CN115685833A - 安全级仪控系统及其通讯卡、信号转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全级仪控系统及其通讯卡、信号转换电路，该信号转换电路包括PECL‑LVDS转换模块和LVDS‑PECL转换模块；PECL‑LVDS转换模块包括依次通信连接的光纤信号发生器、第一信号转换电路和FPGA信号接收器；LVDS‑PECL转换模块包括依次连接的FPGA信号发生器、第二信号转换电路和光纤信号接收器。本发明通过信号转换电路实现LVDS信号与PECL信号的相互转换，为安全级仪控系统保留了LVDS信号电路，使得电路支持高频率通讯、提高了电路的抗干扰能力；同时又使得电路可以与国产的光纤收发器连接，保留了电路支持光纤通讯的功能。

Description

安全级仪控系统及其通讯卡、信号转换电路

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种安全级仪控系统及其通讯卡、信号转换电路。

背景技术

卡件是组成安全级仪控系统的核心部件，卡件的通讯功能对于安全级仪控系统执行监测及通讯功能尤其重要。随着国产化浪潮的到来，安全级仪控系统也逐渐走上了国产化道路。其中，通讯卡作为安全显示装置中极为重要的、与外部设备进行通讯的核心器件，使用LVDS(低电压差分信号)信号能在一定程度上抑制电路信号失真，因此在通讯卡电路中采用LVDS信号通讯。然而，国产化的光纤收发器，通常仅支持PECL(正射极耦合逻辑电平)信号传输，现有的安全级仪控系统的通讯卡中缺少LVDS信号与PECL信号的转换电路，这导致安全级仪控系统无法将接收到的PECL信号转换为LVDS信号的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的安全级仪控系统的通讯卡中缺少LVDS信号与PECL信号的转换电路，导致无法将接收到的PECL信号转换为LVDS信号的缺陷，提供一种安全级仪控系统及其通讯卡、信号转换电路。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，该信号转换电路包括PECL-LVDS转换模块和LVDS-PECL转换模块；

所述PECL-LVDS转换模块包括依次通信连接的光纤信号发生器、第一信号转换电路和FPGA(一种芯片)信号接收器；

所述第一信号转换电路用于接收所述光纤信号发生器发送的第一LVPECL(低压正射极耦合逻辑电平)信号，将所述第一LVPECL信号转换成第一LVDS信号并发送给所述FPGA信号接收器；

所述LVDS-PECL转换模块包括依次连接的FPGA信号发生器、第二信号转换电路和光纤信号接收器；

所述第二信号转换电路用于接收所述FPGA信号发生器发送的第二LVDS信号，将所述第二LVDS信号转换成第二LVPECL信号并发送给所述光纤信号接收器。

本方案通过信号转换电路实现LVDS信号与PECL信号的相互转换，为安全级仪控系统保留了LVDS信号电路，使得电路支持高频率通讯、提高了电路的抗干扰能力；同时又使得电路可以与国产的光纤收发器连接，保留了电路支持光纤通讯的功能。

较佳地，所述第一信号转换电路包括第一子电路和第二子电路；

所述第一子电路包括：第一LVPECL接收端、第一LVDS发送端、第一阻抗元件、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一阻抗元件的一端与所述第一LVPECL接收端连接，所述第一阻抗元件的另一端与所述第二电阻的一端连接；

所述第二电阻的另一端与所述第一LVDS发送端连接；

所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第一电源连接；

所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述第三电阻的另一端接地；

所述第二子电路包括：第二LVPECL接收端、第二LVDS发送端、第二阻抗元件、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述第二阻抗元件的一端与所述第二LVPECL接收端连接，所述第二阻抗元件的另一端与所述第五电阻的一端连接；

