CN113676167B - 信号输入电路、电子芯片及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信号输入电路、电子芯片及电子设备。其中，信号输入电路，包括：接线端子，接线端子包括信号输入端和公共端，公共端适于根据信号输入端的输入信号的类型选择接入的信号，其中，输入信号的类型包括NPN型输入信号和PNP型输入信号；信号匹配电路，信号匹配电路包括匹配模块和输出端，匹配模块与接线端子相连，以适配信号输入端输入的信号的类型，并将NPN型输入信号或PNP型输入信号转换为目标信号后由输出端输出。本发明的信号输入电路，能够通过信号匹配电路适配不同类型的信号输入，因此，拓宽了信号接入类型适用范围，通用性高，无需针对不同类型的输入信号加入相应的信号转换装置，从而，具有成本低、可靠性高的优点。

Description

信号输入电路、电子芯片及电子设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及信号输入电路、电子芯片及电子设备。

背景技术

数字信号输入包括NPN型输入和PNP型输入。由于这两种输入类型不通用，例如：如果对方的输出信号是NPN型的，与该输出信号对接的输入接口为PNP型；如果对方的输出类型是PNP型的，与该输出信号对接的输入接口是NPN型。

因此，在设备配套的使用过程中，如果出现输入输出类型不匹配的情况，相关技术中，需要增加输入输出类型转换模块进行转换，如增加配套电源和继电器等实现输入输出类型的转换，这样便会增加设备的成本，降低设备的可靠性和稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种信号输入电路。该信号输入电路，能够通过信号匹配电路适配不同类型的信号输入，具有成本低、可靠性高的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种电子芯片。

本发明的再一个目的在于提出一种电子设备。

为了实现上述目的，本发明的第一方面公开了一种信号输入电路，包括：接线端子，前述接线端子包括信号输入端和公共端，前述公共端适于根据前述信号输入端的输入信号的类型选择接入的信号，其中，所述输入信号的类型包括NPN型输入信号和PNP型输入信号；信号匹配电路，前述信号匹配电路包括匹配模块和输出端，前述匹配模块与前述接线端子相连，以适配前述信号输入端输入的NPN型输入信号和PNP型输入信号，并在前述输入信号的类型为NPN型输入信号或PNP型输入信号时将前述NPN型输入信号或PNP型输入信号转换为目标信号后由前述输出端输出。

本发明的信号输入电路，能够通过信号匹配电路适配不同类型的信号输入，因此，拓宽了信号接入类型适用范围，通用性高，无需针对不同类型的输入信号加入相应的信号转换装置，从而，具有成本低、可靠性高的优点。

在一些示例中，前述匹配模块包括：双向导通模块，前述双向导通模块与前述接线端子相连，前述双向导通模块用于根据前述输入信号的类型匹配导通反向，并根据匹配的导通方向导通；耦合输出模块，前述耦合输出模块与前述双向导通模块耦合且与前述输出端相连，以在前述双向导通模块导通时触发目标信号，并将前述目标信号发送至输出端。

在一些示例中，前述双向导通模块包括：第一发光二极管和第二发光二极管，第一发光二极管的一端与前述信号输入端相连，前述第一发光二极管的另一端与前述公共端相连，前述第二发光二极管与前述第一发光二极管反向并联，前述耦合模块包括光敏元件，前述光敏元件与前述双向导通模块耦合且与前述输出端相连。

在一些示例中，前述光敏元件为光敏三极管。

在一些示例中，还包括：过流保护电路，前述过流保护电路串联在前述信号输入端和前述匹配模块之间；过压保护电路，前述过压保护电路与前述匹配模块并联。

在一些示例中，前述过流保护电路包括限流电阻。

在一些示例中，前述过压保护电路包括瞬态抑制二极管。

在一些示例中，还包括：信号处理电路，前述信号处理电路与前述输出端相连，以接收并处理前述输出端输出的前述目标信号。

本发明的第二方面公开了一种电子芯片，包括：根据上述的第一方面前述的信号输入电路。该电子芯片能够通过信号匹配电路适配不同类型的信号输入，因此，拓宽了信号接入类型适用范围，通用性高，无需针对不同类型的输入信号加入相应的信号转换装置，从而，具有成本低、可靠性高的优点。

本发明的第三方面公开了一种电子设备，包括：根据上述的第二方面前述的电子芯片。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明一个实施例的信号输入电路的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的信号输入电路的电路图；

图3是根据本发明一个实施例的信号输入电路的信号输入端输入第一类型信号时的电路原理图；

图4是根据本发明一个实施例的信号输入电路的信号输入端输入第二类型信号时的电路原理图。

附图标记：

110：接线端子；120：信号匹配电路；111：公共端；112：信号输入端；121：匹配模块；122：输出端；130：信号处理电路；21：双向导通模块；22：耦合输出模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例是用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以下结合附图描述根据本发明实施例的信号输入电路、电子芯片及电子设备。

图1是根据本发明一个实施例的信号输入电路的结构框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的信号输入电路，包括：接线端子110和信号匹配电路120。

