CN115497277B - 基于负电源系统的信号传输装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于负电源系统的信号传输装置及方法，该装置包括：TTL信号采集电路，用于接收正电压信号并基于正电压信号确定是否输出TTL电平信号；信号转换电路，用于在TTL信号采集电路输出TTL电平信号时对TTL电平信号进行转换，以形成第一负电压信号，或在TTL信号采集电路无法输出TTL电平信号时输出与第一负电压信号相反的第二负电压信号，信号转换电路仅由负电源进行供电；输出电路，用于基于第一负电压信号或第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。本发明解决了现有技术中的正负电压转换芯片需要正负两种供电源才能实现正负电压转换的问题。

Description

基于负电源系统的信号传输装置及方法

技术领域

本发明涉及负电源系统领域，尤其涉及一种基于负电源系统的信号传输装置及方法。

背景技术

TR组件中负责发射和接收的化合物半导体芯片一般工作在负电压状态下，而控制化合物半导体芯片的信号来自于相控阵雷达的主控芯片，主控芯片工作于正电压状态下，其输出的波控码是兼容TTL的信号。因此，TR组件中需要有芯片能够接收正电压的TTL信号并将其转化成等效的负电压控制信号。

一般，常规的正负电压转换芯片有两个供电电源，其中一个是为主控芯片供电的正电压电源，另一个为化合物半导体供电的负电压电源。而通过两个供电电源对正负电压转换芯片进行供电，无疑造成电路结构复杂且电路成本较高的问题。

有鉴于此，本发明提供一种仅需负电压电源进行供电的方案，以解决上述需要两个供电电源对正负电压转换芯片进行供电才能实现正负电压转换的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于负电源系统的信号传输装置及方法，以解决现有技术中的正负电压转换芯片需要正负两种供电源才能实现正负电压转换的问题。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种基于负电源系统的信号传输装置，包括：

TTL信号采集电路，用于接收正电压信号并基于所述正电压信号确定是否输出TTL电平信号；

信号转换电路，用于在所述TTL信号采集电路输出所述TTL电平信号时对所述TTL电平信号进行转换，以形成第一负电压信号，或在所述TTL信号采集电路无法输出所述TTL电平信号时输出与所述第一负电压信号相反的第二负电压信号，所述信号转换电路仅由负电源进行供电；

输出电路，用于基于所述第一负电压信号或所述第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。

作为本发明的进一步改进，所述TTL信号采集电路还配置成：

在所述正电压信号为高电平信号时向所述信号转换电路输出所述TTL电平信号，或在所述正电压信号为低电平信号时停止工作。

作为本发明的进一步改进，所述信号转换电路具有用于在所述TTL信号采集电路无法工作时向所述输出电路输入与所述第一负电压信号相反的第二负电压信号的固压模块。

作为本发明的进一步改进，所述固压模块由至少一个与所述输出电路的输入端相连的稳压电阻构成。

作为本发明的进一步改进，所述信号转换电路包括：

均由PMOS管和NOMS管串联形成的第一MOS管组和第二MOS管组，两个MOS管组中PMOS管的栅极均与所述TTL信号采集电路相连，两个MOS管组中PMOS管的源极连接至参考地，两个MOS管组中NMOS管的栅极均连接至相对NMOS管的漏极，两个MOS管组中NMOS管的源极均连接至负电源。

作为本发明的进一步改进，第一MOS管组中的PMOS管的栅极与所述TTL信号采集电路的输出端相连，第二MOS管组中的PMOS管的栅极与所述TTL信号采集电路的中间端相连，所述中间端的信号与所述TTL信号采集电路的输出端的信号相反。

作为本发明的进一步改进，所述固压模块包括与所述第一MOS管组中PMOS管的漏极相连的第一电阻、以及与所述第二MOS管组中PMOS管的漏极相连的第二电阻。

作为本发明的进一步改进，所述TTL信号采集电路包括：

接收正电压信号的施密特触发器；

两个逻辑非门，其中，第一逻辑非门的输入端与施密特触发器的输出端相连，第二逻辑非门的输入端与第一逻辑非门的输出端相连，第二逻辑非门的输出端与所述信号转换电路的输入端相连；