所述第五电阻的另一端与所述第二LVDS发送端连接；

所述第四电阻的一端与所述第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与第二电源连接；

所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第六电阻的另一端接地；

所述光纤信号发生器包括第一LVPECL发送端和第二LVPECL发送端；

所述第一LVPECL发送端与所述第一LVPECL接收端连接；所述第二LVPECL发送端与所述第二LVPECL接收端连接；

所述FPGA信号接收器包括第一LVDS接收端和第二LVDS接收端；

所述第一LVDS接收端与所述第一LVDS发送端连接，所述第二LVDS接收端与所述第二LVDS发送端连接。

本方案中的第一信号转换电路可以将PECL信号转换为LVDS信号，并提供给FPGA芯片，使得电路支持高频率通讯，同时保证了电路的抗干扰能力。

较佳地，所述第一电阻小于所述第四电阻，所述第二电阻等于所述第五电阻，所述第三电阻小于所述第六电阻。

较佳地，所述第一电阻等于所述第三电阻，所述第四电阻等于所述第六电阻。

较佳地，所述第二信号转换电路包括第三子电路和第四子电路；

所述第三子电路包括：第三LVDS接收端、第三LVPECL发送端、第三阻抗元件、第七电阻、第八电阻和第九电阻；

所述第三阻抗元件的一端与所述第三LVDS接收端连接，所述第三阻抗元件的另一端与所述第八电阻的一端连接；

所述第八电阻的另一端与所述第三LVPECL发送端连接；

所述第七电阻的一端与所述第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接地；

所述第九电阻的一端与所述第八电阻的另一端连接，所述第九电阻的另一端与第三电源连接；

所述第四子电路包括：第四LVDS接收端、第四LVPECL发送端、第四阻抗元件、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；

所述第四阻抗元件的一端与所述第四LVDS接收端连接，所述第四阻抗元件的另一端与所述第十一电阻的一端连接；

所述第十一电阻的另一端与所述第四LVPECL发送端连接；

所述第十电阻的一端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端接地；

所述第十二电阻的一端与所述第十一电阻的另一端连接，所述第十二电阻的另一端与第四电源连接；

所述第二信号转换电路还包括第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第三阻抗元件的另一端连接，所述第十三电阻的另一端与所述第四阻抗元件的另一端连接；

所述FPGA信号发生器包括第三LVDS发送端和第四LVDS发送端；

所述第三LVDS发送端与所述第三LVDS接收端连接，所述第四LVDS发送端与所述第四LVDS接收端连接；

所述光纤信号接收器包括第三LVPECL接收端和第四LVPECL接收端；

所述第三LVPECL接收端与所述第三LVPECL发送端连接；所述第四LVPECL接收端与所述第四LVPECL发送端连接。

本方案中的第二信号转换电路可以将LVDS信号转换为PECL信号，使得电路支持光纤通讯的功能。

较佳地，所述第八电阻的另一端与所述第十一电阻的另一端连接。

较佳地，所述第七电阻等于所述第十电阻，所述第八电阻等于所述第十一电阻，所述第九电阻等于所述第十二电阻。

较佳地，所述第一电源为3.3V，和/或，所述第二电源为3.3V，和/或，所述第三电源为3.3V，和/或，所述第四电源为3.3V。

本发明还提供一种通讯卡，所述通讯卡包括上述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路。

本发明还提供一种安全级仪控系统，所述系统包括上述的通讯卡。

在符合本领域常识的基础上，各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：通过第一信号转换电路和第二信号转换电路共同实现LVDS信号与PECL信号的相互转换，为安全级仪控系统保留了LVDS信号电路，使得电路支持高频率通讯、提高了电路的抗干扰能力；同时又使得电路可以与国产的光纤收发器连接，保留了电路支持光纤通讯的功能，进而改善了安全级仪控系统的通讯功能。

附图说明

图1为本发明实施例1的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路的模块示意图。

图2为本发明实施例1的第一信号转换电路的电路图。

图3为本发明实施例1的第二信号转换电路的电路图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，如图1所示，该信号转换电路包括PECL-LVDS转换模块1和LVDS-PECL转换模块2；

