CN201607615U - 芯片及耗材容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种芯片包括基板，基板上安装电子模块，电子模块包括感应信号和电能的感应模块、将输入信号进行整流滤波的整流储能电路、解调输入信号的解调电路、MCU和对输出信号进行调制的调制电路；解调电路包括与MCU连接的触发器，触发器接收来自感应模块的信号，输出解调信号给MCU，各输入信号分别与触发器的时钟输入脚CLK以及数据输入引脚D连接，触发器的数据输出引脚Q与MCU的输入输出端口IO1连接，触发器的电源VCC连接到电源VCC，引脚GND接地。本实用新型还提供一种具有上述芯片结构的耗材容器。使用本实用新型的芯片具有稳定性高、MCU功耗低的优点。

Description

芯片及耗材容器

技术领域

本实用新型涉及一种芯片电路结构，具体地说，涉及一种实现与打印机进行信息交换的芯片及安装有此类芯片的耗材容器。

背景技术

目前的打印机主要包括激光打印机和喷墨打印机，在激光打印机中的耗材是碳粉，耗材容器大多使用可拆卸地安装在激光打印机内的碳粉盒，打印时，碳粉盒将容纳于其中的碳粉经一系列处理后在打印纸张上形成所需的图案或文字；喷墨打印机的耗材则是墨水，耗材容器大多使用可拆卸地安装在喷墨打印机内的墨盒，打印时，墨盒将容纳于其中的墨水输送到喷墨头并打印纸张上，形成所需的图案或文字。

图1是现有的一种碳粉盒结构图，其包括壳体1，壳体1围成一腔体，在腔体内容纳有作为耗材的碳粉，碳粉盒的一端设有出粉口4，碳粉盒内的碳粉可以通过出粉口4送至激光打印机，壳体1的外壁上固定有一芯片安装座2，芯片3安装在芯片安装座2上。芯片3的结构如图2所示，其包括一个基板31，基板31上安装有电子模块32，电子模块32中包含有感应模块、整流储能电路、解调电路、微控制器(MCU)、调制电路，感应模块的作用是感应信号和电能，感应模块可以是接收打印机电信号的电触点，也可以是感应信号的天线；整流储能电路将输入信号进行整流滤波；碳粉盒安装入激光打印机后，激光打印机通过电子模块32向打印机提供电压、时钟信号等，并与打印机进行信息交换，读取存储在MCU内的信息，判断该碳粉盒是否适用于这款激光打印机。

图3示出了一种现有的墨盒结构，其包括壳体11，壳体11围成腔体15，腔体内容纳有墨水，壳体下方设有出墨口14，通过出墨口14可向喷墨打印机提供墨水，在壳体11的一个外壁上安装有芯片13，芯片13的结构与碳粉盒芯片3的结构基本一致。

一种现有芯片电子模块的电路原理图参见图4所示，电子模块与电触点A、B连接，其中电触点A、B分别与打印机连接，电子模块包括一个由二极管D1、D2和电容C1组成的整流储能电路，该整流储能电路将从电触点A、B得到的信号整流滤波得到稳定的直流电压信号VCC；电容C2、C3分别耦合电触点A、B的交流信号到微控制器(以下简称MCU)的输入输出端口IO1和IO2，电阻R1、R2为下拉电阻；MCU的输入输出端口IO3输出返回数据信号经由电阻R3和二极管D3组成的调制电路后，调制电触点A的信号；MCU的VCC端与外部电源VCC连接，MCU的GND端接地。由以上结构可见，MCU的IO1和IO2直接接收电容C2和电容C3耦合的来自电触点A的信号和来自电触点B的信号，当A信号和B信号调制的占空比减小时，如图5所示，并且信号周期T很短时，MCU必须有很高的系统时钟速度才能接收到该调制信号，由此导致MCU的功耗增加，引起芯片不稳定。随着对芯片速度要求的逐步提高，且功耗的要求越来越低，因此打印机提供的电能量或调制占空比有减少的趋势，这样就更导致MCU的处理能力受到限制。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种功耗小、稳定性高的芯片。

为实现上述目的，本实用新型提供的芯片包括基板，所述基板上安装电子模块，所述电子模块包括：感应信号和电能的感应模块、将输入信号进行整流滤波的整流储能电路、解调输入信号的解调电路、微控制器和对输出信号进行调制的调制电路；所述解调电路包括与MCU连接的触发器，所述触发器接收来自感应模块的输入信号，并将解调信号输出给MCU；所述触发器的时钟输入脚CLK和数据输入引脚D分别与各输入信号连接，所述触发器的数据输出引脚Q与MCU的输入输出端口IO1连接，所述触发器的电源VCC连接到电源VCC，引脚GND接地。