正极与施密特触发器的输入端相连的二极管，且二极管的负极分别与施密特触发器、第一逻辑非门、第二逻辑非门的电源端相连，且在二极管的负极与参考地之间连接有充电电容。

作为本发明的进一步改进，所述输出电路由至少一个非门构成的整形电路。

第二方面，本发明还提供一种基于负电源系统的信号输出方法，包括：

接收正电压信号并基于所述正电压信号确定是否输出TTL电平信号；

在接收到所述TTL电平信号时对所述TTL电平信号进行转换，以形成第一负电压信号，或在未接收到所述TTL电平信号时输出与所述第一负电压信号相反的第二负电压信号；

基于所述第一负电压信号或所述第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。

第三方面，本发明还提供一种终端设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第二方面所述的方法的步骤。

第四方面，本发明还一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第二方面所述的方法的步骤。

在本发明中，基于负电源系统的信号传输装置通过TTL信号采集电路接收正电压信号以根据正电压信号确定是否输出TTL电平信号，并通过信号转换电路在TTL信号采集电路输出TTL电平信号时对TTL电平信号进行转换以形成第一负电压信号或者在TTL信号采集电路无法输出TTL电平信号时输出与第一负电压信号相反的第二负电压信号，从而通过输出电路根据第一负电压信号或第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。如此，本发明通过仅需负电源供电的信号转换电路即可实现对正电压信号的转换，解决了现有技术中的正负电压转换芯片需要正负两种供电源才能实现正负电压转换的问题。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的基于负电源系统的信号传输装置的示意性结构框图；

图2为根据本发明一个实施例的基于负电源系统的信号传输装置的示意性电路原理图；

图3为根据本发明一个实施例的基于负电源系统的信号输出方法的示意性流程图；

图4为根据本发明另一个实施例的基于负电源系统的信号输出方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于负电源系统的信号传输装置，包括TTL信号采集电路10，用于接收正电压信号并基于正电压信号确定是否输出TTL电平信号；信号转换电路20，用于在TTL信号采集电路10输出TTL电平信号时对TTL电平信号进行转换以形成第一负电压信号，或在TTL信号采集电路10无法输出TTL电平信号时输出与第一负电压信号相反的第二负电压信号，信号转换电路20仅由负电源进行供电；输出电路30，用于基于第一负电压信号或第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。其中，TTL信号采集电路10具体配置成在正电压信号为高电平信号时向信号转换电路20输出TTL电平信号以使信号转换电路20对TTL电平信号进行转换，或在正电压信号为低电平信号时停止工作通过信号转换电路20直接向输出电路30输出第二负电压信号。

应理解，本实施例的基于负电源系统的信号传输装置通过TTL信号采集电路10接收正电压信号以根据正电压信号确定是否输出TTL电平信号，并通过信号转换电路20在TTL信号采集电路10输出TTL电平信号时对TTL电平信号进行转换以形成第一负电压信号或者在TTL信号采集电路10无法输出TTL电平信号时输出与第一负电压信号相反的第二负电压信号，从而通过输出电路30根据第一负电压信号或第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。如此，本发明通过仅需负电源供电的信号转换电路20即可实现对正电压信号的转换，解决了现有技术中的正负电压转换芯片需要正负两种供电源才能实现正负电压转换的问题。

结合图2进行说明，信号转换电路20包括均由PMOS管和NOMS管串联形成的第一MOS管组和第二MOS管组(即PMOS管P1的漏极和NMOS管N1的漏极相连构成第一MOS管组，PMOS管P2的漏极和NMOS管N2的漏极相连构成第二MOS管组)，两个MOS管组中PMOS管的栅极均与TTL信号采集电路10相连，两个MOS管组中PMOS管的源极连接至参考地GND，两个MOS管组中NMOS管的栅极均连接至相对NMOS管的漏极(即NMOS管N1的栅极连接至NMOS管N2的漏极，NMOS管N2的栅极连接至NMOS管N1的漏极)，两个MOS管组中NMOS管的源极均连接至负电源VEE。具体地，第一MOS管组中的PMOS管P1的栅极与TTL信号采集电路10的输出端相连，第二MOS管组中的PMOS管P2的栅极与TTL信号采集电路10的中间端相连，TTL信号采集电路10的中间端的信号与TTL信号采集电路10的输出端的信号相反。

