CN112039503B - 差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备，所述差分信号带外指令的传输电路包括：信号读取模块，用于读取所述差分信号；所述差分信号包括正常通讯信号和带外指令信号；所述带外指令信号具有指定频率；信号控制模块，用于根据所述指定频率给予的信号分离条件，从所述差分信号中分离出所述带外信号，使之形成用于控制开关器件导通的控制信号。本发明所述差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备不易受干扰，处理后的信号更加稳定，适用于对安全性要求较高的开关控制电路。
Description
技术领域
本发明属于电路技术领域，涉及一种传输电路，特别是涉及一种差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备。
背景技术
在工业环境中，尤其是在变频驱动环境下，一些重要的弱电开关控制信号极易受到外部环境的干扰，导致一些重要开关器件的通断受到影响，如继电器，接触器等，继而引发严重的安全事故。
因此，如何提供一种差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备，以解决现有技术在恶劣的环境下，一些重要开关器件的控制信号极易受到外部环境的干扰，导致通断受到影响，继而引发严重的安全事故等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
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差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备，用于解决现有技术在恶劣的环境下，一些重要开关器件的控制信号极易受到外部环境的干扰，导致通断受到影响，继而引发严重的安全事故的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种差分信号带外指令的传输电路，所述差分信号带外指令的传输电路包括：信号读取模块，用于读取所述差分信号；所述差分信号包括正常通讯信号和带外指令信号；所述带外指令信号具有指定频率；信号控制模块，用于根据所述指定频率给予的信号分离条件，从所述差分信号中分离出所述带外信号，使之形成用于控制开关器件导通的控制信号。
于发明的一实施例中，所述信号读取模块包括比较单元，所述比较单元包括第一输入端和第二输入端；通过在所述第一输入端与所述第二输入端之间进行电平比较来读取所述差分信号。
于发明的一实施例中，所述比较单元采用比较器。
于发明的一实施例中，所述信号控制模块包括第一控制单元、与所述第一控制单元连接的第二控制单元及与所述第二控制单元连接的触发单元；所述指定频率给予的信号分离条件为给予所述第一控制单元和所述第二控制单元的充放电条件；所述指定频率给予的信号分离条件为给予所述第一控制单元和所述第二控制单元的充放电条件；其中，第一控制单元接收所述差分信号，执行充电操作，且当所述差分信号处于低电平时，执行放电操作，同时对所述第二控制单元进行充电；当所述第一控制单元接收的带外指令信号处于高电平时，第二控制单元执行放电操作，以保持所述触发单元的输出信号为高电平，直至所述第一控制单元为所述第二控制单元再次充电，第二控制单元才结束放电状态变为充电状态，期间触发单元的输出信号一直保持高电平。
于发明的一实施例中，所述第一控制单元包括第一二极管，第一电阻，第一电容，第二电阻，第三电阻，第四电阻及三极管；其中，第一二极管的负极与第一电阻的一端连接，第一二极管的正极与第二电阻的一端连接，第一电容的一端与三极管的发射极连接，第一电容的另一端接地，三极管的基极与第二电阻的另一端连接，三极管的集电极分别与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地；其中，电容的充放电时间由所述带外指令信号的指定频率确定。
于发明的一实施例中，所述第二控制单元包括第四电阻，第二二极管，第二电容，第五电阻和第六电阻；其中，第四电阻的一端与三极管的集电极连接，第二二极管的正极与第四电阻的另一端连接，第二二极管的负极分别与第二电容、第五电阻、第六电阻的一端连接，第二电容的另一端接地，第五电阻的另一端接地。
于发明的一实施例中，所述触发单元采用电平触发器；电平触发器的输入端与所述第六电阻的另一端连接。
于发明的一实施例中，当比较器输出带外指令信号时，通过所述第一电阻对所述第一电容充电；当所述带外指令信号处于低电平时，所述三极管导通，所述第一电容放电，同时通过所述第四电阻对所述第二电容充电；当所述带外指令信号处于高电平时，所述三极管截止，所述第二电容放电，电平触发器输入端的电平不会快速下降，以使电平触发器输出端仍输出高电平，直至所述第一电阻再次对所述第一电容充电，
本发明另一方面提供一种芯片，所述芯片包括所述的差分信号带外指令的传输电路。
本发明最后一方面提供一种电子设备，包括所述的芯片。
如上所述，本发明所述的差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备，具有以下有益效果：
第一，本发明相较于普通控制信号更容易受外部干扰，差分信号不易受干扰，处理后的信号更加稳定，适用于对安全性要求较高的开关控制电路。
第二，本发明纯逻辑模拟电路，相较于用芯片的数字信号控制，更加不易受干扰。