由以上方案可见，本实用新型提供的芯片通过在解调电路中增加的触发器，在同步时钟的作用下，打印机调制数据时将数据锁存，把打印机窄的调制脉冲信号转变成宽的解调数据，因此MCU接收调制信号需要的速度可大大降低，MCU从而可以用很低的系统时钟就可以接收到解调的信号，解决了低占空比的信号调制问题，降低了MCU的功耗，提供了芯片的稳定性。

其进一步技术方案是：所述解调电路还包括一个将输入信号延迟td的延迟部分，输入信号通过所述延迟部分连接到所述触发器，其中，td的取值范围是：0＜td＜t，t是脉冲调制时间宽度，td是延迟时间。

针对一些时钟和调制信号同时发生变化的情况，本技术方案在解调电路中还加入延迟部分，由于延迟时间是在调制时间的范围内，因而延迟部分可以很好的解决时钟和数据的同时跳变问题、保证了芯片的稳定性。

本实用新型的另一目的是提供一种具有功耗小、稳定性高芯片的耗材容器。

为实现上述目的，本技术方案提供的耗材容器包括壳体和安装在所述壳体外壁的芯片，所述壳体围成容纳有耗材的腔体，所述芯片包括基板、安装在基板上电子模块，电子模块包括感应信号和电能的感应模块、将输入信号进行整流滤波的整流储能电路、解调输入信号的解调电路、微控制器和对输出信号进行调制的调制电路；所述解调电路包括与MCU连接的触发器，所述触发器接收来自感应模块的输入信号，并将解调信号输出给MCU；所述触发器的时钟输入脚CLK和数据输入引脚D分别与各输入信号连接，所述触发器的数据输出引脚Q与MCU的输入输出端口IO1连接，所述触发器的电源VCC连接到电源VCC，引脚GND接地。

本实用新型提供的耗材容器中，芯片通过在解调电路中增加的触发器，在同步时钟的作用下，调制数据时将数据锁存，解决了低占空比的信号调制问题，降低了MCU的功耗，提供了耗材容器中芯片的稳定性。

其进一步技术方案是：所述解调电路还包括一个将输入信号延迟td的延迟部分，输入信号通过所述延迟部分连接到所述触发器，其中，td的取值范围是：0＜td＜t，t是脉冲调制时间宽度，td是延迟时间。

延迟部分能够解决时钟和调制信号同时发生跳变的情况，因此保证了耗材容器中芯片的稳定性。

附图说明

图1是现有碳粉盒的结构示意图；

图2是现有芯片的结构示意图；

图3是现有墨盒的结构示意图；

图4是一种现有芯片电子模块的电路连接原理图；

图5是采用现有芯片调制信号的示意图；

图6是本实用新型之芯片第一实施例电子模块的电路连接原理图；

图7是采用本实用新型之芯片第一实施例调制信号的示意图；

图8是本实用新型之芯片第二实施例电子模块的电路连接原理图；

图9是采用本实用新型之芯片第二实施例调制信号的示意图；

以下结合各实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。

1、11-壳体，14-出墨口，15-腔体，2-芯片安装座，3、13-芯片，31-基板，32-电子模块，4-出粉口。

具体实施方式

芯片第一实施例

芯片包括基板和安装在所述基板上的电子模块，电子模块包括感应电能和信号的感应模块、将输入电信号进行整流滤波的整流储能电路、解调输入信号的解调电路、MCU和对输出信号进行调制的调制电路，电子模块的电路连接原理图参见图6，电触点A、B作为感应模块与打印机的电触点电连接以进行通信。

其中：整流储能电路是由二极管D1、D2、D3、D4以及电容C1组成，二极管D1、D2、D3、D4相互组成全桥整流电路后与电容C1并联于外部电源VCC和地之间，整流储能电路的两端分别与电触点A、B连接，将电触点A、B的信号整流滤波以得到稳定的直流工作电压VCC。

调制电路由互相串联的电阻R3和二极管D5组成，输出信号从MCU的输入输出端口IO3经电阻R3和二极管D5后，实现对电触点A信号的调制。

解调电路包括触发器U1和由积分电路组成的延迟部分，积分电路由电阻R2和电容C2组成，电阻R2一端连接电触点A，另一端连接电容C2的一端和触发器U1的数据输入引脚D，电容C2的另一端接地；由上可见，电触点A的信号通过积分电路进行延迟后，输入触发器U1的数据输入引脚D；电触点B的信号则通过电阻R1限流后连接到触发器U1的时钟输入脚CLK，触发器U1的数据输出引脚Q与MCU的输入输出端口IO1连接，触发器的电源VCC连接到电源VCC，引脚GND接地。

