CN104868732B - 一种隔离交直流信号双向传输电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种隔离交直流信号双向传输电路，将第一交直流电信号发送接收设备输出的第一标准直流信号或叠加在第一标准直流信号的第一交流信号通过直流变交流电路的初级电路转换为交流信号，通过隔离传输至次级电路而将交流信号转换为对应第一标准直流信号的第二标准直流信号输出或叠加在第二标准直流信号的对应第一交流信号的信号输出，经电流或电压转换电路转换为对应的电压或电流信号至第二交直流电信号发送接收设备完成传输；第二交直流电信号发送接收设备所生成第二交流信号通过独立的交流信号传输电路将第二交流信号以隔离方式传送并转换为叠加于标准直流信号的反馈信号至第一交直流电信号发送接收设备，加强双向传输的抗干扰性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电流或电压交流信号的传输技术，特别是涉及一种隔离交直流信号双向传输电路。
背景技术
用于隔离安全栅的信号传输的一般为交流信号，如交流电压信号源或交流电流信号源，通常交流信号与标准信号叠加在一起，通过磁耦合传输信号。
首先，标准信号通常为直流信号，要通过磁耦合传输的话，必须经过直流转交流后，才能进行传输，传输过去后，同样需交流变直流，还原为标准信号。因此对交流信号传输通道来说，由于需增加直-交及交-直电路，这部分电路可能会对交流信号产生衰减等干扰，降低交流信号的传输可靠性。
并且，交流信号与标准信号叠加在一起传输，通常两路信号互相干扰，比如交流信号传输可以会对标准信号的传输精度产生一定的影响。同时标准信号回路的一些器件会对标准信号进行衰减或干扰，降低交流信号的传输可靠性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种隔离交直流信号双向传输电路，解决上述现有技术中交流信号传输可靠性差的问题。
为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种隔离交直流信号双向传输电路，在第一交直流电信号发送接收设备和第二交直流电信号发送接收设备之间电隔离传输交流信号；其中，所述第一交直流电信号发送接收设备，输出第一标准直流信号或叠加在所述第一标准直流信号的第一交流信号，所述隔离交直流信号双向传输电路包括：直流变交流电路，包括：初级电路，用于接收所述第一交直流电信号发送接收设备的输出并转换为交流信号输出；次级电路用于接收以隔离传输方式发来的所述交流信号，并将所述交流信号转换为对应第一标准直流信号的第二标准直流信号输出，或转换为叠加在所述第二标准直流信号的对应所述第一交流信号的信号输出；电流或电压转换电路，接收所述次级电路的输出，并转换为对应的电压或电流信号至第二交直流电信号发送接收设备，以完成第一交流信号至第二交直流电信号发送接收设备的传输；设于所述第二交直流电信号发送接收设备，生成第二交流信号；交流信号传输电路，连接所述交流信号发生器及所述第一交直流电信号发送接收设备；所述交流信号传输电路包括隔离传输器件，用于将所述第二交流信号以隔离方式传送并转换为叠加于所述标准直流信号的电压或电流信号，以完成第二交流信号至第一交直流电信号发送接收设备的传输。
优选的，所述直流变交流电路为磁隔离传输器件，所述初级电路包括第一电流流入端及流出端，所述次级电路包括第二电流流入端及流出端，所述电流或电压转换电路包括：第一运放、第一三极管；所述第一运放的反向相输入端连接于所述次级电路的第二电流流入端，所述第一运放的同相输入端连接于所述次级电路的第二电流流出端，所述第二电流流出端连接至所述第二交直流电信号发送接收设备；所述第一运放的输出端连接所述第一三极管的基级，所述第一三极管是NPN型，所述第一三极管的集电极具有参考电压，所述第一三极管的发射极连接所述第一运放的反相输入端。
优选的，所述第一交直流电信号发送接收设备所产生的交流信号来自于第一交直流电信号发送接收设备内的输入设备，所述隔离传输器件包括依次连接的第一U／I转换电路、具有初级电路及次级电路的隔离传输器件、以及第二U／I转换电路，所述隔离传输器件为光耦合器件。
