CN204376383U - 一种终端电阻保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种终端电阻保护电路，该电路包括：第一晶体管、第二晶体管、终端电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和限流电阻；第一晶体管的输入端接地、输出端与终端电阻的第一端相连接、控制端与限流电阻的第一端相连接，限流电阻的第二端与上拉电源相连接；第二晶体管的输入端接地、输出端与第一晶体管的控制端相连接、控制端分别与第一分压电阻的第一端、第二分压电阻的第一端相连接，第一分压电阻的第二端分别与终端电阻的第二端、通讯端口相连接，第二分压电阻的第二端接地。本实用新型在电路短路时，断开终端电阻，防止终端电阻烧毁，在电路短路故障消失后，电路自动恢复。

Description

一种终端电阻保护电路

技术领域

本实用新型涉及通讯保护电路技术领域，尤其涉及一种终端电阻保护电路。

背景技术

高频信号传输时，信号波长相对通讯线较短，信号在通讯线终端会形成反射波，干扰原信号，所以需要在通讯终端电路的通讯线末端加上终端电阻，使信号到达通讯线末端后不反射。在长线信号传输时，为了避免信号的反射和回波，也需要在接收端接入终端匹配电阻。终端电阻的作用在于消除通信电缆中的信号反射。

参考图1所示，为现有技术提供的一种通讯终端电路的示意图。如图1所示，通讯终端电路包括通讯线10、通讯端口20和终端电阻30，其中，通讯线10的第一端连接通讯端口20、通讯线10的第二端连接终端电阻30的第一端，终端电阻30的第二端接地，通讯线10末端的终端电阻30保证了通讯时的阻抗匹配。

当通讯线10短路到电源时，由于电源电压较高，终端电阻30的功率较小，所以会导致终端电阻30发热烧毁。

实用新型内容

本实用新型提供一种终端电阻保护电路，在电路短路到电源时，断开终端电阻，防止终端电阻烧毁，实现对终端电阻的保护。

本实用新型提供的一种终端电阻保护电路，包括：第一晶体管、第二晶体管、终端电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和限流电阻；

所述第一晶体管的输入端接地、输出端与所述终端电阻的第一端相连接、控制端与所述限流电阻的第一端相连接，所述限流电阻的第二端与上拉电源相连接；

所述第二晶体管的输入端接地、输出端与所述第一晶体管的控制端相连接、控制端分别与所述第一分压电阻的第一端、所述第二分压电阻的第一端相连接，所述第一分压电阻的第二端分别与所述终端电阻的第二端、通讯端口相连接，所述第二分压电阻的第二端接地。

进一步地，所述第一分压电阻的阻值大于所述终端电阻阻值的一百倍；所述第二分压电阻的阻值大于所述终端电阻阻值的一百倍。

进一步地，所述第一晶体管为场效应晶体管，所述第二晶体管为场效应晶体管。

进一步地，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为N沟道场效应晶体管；

其中，所述第一晶体管的控制端为栅极、输入端为源极、输出端为漏极，所述第二晶体管的控制端为栅极、输入端为源极、输出端为漏极。

进一步地，所述第一晶体管为双极型晶体管，所述第二晶体管为双极型晶体管。

进一步地，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为NPN型双极型晶体管；

其中，所述第一晶体管的控制端为基极、输入端为发射极、输出端为集电极，所述第二晶体管的控制端为基极、输入端为发射极、输出端为集电极。

本实用新型提供的一种终端电阻保护电路，在电路短路到电源时，通过第二晶体管的导通，使第一晶体管截止，迅速切断终端电阻与地的连接，使终端电阻不会烧毁，保护了终端电阻；在电路短路故障消失后，第二晶体管截止，限流电阻的上拉电压使第一晶体管导通，终端电阻通过第一晶体管与地连接，电路自动恢复，使终端电阻又起到终端匹配作用。与现有技术相比，该终端电阻保护电路具有短路保护及自动恢复功能，且该电路采用的元器件均为分立器件，且元件数量较少，成本低廉，极易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种通讯终端电路的示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种终端电阻保护电路的示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种终端电阻保护电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本实用新型实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本实用新型的技术方案，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

