CN212230584U - 一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块，包括第一传输线连接端、第二传输线连接端、IO接口连接端、第一开关元件、第二开关元件和匹配电阻；匹配电阻分别与第一开关元件与第二开关元件并联连接，第一传输线连接端与第一开关元件连接，第二传输线连接端与第二开关元件连接，IO接口连接端分别与第一开关元件与第二开关元件连接。该无源终端开关模块通过第一传输线连接端、第二传输线连接端和IO接口连接端输出的高低电平控制第一开关元件或第二开关元件与匹配电阻形成开关回路，达到匹配电阻R接入传输线上目的，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块可以焊接在传输线的控制板上不外露，适用于各种防水等级的场合。

Description

一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块

技术领域

本实用新型涉及开关电路技术领域，尤其涉及一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块。

背景技术

阻抗匹配(impedance matching)主要用于传输线上，以此来达到所有高频的微波信号均能传递至负载点的目的，而且几乎不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

现有传输线在长线信号传输时，一般为了避免信号的反射和回波，需要在传输线的电缆的两个终端节点上，即最近端和最远端，各接入一个终端电阻做阻抗匹配。现有的阻抗匹配方式主要有：一是通过拨码开关将匹配电阻并联在传输线上，此方式存在应用场合的局限，若存在防水要求的应用场合，不能使用拨码开关，如图5所示；二是通过匹配电阻与继电器边串联后并联在传输线上，此方式存在体积大，成本高，不符合现有科技发展电子产品轻薄化的要求；三是通过有源模拟开关芯片控制传输线是否与匹配电阻连接，此方式需要额外提供外置电源，制作成本高且使用不便。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块，用于解决采用有源模拟开关芯片控制传输线是否与匹配电阻连接，此方式需要额外提供外置电源，制作成本高且使用不便的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块，包括第一传输线连接端、第二传输线连接端、IO接口连接端、第一开关元件、第二开关元件和匹配电阻；所述匹配电阻分别与所述第一开关元件与所述第二开关元件并联连接，所述第一传输线连接端与所述第一开关元件连接，所述第二传输线连接端与所述第二开关元件连接，所述IO接口连接端分别与所述第一开关元件与所述第二开关元件连接。

优选地，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块还包括第一半导体器件、第二半导体器件、第三半导体器件和第四半导体器件，所述第一开关元件的第一端与所述IO接口连接端连接，所述第一开关元件的第二端与所述第一半导体器件的正极连接，所述第一开关元件的第三端与所述第二半导体器件的负极连接；所述匹配电阻的第一端与所述第一半导体器件的负极连接，所述匹配电阻的第二端与所述第二半导体器件的正极连接；所述第二开关元件的第一端与所述IO接口连接端连接，所述第二开关元件的第二端与所述第三半导体器件的正极连接，所述第二开关元件的第三端与所述第四半导体器件的负极连接；所述匹配电阻的第一端与所述第三半导体器件的负极连接，所述匹配电阻的第二端与所述第四半导体器件的正极连接。

优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件均为晶体管、IGBT器件或IEGT器件。

优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件均为N型的MOS管。

优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件的第一端均为所述MOS管的栅极，所述第一开关元件和所述第二开关元件的第二端均为所述MOS管的源极，所述第一开关元件和所述第二开关元件的第三端均为所述MOS管的漏极。

优选地，所述第一半导体器件、所述第二半导体器件、所述第三半导体器件和所述第四半导体器件均为肖特基二极管。

优选地，所述匹配电阻的阻值为66Ω～2.6KΩ。

优选地，所述匹配电阻的阻值为120Ω。

优选地，当所述IO接口连接端输出高电平时，所述第一开关元件和所述第二开关元件均导通，若所述第一传输线连接端输出低电平，所述第二传输线连接端输出高电平，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块为所述第二传输线连接端与所述第三半导体器件连接，所述第三半导体器件与所述匹配电阻连接，所述匹配电阻与所述第二半导体器件连接，所述第二半导体器件与所述第一开关元件连接，所述第一开关元件与所述第一传输线连接端连接。

优先地，当所述IO接口连接端输出高电平时，所述第一开关元件和所述第二开关元件均导通，若所述第一传输线连接端输出高电平，所述第二传输线连接端输出低电平，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块为所述第一传输线连接端与所述第一半导体器件连接，所述第一半导体器件与所述匹配电阻连接，所述匹配电阻与所述第四半导体器件连接，所述第四半导体器件与所述第二开关元件连接，所述第二开关元件与所述第二传输线连接端连接。