其中，接线端子110包括公共端111和信号输入端112，公共端111适于根据信号输入端112的输入信号的类型选择接入的信号，其中，输入信号的类型包括NPN型输入信号和PNP型输入信号。信号匹配电路120包括匹配模块121和输出端122，匹配模块121与接线端子相连，以适配信号输入端112输入的NPN型输入信号和PNP型输入信号，并在输入信号的类型为NPN型输入信号或PNP型输入信号时将NPN型输入信号或PNP型输入信号转换为目标信号后由输出端122输出。

在具体示例中，当接线端子110的信号输入端112接入输入信号后，在接线端子110的信号输入端112、匹配模块121和接线端子110的公共端111之间可以形成回路，匹配模块121可以根据信号输入端112的输入信号的类型的差异，产生不同方向上的电流，以适配对应类型的输入信号。

对于输入信号的类型为NPN型输入信号和PNP型输入信号的数字信号而言。其中，NPN型输入(输出)，是指负电压输出的是低电平0，有信号触发时，信号输出线out和0v线连接，相当于输出低电平；PNP型输入(输出)，是指正电压，输出是高电平1，有信号触发时，信号输出线out和电源线VCC连接，相当于输出高电平的电源线。

当信号输入端112接入的为PNP型输入信号时，相应地，公共端111接电源的地，从而，产生从信号输入端112到匹配模块121，再从匹配模块121到公共端111的电流。同理，当信号输入端112接入的为NPN型输入信号时，相应地，公共端111接电源，从而，产生从公共端111到匹配模块121，再从匹配模块121到信号输入端112的电流。

进而，通过适配模块121能够简单、方便地适配不同类型的输入信号。

根据本发明实施例的信号输入电路，对于不同类型的输入信号，将接线端子的公共端对应连接到电源或者电源的地上，便能够通过信号匹配电路自动适配不同类型的信号输入，如可以自动地适配NPN型的信号输入和PNP型的信号输入，因此，拓宽了信号接入类型适用范围，通用性高，无需针对不同类型的输入信号加入相应的信号转换装置，从而，具有成本低、可靠性高的优点。

作为一个具体的示例，匹配模块121包括：双向导通模块21和耦合输出模块22，其中，双向导通模块21与接线端子110相连，双向导通模块21用于根据输入信号的类型匹配导通反向，并根据匹配的导通方向导通。耦合输出模块22与双向导通模块21耦合且与输出端122相连，以在双向导通模块22导通时触发目标信号，并将目标信号发送至输出端122。

也就是说，匹配模块121包括有可以双向导通的电路，每个导通方向适配一种信号类型，例如：当信号类型为PNP型输入信号时，双向导通的电路中的导通方向为顺时针方向，反之，当信号类型为NPN型输入信号时，双向导通的电路中的导通方向为逆时针方向。无论双向导通的电路的导通方向如何，均可以向耦合输出模块22触发目标信号，因此，使得信号输入电路可以简单方便地适配NPN型输入信号和PNP型输入信号。

作为一个具体的示例，如图2所示，双向导通模块21包括：第一发光二极管D1和第二发光二极管D2，第一发光二极管D1的一端与信号输入端112相连，第一发光二极管D1的另一端与公共端111相连，第二发光二极管D2与第一发光二极管D1反向并联，耦合模块22包括光敏元件(如图2中的光敏二极管)，光敏元件与双向导通模块21耦合且与输出端122相连。

其中，双向导通模块21和耦合模块22构成的匹配模块121可以是相关的成品，例如：双发光二极管输入、光敏元件接收型光电耦合器。

第二发光二极管D2与第一发光二极管D1反向并联指：第一发光二极管D1的阳极和第二发光二极管D2的阴极相连，第一发光二极管D1的阴极与第二发光二极管D2的阳极相连。

根据上述示例，分别以接入PNP型输入信号和NPN型输入信号为例，详细工作过程如下：

如图3所示，并结合图2，当接入的输入信号的类型为PNP型时，如外部的PNP输出设备传输给信号输入电路的输入信号，此时，PNP输出设备的输入信号的电流经过接线端子110的信号输入端112接入，流经第一发光二极管D1，即：从引脚3进入，再从引脚4流出，然后流进接线端子110的公共端111中，从而，完成PNP输出设备输出电流的回路。此时，光电耦合器导通，将PNP输出设备输入的数字信号经光电耦合器的光敏元件的引脚1和引脚2输出，即：完成目标信号的输入。

如图4所示，并结合图2，当接入的输入信号的类型为NPN型输入时，例如外部的NPN输出设备的输入信号，此时，从公共端111输出电流，流经第二发光二极管D2，即：从引脚4进入，再从引脚3流出，然后流进信号输入端112中，从而，完成NPN输出设备输电流的回路。此时，光电耦合器导通，将NPN输出设备输入的数字信号经光电耦合器的光敏元件的引脚1和引脚2输出，即：完成目标信号的输入。