参考图2所示，为本实用新型实施例一提供的一种终端电阻保护电路的示意图，本实用新型实施例的技术方案适用于在终端电阻保护电路中与终端电阻连接的通讯线发生短路故障，短路到电源时，及时迅速的对终端电阻进行保护的情况，还适用于在终端电阻保护电路中与终端电阻连接的通讯线短路故障消失后，对电路进行自动恢复的情况。

本实用新型提供一种终端电阻保护电路，所述终端电阻保护电路包括：通讯线110、通讯端口120、第一分压电阻130、第二分压电阻140、限流电阻150、终端电阻160、第一晶体管170和第二晶体管180；

所述第一晶体管170的输入端接地、输出端与所述终端电阻160的第一端相连接、控制端与所述限流电阻150的第一端相连接，所述限流电阻150的第二端与上拉电源相连接；

所述第二晶体管180的输入端接地、输出端与所述第一晶体管170的控制端相连接、控制端分别与所述第一分压电阻130的第一端、所述第二分压电阻140的第一端相连接，所述第一分压电阻130的第二端分别与所述终端电阻160的第二端、通讯端口120相连接，所述第二分压电阻140的第二端接地，所述通讯线110的第一端连接所述通讯端口120、第二端连接所述终端电阻160的第二端、第三端连接所述第一分压电阻130的第二端。

如上所述，通讯线110传输的通讯信号为第一电压信号，第一电压信号分别传输至通讯端口120、终端电阻160的第二端和第一分压电阻130的第二端。当通讯线110正常传输通讯信号时，通常设置通讯线110上的第一电压信号为 3.3V幅值，那么传输至通讯端口120、终端电阻160、第一电阻130的电压信号为3.3V；当通讯线110短路到电源时，第一电压信号为电源电压，电源电压远大于3.3V，那么通讯端口120、终端电阻160、第一电阻130接收的第一电压信号远大于3.3V。

第一分压电阻130的第二端接收第一电压信号并对第一电压信号进行分压，分压之后，第一分压电阻130将分压后的电压信号通过第一端传输至第二晶体管180的控制端、以及通过第一端传输至第二分压电阻140的第一端，在此设置第二晶体管180的控制端接收的分压后的电压信号、或者第二分压电阻140的第一端接收的分压后的电压信号为第二电压信号，那么相应的第二电压信号小于第一电压信号。因此，在本实施例中，所述第一分压电阻130用于对通讯线110传输的第一电压信号分压，并将分压后的小于第一电压信号的第二电压信号传输至第二晶体管180的控制端和第二分压电阻140的第一端。

在此，第二电压信号通过第一分压电阻130的第一端传输至第二分压电阻140的第一端后，由于第二分压电阻140的第二端接地，那么第二电压信号大于0V，第二分压电阻140对第二电压信号进行分压。由此可知，通讯线110传输的第一电压信号通过第一分压电阻130和第二分压电阻140进行分压。

已知第一晶体管170的控制端与限流电阻150的第一端连接、且还与第二晶体管180的输出端连接。限流电阻150的第二端接收上拉电源输出的上拉电源电压并通过第一端输出第三电压信号，或者第二晶体管180的输出端输出第三电压信号。在通讯线110正常时，终端电阻160应正常工作，第一晶体管170在电路中导通，由此可知，限流电阻150的第一端应将输出的第三电压信号钳位至使第一晶体管170的控制端导通的高电位。在通讯线110短路到电源时， 为了保护终端电阻160，在此应断开终端电阻160，因此第二晶体管180的输出端输出的第三电压信号应使第一晶体管170的控制端截止，该第三电压信号为低电位，实现对终端电阻160的断开和保护。限流电阻150的阻值为恒定值，第一晶体管170控制端接收的第三电压信号根据通讯线110的故障和正常发生相应变化。由此可知，上拉电源输出的上拉电源电压不确定。

在通讯线110正常时，所述限流电阻150的第二端用于接收所述上拉电源输出的上拉电源电压，并通过限流电阻150的第一端向第一晶体管170的控制端输出第三电压信号，限流电阻150将第一端输出的第三电压信号上拉至使第一晶体管170导通的高电位。在此，限流电阻150第一端输出的第三电压信号也可称为上拉电压。可选地，所述上拉电源电压大于所述上拉电压，所述上拉电压大于或等于所述第一晶体管170的门极开启电压，并且小于或等于所述第一晶体管170的最高耐压值。