第三，不需要芯片提供额外的IO，节省IO口数量。
附图说明
图1A显示为本发明实施例所述的差分信号带外指令的传输电路的原理结构图。
图1B显示为本发明实施例所述的差分信号带外指令的传输电路的电路图。
图2显示为本发明实施例所述的差分信号的示例波形图。
图3A显示为本发明实施例的RC充电图。
图3B显示为本发明实施例的RC放电图。
图4显示为本发明实施例的仿真数据图。
元件标号说明
1 差分信号带外指令的传输电路
11 信号读取模块
12 信号控制模块
121 第一控制单元
122 第二控制单元
123 触发单元
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，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明所述差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备的技术原理如下：
本发明通过在正常通讯数据的差分信号波形后加一段指定频率的波形，使发送的信号经过比较器后会产生一段特殊波形。该波形经过电容的充放电和三级管，施密特触发器的通断后，输出一个稳定的控制信号，该控制信号可以控制重要器件的通断。
实施例一
本实施例提供一种差分信号带外指令的传输电路，所述差分信号带外指令的传输电路包括：
信号读取模块，用于读取所述差分信号；所述差分信号包括正常通讯信号和带外指令信号；所述带外指令信号具有指定频率；
信号控制模块，用于根据所述指定频率给予的信号分离条件，从所述差分信号中分离出所述带外信号，使之形成用于控制开关器件导通的控制信号。
以下将结合图示对本实施例所提供的差分信号带外指令的传输电路进行详细描述。请参阅图1A，显示为差分信号带外指令的传输电路的原理结构图。如图1A所示，所述差分信号带外指令的传输电路1包括信号读取模块11和信号控制模块12。
所述信号读取模块11用于读取所述差分信号。所述差分信号包括正常通讯信号和带外指令信号；所述带外指令信号具有指定频率。
所述差分信号的示例波形图如图2所示。其中，所述差分信号以100us为一个周期，0-75us为正常通讯信号的差分信号波形，以80ns为周期发送数据，75-100us为指定频率的波形图，周期为2us。
参阅图1，所述信号读取模块11包括比较单元，所述比较单元包括第一输入端和第二输入端；通过在所述第一输入端与所述第二输入端之间进行电平比较来读取所述差分信号。
具体参阅图1B，图1B中，所述比较单元采用比较器U1。
其中，当所述第一输入端接收的差分信号RX0_P为高电平时，对应所述第二输入端接收的差分信号RX0_N为低电平，IN+输入端电压高于IN-输入端，比较器U1的输出端输出为高电平；
当所述第一输入端接收差分信号RX0_P为低电平时，对应的所述第二输入端接收的RX0_N为高电平，IN+输入端电压低于IN-输入端，比较器U1的输出端输出为低电平。
所述信号控制模块12用于根据所述指定频率给予的信号分离条件，从所述差分信号中分离出所述带外信号，使之形成用于控制开关器件导通的控制信号。如图1A所示，所述信号控制模块12包括第一控制单元121、与所述第一控制单元121连接的第二控制单元122及与所述第二控制单元122连接的触发单元123。所述指定频率给予的信号分离条件为给予所述第一控制单元和所述第二控制单元的充放电条件；
其中，第一控制单元121接收所述差分信号，执行充电操作，且当所述差分信号处于低电平时，执行放电操作，同时对所述第二控制单元122进行充电；当所述第一控制单元121接收的带外指令信号处于高电平时，第二控制单元122执行放电操作，以保持所述触发单元123的输出信号为高电平，直至所述第一控制单元121为所述第二控制单元122再次充电，第二控制单元122才结束放电状态变为充电状态，期间触发单元123的输出信号S_OUT一直保持高电平。
如图1B所示，所述第一控制单元121包括第一二极管D1，第一电阻R1，第一电容C1，第二电阻R2，第三电阻R3及三极管Q1(于本实施例中，三极管Q1采用PNP三极管)；其中，第一二极管D1的负极与第一电阻R1的一端连接，第一二极管D1的正极与第二电阻R2的一端连接，第一电容C1的一端与三极管Q1的发射极连接，第一电容C1的另一端接地，三极管Q1的基极与第二电阻R2的另一端连接，三极管Q1的集电极分别与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地；其中，电容的充放电时间由所述带外信号的指定频率确定。
所述第二控制单元122包括第四电阻R4，第二二极管D2，第二电容C2，第五电阻R5和第六电阻R6；其中，第四电阻R4的一端与三极管Q1的集电极连接，第二二极管D2的正极与第四电阻R4的另一端连接，第二二极管D2的负极分别与第二电容C2、第五电阻R5、第六电阻R6的一端连接，第二电容C2的另一端接地，第五电阻R5的另一端接地。
所述触发单元123采用电平触发器U2。所述电平触发器U2的输入端与所述第六电阻的另一端连接。具体地，所述电平触发器U2采用施密特触发器。
对于高频工作下的RC电路，根据电容的充放电特性，电容充电时，经过一个时间常数RC时，电容上的电压等于充电电源电压的0.63倍，放电时，经过一个时间常数RC时，电容上的电压下降到电源电压的0.37倍，如下图3A和图3B所示。