PECL-LVDS转换模块1包括依次通信连接的光纤信号发生器11、第一信号转换电路12和FPGA信号接收器13；

第一信号转换电路12用于接收光纤信号发生器11发送的第一LVPECL信号，将第一LVPECL信号转换成第一LVDS信号并发送给FPGA信号接收器13；

LVDS-PECL转换模块2包括依次连接的FPGA信号发生器21、第二信号转换电路22和光纤信号接收器23；

第二信号转换电路22用于接收FPGA信号发生器发送21的第二LVDS信号，将第二LVDS信号转换成第二LVPECL信号并发送给光纤信号接收器23。

具体地，安全级仪控系统的通讯卡需要实现PECL–LVDS信号转换和LVDS-PECL信号转换两种功能，因此，该信号转换电路包括PECL-LVDS转换模块和LVDS-PECL转换模块。光纤信号发生器和光纤信号接收器可以为同一个光纤收发器，也可以是独立设置的器件；FPGA信号发生器和FPGA信号接收器可以是同一块FPGA芯片，也可以是独立设置的芯片。

PECL-LVDS转换模块包括依次连接的光纤收发器、第一信号转换电路和FPGA芯片。国产的部分型号的光纤收发器仅支持PECL信号传输，第一信号转换电路用于接收光纤收发器发送的PECL信号，并将其转换成LVDS信号发送给FPGA芯片，为安全级仪控系统提供关键参数。

LVDS-PECL转换模块包括依次连接的FPGA芯片、第二信号转换电路和光纤收发器。第二信号转换模块用于接收FPGA模块发送的LVDS信号，并将其转换成PECL信号发送给光纤收发器。

本方案通过信号转换电路实现LVDS信号与PECL信号的相互转换，为安全级仪控系统保留了LVDS信号电路，使得电路支持高频率通讯、提高了电路的抗干扰能力；同时又使得电路可以与国产的光纤收发器连接，保留了电路支持光纤通讯的功能。

在一可实施的方案中，如图2所示，第一信号转换电路包括第一子电路1和第二子电路2；

第一子电路1包括：第一LVPECL接收端A、第一LVDS发送端B、第一阻抗元件Z1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

第一阻抗元件Z1的一端与第一LVPECL接收端A连接，第一阻抗元件Z1的另一端与第二电阻R2的一端连接；

第二电阻R2的另一端与第一LVDS发送端B连接；

第一电阻R1的一端与第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端与第一电源连接；

第三电阻R3的一端与第二电阻R2的另一端连接，第三电阻R3的另一端接地；

第二子电路2包括：第二LVPECL接收端C、第二LVDS发送端D、第二阻抗元件Z2、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；

第二阻抗元件Z2的一端与第二LVPECL接收端C连接，第二阻抗元件Z2的另一端与第五电阻R5的一端连接；

第五电阻R5的另一端与第二LVDS发送端D连接；

第四电阻R4的一端与第五电阻R5的一端连接，第四电阻R4的另一端与第二电源连接；

第六电阻R6的一端与第五电阻R5的另一端连接，第六电阻R6的另一端接地；

光纤信号发生器包括第一LVPECL发送端和第二LVPECL发送端；

第一LVPECL发送端与第一LVPECL接收端A连接；第二LVPECL发送端与第二LVPECL接收端C连接；

FPGA信号接收器包括第一LVDS接收端和第二LVDS接收端；

第一LVDS接收端与第一LVDS发送端B连接，第二LVDS接收端与第二LVDS发送端D连接。

具体地，第一阻抗元件和第二阻抗元件可以为电容或者电感，具体由本领域技术人员根据实际需求进行设置。

本方案中的第一信号转换电路可以将PECL信号转换为LVDS信号，并提供给FPGA芯片，使得电路支持高频率通讯，同时保证了电路的抗干扰能力。

在一可实施的方案中，第一电阻R1小于第四电阻R4，第二电阻R2等于第五电阻R5，第三电阻R3小于第六电阻R6。

在一可实施的方案中，第一电阻R1等于第三电阻R3，第四电阻R4等于第六电阻R6。

具体地，第一电阻R1可以为82Ω，第二电阻R2可以为130Ω，第三电阻R3可以为82Ω，第四电阻R4可以为130Ω，第五电阻R5可以为130Ω，第六电阻R6可以为130Ω。

在一可实施的方案中，如图3所示，第二信号转换电路包括第三子电路3和第四子电路4；

第三子电路包括：第三LVDS接收端E、第三LVPECL发送端F、第三阻抗元件Z3、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9；