优选的，所述第一U／I转换电路包括：第二运放；所述交流信号发生器经电容器耦合连接至所述第二运放的同相输入端，所述第二运放的反相输入端经第二电阻接地，所述第二运放的输出端经所述隔离传输器件的输入端电路和第一电阻连接至所述第二运放的反相输入端；所述隔离传输器件的输出端电路通过所述第二U／I转换电路连接至所述直流变交流电路的初级电路的第一电流流入端。
优选的，所述第二U／I转换电路包括：第三运放及第二三极管，所述第三运放的反相输入端经第三电阻连接所述隔离传输器件，所述第三运放的同相输入端连接至所述直流变交流电路的初级电路的第一电流流入端，所述第三运放的输出端连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管为PNP型，所述第二三极管的集电极接地且发射极连接所述直流变交流电路的初级电路的第一电流流出端。
优选的，所述第二交流信号是由并联于第二交直流电信号发送接收设备中负载电阻(RL)两端的交流信号发生器所产生的。
如上所述，本发明提供的一种隔离交直流信号双向传输电路，将第一交直流电信号发送接收设备输出的第一标准直流信号或叠加在所述第一标准直流信号的第一交流信号通过直流变交流电路的初级电路转换为交流信号，通过隔离传输至次级电路而将所述交流信号转换为对应第一标准直流信号的第二标准直流信号输出，或转换为叠加在所述第二标准直流信号的对应所述第一交流信号的信号输出输出，并通过电流或电压转换电路接收所述次级电路的输出，并转换为对应的电压或电流信号至第二交直流电信号发送接收设备以完成第一交流信号的传输，并且，所述第二交直流电信号发送接收设备所生成第二交流信号通过独立的交流信号传输电路将所述第二交流信号以隔离方式传送并转换为叠加于所述标准直流信号的反馈信号以完成第二交流信号至第一交直流电信号发送接收设备的传输，从而实现交流信号的双向隔离传输，加强了交流信号传输的抗干扰性和可靠性。
附图说明
图1显示为本发明的隔离交直流信号双向传输电路的一实施例的结构示意图。
图2显示为本发明的隔离交直流信号双向传输电路的一实施例中电流或电压转换电路的原理示意图。
图3显示为本发明的隔离交直流信号双向传输电路的一实施例中交流信号传输电路的原理示意图。
元件标号说明
1 第一交直流电信号发送接收设备
2 直流变交流电路
21 初级电路
22 次级电路
23 隔离器件
3 电流或电压转换电路
4 第二交直流电信号发送接收设备
41 交流信号发生器
5 交流信号传输电路
51 第一U／I转换电路
52 隔离传输器件
521 隔离传输器件的输入端电路
522 隔离传输器件的输出端电路
53 第二U／I转换电路
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，本发明提供一种隔离交直流信号双向传输电路，在第一交直流电信号发送接收设备1和第二交直流电信号发送接收设备4之间电隔离传输交流信号，所述第一交直流电信号发送接收设备1，输出第一标准直流信号或与所述标准直流信号一同传输的第一交流信号，在本实施例中，所述标准直流信号即如图所示的电流In，所述隔离交直流信号双向传输电路还可以包括：直流变交流电路2、电流或电压转换电路3、交流信号发生器41及交流信号传输电路5等。
所述直流变交流电路2，包括：初级电路21，用于接收所述第一交直流电信号发送接收设备1的输出并转换为交流信号输出；次级电路22用于接收以隔离传输方式发来的所述交流信号，并将所述交流信号并转换为对应第一标准直流信号的第二标准直流信号输出(Io)或叠加在所述第二标准直流信号的对应所述第一交流信号的信号输出，在本实施例中，所述直流变交流电路2包括设在初级电路21和次级电路22之间的隔离器件23，在本实施例中，直流变交流电路2为磁隔离传输器件52，实现直-交-直转换并隔离传输。
所述电流或电压转换电路3，接收所述次级电路22的输出电流，并转换为对应的电压或电流信号至第二交直流电信号发送接收设备4，以完成第一交流信号至第一交直流电信号发送接收设备1的传输。
所述交流信号发生器41，设在所述第二交直流电信号发送接收设备4，用于生成第二交流信号，并且，在所述交流信号发生器41及所述第一交直流电信号发送接收设备1之间还另行连接有交流信号传输电路5；所述交流信号传输电路5包括隔离传输器件，用于将所述第二交流信号以隔离方式传送并转换为叠加于所述标准直流信号的反馈信号，以完成第二交流信号至第一交直流电信号发送接收设备1的传输。
