实用新型内容
本实用新型提供的信号接收电路及自动化设备,主要解决的技术问题是相关技术中的自动化设备热插拔通讯线时易损坏电路。
为解决上述技术问题,本实用新型实施例提供一种信号接收电路,包括第一线路和第二线路,所述第一线路的一端连接第一信号端口,所述第二线路的一端连接第二信号端口,所述第一线路和所述第二线路的另一端与信号处理装置连接,分别用于接收一组差分信号中的第一差分信号和第二差分信号,并送至所述信号处理装置以进行信号处理;所述第一线路上包括第一限流单元以及第一限压单元,所述第二线路上包括第二限流单元以及第二限压单元,所述第一限流单元和所述第二限流单元分别串接在所述第一线路和所述第二线路上,用于消耗其所在线路的电流能量;所述第一限压单元和所述第二限压单元的一端分别所述第一线路和所述第二线路另一端连接地,用于当其所连接的线路的电压值大于预设阈值时,将其所在线路的电流导入地线,所述预设阈值高于所述信号接收电路的正常工作电压,不小于所述信号接收电路的最大承受电压。
可选的,所述第一限流单元包括串接在所述第一信号端口与所述信号处理装置之间的第一限流电阻,所述第二限流单元包括串接在所述第二信号端口与所述信号处理装置之间的第二限流电阻,所述第一限流电阻与所述第二限流电阻阻值相同。
可选的,所述第一限压单元包括第一双向瞬态二极管,所述第一双向瞬态二极管一端与所述第一线路连接,另一端接地;所述第二限压单元包括第二双向瞬态二极管,所述第二双向瞬态二极管一端与所述第二线路连接,另一端接地;所述第一双向瞬态二极管与所述第二双向瞬态二极管的电学参数相同,且击穿电压高于所述信号接收电路的正常工作电压,不小于所述信号接收电路的最大承受电压。
可选的,所述第一线路与所述第二线路之间通过阻抗匹配电路连接,所述阻抗匹配电路的两端分别连接在所述第一线路的第一位置和所述第二线路的第二位置,所述第一位置和所述第二位置电位相同。
可选的,一组差分信号从所述第一信号端口和所述第二信号端口进入所述第一线路和所述第二线路并依次经过所述阻抗匹配电路、第一限流单元和第二限流单元、第一限压单元和第二限压单元后达到所述信号处理装置。
可选的,所述信号处理装置包括差分信号转单端信号单元;所述差分信号转单端信号单元,所述差分信号转单端信号单元依次包括上下拉电路、信号转换电路和输出电路,所述上下拉电路用于进行差分信号的上拉和/或下拉,所述信号转换电路将差分信号转换为单端信号,所述输出电路用于将所述单端信号传输到下一级电路。
可选的,所述上下拉电路包括连接在所述第一线路与电源之间的第一上拉电阻,连接在所述第二线路与电源之间的第二上拉电阻,连接在所述第二线路与地之间的第一下拉电阻;所述上下拉电路与所述信号转换电路连接,所述信号转换电路将差分信号转换为单端信号后送至所述输出电路进行输出。
可选的,所述信号转换电路封装为芯片。
可选的,所述输出电路包括一端与所述信号转换电路单端信号输出端连接的第一匹配电阻,所述第一匹配电阻的另一端连接至下一级电路。
另一方面,本实用新型还提供一种自动化设备,包括差分信号端口和信号接收电路,所述差分信号端口用于与通讯线连接以接收所述通讯线传输的差分信号;所述差分信号端口与所述信号接收电路连接,接收到的差分信号进入所述信号接收电路,所述信号接收电路为如上所述的信号接收电路,差分信号端口的第一信号端口与所述信号接收电路的第一线路连接,差分信号端口的第二信号端口与所述信号接收电路的第二线路连接,所述第一信号端口和所述第二信号端口共同接收一组差分信号。
有益效果:
本实用新型提供的信号接收电路,通过第一线路和第二线路接收差分信号,第一线路上包括串接在第一线路上的第一限流单元以及一端连接在第一线路上另一端接地的第一限压单元,第二线路上包括串接在第二线路上的第二限流单元以及一端连接在第二线路上另一端接地的第二限压单元,第一限流单元和第二限流单元可以消耗其所在线路的电流能量,第一限压单元和第二限压单元可以在所连接的线路的电压值大于预设阈值时将电流导入地线,通过上述单元,使得信号接收电路对于瞬时的冲击电流或电压的承受能力得到提升,从而在一些实施过程中使得通讯线进行热插拔时所引起的瞬时冲击电流或电压不会损坏电路中的元器件,保证了电路器件以及相应设备的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的信号接收电路的一种示意图;
图2a为本实用新型实施例提供的第一限压单元和第二限压单元的一种示意图;
图2b为本实用新型实施例提供的第一限压单元和第二限压单元的另一种示意图;
图3为本实用新型实施例提供的信号接收电路的另一种示意图;
图4为本实用新型实施例提供的上下拉电路的一种示意图;
图5为本实用新型实施例提供的信号接收电路的一种较具体的电路示意图;
附图标记说明:
