CN116582121B - 一种数字信号双向传输电平转换电路 - Google Patents

一种数字信号双向传输电平转换电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数字信号双向传输电平转换电路，连接在第一芯片的其中一个端口和第二芯片的其中一个端口之间，包括第一单向导通电路、第二单向导通电路以及分压电路，分压电路上设置有分压点，第一单向导通电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的基极与第一芯片连接，第一三极管的集电极与第二三极管的基极连接，第二三极管的集电极与第二芯片连接；第二单向导通电路包括第三三极管和第四三极管，第三三极管的基极与第四三极管的集电极连接，第四三极管的基极与第二芯片连接。本发明采用了简单的模拟电路系统即可完成不同的数字信号传输过程中高低电平的双向转换，结构简单，可大大地降低使用成本。

Description

一种数字信号双向传输电平转换电路
技术领域
本发明属于双向传输电路技术领域，具体涉及一种数字信号双向传输电平转换电路。
背景技术
目前，在数字信号的传输应用中，经常需要对数字信号电平进行转换。对于只需要一次电平转换的简单系统，电平转换经常采用分压电阻实现，结构简单，但只能实现数字信号的单向传输。对于复杂系统，多个芯片之间采用不同电平的数字信号完成通信，常用专门的芯片完成数字信号电平转换，但价格高，成本贵。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种数字信号双向传输电平转换电路，连接在第一芯片的其中一个端口和第二芯片的其中一个端口之间，连接在第一芯片的其中一个端口和第二芯片的其中一个端口之间，所述电路包括第一单向导通电路、第二单向导通电路以及分压电路，所述分压电路上设置有分压点，所述第一单向导通电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极与所述第一芯片连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述第二芯片连接；所述第二单向导通电路包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的基极与所述第四三极管的集电极连接，所述第四三极管的基极与所述第二芯片连接。
进一步地，所述第一三极管的发射极连接第一分压电路，所述第一分压电路包括由第二电阻和第三电阻构成的串联之路，所述串联支路的一端与第二电源连接，另一端与第一接地端连接，所述第二电阻与所述第三电阻的公共点为第一分压点。
进一步地，所述第一分压点与所述第一三极管的发射极连接。
进一步地，所述第二三极管的发射极连接第二分压电路，所述第二分压电路包括由第五电阻和第六电阻构成的串联之路，所述串联支路的一端与第一电源连接，另一端与第二接地端连接，所述第五电阻与所述第六电阻的公共点为第二分压点。
进一步地，所述第二分压点与所述第二三极管的发射极连接。
进一步地，当所述第三三极管处于导通状态，而所述第一三极管和第四三极管均处于截止状态，所述第三三极管连接第三分压电路和第四分压电路，所述第三分压电路为所述第三三极管的集电极到发射极的分压电路，所述第四分压电路为所述第三三极管的基极到发射极的分压电路，所述第三分压电路包括由第一电阻、第十一电阻和所述第三三极管构成的串联支路，所述串联支路的一端与所述第二电源连接，另一端与第三接地端连接，所述第一电阻和第十一电阻的公共点为第三分压点，所述第四分压电路包括由第八电阻、第七电阻和所述第三三极管构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源连接，另一端与所述第三接地端连接，所述第八电阻和第七电阻的公共点为第四分压点。
进一步地，所述第四分压点分别与所述第一三极管的基极和所述第一芯片连接。
进一步地，当所述第二三极管处于导通状态，所述第四三极管处于截止状态，所述第二三极管连接第五分压电路，所述第五分压电路为所述第二三极管的发射极到基极的分压电路，所述第五分压电路，包括由第五电阻、第二三极管以及第十电阻构成的串联支路，所述串联支路的一端与第一电源连接，另一端与所述第三接地端连接，所述第五电阻与所述第十电阻的公共点为第五分压点。
进一步地，所述第五分压点分别与所述第二三极管的集电极和所述第二芯片连接。