如上所述，在通信过程中，导致信号反射的主要原因包括阻抗不连续和阻抗不匹配，终端阻抗匹配技术就是利用电阻等无源元件在通讯线和负载间实现阻抗匹配从而使信号完整性。因此在该终端电阻保护电路中，为了达到阻抗匹配，可选地，所述第一分压电阻130的阻值应大于所述终端电阻160阻值的一百倍，所述第二分压电阻140的阻值应大于所述终端电阻160阻值的一百倍，可选地，第一分压电阻130的阻值处于10kΩ～100kΩ之间，第二分压电阻140的阻值处于10kΩ～100kΩ之间。

终端电阻160的作用在于消除通信电缆中的信号反射，在通讯线110短路到电源时，为了防止终端电阻160发热烧毁，应断开终端电阻160与地的连接，使终端电阻160断路，因此在终端电阻160的第一端连接第一晶体管170，当 第一晶体管170截止后，终端电阻160与地断开连接，保护了终端电阻160。在通讯线110故障消失时，第一晶体管170导通后，终端电阻160正常接地，消除通信电缆中的信号反射。

可选地，通讯线110上的终端电阻160，根据不同的通讯领域，终端电阻160的阻值会有所不同，最广泛的是50欧姆，还有75欧姆的、例如电视通讯，以及一些非标准的阻值。

在本实施例中，终端电阻160的第二端接收第一电压信号并对第一电压信号进行分压，第一晶体管170的输出端与终端电阻160的第一端连接，第一晶体管170的控制端与限流电阻150的第一端、第二晶体管180的输出端连接，以分别接收上拉电压或第三电压信号，第一晶体管170的输入端接地。由于终端电阻保护电路的功能在于保护终端电阻160，那么当通讯线110短路到电源后，第一电压信号为电源电压，在第一电压信号和第三电压信号的共同作用下，在此第一晶体管170应截止，终端电阻160与地断开连接，起到保护终端电阻160的作用。

第二晶体管180的控制端与第一分压电阻130连接、输出端与第一晶体管170的控制端连接、输入端接地，那么在通讯线110短路到电源时，由于电源电压较高，第二晶体管180导通，第二晶体管180的输出端输出的第三电压信号为0V，第一晶体管170截止，保护终端电阻160，在通讯线110故障消失后，通讯线110正常的第一电压信号幅值略大于或等于第二晶体管180的导通电压，经过第一分压电阻130分压之后，第二晶体管180截止，此时第一晶体管170在限流电阻150的作用下导通，终端电阻160正常接地。

综上所述，可选地，所述第一晶体管170为场效应晶体管，所述第二晶体 管180为场效应晶体管。

可选地，所述第一晶体管170和所述第二晶体管180均为N沟道场效应晶体管；其中，所述第一晶体管170的输出端为漏极、控制端为栅极、输入端为源极，所述第二晶体管180的控制端为栅极、输出端为漏极、输入端为源极。

当通讯线110短路到电源时，电源电压远大于第一晶体管170、第二晶体管180的门极开启电压，相应的，第二晶体管180的控制端接收的第二电压信号大于第二晶体管180的门极开启电压，第二晶体管180导通，第二晶体管180的输出端输出的电压为0V，也就是说第三电压信号为0V。此时，第一晶体管170的控制端接收第三电压信号，第三电压信号小于第一晶体管170的门极开启电压，第一晶体管170的漏极和源极之间没有形成导电沟道，第一晶体管170截止，终端电阻160与地断开连接。

当通讯线110短路故障消失后，电源电压略大于或等于第一晶体管170、第二晶体管180的门极开启电压，相应的，第二晶体管180的控制端接收的第二电压信号小于第二晶体管180的门极开启电压，第二晶体管180截止，为了使第一晶体管170导通，限流电阻150将上拉电压上拉为大于第一晶体管170的门极开启电压，第一晶体管170导通，终端电阻160与地正常连接。