一方面，所述第一交直流电信号发送接收设备1所产生的交流信号来自于第一交直流电信号发送接收设备1内的输入设备，例如为智能设备、控制设备等等，亦可用来接收所述第二交流信号。
以下再提供一实施例来说明本发明的部分电路实现方式。
一方面，所述初级电路21包括第一电流流入端及流出端，所述次级电路22包括第二电流流入端及流出端，可参考图示中电流In：第一标准直流信号或第一标准直流信号叠加第一交流信号，电流Io：第二标准直流信号或第二标准直流信号叠加对应第一交流信号的信号，通过In、Io的流向可了解所述电流流入端及流出端，也就是说，在本实施例中，虽然上述直流信号及交流信号可以为电流信号，但在实际情况下，亦可为电压信号，仅需对电路做增加负载电阻、增加功放的U／I、I／U转换电路等本领域技术人员常用技术手段的改动即可完成电压电流互相转换，因此并不限于本实施例。
如图2所示，可选的，所述电流或电压转换电路3包括：第一运放(U1)、第一三极管(T1)；所述第一运放(U1)的反向相输入端连接于所述次级电路22的第二电流流入端，所述第一运放(U1)的同相输入端连接于所述次级电路22的第二电流流出端，所述第二电流流出端连接至所述第二交直流电信号发送接收设备；所述第一运放(U1)的输出端连接所述第一三极管(T1)的基级，所述第一三极管(T1)是NPN型，所述第一三极管(T1)的集电极具有参考电压，所述第一三极管(T1)的发射极连接所述第一运放(U1)的反相输入端，第一三极管(T1)用于输出信号功率放大，从电路也可知所述第一交流信号也反馈到U1的反相输入端，同时反馈到第二交直流电信号发送接收设备4中的电流回路中，从而将第一交流信号转换并叠加在电流信号Io上，隔离传输到设备负载(RL)上。
如图3所示，所述交流信号传输电路5中，一方面，所述隔离传输器件包括依次连接的第一U／I转换电路51、具有输入端电路521及输出端电路522的隔离传输器件52、以及第二U／I转换电路53；优选的，所述第一U／I转换电路51包括：第二运放(U2)；所述交流信号发生器41是电压源(在其他实施例中，亦可为电流源)，输出Uw经电容器(C1)耦合连接至所述第二运放(U2)的同相输入端，所述第二运放(U2)的反相输入端经第二电阻(R2)接地，所述第二运放(U2)的输出端经所述隔离传输器件52的输入端电路521和第一电阻(R1)连接至所述第二运放(U2)的反相输入端；所述隔离传输器件52的输出端电路522通过所述第二U／I转换电路53连接至所述直流变交流电路2的初级电路21的第一电流流入端；优选的，所述隔离传输器件52为光耦合器件。
一方面，所述第二U／I转换电路53包括：第三运放(U3)及第二三极管(T2)，所述第三运放(U3)的反相输入端经第三电阻(R3)连接所述隔离传输器件52，所述第三运放(U3)的同相输入端连接至所述直流变交流电路2的初级电路21的第一电流流入端，所述第三运放(U3)的输出端连接所述第二三极管(T2)的基极，所述第二三极管(T2)为PNP型，所述第二三极管(T2)的集电极接地且发射极连接所述直流变交流电路2的初级电路21的第一电流流出端。
所述交流信号发生器41并联于第二交直流电信号发送接收设备4中的负载电阻(RL)如设备负载的两端，如此，如图所示所述交流信号发生器41是交流电压源，则其电压Uw通过电容器(C1)耦合至所述第二运放(U2)的同相输入端，而若所述交流信号发生器41为电流源，则可通过并联的负载(RL)上的电压耦合至所述第二运放(U2)的同相输入端。
具体来说，所述第二交直流电信号发送接收设备4中的交流信号发生器41发出的交流信号(在本实施例中是交流电压Uw)，经电容器C1耦合到第二运算放大器(U2)的同相输入端，通过运放的输出，将交流电压信号以电压的形式叠加在信号线上，并经光耦隔离传输到第一交直流电信号发送接收设备1，使连接第一交直流电信号发送接收设备1的第三运算放大器(U3)的反相输入端的电压产生相同变化，U3的输出端接第二三极管的(T2)的基极，用于输出信号功率放大，将该第二交流信号反馈到U1的同相输入端，同时反馈到第一交直流电信号发送接收设备1电流In回路中，从而将第二交流信号传至第一交直流电信号发送接收设备1。
