΩ，电容C1为10PF。第一电源为5V，第二电源为5V，第三电源为40V，第四电源为5V。具体到产品型号，三极管Q1采用Q2N3904，二极管D1采用D1N4007，比较器采用LM2902/NS。

进一步的，在本发明的优选实施例中，三极管Q1为NPN型，三极管Q1的基极-发射极导通压降为0.7V，二极管D1的正向压降为0.5V。继续参看图2所示，电路为运放构成比较器电路输出，其中正向参考电Uref＝5*(82/(100+82))＝2.25V，当U-＜Uref时，Vout＝5-1.5＝3.5V，当U-＞Uref时，Vout＝0V。

(1)当Vin＝0V时，三极管Q1不导通，电路如图3a所示，则：

U1＝(5-VD1)*((R3//R6)/(R5+R2+(R3//R6)))

＝(5-0.5)*((47//120)/(100+0.68+(47//120)))

＝1.13V

故：U1＝U-＜Uref时，Vout＝5-1.5＝3.5V，Vout为高电平

(2)当无Vin输入时，三极管Q1不导通，电路如图3b所示，则：

U1＝(5/(100+0.68+120))*120＝2.7V＞2.25V，Vout＝0V

(3)当36V≥Vin≥8V时，三极管Q1导通，电路如图3c所示，则：

36V*(R2/(R3+R2))≥U1≥8V*(R2/(R3+R2))(此处的R6作用忽略)，即0.51V≥U1≥0.114V

故：U1＝U-＜Uref时，Vout＝5-1.5＝3.5V，Vout为高电平

(4)当8V＞Vin＞0V时，三极管Q1不通，电路如图3d所示，则：

依据叠加原理，电压源短路原则，当Vin作用时，电路如图3e所示，U11＝Vin*(R6/(R3+R6))＝0.718Vin。

而当5V第一电源作用时，电路如图3f所示。

U12＝(5-VD1)*(R3//R6)/(R5+R2+(R3//R6))

＝(5-0.5)*(47//120)/(100+0.68+(47//120))

＝1.13V

U1＝U11+U12＝0.718Vin+1.13，即U1＝0.718Vin+1.13(曲线如图3g所示)

则当U1＝U-≤Uref即0.718Vin+1.13≤2.25V Vin≤1.56V

故Vin≤1.56V(U1＝U-≤Uref)Vout高电平

8V＞Vin＞1.56V(U1＝U-＞Uref)Vout低电平

综上所述：

当Vin≥8V或Vin≤1.56V，Vout高电平

当8V＞Vin＞1.56V，Vout低电平

从而可以实现DI_L/H复用电路的作用，即

DI_L：

有Vin＜1.56V时，U1＜2.25V，Vout＝3.5V

无Vin时，U1＝2.7V＞2.25V，Vout＝0V

DI_H：

有Vin＞8V时，U1＜2.25V，Vout＝3.5V

无Vin时，U1＝2.7V＞2.25V，Vout＝0V

需要指出的是，调节Uref的电压值可以通过调节Vout输出高低电平的转折电压(范围在0—8V之间)来实现。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种数字信号复用电路，设于输入端Vin与输出端Vout之间，其特征在于，包括第一电源V1、第二电源V2、第三电源V3、第四电源V4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、比较器、三极管Q1、二极管D1和电容C1，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述第五电阻R5的一端，所述二极管D1的阴极连接所述第五电阻R5的另一端，所述二极管D1的阳极连接所述第一电源V1，所述三极管Q1的基极通过所述第七电阻R7接地，所述三极管Q1的基极通过所述第一电阻R1接所述输入端Vin，所述输入端Vin通过所述第三电阻R3和所述第四电阻R4连接所述比较器的反相输入端，所述三极管Q1的集电极通过所述第二电阻R2连接所述第三电阻R3和所述第四电阻R4之间的节点，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4之间分别通过所述电容C1接地和通过所述第六电阻R6接地，所述输入端Vin连接所述第三电源V3，所述比较器的同相输入端、所述第八电阻R8和所述第二电源V2依次连接，所述比较器的同相输入端通过所述第九电阻R9接地，所述比较器的电源端连接所述第四电源V4，所述比较器的输出端Vout通过所述第十电阻R10接地。

2.根据权利要求1所述数字信号复用电路，其特征在于，所述第一电阻R1为68KΩ，所述第二电阻R2为680Ω，所述第三电阻R3为47KΩ，所述第五电阻R5为100KΩ，所述第六电阻R6为120KΩ，所述第七电阻R7为5.7KΩ，所述第八电阻R8为100KΩ，所述第九电阻R9为82KΩ，所述第十电阻R10为47KΩ，所述电容C1为10PF，所述第一电源为5V，所述第二电源为5V，所述第三电源为40V，所述第四电源为5V。

3.根据权利要求2所述数字信号复用电路，其特征在于，所述三极管Q1为NPN型，所述三极管Q1的基极-发射极导通压降为0.7V，所述二极管D1的正向压降为0.5V。