可选地，在通讯线110短路故障消失后，为了保证第一晶体管170的正常导通，限流电阻150的第一端输出的上拉电压应小于或等于所述第一晶体管170的最高耐压值。

可选地，所述第一晶体管170的门极开启电压为3.3V，所述通讯线110上传输的电压为3.3V。

如上所述，第一晶体管170和第二晶体管180均为N沟道场效应晶体管， 在此，第一晶体管170和第二晶体管180的门极开启电压均为3.3V，相应的，设置通讯线110上传输的第一电压信号为3.3V。根据不同的场效应晶体管，门极开启电压可以不同，在本实用新型中，以晶体管的门极开启电压为3.3V为例进行描述。

当通讯线110正常传输时，通讯线110向第一分压电阻130的第二端、通讯端口120、终端电阻160的第二端传输的第一电压信号为3.3V，第一分压电阻130和第二分压电阻140组成分压电路，那么第一分压电阻130的第一端输出的第二电压信号小于3.3V。第二晶体管180的控制端接收的第二电压信号小于第二晶体管180的门极开启电压，那么第二晶体管180不能够开启。为了使第一晶体管170的栅极开启，在此，限流电阻150将第一端输出的电压上拉到3.3V，此时第一晶体管170在上拉电压的作用下开启，第一晶体管170的源极和漏极形成导电沟道，终端电阻160通过第一晶体管170接地，达到终端匹配的作用。

当通讯线110短路到电源时，通讯线110上传输的第一电压信号等于电源电压，电源电压比3.3V高出较多，经过第一分压电阻130分压，第二电压信号升高，第二晶体管180栅极接收的第二电压信号远大于3.3V，第二晶体管180开启导通，第二晶体管180的漏极输出的第三电压信号为0V，那么第一晶体管170的栅极接收的第三电压信号小于门极开启电压，第一晶体管170截止，终端电阻160与地断开连接，在通讯线110短路到电源时，该电路及时断开终端电阻160，保护了终端电阻160。

当通讯线110短路故障消失后，通讯线110上传输的第一电压信号又降至3.3V，第二电压信号降低且低于第二晶体管180的门极开启电压，第二晶体管 180关断，限流电阻150将上拉电压上拉至3.3V，第一晶体管170导通，终端电阻160通过第一晶体管170连接到地，又起到终端匹配的作用。

本实用新型提供的一种终端电阻保护电路，在通讯线110短路到电源时，通过第一分压电阻130和第二分压电阻140组成分压电路，使第二晶体管180的栅极接收的电压信号大于门极开启电压，由此第二晶体管180导通、第一晶体管170截止，从而能迅速切断终端电阻160与地的连接，使终端电阻160不会烧毁，保护了终端电阻160。在通讯线110短路故障消失后，第二晶体管180栅极接收的电压信号降低并小于门极开启电压，第二晶体管180截止，同时限流电阻150将第一晶体管170栅极的电压上拉至门极开启电压，第一晶体管170导通，终端电阻160通过第一晶体管170与地连接，电路自动恢复，使终端电阻160又起到终端匹配作用。与现有技术相比，该终端电阻保护电路具有短路保护及自动恢复功能，且该电路采用的元器件均为分立器件，且元件数量较少，成本低廉，极易实现。

实施例二

参考图3所示，为本实用新型实施例二提供的一种终端电阻保护电路的示意图，本实用新型实施例的技术方案适用于在终端电阻保护电路中的通讯线发生短路故障短路到电源时，及时迅速的断开终端电阻，以对终端电阻进行保护的情况，还适用于在终端电阻保护电路中的通讯线短路故障消失后，对电路进行自动恢复的情况。

本实用新型提供一种终端电阻保护电路，该终端电阻保护电路包括：通讯线210、通讯端口220、第一分压电阻230、第二分压电阻240、限流电阻250、终端电阻260、第一晶体管270和第二晶体管280；

所述通讯线210的第一端连接所述通讯端口220、第二端连接所述终端电阻260的第二端、第三端连接所述第一分压电阻230的第二端，所述终端电阻260的第一端连接所述第一晶体管270的输出端，所述第一分压电阻230的第一端连接所述第二晶体管280的控制端、第一端还连接所述第二电阻240的第一端，所述限流电阻250的第二端连接上拉电源、第一端连接所述第一晶体管270的控制端，所述第二晶体管280的输出端连接所述第一晶体管270的控制端，所述第二分压电阻240的第二端、所述第一晶体管270的输入端、所述第二晶体管280的输入端分别接地。