采用上述解调电路对电触点A、B的信号进行解调后，引脚D和时钟CLK的波形示意如图7所示，D信号对于触点A信号平移了时间td，虚线表示平移之前的波形图，实线表示平移后的波形图；电阻R2和电容C2的参数保证td在如下范围之内：0＜td＜t，这样，当打印机没有对进行信号调制时：CLK处于上升沿，D为高，触发器U1的数据输出/Q为低，即MCU的IO1为低；当打印机进行信号调制时，当CLK上升沿，D为低，触发器U1的数据输出/Q为高，即MCU的IO1为高；触发器U1的输出引脚/Q能够将调制时间为t的信号转换为时间为T-t的信号，MCU接收该信号需要的速度可大大降低，因此MCU可以用很低的系统时钟就可以接收到解调的信号，从而降低功耗，提高芯片的稳定性。

芯片第二实施例

作为本实用新型实施例的一种变换，该芯片的解调电路还可以采用如图8所示的结构，即是：

芯片包括基板和安装在所述基板上电子模块，电子模块包括感应电能和信号的感应模块、将输入的电信号进行整流滤波的整流储能电路、解调输入信号的解调电路、微控制器和对输出信号进行调制的调制电路，电触点A、B作为感应模块与打印机的电触点电连接以进行通信。

其中：整流储能电路是由二极管D1、D2以及电容C1组成，二极管D1、D2与电容C1串联，电容C1的两端分别与外部电源VCC和地连接，整流储能电路的两端分别与电触点A、B连接，将电触点A、B的信号整流滤波以得到稳定的直流工作电压VCC。

调制电路由互相串联的电阻R3和二极管D5组成，输出信号从MCU的输入输出端口IO3经电阻R3和二极管D5后，实现对电触点A信号的调制。

解调电路包括触发器U1、由电阻R1、R2、电容C2、C3组成的耦合部分以及包括了反相器U2的延迟部分，电触点A的信号经过电容C3耦合及反相器U2反相后，连接到触发器U1的时钟输入脚CLK和MCU的输入输出端口IO1，电阻R2作为电触点信号A的下拉电阻，其一端与电容C3连接，另一端接地；电触点B的信号则通过电容C2耦合后输入触发器U1的数据输入引脚D，电阻R1作为电触点信号B的下拉电阻，其一端与电容C2连接，另一端接地；触发器U1的数据输出引脚Q与MCU的输入输出端口IO2连接，触发器的电源VCC连接到电源VCC，引脚GND接地。

电容C2耦合电触点B的信号后，输入到触发器U1的数据输入引脚D，电容C3耦合触点A信号后，经反相器U2后得到图9所示的CLK波形的实线部分，虚线部分为反相器U2的理想输出波形，实际上反相器U2是有延迟时间td的，正是利用该延迟，触发器U1才能正确锁存到D引脚的调制信号，最后在输出引脚/Q输出给MCU的引脚IO2，CLK同时连接到MCU的IO1作为MCU的同步时钟信号，触发器U1的输出引脚/Q能够将调制时间为t的信号转换为时间为T的信号，t＜＜T，MCU接收该信号需要的速度可大大降低，因此MCU用很低的系统时钟就可以接收到解调的信号，从而降低功耗，提高芯片的稳定性。

作为本实用新型芯片实施例的一种变换，所述芯片还可用于无触点的射频电路中，对低占空比的信号进行解调的情况，即是：利用电感线圈，即天线作为感应模块，通过天线的感应信号与芯片建立通信。

作为本实用新型芯片实施例的另一种变换，当时钟和调制信号不同时改变时，所述芯片的解调电路还可以不采用延迟部分，即只包括了触发器的解调电路，同样也可以实现本实用新型的发明目的。

作为本实用新型芯片实施例的又一种变换，所述延迟部分可以是现有的其他延迟电路或具有延迟功能的装置，该变换同样也可以实现本实用新型的发明目的。

作为本实用新型芯片实施例的又一种变换，所述整流储能电路不限于实施例的两种方式，只要能实现电触点信号的整流滤波作用的整流储能电路均可使用于本实用新型的各实施例中。

耗材容器第一实施例

一种装载碳粉的碳粉盒包括壳体和安装在所述壳体外壁的芯片，所述壳体围成容纳有碳粉的腔体，所述芯片具有上述芯片第一实施例的结构，参见芯片第一实施例的描述，此处不再赘述。

