CN107508613A - 收发电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种收发电路，其特征在于，包括收发控制电路、RS‑485收发器、偏置电路；所述收发控制电路包括三极管、二极管、第一电阻、第二电阻；所述偏置电路包括第三电阻和第四电阻。通过并联在三极管基极和集电极两端的二极管在导通时存在导通电压，在数据发送引脚为高电平时，可提高三极管的饱和电压，降低三极管的饱和深度。而在数据发送引脚由高电平变为低电平时，降低发送低电平信号的时间。同时通过调节第一电阻的阻值大小，调整三极管的开启时间。在发送高电平信号时，减小高电平信号的上升时间，在RS‑485总线进入高电平后，实现了数据发送引脚发送高电平时，数据接收引脚不会接收到低电平信号。
Description
技术领域
本发明涉及工业通信领域，特别是涉及一种收发电路。
背景技术
在通信、工业自动化等领域，RS-485由于具有多点双向通信、传输速度较高、传输速度较远、控制方便及成本低廉等优点而被广泛应用。由于RS-485是采用半双工方式的通信，在某一个时间内它只能执行一种操作(收或发)，不能同时执行收发两种操作。通常利用MCU的一个引脚对RS-485收发芯片的发送和接收使能脚进行控制。当需要RS-485自动收发时，传统的解决方法是使用三极管或反相器对发送和接收使能脚进行控制，或者使用集成自动收发功能的RS-485收发芯片。
然而，使用三极管对发送和接收使能脚进行控制，发送低电平信号较慢，会影响通信的速度；使用反相器对发送和接收使能脚进行控制会使产品体积较大；而且使用三极管或反相器对发送和接收使能引脚进行控制时，发送高电平时RS-485总线AB之间的电压是通过外部的上拉电阻和下拉电阻进行驱动的，高电平信号上升速度较慢，同时发送高电平时会在数据接收引脚接收到一段低电平信号，影响通信的可靠性。
发明内容
基于此，有必要针对在使用RS-485收发器的自动收发控制时，使用三极管或反相器对发送和接收使能引脚进行控制的缺陷，提供一种收发电路。
本发明所提供的技术方案如下：
一种收发电路，包括收发控制电路、RS-485收发器、偏置电路；所述收发控制电路包括三极管、二极管、第一电阻、第二电阻；所述偏置电路包括第三电阻和第四电阻；所述三极管的集电极通过所述第二电阻连接电源；所述三极管的基极通过所述第一电阻连接数据发送引脚；所述二极管的正极连接所述三极管的基极，所述二极管的负极连接所述三极管的集电极；所述三极管的集电极连接所述RS-485收发器的接收使能端和发送使能端；所述三极管的发射极接地；所述RS-485收发器驱动器的输入端连接数据发送引脚；所述RS-485收发器的接收器的输出端连接数据接收引脚；所述RS-485收发器的A引脚通过所述第三电阻连接电源，所述RS-485收发器的B引脚通过所述第四电阻接地；所述第一电阻用于调整三极管的开启时间。
通过本发明所提供的收发电路，通过并联在三极管基极和集电极两端的二极管在导通时存在导通电压，在数据发送引脚为高电平时，可提高三极管的饱和电压，降低三极管的饱和深度。而在数据发送引脚由高电平变为低电平时，因二极管降低了三极管的饱和深度，减小了三极管的关断时间，降低发送低电平信号的时间。同时通过不同阻值的第一电阻的选用，调整三极管的开启时间，从而在发送高电平信号时，先由收发器驱动总线至高电平，然后再由第三电阻和第四电阻进行驱动，减小高电平信号的上升时间。同时，由于RS-485总线进入高电平后，RS-485收发器才进入接收状态，实现了数据发送引脚发送高电平时，数据接收引脚不会接收到低电平信号。基于此，提高自动收发的可靠性和通信速度。
附图说明
图1为收发电路的电路图；
图2为三极管集电极的电压波形图；
图3为收发电路的工作时序图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
在一实施例中，如图1所示，为一实施例的收发电路的电路图，包括收发控制电路、RS-485收发器、偏置电路；所述收发控制电路包括三极管Q1、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2；所述偏置电路包括第三电阻R3和第四电阻R4；所述三极管Q1的集电极通过所述第二电阻R2连接电源VCC；所述三极管Q1的基极B通过所述第一电阻R1连接数据发送引脚TXD；所述二极管D1的正极连接所述三极管Q1的基极B，所述二极管D1的负极连接所述三极管Q1的集电极C；所述三极管Q1的集电极C连接所述RS-485收发器的接收使能端RE和发送使能端DE；所述三极管Q1的发射极E接地GND；所述RS-485收发器驱动器的输入端DI连接数据发送引脚TXD；所述RS-485收发器的接收器的输出端RO连接数据接收引脚RXD；所述RS-485收发器的A引脚通过所述第三电阻R3连接电源VCC，所述RS-485收发器的B引脚通过所述第四电阻R4接地GND；所述第一电阻R1用于调整三极管Q1的开启时间。
通过本实施例所提供的收发电路，通过并联在三极管基极B和集电极C两端的二极管D1在导通时存在导通电压，在数据发送引脚TXD为高电平时，可提高三极管Q1的饱和电压，降低三极管Q1的饱和深度。而在数据发送引脚TXD由高电平变为低电平时，因二极管D1降低了三极管Q1的饱和深度，减小了三极管Q1的关断时间，降低发送低电平信号的时间。同时通过不同阻值的第一电阻R1的选用，调整三极管Q1的开启时间，从而在发送高电平信号时，先由收发器驱动总线至高电平，然后再由第三电阻R3和第四电阻R4进行驱动，减小高电平信号的上升时间。同时，由于RS-485总线进入高电平后，RS-485收发器才进入接收状态，实现了数据发送引脚发送高电平时，数据接收引脚不会接收到低电平信号。基于此，提高自动收发的可靠性和通信速度。
