CN1734940A - 信号电位转换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种信号电位转换电路，其包括一二极管；一电阻，其一端与二极管的N端相连；一基纳二极管(Zener Diode)，该基纳二极管的N端与电阻的另一端相连，其P端接地。该电路还包括一输入端，其一端与一RS232设备相连，另一端与二极管的P端相连；一输出端，其一端与一TTL设备相连，另一端与基纳二极管的N端相连。该信号电位转换电路无需独立的电位转换芯片即可实现从RS232信号电位到TTL信号电位的转换，从而节省成本。

Description

信号电位转换电路
【技术领域】
本发明涉及一种电位转换电路，尤指一种将串行端口(RS232)电压信号电位转换为晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor-Logic，TTL)信号电位的电路。
【背景技术】
随着通信技术的快速发展，电子工业协会和电话工业协会制定多种标准来简化数据通信。而RS232则是最早出现及最为熟知的标准之一，其可识别从-12V到+12V范围内的电压信号。虽然RS232标准应用广泛，但是数字技术的广泛应用需要执行不同于RS232电压范围的逻辑信号。例如，由于硬件设计的改进，使其具有降低背景噪音级别的功能，从而可以采用减小的电压范围，该减小的电压范围也可保护在数字技术中应用越来越广泛的金属氧化物晶体管单薄易碎的栅极绝缘体结构。因而越来越多的逻辑系列都转向利用范围较小的单向电压，这些逻辑系列中的电压信号可满足金属氧化物晶体管的操作需求。TTL逻辑系列即为其中之一，其可识别0到+5V范围内的电压信号。
因RS232信号与TTL信号的电压范围不同，其不能互相识别，故支持RS232标准设备(以下简称“RS232设备”)与TTL信号电位设备(以下简称“TTL设备”)间不能直接进行通信。
虽然技术的发展越来越超出RS232通信标准的应用范围，此标准仍被广泛应用。因此，就需要一种信号电位转换设备来RS232设备与TTL设备之间的通信。
常见的信号电位转换设备为电位转换芯片。为了允许RS232设备与TTL设备进行通信，电位转换芯片对两设备间所交换的电压信号进行电位转换。因而当一个TTL信号从TTL设备发送至电位转换芯片，电位转换芯片将此信号转换为RS232设备所能识别的RS232信号，再传送至RS232设备。同样的，当一个RS232信号从RS232设备发送至电位转换芯片，电位转换芯片将此信号转换为利用TTL逻辑信号电位的设备所能识别的TTL信号，再发送至TTL设备。常用的电位转换芯片，如National Semiconductor Corporation的DS14C535等，需连接+5V和+12V电压源。
虽然常见的电位转换芯片适用于许多应用，且可进行双向转换，但其仍存在一些缺点。其一为电位转换芯片的价格相对来说较为昂贵且较为复杂，对于很少需要进行电位转换且只需进行从RS232电压信号转换至TTL电压信号的系统来说更是如此。采用电位转换芯片的另一缺点为其必须连接两个电压源以执行电位转换。
因而，需要一个简单且较为节省成本的信号电位转换电路允许利用不同信号电位的设备进行通信，而无需独立的电位转换芯片。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种信号电位转换电路，其允许利用不同信号电位的设备进行通信，而无需独立的电位转换芯片。
为了解决上述技术问题，本发明提供的信号电位转换电路包括：一二极管；一电阻，其一端与二极管的N端相连；一基纳二极管(ZenerDiode)，该基纳二极管的N端与电阻的另一端相连，其P端接地。该电路还包括一输入端，其一端与一RS232设备相连，另一端与二极管的P端相连；一输出端，其一端与TTL设备相连，另一端与基纳二极管的N端相连。