耗材容器第二实施例

一种装载墨水的墨盒包括壳体和安装在所述壳体外壁的芯片，所述壳体围成容纳有墨水的腔体，所述芯片具有上述芯片第一实施例的结构，参见芯片第一实施例的描述，此处不再赘述。

作为本实用新型耗材容器各实施例的一种变换，所述芯片可以是具有芯片第二实施例的结构，也可以应用于无触点射频电路的芯片中，即是：利用电感线圈，即天线作为感应模块，通过天线的感应信号与芯片建立通信。

作为本实用新型耗材容器各实施例的另一种变换，所述芯片的解调电路还可以不采用延迟部分，即只包括了触发器的解调电路，同样也可以实现本实用新型的发明目的。

作为本实用新型耗材容器各实施例的又一种变换，所述耗材容器中，芯片解调电路的延迟部分可以是现有的其他延迟电路或具有延迟功能的装置，该变换同样也可以实现本实用新型的发明目的。

作为本实用新型耗材容器各实施例的又一种变换，所述耗材容器中，芯片的整流储能电路不限于芯片实施例的两种方式，只要能实现电触点信号的整流滤波作用的整流储能电路均可。

本实用新型不限于上述各实施例，其他基于本实用新型技术方案且不违背本实用新型发明目的的结构变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.芯片，包括：

基板，所述基板上设有电子模块；

所述电子模块包括：

感应信号和电能的感应模块；

将输入信号进行整流滤波的整流储能电路；

解调输入信号的解调电路；

微控制器(MCU)；

对输出信号进行调制的调制电路；

其特征在于：

所述解调电路包括与MCU连接的触发器，所述触发器接收来自所述感应模块的输入信号，并将解调信号输出给MCU。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：

所述触发器的时钟输入脚CLK以及数据输入引脚D分别与各输入信号连接，所述触发器的数据输出引脚Q与MCU的输入输出端口IO1连接，所述触发器的电源VCC连接到电源VCC，引脚GND接地。

3.根据权利要求1或2所述的芯片，其特征在于：

所述解调电路还包括一个将输入信号延迟td的延迟部分，输入信号通过所述延迟部分连接到所述触发器，其中，td的取值范围是：0＜td＜t，t是脉冲调制时间宽度，td是延迟时间。

4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于：

所述延迟部分是一个由互相连接的电阻R2和电容C2组成的积分电路，所述电容C2的一端接地，另一端与电阻R2的一端和所述触发器的数据输入引脚D连接。

5.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于：

所述延迟部分包括一个反相器，所述反相器的一端与所述触发器的时钟输入脚CLK连接，另一端连接经电容C3耦合的信号。

6.一种耗材容器，包括：

壳体，所述壳体围成容纳有耗材的腔体；

安装在所述壳体外壁的芯片，所述芯片包括基板、安装在基板上的电子模块；

所述电子模块包括：

感应信号和电能的感应模块；

将输入信号进行整流滤波的整流储能电路；

解调输入信号的解调电路；

微控制器(MCU)；

对输出信号进行调制的调制电路；

其特征在于：

所述解调电路包括与MCU连接的触发器，所述触发器接收来自所述感应模块的输入信号，并将解调信号输出给MCU。

7.根据权利要求6所述的一种耗材容器，其特征在于：

所述触发器的时钟输入脚CLK和数据输入引脚D分别与各输入信号连接，所述触发器的数据输出引脚Q与MCU的输入输出端口IO1连接，所述触发器的电源VCC连接到电源VCC，引脚GND接地。

7、根据权利要求5或6所述的耗材容器，其特征在于：

所述解调电路还包括一个输入信号延迟td的延迟部分，输入信号通过所述延迟部分连接所述触发器，其中，td的取值范围是：0＜td＜t，t是脉冲调制时间宽度，td是延迟时间。

8.根据权利要求7所述的耗材容器，其特征在于：

所述延迟部分是一个由互相连接的电阻R2和电容C2组成的积分电路，所述电容C2的一端接地，另一端与电阻R2的一端和所述触发器的数据输入引脚D连接。

9.根据权利要求7所述的耗材容器，其特征在于：

所述延迟部分是一个反相器，所述反相器的一端与所述触发器的时钟输入脚CLK连接，另一端连接经电容C3耦合的输入信号。

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