进一步地，当所述第四三极管处于导通状态，所述第二三极管和所述第三三极管处于截止状态，所述第四三极管连接第六分压电路和第七分压电路，所述第六分压电路为所述第四三极管的集电极到发射极的分压电路，所述第七分压电路为所述第四三极管的集电极到基极的分压电路，所述第六分压电路，包括由第八电阻和第四三极管构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源连接，另一端与所述第三接地端连接，所述第七分压电路，包括由第八电阻、第四三极管、第九电阻和第十电阻构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源连接，另一端与所述第三接地端连接。
进一步地,所述第十一电阻阻值不大于47欧。
优选地，所述第十一电阻阻值为33欧。
进一步地，所述第一三极管和第二三极管为PNP型，所述第三三极管和第四三极管为NPN型。
与现有技术相比，本发明的数字信号双向传输电平转换电路，可以实现多个数字信号高低电平之间的转换和信号的双向传输，并且本发明采用了简单的模拟电路系统即可完成不同的数字信号高低电平的双向转换，结构简单，可大大地降低使用成本。
附图说明
图1是本发明的数字信号双向传输电平转换电路的结构示意图。
其中，第一电源-VCC1；第二电源-VCC2；第三电源-VCC3；第一电阻-R31；第二电阻-R32；第三电阻-R33；第四电阻-R34；第五电阻-R35；第六电阻-R36；第七电阻-R37；第八电阻-R38；第九电阻-R39；第十电阻-R40；第十一电阻-R41；第一接地端-GND1；第二接地端-GND2；第三接地端-GND3；第一三极管-T1；第二三极管-T2；第三三极管-T3；第四三极管-T4；第一分压点-C；第二分压点-D；第三分压点-A；第四分压点-E；第五分压点-B。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
根据附图1所示的本发明提供了一种种数字信号双向传输电平转换电路，连接在第一芯片的其中一个端口和第二芯片的其中一个端口之间，连接在第一芯片的其中一个端口和第二芯片的其中一个端口之间，所述电路包括第一单向导通电路、第二单向导通电路以及分压电路，所述分压电路上设置有分压点，所述第一单向导通电路包括第一三极管T1和第二三极管T2，所述第一三极管T1的基极与所述第一芯片连接，所述第一三极管T1的集电极与所述第二三极管T2的基极连接，所述第二三极管T2的集电极与所述第二芯片连接；所述第二单向导通电路包括第三三极管T3和第四三极管T4，所述第三三极管T3的基极与所述第四三极管T4的集电极连接，所述第四三极管T4的基极与所述第二芯片连接。
根据本发明的实施例以及附图1所示的所述第一三极管T1的发射极连接第一分压电路，所述第一分压电路包括由第二电阻R32和第三电阻R33构成的串联之路，所述串联支路的一端与第二电源VCC2连接，另一端与第一接地端GND1连接，所述第二电阻R32与所述第三电阻R33的公共点为第一分压点C。所述第一分压点C与所述第一三极管T1的发射极连接。所述第二三极管T2的发射极连接第二分压电路，所述第二分压电路包括由第五电阻R35和第六电阻R36构成的串联之路，所述串联支路的一端与第一电源VCC1连接，另一端与第二接地端GND2连接，所述第五电阻R35与所述第六电阻R36的公共点为第二分压点D。所述第二分压点D与所述第二三极管T2的发射极连接。
根据本发明的实施例以及附图1所示的当所述第三三极管T3处于导通状态，而所述第一三极管T1和第四三极管T4均处于截止状态，所述第三三极管T3连接第三分压电路和第四分压电路，所述第三分压电路为所述第三三极管T3的集电极到发射极的分压电路，所述第四分压电路为所述第三三极管T3的基极到发射极的分压电路，所述第三分压电路包括由第一电阻R31、第十一电阻R41和所述第三三极管T3构成的串联支路，所述串联支路的一端与所述第二电源VCC2连接，另一端与第三接地端GND3连接，所述第一电阻R31和第十一电阻R41的公共点为第三分压点A，所述第四分压电路包括由第八电阻R38、第七电阻R37和所述第三三极管T3构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源VCC3连接，另一端与所述第三接地端GND3连接，所述第八电阻R38和第七电阻R37的公共点为第四分压点E。所述第四分压点E分别与所述第一三极管T1的基极和所述第一芯片连接。
根据本发明的实施例以及附图1所示的当所述第二三极管T2处于导通状态，所述第四三极管T4处于截止状态，所述第二三极管T2连接第五分压电路，所述第五分压电路为所述第二三极管T2的发射极到基极的分压电路，所述第五分压电路，包括由第五电阻R35、第二三极管T2以及第十电阻R40构成的串联支路，所述串联支路的一端与第一电源VCC1连接，另一端与所述第三接地端GND3连接，所述第五电阻R35与所述第十电阻R40的公共点为第五分压点B。所述第五分压点B分别与所述第二三极管T2的集电极和所述第二芯片连接。