从以上技术方案可以看出，本实用新型的实施例具有的优点：该传输线匹配电阻的无源终端开关模块通过第一传输线连接端、第二传输线连接端和IO接口连接端输出的高低电平控制第一开关元件或第二开关元件与匹配电阻形成开关回路，达到匹配电阻R接入传输线上目的，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块可以焊接在传输线的控制板上不外露，适用于各种防水等级的场合；解决了采用有源模拟开关芯片控制传输线是否与匹配电阻连接，此方式需要额外提供外置电源，制作成本高且使用不便的技术问题；

该传输线匹配电阻的无源终端开关模块选择的MOS管、二极管搭建外围电路实现匹配电阻的开关，因MOS管、二极管均为无源器件，成本低，且无需单独供电，从而让该输线匹配电阻的无源终端开关模块体积小，占用空间小。又因常规的MOS管和二极管的工作温度范围可以做到-55～150°，因此该传输线匹配电阻的无源终端开关模块能够在-55～150°的温度中工作，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块符合军工级的要求，使得该传输线匹配电阻的无源终端开关模块使用范围广。

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块的框架图。

图2为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块的电路原理图。

图3为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块另一的电路原理图。

图4为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块又一的电路原理图。

图5为现有传输线匹配电阻的电路原理图。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中，传输线为485总线作为案例进行说明，其中，传输线也可以为CAN总线。比如485总线和CAN总线都属于长线信号传输，但是485总线和CAN总线也可用在短线传输上，这时总线的连接端接反而会衰减信号，则需要断开总线的连接端接匹配电阻，当总线的连接端接开关闭合时，匹配电阻接通；当总线的连接端接开关断开时，匹配电阻断开。

本申请实施例提供了一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块，用于解决采用有源模拟开关芯片控制传输线是否与匹配电阻连接，此方式需要额外提供外置电源，制作成本高且使用不便的技术问题。

实施例一：

图1为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块的框架图。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块，包括第一传输线连接端10、第二传输线连接端20、IO接口连接端30、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2和匹配电阻R1；匹配电阻R1分别与第一开关元件Q1与第二开关元件Q2并联连接，第一传输线连接端10与第一开关元件Q1连接，第二传输线连接端20与第二开关元件Q2连接，IO接口连接端30分别与第一开关元件Q1与第二开关元件Q2连接。

需要说明的是，第一传输线连接端10和第二传输线连接端20用于与传输线，传输线用于与通讯设备连接。IO接口连接端30用于与IO接口连接。根据第一传输线连接端10、第二传输线连接端20和IO接口连接端30输出的高低电平控制第一开关元件Q1或第二开关元件Q2与匹配电阻R1形成开关回路，达到匹配电阻R1接入传输线上目的。采用第一传输线连接端10、第二传输线连接端20和IO接口连接端30直接控制第一开关元件Q1和或第二开关元件Q2的工作，不需要额外配置电源驱动第一开关元件Q1和或第二开关元件Q2的工作，使得该传输线匹配电阻的无源终端开关模块制作成本低。并且该传输线匹配电阻的无源终端开关模块也可以焊接固定在传输线的控制板中，便于使用。

在本实用新型的实施例中，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块通过一个IO接口连接端30控制匹配电阻R1是否与传输线连接，控制方式便捷。

在本实用新型的实施例中，匹配电阻R1的阻值为66Ω～2.6KΩ，匹配电阻R1的阻值可以为66Ω，也可以为2.6KΩ。较优地，匹配电阻的阻值为120Ω。

本实用新型提供的传输线匹配电阻的无源终端开关模块通过第一传输线连接端、第二传输线连接端和IO接口连接端输出的高低电平控制第一开关元件或第二开关元件与匹配电阻形成开关回路，达到匹配电阻R接入传输线上目的，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块可以焊接在传输线的控制板上不外露，适用于各种防水等级的场合；解决了采用有源模拟开关芯片控制传输线是否与匹配电阻连接，此方式需要额外提供外置电源，制作成本高且使用不便的技术问题。

需要说明的是，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块可以做成模块单独固定在PCB板上，也可以作为电路与其他电路布局设置在一个PCB板上。