TTL信号采集电路10包括接收正电压信号的施密特触发器U1；两个逻辑非门，其中，第一逻辑非门U2的输入端与施密特触发器U1的输出端相连，第二逻辑非门U3的输入端与第一逻辑非门U2的输出端相连，第二逻辑非门U3的输出端与信号转换电路20的输入端相连；正极与施密特触发器U1的输入端相连的二极管D1，且二极管D1的负极分别与施密特触发器U1、第一逻辑非门U2、第二逻辑非门U3的电源端相连，且在二极管D1的负极与参考地GND之间连接有充电电容C1。

应理解，TTL信号采集电路10的输入端IN接收的正电压信号为高电平(即正电压高电平)时，二极管D1导通以向电容C1充电，节点VP的电压等同于C1两端电压。当节点VP的电压上升至如2.5V以上时，施密特触发器U1、第一逻辑非门U2以及第二逻辑非门U3即可稳定工作，并向信号转换电路20输入TTL电平信号，信号转换电路20对TTL电平信号进行转换以形成第一负电压信号(即第一负电压信号的电压值几乎等同于负电压VEE的电压值)，并通过输出电路30输出电压值为0的输出信号Y1(即负电压高电平信号)的目标控制信号，且输出电压值为VEE大小的输出信号Y2(即负电压低电平信号)的目标控制信号。

信号转换电路20具有用于在TTL信号采集电路10无法工作时向输出电路30输入与第一负电压信号相反的第二负电压信号的固压模块201。固压模块201由至少一个与输出电路30的输入端相连的稳压电阻构成。固压模块201包括与第一MOS管组中PMOS管P1的漏极相连的第一电阻R1、以及与第二MOS管组中PMOS管P2的漏极相连的第二电阻R2。

如此，当TTL信号采集电路10的输入端IN接收的正电压信号为低电平(即正电压低电平)时，二极管D1截止，节点VP的电压逐步降低而无法维持施密特触发器U1、第一逻辑非门U2以及第二逻辑非门U3稳定工作，此时，通过第二电阻R2的作用，向输出电路30输入电压值为VEE大小的第二负电压信号，并通过输出电路输出电压值为VEE大小的输出信号Y1(即负电压低电平信号)的目标控制信号，且输出电压值为0的输出信号Y2(即负电压高电平信号)的目标控制信号。

输出电路30由至少一个非门构成的整形电路。在一个具体的实施例中，输出电路30包括由非门U4和非门U5串联形成的第一输出电路(第一输出电路的输出信号为Y1)、由非门U6和非门U7串联形成的第二输出电路(第二输出电路的输出信号为Y2，且输出信号Y2和输出信号Y1互补，即Y1为高电平，则Y2为低电平，或Y1为低电平，则Y2为高电平)。如此，通过输出电路30对信号转换电路20的输出信号进行整形，以输出更加稳定的负电压信号对目标对象进行供电。

需要说明的是，在本发明实施例中，基于负电源系统的信号传输装置或方法可应用于TR组件中，目标对象可配置为TR组件中负责发射和接收信号且工作于负电压状态下的化合物半导体。TTL信号采集电路10的输入端IN接收的正电压信号可来自于TR组件中的波束控制芯片，当然也可来自于其他需要对正电压的TTL信号转换成负电源系统的逻辑信号的应用场景，对此不一一举例说明。

如图3所示，本发明实施例提供一种基于负电源系统的信号输出方法，其包括：

步骤302.TTL信号采集电路10接收正电压信号并基于正电压信号确定是否输出TTL电平信号。

步骤304.信号转换电路20在接收到TTL电平信号时对TTL电平信号进行转换，以形成第一负电压信号，或在未接收到TTL电平信号时输出与第一负电压信号相反的第二负电压信号。