可选地，所述限流电阻250的第二端用于接收所述上拉电源输出的上拉电源电压，并通过所述限流电阻250的第一端向所述第一晶体管270的控制端输出上拉电压，其中，所述第一电源电压大于所述上拉电压。

可选地，所述上拉电压大于或等于所述第一晶体管270的门极开启电压，并且小于或等于所述第一晶体管270的最高耐压值。

可选地，所述第一分压电阻230的阻值大于所述终端电阻260阻值的一百倍；所述第二分压电阻240的阻值大于所述终端电阻260阻值的一百倍。

可选地，所述第一晶体管270为双极型晶体管，所述第二晶体管280为双极型晶体管。

可选地，所述第一晶体管270和所述第二晶体管280均为NPN型双极型晶体管；其中，所述第一晶体管270的输出端为集电极、控制端为基极、输入端为发射极，所述第二晶体管280的控制端为基极、输出端为集电极、输入端为发射极。

可选地，所述第一晶体管270的门极开启电压为3.3V，所述通讯线210上 传输的电压为3.3V。

如上所述，当通讯线210短路到电源时，通讯线210传输的电压信号为电源电压，电源电压源高于第一晶体管270、第二晶体管280的门极开启电压3.3V，经过第一分压电阻230分压之后，第二晶体管280的基极接收的电压信号大于3.3V，第二晶体管280开启，第二晶体管280的集电极输出的电压信号为0V，第一晶体管270关闭，终端电阻260与地的连接断开。

当通讯线210恢复正常时，通讯线210传输的电压信号为3.3V，经过第一分压电阻230分压之后，第二晶体管280的基极接收的电压信号小于3.3V，第二晶体管280关闭，限流电阻250将第一晶体管270基极的电压上拉至3.3V，第一晶体管270开启，终端电阻260通过第一晶体管270与地连接，起到终端匹配的作用。

本实用新型实施例二提供的一种终端电阻保护电路，在通讯线210短路到电源时，能迅速切断终端电阻260，使终端电阻260不会烧毁，保护了终端电阻260。在通讯线210短路故障消失后，电路自动恢复，使终端电阻260又起到终端匹配作用。与现有技术相比，该终端电阻保护电路具有短路保护及自动恢复功能，且该电路采用的元器件均为分立器件，且元件数量较少，成本低廉，极易实现。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以 包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种终端电阻保护电路，其特征在于，包括：第一晶体管、第二晶体管、终端电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和限流电阻；

所述第一晶体管的输入端接地、输出端与所述终端电阻的第一端相连接、控制端与所述限流电阻的第一端相连接，所述限流电阻的第二端与上拉电源相连接；

所述第二晶体管的输入端接地、输出端与所述第一晶体管的控制端相连接、控制端分别与所述第一分压电阻的第一端、所述第二分压电阻的第一端相连接，所述第一分压电阻的第二端分别与所述终端电阻的第二端、通讯端口相连接，所述第二分压电阻的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的终端电阻保护电路，其特征在于，所述第一分压电阻的阻值大于所述终端电阻阻值的一百倍；所述第二分压电阻的阻值大于所述终端电阻阻值的一百倍。

3.根据权利要求1所述的终端电阻保护电路，其特征在于，所述第一晶体管为场效应晶体管，所述第二晶体管为场效应晶体管。

4.根据权利要求3所述的终端电阻保护电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为N沟道场效应晶体管；

其中，所述第一晶体管的控制端为栅极、输入端为源极、输出端为漏极，所述第二晶体管的控制端为栅极、输入端为源极、输出端为漏极。

5.根据权利要求1所述的终端电阻保护电路，其特征在于，所述第一晶体管为双极型晶体管，所述第二晶体管为双极型晶体管。

6.根据权利要求5所述的终端电阻保护电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为NPN型双极型晶体管；

其中，所述第一晶体管的控制端为基极、输入端为发射极、输出端为集电极，所述第二晶体管的控制端为基极、输入端为发射极、输出端为集电极。