第三阻抗元件Z3的一端与第三LVDS接收端E连接，第三阻抗元件Z3的另一端与第八电阻R8的一端连接；

第八电阻R8的另一端与第三LVPECL发送端F连接；

第七电阻R7的一端与第八电阻R8的一端连接，第七电阻R7的另一端接地；

第九电阻R9的一端与第八电阻R8的另一端连接，第九电阻R9的另一端与第三电源连接；

第四子电路包括：第四LVDS接收端G、第四LVPECL发送端H、第四阻抗元件Z4、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12；

第四阻抗元件Z4的一端与第四LVDS接收端G连接，第四阻抗元件Z4的另一端与第十一电阻R11的一端连接；

第十一电阻R11的另一端与第四LVPECL发送端H连接；

第十电阻R10的一端与第十一电阻R11的一端连接，第十电阻R10的另一端接地；

第十二电阻R12的一端与第十一电阻R11的另一端连接，第十二电阻R12的另一端与第四电源连接；

第二信号转换电路还包括第十三电阻R13，第十三电阻的一端与第三阻抗元件Z3的另一端连接，第十三电阻R13的另一端与第四阻抗元件Z4的另一端连接；

FPGA信号发生器包括第三LVDS发送端和第四LVDS发送端；

第三LVDS发送端与第三LVDS接收端E连接，第四LVDS发送端与第四LVDS接收端G连接；

光纤信号接收器包括第三LVPECL接收端和第四LVPECL接收端；

第三LVPECL接收端与第三LVPECL发送端F连接；第四LVPECL接收端与第四LVPECL发送端H连接。

本方案中的第二信号转换电路可以将LVDS信号转换为PECL信号，使得电路支持光纤通讯的功能。

在一可实施的方案中，第八电阻R8的另一端与第十一电阻R11的另一端连接。

在一可实施的方案中，第七电阻R7等于第十电阻R10，第八电阻R8等于第十一电阻R11，第九电阻R9等于第十二电阻R12。

第十三电阻R13可以为124Ω。

在一可实施的方案中，第一电源为3.3V，和/或，第二电源为3.3V，和/或，第三电源为3.3V，和/或，第四电源为3.3V。

图2、图3中的LVPECL为低压正发射极耦合逻辑电平，使用3.3V或者2.5V电源。

本实施例中，通过第一信号转换电路和第二信号转换电路共同实现LVDS信号与PECL信号的相互转换，为安全级仪控系统保留了LVDS信号电路，使得电路支持高频率通讯、提高了电路的抗干扰能力；同时又使得电路可以与国产的光纤收发器连接，保留了电路支持光纤通讯的功能，进而改善了安全级仪控系统的通讯功能。

实施例2

本实施例提供一种通讯卡，该通讯卡包括实施例1中的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路。

本实施例提供的通讯卡由于集成有该信号转换电路，从而保留了LVDS信号电路，使得电路支持高频率通讯、提高了电路的抗干扰能力；同时又使得电路可以与国产的光纤收发器连接，保留了电路支持光纤通讯的功能，提高了通讯卡的整体产品通讯性能。

实施例3

本实施例提供一种安全级仪控系统，该系统包括实施例2中的通讯卡。

本实施例提供的安全级仪控系统，由于包括该通讯卡，可以实现LVDS信号与PECL信号的相互转换，改善了安全级仪控系统的通讯功能。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述信号转换电路包括PECL-LVDS转换模块和LVDS-PECL转换模块；

所述PECL-LVDS转换模块包括依次通信连接的光纤信号发生器、第一信号转换电路和FPGA信号接收器；

所述第一信号转换电路用于接收所述光纤信号发生器发送的第一LVPECL信号，将所述第一LVPECL信号转换成第一LVDS信号并发送给所述FPGA信号接收器；

所述LVDS-PECL转换模块包括依次连接的FPGA信号发生器、第二信号转换电路和光纤信号接收器；

所述第二信号转换电路用于接收所述FPGA信号发生器发送的第二LVDS信号，将所述第二LVDS信号转换成第二LVPECL信号并发送给所述光纤信号接收器。

2.如权利要求1所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述第一信号转换电路包括第一子电路和第二子电路；