本发明主要利用一二极管与一基纳二极管进行从RS232信号电位到TTL信号电位的转换，结构较为简单，且无需独立的电位转换芯片，因而可节省成本。
【附图说明】
图1是本发明信号电位转换电路的电路图。
图2是本发明信号电位转换电路的输入输出波形图。
【具体实施方式】
参阅图1，所示是本发明信号电位转换电路3的实施环境图。其中RS232设备1支持RS232标准，其高电压信号为+12V，低电压信号为-12V。TTL设备2采用TTL逻辑电位信号，其高电压信号为+3.3V，低电压信号为0V。信号电位转换电路3经由一输入端(记为A)与RS232设备1相连，经由一输出端(记为B)与TTL设备2相连，用于进行信号电位转换，即将由RS232设备1输入的-12V的电压信号转换为0V的电压信号，由RS232设备1输入的+12V的电压信号转换为+3.3V的电压信号，然后传送给TTL设备2，使得RS232设备1和TTL设备2能进行通信。
信号电位转换电路3的电路原理图如图1中虚线框所示。该信号电位转换电路3是利用基纳二极管的开关效应来实现的，其包括一二极管D1、一电阻R1以及一基纳二极管D2。二极管D1的P端与输入端A相连，其N端通过电阻R1与基纳二极管D2的N端相连。基纳二极管D2的P端接地。电阻R1与基纳二极管D2共同连接至输入端B。在本发明的实施方式中，基纳二极管D2的基纳电压VD2的电压值为+3.3V。
图2所示为信号电位转换电路3输入端A与输入端B的波形图。在本发明中，是利用基纳二极管D2基纳崩溃(Zener Breakdown)原理来实现的，当向基纳二极管D2施加正向偏压时，基纳二极管D2的功能与一般二极管相同；当向基纳二极管D2施加逆向偏压，且该逆向偏压超过其基纳电压VD2时，基纳二极管D2产生崩溃，崩溃后基纳二极管D2两端电压值VCA就会维持在基纳电压VD2。
当输入端A接收到的电压信号为-12V时，此时二极管D1截止，因此二极管D1的N端电压为0V，则施加在基纳二极管D2两端的电压VCA为0V，即VCA小于基纳电压VD2，此时基纳二极管D2工作在截止区而不会崩溃导通，则输出端电压VB＝0V。
当输入端A接收到的电压信号为+12V时，二极管D1导通，则施加在基纳二极管D2两端电压VCA为+12V，则VCA＞VD2，导致D2实时崩溃导通，则使输出端电压VB维持在VD2，即+3.3V。
这样，电位转换电路3就完成从-12V的RS232电压信号到0V的TTL电压信号以及从+12V的RS232电压信号到+3.3V的TTL电压信号的转换，即根据输入端A的波形图得到输出端B的相应波形图。
在本发明的实施方式中，电阻R1用于提供限流以避免二极管D1烧毁。二极管D1的选择必须承受其输入最大逆向电压即-12V，基纳二极管D2的选择必须承受输入端A经过二极管D1后输入最大的正向电压，即12V-0.7V＝11.3V，其中，0.7V是二极管D1的压降。在本发明的实施方式中，二极管D1可采用型号为1N4148的二极管，基纳二极管D2采用型号为MMSZ5226B的基纳二极管。

Claims (4)

1.一种信号电位转换电路，用于转换不同的电压信号，其特征在于该转换电路包括：
一二极管；
一电阻，其一端与上述二极管的N端相连；
一基纳二极管，该基纳二极管的N端与上述电阻的另一端相连，其P端接地。
2.如权利要求1所述的信号电位转换电路，其特征在于，其中该基纳二极管的基纳电压与信号电位转换后的电压信号的电压一致。
3.如权利要求1所述的信号电位转换电路，其特征在于，该转换电路更包括有一输入端，其与上述二极管的P端相连，用于接收初始电压信号。
4.如权利要求1所述的信号电位转换电路，其特征在于，该转换电路更包括有一输出端，其与上述基纳二极管的N端相连，用于输出转换后的电压信号。
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