图2为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块的电路原理图，图3为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块另一的电路原理图，图4为本实用新型实施例所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块又一的电路原理图。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块还包括第一半导体器件D1、第二半导体器件D2、第三半导体器件D3和第四半导体器件D4，第一开关元件Q1的第一端与IO接口连接端30连接，第一开关元件Q1的第二端与第一半导体器件D1的正极连接，第一开关元件Q1的第三端与第二半导体器件D2的负极连接；匹配电阻R1的第一端与第一半导体器件D1的负极连接，匹配电阻R1的第二端与第二半导体器件D2的正极连接。第二开关元件Q2的第一端与IO接口连接端30连接，第二开关元件Q2的第二端与第三半导体器件D3的正极连接，第二开关元件Q2的第三端与第四半导体器件D5的负极连接；匹配电阻R1的第一端与第三半导体器件D3的负极连接，匹配电阻R1的第二端与第四半导体器件D4的正极连接。

在本实用新型的实施例中，当IO接口连接端30输出高电平时，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2均导通，若第一传输线连接端10输出低电平，第二传输线连接端20输出高电平，如图3所示，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块为第二传输线连接端20与第三半导体器件D3连接，第三半导体器件D3与匹配电阻R1连接，匹配电阻R1与第二半导体器件D2连接，第二半导体器件D2与第一开关元件Q1连接，第一开关元件Q1与第一传输线连接端10连接。

需要说明的是，因485总线为差分信号，第一传输线连接端10输出低电平，第二传输线连接端20输出高电平，此时第一开关元件Q1的第一端与第二端的压差VGS＝V(switch)-V(485_A)>Q1的开启门限电压VGH(th)，第一开关元件Q1的第二端VD＝V(485_B)-V(D2)-V(D3)>0；第一开关元件Q1导通的条件都满足，因此第一开关元件Q1导通。由于第一半导体器件D1和第四半导体器件D4反向截止，此时电路为如图3所示，电流回路为485B→D3→R1→D2→Q1→485A；从而把匹配电阻R1并联在485总线上。当IO接口连接端30输出低电平时，输出电压为0，第一开关元件Q1的第一端与第二端压差VGS＝V(switch)-V(485_A)＝0-V(485_A)＝0或负数，该压差VGS<第一开关元件Q1的开启门限电压，第一开关元件Q1截止断开。第二开关元件Q2的第一端与第二端压差VGS＝V(switch)-V(485_B)＝0-V(485_B)＝0或负数，该压差VGS<第二开关元件Q2的开启门限电压，第二开关元件Q2截止断开。由此，IO接口连接端30输出低电平时，匹配电阻R1与通讯终端断开连接。

在本实用新型的实施例中，当IO接口连接端30输出高电平时，第一开关元件Q1和第二开关元件Q2均导通，若第一传输线连接端10输出高电平，第二传输线连接端20输出低电平，如图4所示，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块为第一传输线连接端10与第一半导体器件D1连接，第一半导体器件D1与匹配电阻R1连接，匹配电阻R1与第四半导体器件D4连接，第四半导体器件D4与第二开关元件Q2连接，第二开关元件Q2与第二传输线连接端20连接。

需要说明的是，因485总线为差分信号，第一传输线连接端10输出高电平，第二传输线连接端20输出低电平，此时第二开关元件Q2的第一端与第二端的压差VGS＝V(switch)-V(485_B)>Q2的开启门限电压VGH(th)，第二开关元件Q2的第三端VD＝V(485_A)-V(D2)-V(D3)>0；第二开关元件Q2导通的条件都满足，因此第二开关元件Q2导通。由于第二半导体器件D2和第三半导体器件D3反向截止，此时电路如图4所示，电流回路为485A→D1→R1→D4→Q2→485B；从而把匹配电阻R1并联在485总线上。IO接口连接端30输出低电平时，输出电压为0，第一开关元件Q1的第一端和第二端压差VGS＝V(switch)-V(485_A)＝0-V(485_A)＝0或负数，该压差VGS<第一开关元件Q1的开启门限电压，第一开关元件Q1截止断开。第二开关元件Q2的第一端和第二端压差VGS＝V(switch)-V(485_B)＝0-V(485_B)＝0或负数，该压差VGS<第二开关元件Q2的开启门限电压，第二开关元件Q2截止断开。由此，IO接口连接端30输出低电平时，匹配电阻R1与通讯终端断开连接。

因此，在本实用新型的实施例中，IO接口连接端30输出高电平，匹配电阻R1与传输线(485总线)并联；IO接口连接端30输出低电平，匹配电阻R1与传输线(485总线)断开连接。

