CN112383294A - 带外指令的传输电路、芯片及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带外指令的传输电路、芯片及电子设备，该传输电路与一开关器件连接；所述带外指令的传输电路包括：信号读取模块及与信号读取模块连接的信号截取模块；其中，当差分信号中未加入带外指令信号时，信号截取模块的输出端输出用于控制开关器件的关闭的控制信号；当差分信号中加入带外指令信号时，信号截取模块根据指定频率，从通信数据信号中截取带外指令信号，使带外指令信号形成用于控制开关器件导通的控制信号；其中，带外指令信号具有指定频率。本发明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；且本发明是纯逻辑模拟电路，相较于用芯片的数字信号控制，更加不易受干扰。
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带外指令的传输电路，所述传 输电路与一开关器件连接；所述带外指令的传输电路包括：信号读取模块及与所述信号读取 模块连接的信号截取模块；其中，当所述差分信号中未加入带外指令信号时，所述信号截取 模块的输出端输出用于控制开关器件的关闭的控制信号；其中，所述带外指令信号具有指定 频率；当所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号截取模块根据所述指定频率， 从所述通信数据信号中截取所述带外指令信号，使所述带外指令信号形成用于控制开关器件 导通的控制信号。
于本发明的一实施例中，所述信号读取模块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从所述差分信号对中读取出通信数据信 号。
于本发明的一实施例中，所述信号读取模块采用比较器。
于本发明的一实施例中，所述信号截取模块包括：信号提取单元，与所述信号提取单元 连接的积分单元，及与所述积分单元连接的触发单元。
于本发明的一实施例中，当所述差分信号中未加入带外指令信号时，所述信号提取单元 滤除差分信号中的非带外指令信号，所述触发单元的输入端处于默认状态的低电平，输出端 输出用于关闭所述开关器件的控制信号。
于本发明的一实施例中，当所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号提取单 元根据指定频率，提取所述通信数据信号中的带外指令信号，所述积分单元利用电容积分机 制对带外指令信号进行积分，并通过所述触发单元的输入端的电平变高，输出端输出用于导 通开关器件的控制信号。
于本发明的一实施例中，所述信号提取单元采用带通滤波电路。
于本发明的一实施例中，所述积分单元包括第一电阻、二极管、第一电容及第二电阻； 其中，所述第一电阻的一端与二极管的正极连接，二极管的负极与第一电容的一端连接，第 一电容的另一端接地，第二电阻与第一电容并联。
本发明另一方面提供一种芯片，所述芯片包括所述的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，包括所述芯片：
如上所述，本发明所述的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，由于普通控制信号更容易受外部干扰，而差分信号不易受干扰，而经本发明处理 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，本发明采用纯逻辑模拟电路，相较于用芯片的数字信号控制，更加不易受干扰。
第三，本发明不需要芯片提供额外的IO，节省IO口数量。
附图说明
图1A显示为本发明所述的带外指令的传输电路于一实施例中的原理结构示意图。
图1B显示为本发明所述的带外指令的传输电路于一实施例中的电路示例图。
图2显示为本发明加入所述带外指令信号的所述差分信号的示例波形图。
图3A显示为本发明的RC电路充电示意图。
图3B显示为本发明的RC电路放电示意图。
元件标号说明
1 带外指令的传输电路
11 信号读取模块
12 信号截取模块
121 信号提取单元
122 积分单元
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：
本发明通过带外通信的手段，分时传输通信数据及带外编码的开关控制状态位。带外编 码的信息以特定频率Foob区间的方波表达，配合以带通滤波电路，再加上电容积分机制，最 终再通过施密特触发器整型，获得开关控制位的状态0或者1。
实施例一
本实施例提供一种带外指令的传输电路，其特征在于，所述传输电路与一开关器件连接； 所述带外指令的传输电路包括：信号读取模块及与所述信号读取模块连接的信号截取模块；
其中，当所述差分信号中未加入带外指令信号时，所述信号截取模块的输出端输出用于 控制开关器件的关闭的控制信号；
当所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号截取模块根据所述指定频率，从 所述通信数据信号中截取所述带外指令信号，使所述带外指令信号形成用于控制开关器件导 通的控制信号；其中，所述带外指令信号具有指定频率。
以下将结合图示对本实施例所提供的带外指令的传输电路进行详细描述。本实施例所述 带外指令的传输电路与一开关器件，例如，继电器，接触器等，用以控制所述开关器件的导 通或关闭。
请参阅图1A，显示为带外指令的传输电路于一实施例中的原理结构示意图和电路示例 图。如图1A和图1B所示，所述带外指令的传输电路1包括信号读取模块11及与所述信号 读取模块11连接的信号截取模块12。所述信号截取模块12包括信号提取单元121，与所述 信号提取单元121连接的积分单元122，及与所述积分单元122连接的触发单元123。
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向通信数据信号和负 向通信数据信号。
所述传输电路在正常通讯时，所述差分信号仅传输通信数据，未发送所述带外指令信号。 在需打开所述电子器件时，所述传输电路传输的差分信号中加入所述带外指令信号。所述带 外指令信号具有指定频率。
加入所述带外指令信号的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为正常通讯信号的通信数据波形，以80ns为周期发送数据， 75-100us为具有指定频率的带外指令信号的波形图，周期为2us。