综上所述，本发明提供的一种隔离交直流信号双向传输电路，将第一交直流电信号发送接收设备输出的第一标准直流信号或叠加在所述第一标准直流信号的第一交流信号通过直流变交流电路的初级电路转换为交流信号，通过隔离传输至次级电路而将所述交流信号转换为对应第一标准直流信号的第二标准直流信号输出或叠加在所述第二标准直流信号的对应所述第一交流信号的信号输出输出，并通过电流或电压转换电路接收所述次级电路的输出，并转换为对应的电压或电流信号至第二交直流电信号发送接收设备以完成第一交流信号的传输，并且，所述第二交直流电信号发送接收设备所生成第二交流信号通过独立的交流信号传输电路将所述第二交流信号以隔离方式传送并转换为叠加于所述标准直流信号的反馈信号以完成第二交流信号至第一交直流电信号发送接收设备的传输，从而实现交流信号的双向隔离传输，加强了交流信号传输的抗干扰性和可靠性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种隔离交直流信号双向传输电路，其特征在于，在第一交直流电信号发送接收设备和第二交直流电信号发送接收设备之间电隔离传输交流信号；其中，所述第一交直流电信号发送接收设备，输出第一标准直流信号或叠加在所述第一标准直流信号的第一交流信号，所述隔离交直流信号双向传输电路包括：
直流变交流电路，包括：初级电路，用于接收所述第一交直流电信号发送接收设备的输出并转换为交流信号输出；次级电路用于接收以隔离传输方式发来的所述交流信号，并将所述交流信号转换为对应第一标准直流信号的第二标准直流信号输出，或转换为叠加在所述第二标准直流信号的对应所述第一交流信号的信号输出；
电流或电压转换电路，接收所述次级电路的输出，并转换为对应的电压或电流信号至第二交直流电信号发送接收设备，以完成第一交流信号至第二交直流电信号发送接收设备的传输；
交流信号发生器，设于所述第二交直流电信号发送接收设备，生成第二交流信号；
交流信号传输电路，连接所述交流信号发生器及所述第一交直流电信号发送接收设备；所述交流信号传输电路包括隔离传输器件，用于将所述第二交流信号以隔离方式传送并转换为叠加于所述标准直流信号的电压或电流信号，以完成第二交流信号至第一交直流电信号发送接收设备的传输；
其中，所述第一交直流电信号发送接收设备所产生的交流信号来自于第一交直流电信号发送接收设备内的输入设备，所述隔离传输器件包括依次连接的第一U/I转换电路、具有初级电路及次级电路的隔离传输器件、以及第二U/I转换电路，所述隔离传输器件为光耦合器件。
2.根据权利要求1所述的隔离交直流信号双向传输电路，其特征在于，所述直流变交流电路为磁隔离传输器件，所述初级电路包括第一电流流入端及流出端，所述次级电路包括第二电流流入端及流出端，所述电流或电压转换电路包括：第一运放、第一三极管；所述第一运放的反向相输入端连接于所述次级电路的第二电流流入端，所述第一运放的同相输入端连接于所述次级电路的第二电流流出端，所述第二电流流出端连接至所述第二交直流电信号发送接收设备；所述第一运放的输出端连接所述第一三极管的基级，所述第一三极管是NPN型，所述第一三极管的集电极具有参考电压，所述第一三极管的发射极连接所述第一运放的反相输入端。
3.根据权利要求1所述的隔离交直流信号双向传输电路，其特征在于，所述第一U/I转换电路包括：第二运放；所述交流信号发生器经电容器耦合连接至所述第二运放的同相输入端，所述第二运放的反相输入端经第二电阻接地，所述第二运放的输出端经所述隔离传输器件的输入端电路和第一电阻连接至所述第二运放的反相输入端；所述隔离传输器件的输出端电路通过所述第二U/I转换电路连接至所述直流变交流电路的初级电路的第一电流流入端。
4.根据权利要求1或3所述的隔离交直流信号双向传输电路，其特征在于，所述第二U/I转换电路包括：第三运放及第二三极管，所述第三运放的反相输入端经第三电阻连接所述隔离传输器件，所述第三运放的同相输入端连接至所述直流变交流电路的初级电路的第一电流流入端，所述第三运放的输出端连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管为PNP型，所述第二三极管的集电极接地且发射极连接所述直流变交流电路的初级电路的第一电流流出端。
5.根据权利要求1所述的隔离交直流信号双向传输电路，其特征在于，所述第二交流信号是由并联于第二交直流电信号发送接收设备中负载电阻两端的交流信号发生器所产生的。
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