根据本发明的实施例以及附图1所示的当所述第四三极管处于导通状态，所述第二三极管T2和所述第三三极管T3处于截止状态，所述第四三极管T4连接第六分压电路和第七分压电路，所述第六分压电路为所述第四三极管T4的集电极到发射极的分压电路，所述第七分压电路为所述第四三极管T4的集电极到基极的分压电路，所述第六分压电路，包括由第八电阻R38和第四三极管T4构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源VCC3连接，另一端与所述第三接地端GND3连接，所述第七分压电路，包括由第八电阻R38、第四三极管T4、第九电阻R39和第十电阻R40构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源VCC3连接，另一端与所述第三接地端GND3连接。
根据本发明的实施例，所述第十一电阻R41的阻值不大于47欧，优选地可设置为33欧。
根据本发明的实施例，所述第一三极管T1和第二三极管T2为PNP型，所述第三三极管T3和第四三极管T4为NPN型。
根据附图1所示的本发明的数字信号双向传输电平转换，本发明提供了一种可以双向传输的高低电平均可随意转换的电路设计，以下将通过实施例做进一步的说明。
实施例
当所述第一芯片与所述第二芯片之间无信号传输时，所述第一芯片与所述第二芯片自动置于高电平状态，所述第一芯片与所述第二芯片之间的转换电路的各个分压点的电平由各个分压电路的电阻和电源电压来决定。即所述第三分压点A的电平由所述第二电源VCC2的电压和第一电阻R31、第十一电阻R41的阻值来决定，并且所述第一电阻R31、第十一电阻R41的阻值可以调节，来满足所述第一芯片的电平要求；而所述第五分压点B的电平由所述第一电源VCC1的电压和第五电阻R35、第十电阻R40的阻值来决定，并且所述第五电阻R35、第十电阻R40的阻值可以调节，来满足所述第二芯片的电平要求，其中，第十一电阻R41为33欧，其他电阻的阻值均可根据实际需要进行调节。
当所述第一芯片与所述第二芯片之间有信号传输时，所述第一芯片作为数字信号传输的输出端，所述第一芯片输出低电平信号，并且主动地将所述第一分压点A的电平置为0，此时，所述第一三极管T1的基极连接所述第一分压点A，而所述第一三极管T1的发射极连接第二电源VCC2将会提供给所述第一三极管T1极小的电流，此时，所述第一三极管T1发射极电流大于所述第一三极管T1基极电流，所述第一三极管T1将处于饱和导通状态，同理，所述第一电源VCC1供给所述第二三极管T2的电流极小，即所述第二三极管T2发射极的电流小于所述第二三极管T2基极的电流，因此，所述第二三极管T2处于截止状态，通过主动地调节所述第十电阻R40的阻值，将所述第五分压点B的电平拉低，将所述第五分压点B置为低电平，迫使所述第二芯片输出低电平信号。
当所述第一芯片输出高电平信号，并且主动地将所述第一分压点A的电平置为高电平，此时，所述第一三极管T1的基极连接所述第一分压点A，而所述第一三极管T1的发射极连接第二电源VCC2将会提供给所述第一三极管T1极小的电流，此时，所述第一三极管T1发射极电流小于所述第一三极管T1基极电流，所述第一三极管T1将处于截止状态，同理，所述第一电源VCC1供给所述第二三极管T2的电流极小，而此时所述第二三极管T2的基极电流为0，即所述第二三极管T2发射极的电流大于所述第二三极管T2基极的电流，因此，所述第二三极管T2处于饱和导通状态，通过主动地调节所述第十电阻R40的阻值，将所述第五分压点B的电平拉高，将所述第五分压点B置为高电平，迫使所述第二芯片输出高电平信号。
以上就完成了所述第一芯片到所述第二芯片的高、低电平的信号传输。
当所述第一芯片与所述第二芯片之间有信号传输时，所述第二芯片作为数字信号传输的输出端，所述第二芯片输出低电平信号，并且主动地将所述第五分压点B的电平置为0，即所述第四三极管T4的基极输出电流为0，此时，所述第四三极管T4处于截止状态，而当所述第四三极管T4处于截止状态后，所述第三电源VCC3供给的电流将通过第八电阻R38和第七电阻R37到达所述第三三极管T3的基极，使得第三三极管T3处于导通状态，则此时第三分压电路处于导通状态，位于第三分压电路上的第三分压点A将被置为低电平，迫使所述第一芯片输出低电平信号。