例如，当所述差分信号中未加入所述带外指令信号时，所述信号读取模块11输出未加入 带外指令信号的25MHz频率波形的通信数据信号。
例如，当所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号读取模块11输出加入带外 指令信号的通信数据信号，即0-75us内发送25MHz频率波形的通信数据信号，75-100us内 发送1MHz频率波形的通信数据信号。
在本实施例中，所述信号读取模块11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从所述差分信号对中读取出通信数据信号。
具体参阅图1B，所述信号读取模块11采用比较器。所述比较器具体功能如下：
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。
所述信号截取模块12在所述差分信号中未加入带外指令信号时，所述信号截取模块的输 出端输出用于控制开关器件的关闭的控制信号。
在所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号截取模块12根据所述指定频率， 从所述通信数据信号中截取所述带外指令信号，使所述带外指令信号形成用于控制开关器件 导通的控制信号；其中，所述带外指令信号具有指定频率。
具体地，当所述差分信号中未加入带外指令信号时，所述信号提取单元121滤除差分信 号中的非带外指令信号，例如，滤除掉25MHz频率的数据信号，所述触发单元123的输入端 处于默认状态的低电平，输出端输出用于关闭所述开关器件的控制信号，即控制输出信号S_OUT处于默认状态低电平。
具体地，当所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号提取单元121根据指定 频率，提取所述通信数据信号中的带外指令信号，例如，滤除掉25MHz频率的数据信号，提 取1MHz的数据信号。
所述积分单元122利用电容积分机制对带外指令信号进行积分，例如，该端以100us为 周期的数据信号在经过所述积分单元122时，执行充电操作，导致所述触发单元123的输入 端的电平变高，当超过正向阈值电压时，控制输出信号S_OUT上升为高电平，输出端输出用 于导通开关器件的控制信号。
于本实施例中，所述信号提取单元121采用具有滤波功能的带通滤波电路。所述积分单 元122采用RC充电电路。所述触发单元123采用施密特触发器。
具体地，所述积分单元122采用RC充电电路。所述RC充电电路包括第一电阻R1、二极管D、第一电容C1及第二电阻R2；其中，所述第一电阻R1的一端与二极管D的正极连 接，二极管D的负极与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第二电阻R2 与第一电容C1并联。其中，带外编码信息的差分信号波形的频率，和积分电路上的RC参数 相关，RC参数的选择可根据带外编码信息的差分信号波形的频率计算得到。
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。
本实施例还提供一种芯片，所述芯片包括上述带外指令的传输电路。
本实施例最后还提供一种电子设备，所述电子设备包括所述芯片。
综上所述，本发明所述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，由于普通控制信号更容易受外部干扰，而差分信号不易受干扰，而经本发明处理 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，本发明采用纯逻辑模拟电路，相较于用芯片的数字信号控制，更加不易受干扰。
第三，本发明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 (10)
1.一种带外指令的传输电路，其特征在于，所述传输电路与一开关器件连接；所述带外指令的传输电路包括：信号读取模块及与所述信号读取模块连接的信号截取模块；
其中，当所述差分信号中未加入带外指令信号时，所述信号截取模块的输出端输出用于控制开关器件的关闭的控制信号；其中，所述带外指令信号具有指定频率；
当所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号截取模块根据所述指定频率，从所述通信数据信号中截取所述带外指令信号，使所述带外指令信号形成用于控制开关器件导通的控制信号。
2.根据权利要求1所述的带外指令的传输电路，其特征在于：所述信号读取模块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从所述差分信号对中读取出通信数据信号。
3.根据权利要求1所述的带外指令的传输电路，其特征在于：所述信号读取模块采用比较器。
4.根据权利要求1所述的带外指令的传输电路，其特征在于：所述信号截取模块包括：信号提取单元，与所述信号提取单元连接的积分单元，及与所述积分单元连接的触发单元。
5.根据权利要求4所述的带外指令的传输电路，其特征在于：当所述差分信号中未加入带外指令信号时，所述信号提取单元滤除差分信号中的非带外指令信号，所述触发单元的输入端处于默认状态的低电平，输出端输出用于关闭所述开关器件的控制信号。
6.根据权利要求4所述的带外指令的传输电路，其特征在于：当所述差分信号中加入所述带外指令信号时，所述信号提取单元根据指定频率，提取所述通信数据信号中的带外指令信号，所述积分单元利用电容积分机制对带外指令信号进行积分，并通过所述触发单元的输入端的电平变高，输出端输出用于导通开关器件的控制信号。
7.根据权利要求6所述的带外指令的传输电路，其特征在于：所述信号提取单元采用带通滤波电路。
8.根据权利要求6所述的带外指令的传输电路，其特征在于：所述积分单元包括第一电阻、二极管、第一电容及第二电阻；其中，所述第一电阻的一端与二极管的正极连接，二极管的负极与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地，第二电阻与第一电容并联。
9.一种芯片，其特征在于：所述芯片包括如权利要求1-7中任一项所述的带外指令的传输电路。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的芯片。
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