步骤306.输出电路30基于第一负电压信号或第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。

其中，如图4所示，在步骤302之后且在步骤304之前，还包括：

步骤303.TTL信号采集电路10在正电压信号为高电平信号时向信号转换电路20输出TTL电平信号，或在正电压信号为低电平信号时停止工作。

应理解，本实施例的基于负电源系统的信号输出方法先通过TTL信号采集电路10接收正电压信号以根据正电压信号确定是否输出TTL电平信号，然后通过信号转换电路20在TTL信号采集电路10输出TTL电平信号时对TTL电平信号进行转换以形成第一负电压信号或者在TTL信号采集电路10无法输出TTL电平信号时输出与第一负电压信号相反的第二负电压信号，最后通过输出电路30根据第一负电压信号或第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。如此，本发明实施例通过仅需负电源供电的信号转换电路20即可实现对正电压信号的转换，解决了现有技术中的正负电压转换芯片需要正负两种供电源才能实现正负电压转换的问题。

需要说明的是，本实施例的基于负电源系统的信号输出方法所涉及的方案或原理与基于负电源系统的信号传输装置的方案或原理相同，对于相同或相似的内容不再详细赘述。

本发明实施例还提供一种终端设备，其可包括处理器，存储器，存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图3-4所示的基于负电源系统的信号输出方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图3-4所示的基于负电源系统的信号输出方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于负电源系统的信号传输装置，其特征在于，包括：

TTL信号采集电路，用于接收正电压信号并基于所述正电压信号确定是否输出TTL电平信号；

所述TTL信号采集电路包括：

接收正电压信号的施密特触发器；

两个逻辑非门，其中，第一逻辑非门的输入端与施密特触发器的输出端相连，第二逻辑非门的输入端与第一逻辑非门的输出端相连，第二逻辑非门的输出端与信号转换电路的输入端相连；

正极与施密特触发器的输入端相连的二极管，且二极管的负极分别与施密特触发器、第一逻辑非门、第二逻辑非门的电源端相连，且在二极管的负极与参考地之间连接有充电电容；

信号转换电路，用于在所述TTL信号采集电路输出所述TTL电平信号时对所述TTL电平信号进行转换，以形成第一负电压信号，或在所述TTL信号采集电路无法输出所述TTL电平信号时输出与所述第一负电压信号相反的第二负电压信号，所述信号转换电路仅由负电源进行供电；

输出电路，用于基于所述第一负电压信号或所述第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。

2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于，所述TTL信号采集电路还配置成：

在所述正电压信号为高电平信号时向所述信号转换电路输出所述TTL电平信号，或在所述正电压信号为低电平信号时停止工作。

3.根据权利要求1或2所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号转换电路具有用于在所述TTL信号采集电路无法工作时向所述输出电路输入与所述第一负电压信号相反的第二负电压信号的固压模块。

4.根据权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，所述固压模块由至少一个与所述输出电路的输入端相连的稳压电阻构成。

5.根据权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号转换电路包括：

均由PMOS管和NOMS管串联形成的第一MOS管组和第二MOS管组，两个MOS管组中PMOS管的栅极均与所述TTL信号采集电路相连，两个MOS管组中PMOS管的源极连接至参考地，两个MOS管组中NMOS管的栅极均连接至相对NMOS管的漏极，两个MOS管组中NMOS管的源极均连接至负电源。

6.根据权利要求5所述的信号传输装置，其特征在于，

第一MOS管组中的PMOS管的栅极与所述TTL信号采集电路的输出端相连，第二MOS管组中的PMOS管的栅极与所述TTL信号采集电路的中间端相连，所述中间端的信号与所述TTL信号采集电路的输出端的信号相反。

7.根据权利要求5所述的信号传输装置，其特征在于，所述固压模块包括与所述第一MOS管组中PMOS管的漏极相连的第一电阻、以及与所述第二MOS管组中PMOS管的漏极相连的第二电阻。

8.根据权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，

所述输出电路由至少一个非门构成的整形电路。

9.一种基于负电源系统的信号输出方法，其特征在于，应用于权利要求1-8中任意一项所述的基于负电源系统的信号传输装置，所述基于负电源系统的信号输出方法包括：

接收正电压信号并基于所述正电压信号确定是否输出TTL电平信号；

在接收到所述TTL电平信号时对所述TTL电平信号进行转换，以形成第一负电压信号，或在未接收到所述TTL电平信号时输出与所述第一负电压信号相反的第二负电压信号；

基于所述第一负电压信号或所述第二负电压信号输出对目标对象进行控制的目标控制信号。