当所述第二芯片输出高电平信号，并且主动地将所述第五分压点B的电平置为高电平，即所述第四三极管T4的基极有输出电流，此时，所述第四三极管T4处于导通状态，而当所述第四三极管T4处于导通状态后，所述第三电源VCC3供给的电流将通过第八电阻R38和第四三极管T4到达接地端，此时，处于所述第三三极管T3的基极上没有电流通过，则第三三极管T3将处于截止状态，通过主动地调节第一电阻R31的阻值，将所述第三分压点A的电平置于高电平，迫使第一芯片输出高电平信号。
以上就完成了所述第二芯片到所述第一芯片的高、低电平的信号传输。
最后应说明的是：以上各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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种数字信号双向传输电平转换电路，连接在第一芯片的其中一个端口和第二芯片的其中一个端口之间，其特征在于，所述电路包括第一单向导通电路、第二单向导通电路以及分压电路，所述分压电路上设置有分压点，
所述第一单向导通电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极与所述第一芯片连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述第二芯片连接；
所述第二单向导通电路包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的基极与所述第四三极管的集电极连接，所述第四三极管的基极与所述第二芯片连接，
所述第一三极管的发射极连接第一分压电路，所述第一分压电路包括由第二电阻和第三电阻构成的串联之路，所述串联支路的一端与第二电源连接，另一端与第一接地端连接，所述第二电阻与所述第三电阻的公共点为第一分压点，
所述第一分压点与所述第一三极管的发射极连接，
所述第二三极管的发射极连接第二分压电路，所述第二分压电路包括由第五电阻和第六电阻构成的串联之路，所述串联支路的一端与第一电源连接，另一端与第二接地端连接，所述第五电阻与所述第六电阻的公共点为第二分压点，
所述第二分压点与所述第二三极管的发射极连接，
当所述第三三极管处于导通状态，而所述第一三极管和第四三极管均处于截止状态，所述第三三极管连接第三分压电路和第四分压电路，所述第三分压电路为所述第三三极管的集电极到发射极的分压电路，所述第四分压电路为所述第三三极管的基极到发射极的分压电路，
所述第三分压电路包括由第一电阻、第十一电阻和所述第三三极管构成的串联支路，所述串联支路的一端与所述第二电源连接，另一端与第三接地端连接，所述第一电阻和第十一电阻的公共点为第三分压点，
所述第四分压电路包括由第八电阻、第七电阻和所述第三三极管构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源连接，另一端与第三接地端连接，所述第八电阻和第七电阻的公共点为第四分压点，
所述第四分压点分别与所述第一三极管的基极和所述第一芯片连接，
当所述第二三极管处于导通状态，所述第四三极管处于截止状态，所述第二三极管连接第五分压电路，所述第五分压电路为所述第二三极管的发射极到基极的分压电路，
所述第五分压电路，包括由第五电阻、第二三极管以及第十电阻构成的串联支路，所述串联支路的一端与第一电源连接，另一端与所述第三接地端连接，所述第五电阻与所述第十电阻的公共点为第五分压点，
所述第五分压点分别与所述第二三极管的集电极和所述第二芯片连接，
当所述第四三极管处于导通状态，所述第二三极管和所述第三三极管处于截止状态，所述第四三极管连接第六分压电路和第七分压电路，所述第六分压电路为所述第四三极管的集电极到发射极的分压电路，所述第七分压电路为所述第四三极管的集电极到基极的分压电路，
所述第六分压电路，包括由第八电阻和第四三极管构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源连接，另一端与所述第三接地端连接，
所述第七分压电路，包括由第八电阻、第四三极管、第九电阻和第十电阻构成的串联支路，所述串联支路的一端与第三电源连接，另一端与所述第三接地端连接。
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单片机系统的常用输入/输出电路设计;潘海燕;化明松;;单片机与嵌入式系统应用;20070301(第03期);1-4 *
数字信号光耦合器应用电路设计;田德恒;;电子测试;20081005(第10期);1-4 *
用于多电压域设计的双向全摆幅电平转换器;哈继欣;《上海师范大学学报(自然科学版)》;20121231;466-469 *

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