在本实用新型的实施例中，第一开关元件Q1和所述第二开关元件Q2均为晶体管，也可以为IGBT器件、IEGT器件或晶闸管等固体半导体器件。较优地，第一开关元件Q1和所述第二开关元件Q2均选为N型的MOS管。其中，第一开关元件Q1和所述第二开关元件Q2的第一端均为MOS管的栅极，第一开关元件Q1和所述第二开关元件Q2的第二端均为MOS管的源极，第一开关元件Q1和所述第二开关元件Q2的第三端均为MOS管的漏极。

需要说明的是，第一开关元件Q1和所述第二开关元件Q2均选为型号为2N7002的MOS管。

在本实用新型的实施例中，第一半导体器件D1、第二半导体器件D2、第三半导体器件D3和第四半导体器件D4均优先选为肖特基二极管。

需要说明的是，第一半导体器件D1、第二半导体器件D2、第三半导体器件D3和第四半导体器件D4均优选选为型号SR26的二极管。

在本实用新型的实施例中，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块选择的MOS管、二极管搭建外围电路实现匹配电阻的开关，因MOS管、二极管均为无源器件，成本低，且无需单独供电，从而让该输线匹配电阻的无源终端开关模块体积小，占用空间小。又因常规的MOS管和二极管的工作温度范围可以做到-55～150°，因此该传输线匹配电阻的无源终端开关模块能够在-55～150°的温度中工作，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块符合军工级的要求，使得该传输线匹配电阻的无源终端开关模块使用范围广。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，包括第一传输线连接端、第二传输线连接端、IO接口连接端、第一开关元件、第二开关元件和匹配电阻；所述匹配电阻分别与所述第一开关元件与所述第二开关元件并联连接，所述第一传输线连接端与所述第一开关元件连接，所述第二传输线连接端与所述第二开关元件连接，所述IO接口连接端分别与所述第一开关元件与所述第二开关元件连接。

2.根据权利要求1所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，还包括第一半导体器件、第二半导体器件、第三半导体器件和第四半导体器件，所述第一开关元件的第一端与所述IO接口连接端连接，所述第一开关元件的第二端与所述第一半导体器件的正极连接，所述第一开关元件的第三端与所述第二半导体器件的负极连接；所述匹配电阻的第一端与所述第一半导体器件的负极连接，所述匹配电阻的第二端与所述第二半导体器件的正极连接；

所述第二开关元件的第一端与所述IO接口连接端连接，所述第二开关元件的第二端与所述第三半导体器件的正极连接，所述第二开关元件的第三端与所述第四半导体器件的负极连接；所述匹配电阻的第一端与所述第三半导体器件的负极连接，所述匹配电阻的第二端与所述第四半导体器件的正极连接。

3.根据权利要求2所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件均为晶体管、IGBT器件或IEGT器件。

4.根据权利要求2所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件均为N型的MOS管。

5.根据权利要求4所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件的第一端均为所述MOS管的栅极，所述第一开关元件和所述第二开关元件的第二端均为所述MOS管的源极，所述第一开关元件和所述第二开关元件的第三端均为所述MOS管的漏极。

6.根据权利要求2所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，所述第一半导体器件、所述第二半导体器件、所述第三半导体器件和所述第四半导体器件均为肖特基二极管。

7.根据权利要求1所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，所述匹配电阻的阻值为66Ω～2.6KΩ。

8.根据权利要求7所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，所述匹配电阻的阻值为120Ω。

9.根据权利要求2所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，当所述IO接口连接端输出高电平时，所述第一开关元件和所述第二开关元件均导通，若所述第一传输线连接端输出低电平，所述第二传输线连接端输出高电平，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块为所述第二传输线连接端与所述第三半导体器件连接，所述第三半导体器件与所述匹配电阻连接，所述匹配电阻与所述第二半导体器件连接，所述第二半导体器件与所述第一开关元件连接，所述第一开关元件与所述第一传输线连接端连接。

10.根据权利要求2所述的传输线匹配电阻的无源终端开关模块，其特征在于，当所述IO接口连接端输出高电平时，所述第一开关元件和所述第二开关元件均导通，若所述第一传输线连接端输出高电平，所述第二传输线连接端输出低电平，该传输线匹配电阻的无源终端开关模块为所述第一传输线连接端与所述第一半导体器件连接，所述第一半导体器件与所述匹配电阻连接，所述匹配电阻与所述第四半导体器件连接，所述第四半导体器件与所述第二开关元件连接，所述第二开关元件与所述第二传输线连接端连接。

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