根据电容的充放电特性，当时间常数RC远大于信号周期时，电容充放电非常缓慢，其输出波形近似理想方波，是理想耦合电路。当时间常数近似信号周期时，电容有一定的充放电，其输出波形的平顶部分有一定的下降或上升，不是理想方波。当时间常数远小于信号周期时，电容会在极短的时间内充放电完毕，因而输出波形为上下尖脉冲电路。
原理图上的输入信号的周期频率，可随电容的充放电的所需的时间而改变。通常输入信号通讯数据的频率为一个固定的参数，此时可以通过改变带外指令的频率来得到一个合适的整体频率。充放电路中的电容和电阻参数也需要随输入信号整体频率改变而改变。参数改变的原则是，输入信号经过比较器后输出的波形，能给电容一个合适的充放电条件，即电容在高电平时以较快速度充电，在低电平时又能以较慢的速度放电，这样电容端的电平可以以一定速度饱和，从而满足各个器件通断和维持电平的需求。在电路正常工作时，便可得到所需的稳定输出信号。
如图1B的电路原理图参数，可以通过仿真得到如图4所示数据图，在200K至5M频率下，施密特触发器输出端可保持高电平。
本实施例还提供一种芯片，所述芯片包括上述的差分信号带外指令的传输电路。
本实施例最后还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述芯片。
综上所述，本发明所述差分信号带外指令的传输电路、芯片及电子设备具有以下有益效果：
第一，本发明相较于普通控制信号更容易受外部干扰，差分信号不易受干扰，处理后的信号更加稳定，适用于对安全性要求较高的开关控制电路。
第二，本发明纯逻辑模拟电路，相较于用芯片的数字信号控制，更加不易受干扰。
第三，不需要芯片提供额外的IO，节省IO口数量。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
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 (8)
1.一种差分信号带外指令的传输电路，其特征在于，所述差分信号带外指令的传输电路包括：
信号读取模块，用于读取所述差分信号；所述差分信号包括正常通讯信号和带外指令信号；所述带外指令信号具有指定频率；
信号控制模块，用于根据所述指定频率给予的信号分离条件，从所述差分信号中分离出所述带外指令信号，使之形成用于控制开关器件导通的控制信号；
其中，所述信号控制模块包括第一控制单元、与所述第一控制单元连接的第二控制单元及与所述第二控制单元连接的触发单元；所述指定频率给予的信号分离条件为给予所述第一控制单元和所述第二控制单元的充放电条件；
其中，所述第一控制单元接收所述差分信号，执行充电操作，且当所述差分信号处于低电平时，执行放电操作，同时对所述第二控制单元进行充电；当所述第一控制单元接收的带外指令信号处于高电平时，所述第二控制单元执行放电操作，以保持所述触发单元的输出信号为高电平，直至所述第一控制单元为所述第二控制单元再次充电，所述第二控制单元才结束放电状态变为充电状态，期间所述触发单元的输出信号一直保持高电平；
所述第一控制单元包括第一二极管，第一电阻，第一电容，第二电阻，第三电阻，第四电阻及三极管；其中，第一二极管的负极与第一电阻的一端连接，第一二极管的正极与第二电阻的一端连接，第一电容的一端与三极管的发射极连接，第一电容的另一端接地，三极管的基极与第二电阻的另一端连接，三极管的集电极分别与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地；
其中，电容的充放电时间由所述带外指令信号的指定频率确定。
2.根据权利要求1所述的差分信号带外指令的传输电路，其特征在于：所述信号读取模块包括比较单元，所述比较单元包括第一输入端和第二输入端；通过在所述第一输入端与所述第二输入端之间进行电平比较来读取所述差分信号。
3.根据权利要求2所述的差分信号带外指令的传输电路，其特征在于：所述比较单元采用比较器。
4.根据权利要求3所述的差分信号带外指令的传输电路，其特征在于：所述第二控制单元包括第四电阻，第二二极管，第二电容，第五电阻和第六电阻；其中，第四电阻的一端与三极管的集电极连接，第二二极管的正极与第四电阻的另一端连接，第二二极管的负极分别与第二电容、第五电阻、第六电阻的一端连接，第二电容的另一端接地，第五电阻的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的差分信号带外指令的传输电路，其特征在于：所述触发单元采用电平触发器；电平触发器的输入端与所述第六电阻的另一端连接。
6.根据权利要求5所述的差分信号带外指令的传输电路，其特征在于：当比较器输出带外指令信号时，通过所述第一电阻对所述第一电容充电；当所述带外指令信号处于低电平时，所述三极管导通，所述第一电容放电，同时通过所述第四电阻对所述第二电容充电；当所述带外指令信号处于高电平时，所述三极管截止，所述第二电容放电，电平触发器输入端的电平不会快速下降，以使电平触发器输出端仍输出高电平，直至所述第一电容再次放电对第二电容充电。
7.一种芯片，其特征在于：所述芯片包括如权利要求1-6中任一项所述的差分信号带外指令的传输电路。
8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的芯片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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