通过上述实施例的信号匹配电路120实现了外部信号输入与内部信号之间的电气隔离，因而抗干扰能力强，工作稳定。此外，由于不需要增加额外的例如带有金属触点的接触器等信号类型转换模块，因此，使用寿命更长，信号传输效率更高。

在本发明的一个实施例中，信号输入电路，还可包括：过流保护电路和过压保护电路，其中，过流保护电路串联在信号输入端112和匹配模块121之间，过压保护电路与匹配模块121并联。

具体来说，结合图2至图4所示，过流保护电路包括限流电阻R1、过压保护电路包括瞬态抑制二极管TVS(Transient VoltageSuppressor)。

其中，瞬态抑制二极管TVS负责限制输入给光电耦合器的电压范围，以免输入的电压过大损坏光电耦合器；限流电阻R1负责限制输入给光电耦合器的电流范围，以免输入的电流过大损坏光电耦合器。因此，提升信号输入电路的安全性和可靠性。

进一步地，如图2至图4所示，本发明实施例的信号输入电路，还包括：信号处理电路130，信号处理电路130与输出端122相连，以接收并处理输出端122输出的目标信号。即：负责外部的PNP输出设备以及NPN输出设备输入的信号的运算和处理等。

本发明实施例的信号输入电路，可适配NPN型输入和PNP型输入的信号类型，不再需要增加相应的输入输出类型转换模组，因此降低了电路的成本，安全可靠，适用范围广。

进一步地，本发明的实施例公开了一种电子芯片，包括：根据上述的任意一个实施例前述的信号输入电路。该电子芯片可以作为如电机驱动器的数字信号控制输入、数字信号采集卡的数字信号控制输入以及带有数字信号输入的串口的服务器的控制输入等，具有匹配度高、适用范围、成本低、安全可靠的优点。

本发明的实施例公开了一种电子设备，包括：根据前述的电子芯片。该电子设备具有的电子芯片，可以作为如电机驱动器的数字信号控制输入、数字信号采集卡的数字信号控制输入以及带有数字信号输入的串口的服务器的控制输入等，具有匹配度高、适用范围、成本低、安全可靠的优点，从而提升电子设备的稳定性和可靠性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中前述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种信号输入电路，其特征在于，包括：

接线端子，所述接线端子包括信号输入端和公共端，所述公共端适于根据所述信号输入端的输入信号的类型选择接入的信号，其中，所述输入信号的类型包括NPN型输入信号和PNP型输入信号；

信号匹配电路，所述信号匹配电路包括匹配模块和输出端，所述匹配模块与所述接线端子相连，以适配所述信号输入端输入的NPN型输入信号和PNP型输入信号，并在所述输入信号的类型为NPN型输入信号或PNP型输入信号时将所述NPN型输入信号或PNP型输入信号转换为目标信号后由所述输出端输出；

所述信号匹配电路，具体用于：当所述信号输入端输入的为所述PNP型输入信号时，所述公共端接电源地线，从而产生从所述信号输入端到所述匹配模块，再从所述匹配模块到所述公共端的电流；当所述信号输入端输入的为所述NPN型输入信号时，所述公共端接电源线，从而产生从所述公共端到所述匹配模块，再从所述匹配模块到所述信号输入端的电流。

2.根据权利要求1所述的信号输入电路，其特征在于，所述匹配模块包括：

双向导通模块，所述双向导通模块与所述接线端子相连，所述双向导通模块用于根据所述输入信号的类型匹配导通反向，并根据匹配的导通方向导通；

耦合输出模块，所述耦合输出模块与所述双向导通模块耦合且与所述输出端相连，以在所述双向导通模块导通时触发目标信号，并将所述目标信号发送至输出端。

3.根据权利要求2所述的信号输入电路，其特征在于，所述双向导通模块包括：第一发光二极管和第二发光二极管，第一发光二极管的一端与所述信号输入端相连，所述第一发光二极管的另一端与所述公共端相连，所述第二发光二极管与所述第一发光二极管反向并联，所述耦合模块包括光敏元件，所述光敏元件与所述双向导通模块耦合且与所述输出端相连。

4.根据权利要求3所述的信号输入电路，其特征在于，所述光敏元件为光敏三极管。

5.根据权利要求1-3任一项所述的信号输入电路，其特征在于，还包括：

过流保护电路，所述过流保护电路串联在所述信号输入端和所述匹配模块之间；

过压保护电路，所述过压保护电路与所述匹配模块并联。

6.根据权利要求5所述的信号输入电路，其特征在于，所述过流保护电路包括限流电阻。

7.根据权利要求5所述的信号输入电路，其特征在于，所述过压保护电路包括瞬态抑制二极管。

8.根据权利要求1所述的信号输入电路，其特征在于，还包括：

信号处理电路，所述信号处理电路与所述输出端相连，以接收并处理所述输出端输出的所述目标信号。

9.一种电子芯片，其特征在于，包括：

根据权利要求1-8任一项所述的信号输入电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：根据权利要求9所述的电子芯片。