所述第一子电路包括：第一LVPECL接收端、第一LVDS发送端、第一阻抗元件、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一阻抗元件的一端与所述第一LVPECL接收端连接，所述第一阻抗元件的另一端与所述第二电阻的一端连接；

所述第二电阻的另一端与所述第一LVDS发送端连接；

所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第一电源连接；

所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述第三电阻的另一端接地；

所述第二子电路包括：第二LVPECL接收端、第二LVDS发送端、第二阻抗元件、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述第二阻抗元件的一端与所述第二LVPECL接收端连接，所述第二阻抗元件的另一端与所述第五电阻的一端连接；

所述第五电阻的另一端与所述第二LVDS发送端连接；

所述第四电阻的一端与所述第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与第二电源连接；

所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第六电阻的另一端接地；

所述光纤信号发生器包括第一LVPECL发送端和第二LVPECL发送端；

所述第一LVPECL发送端与所述第一LVPECL接收端连接；所述第二LVPECL发送端与所述第二LVPECL接收端连接；

所述FPGA信号接收器包括第一LVDS接收端和第二LVDS接收端；

所述第一LVDS接收端与所述第一LVDS发送端连接，所述第二LVDS接收端与所述第二LVDS发送端连接。

3.如权利要求2所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述第一电阻小于所述第四电阻，所述第二电阻等于所述第五电阻，所述第三电阻小于所述第六电阻。

4.如权利要求3所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述第一电阻等于所述第三电阻，所述第四电阻等于所述第六电阻。

5.如权利要求2-4中任一项所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述第二信号转换电路包括第三子电路和第四子电路；

所述第三子电路包括：第三LVDS接收端、第三LVPECL发送端、第三阻抗元件、第七电阻、第八电阻和第九电阻；

所述第三阻抗元件的一端与所述第三LVDS接收端连接，所述第三阻抗元件的另一端与所述第八电阻的一端连接；

所述第八电阻的另一端与所述第三LVPECL发送端连接；

所述第七电阻的一端与所述第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接地；

所述第九电阻的一端与所述第八电阻的另一端连接，所述第九电阻的另一端与第三电源连接；

所述第四子电路包括：第四LVDS接收端、第四LVPECL发送端、第四阻抗元件、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；

所述第四阻抗元件的一端与所述第四LVDS接收端连接，所述第四阻抗元件的另一端与所述第十一电阻的一端连接；

所述第十一电阻的另一端与所述第四LVPECL发送端连接；

所述第十电阻的一端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端接地；

所述第十二电阻的一端与所述第十一电阻的另一端连接，所述第十二电阻的另一端与第四电源连接；

所述第二信号转换电路还包括第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第三阻抗元件的另一端连接，所述第十三电阻的另一端与所述第四阻抗元件的另一端连接；

所述FPGA信号发生器包括第三LVDS发送端和第四LVDS发送端；

所述第三LVDS发送端与所述第三LVDS接收端连接，所述第四LVDS发送端与所述第四LVDS接收端连接；

所述光纤信号接收器包括第三LVPECL接收端和第四LVPECL接收端；

所述第三LVPECL接收端与所述第三LVPECL发送端连接；所述第四LVPECL接收端与所述第四LVPECL发送端连接。

6.如权利要求5所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述第八电阻的另一端与所述第十一电阻的另一端连接。

7.如权利要求6所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述第七电阻等于所述第十电阻，所述第八电阻等于所述第十一电阻，所述第九电阻等于所述第十二电阻。

8.如权利要求7所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路，其特征在于，所述第一电源为3.3V，和/或，所述第二电源为3.3V，和/或，所述第三电源为3.3V，和/或，所述第四电源为3.3V。

9.一种通讯卡，其特征在于，所述通讯卡包括权利要求1-8中任一项所述的安全级仪控系统中通讯卡的信号转换电路。

10.一种安全级仪控系统，其特征在于，所述系统包括权利要求9所述的通讯卡。

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