当数据发送引脚TXD为高电平时，此时三极管Q1饱和导通，RS-485收发器的发送使能端DE和接收使能端RE引脚处于低电平，此时RS-485收发器处于接收状态，同时由于三极管Q1的集电极和基极并联了一个二极管D1，将三极管Q1的饱和电压钳位在一个较高的电压，降低了三极管Q1的饱和深度。以下结合对三极管Q1的集电极电压的实际测试数据进行说明讲解，如图2所示，为三极管集电极的电压波形图，其中，CH1三极管Q1集电极电压波形，CH2为数据发送引脚TXD电压波形，三极管Q1的集电极电压被二极管D1钳位在460mV。在无二极管D1的条件下，三极管集电极的饱和电压在60mV左右，因此二极管D1可有效降低三极管Q1的饱和深度。
当数据发送引脚TXD由高电平变为低电平时，三极管Q1开始关断，由于二极管D1降低了三极管Q1的饱和深度，减小了三极管Q1的关断时间，因此三极管Q1可以快速关断，减小了发送低电平信号的延时。
如图3所示，为收发电路的工作时序图，当数据发送引脚TXD在t1时刻由低电平变为高电平时，此时三极管Q1集电极电压尚未下降至发送使能端DE引脚禁能的电压阈值，此时RS-485收发器仍处于驱动状态，由于DI引脚为高电平，因此RS-485收发器将驱动总线至高电平，t1至t2为RS-485收发器的驱动延时，RS-485收发器在t3时刻将总线驱动至高电平，当RS-485收发器将总线驱动至高电平后，三极管Q1集电极电压继续下降直至达到接收使能，即在t4时刻RS-485收发器进入接收状态，此时总线的电压由第四电阻R4和第五电阻R5进行驱动。由于在接收使能时，总线已进入高电平状态，因此数据接收引脚RXD在数据发送引脚TXD发送高电平的过程中不会接收到一段低电平的信号，以提高通信的可靠性。同时由于总线波形的上升是先由RS-485收发器进行驱动，当驱动至高电平后再由第三电阻R3和第四电阻R4进行驱动，因此上升时间较短，可以完成较高速度的通信。实现上述功能需要调节三极管Q1开启时集电极电压下降的速度，即三极管Q1的开启时间t1-t4，可以通过调节第一电阻R1来实现，第一电阻R1的阻值越大，开启时间越长。由于不同收发器驱动能力不同，即驱动波形上升或者下降的时间不同，因此可调节第一电阻R1来调节三极管Q1开启时集电极电压下降的速度，使三极管Q1的开启时间大于RS-485收发器的驱动高电平延迟时间，三极管Q1的开启时间t1-t4为数据发送引脚TXD施加高电平信号开始至三极管Q1集电极电压下降至使RS-485收发器由驱动使能转变为驱动禁能电压值为止；RS-485收发器驱动高电平延迟时间t1-t3为DI引脚施加高电平信号开始至RS-485收发器将总线差分电压驱动至高电平信号为止。
在一优选实施例中，如图1所示，所述收发电路还包括第五电阻R5；所述第五电阻R5的两端分别连接电源VCC和所述数据发送引脚TXD。通过连接数据发送引脚TXD和电源VCC的第五电阻R5，在数据发送引脚TXD上无信号时，保持数据发送引脚TXD为高电平，即保持RS-485收发器为接收状态，防止在RS-485收发器组网上电时出现通信错误的情况。基于此，进一步提高通信的可靠性。
在一优选实施例中，所述二极管D1为在工作状态下正向导通压降小于预设电压的二极管。优选地，所述预设电压为350mV，使用在此收发电路工作时正向导通电压小于350mV的二极管，结合三极管Q1基极B和发射极E之间0.7V左右的电压差将三极管Q1的集电极C饱和电压提高，实现通信速度大于200kbps，满足收发电路的通信速度需求并最大程度提高自动收发的通信速度。同时，使用二极管D1提高三极管Q1的饱和电压，有利于节省收发电路的元件数量，降低收发电路的成本。优选地，所述二极管D1可选用肖特基二极管。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种收发电路，其特征在于，包括收发控制电路、RS-485收发器、偏置电路；所述收发控制电路包括三极管、二极管、第一电阻、第二电阻；所述偏置电路包括第三电阻和第四电阻；所述三极管的集电极通过所述第二电阻连接电源；所述三极管的基极通过所述第一电阻连接数据发送引脚；所述二极管的正极连接所述三极管的基极，所述二极管的负极连接所述三极管的集电极；所述三极管的集电极连接所述RS-485收发器的接收使能端和发送使能端；所述三极管的发射极接地；所述RS-485收发器驱动器的输入端连接数据发送引脚；所述RS-485收发器的接收器的输出端连接数据接收引脚；所述RS-485收发器的A引脚通过所述第三电阻连接电源，所述RS-485收发器的B引脚通过所述第四电阻接地；所述第一电阻用于调整三极管的开启时间。
2.根据权利要求1所述的收发电路，其特征在于，所述二极管为在工作状态下正向导通压降小于预设电压的二极管。
3.根据权利要求1所述的收发电路，其特征在于，所述收发电路还包括第五电阻；所述第五电阻的两端分别连接电源和所述数据发送引脚。
4.根据权利要求2所述的收发电路，其特征在于，所述二极管为肖特基二极管。
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