10-第一信号端口;20-第二信号端口;100-第一线路;101-第一限流单元;102-第一限压单元;103-阻抗匹配电路;200-第二线路;201-第二限流单元;202-第二限压单元;300-信号处理装置;301-上下拉电路;302-信号转换电路;303-输出电路;t1-第一双向瞬态二极管;t2-第二双向瞬态二极管;m1-第一压敏电阻;m2-第二压敏电阻;r1-第一上拉电阻;r2-第二上拉电阻;r3-第一下拉电阻;r4-阻抗匹配电阻;r5第一限流电阻;r6-第二限流电阻;r7-第一使能设置电阻;r8-第二使能设置电阻;r9-第一匹配电阻。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
实施例一:
下面结合图1至图4,对本实用新型的信号接收电路进行说明。如图1为本实施例提供的信号接收电路的结构示意图;信号接收电路包括第一线路100和第二线路200,第一线路100和第二线路200连接着接收信号的端口和处理信号的信号处理装置300。其中,第一线路100的一端连接第一信号端口10,另一端连接信号处理装置300,第二线路200的一端连接第二信号端口20,另一端同样连接信号处理装置300。第一信号端口10和第二信号端口20为一组端口,其分别接收一组差分信号中的第一差分信号和第二差分信号,可以理解的是,差分信号由两路信号组成,第一差分信号和第二差分信号是同一组差分信号的两路信号,这两路信号的振幅相同,相位相反。可以理解的是,由于第一线路100和第二线路200传输差分信号,因此,第一线路100和第二线路200是等长、等宽设置的,且在电路布局上二者应当在同一层面上相互靠近布设,示例性的,第一线路100和第二线路200可以是电路板上的电路线。还可以理解的是,信号处理装置300包括至少两个输入端,第一差分信号和第二差分信号从不同的输入端进入以进行处理。
第一线路100上包括第一限流单元101和第一限压单元102,第一限流单元101串接在第一线路100上,第一限压单元102一端与第一线路100连接,另一端接地。类似的,第二线路200单元上包括有包括第二限流单元201和第二限压单元202,第二限流单元201串接在第二线路200上,第二限压单元202一端与第一线路100连接,另一端接地。第一限流单元101和第二限流单元201都用于消耗其所在线路上的电流能量,从而使得其线路上的电流在一定程度上被削弱,具体消耗何种程度的电流能量,可根据需要进行选择。而第一限压单元102和第二限压单元202都用于当其连接的线路的电压值大于预设阈值时,将其所在线路的电流导入地线,应当注意的是,预设阈值高于信号接收电路的正常工作电压,不小于信号接收电路的最大承受电压。第一线路100上的第一限流单元101和第一限压单元102以及第二线路200上的第二限流单元201和第二限压单元202之间没有严格的设置顺序,但可以根据实际情况,选择合适的设置顺序。
在一些实施方式中,第一限流单元101包括串接在第一信号端口10与信号处理装置300之间的第一限流电阻,第二限流单元201包括串接在第二信号端口20与信号处理装置300之间的第二限流电阻,同时,第一限流电阻和第二限流电阻的阻值是相同的。可以理解的是,电阻的阻值是根据实际情况选择的,在电路配置的不同以及实际使用的其他器件的电流承受能力的不同都会影响电阻的选择,但第一线路100上的第一限流电阻和第二线路200上的第二限流电阻的阻值是相同的。
在一些实施方式中,如图2-a,第一限压单元102包括第一双向瞬态二极管t1,第一双向瞬态二极管t1一端与第一线路100连接,另一端接地,第二限压单元202包括第二双向瞬态二极管t2,第二双向瞬态二极管t2一端与第二线路200连接,另一端接地。第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2的电学参数相同,在实际应用中,通常选用同一型号的两个双向瞬态二极管作为第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2。第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2的电学参数的选择也是根据实际情况的需求而决定的,作为示例,第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2的击穿电压应当考虑信号接收电路正常工作时电压,保证第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2的击穿电压不低于电路正常工作的电压,避免影响正常工作;同时,还可以考虑信号接收电路中各个器件的最大承受电压,以免将击穿电压设置得过高而导致元器件损坏,应当说明的是,信号接收电路的最大承受电压应当是电路中所有元器件的最大承受电压的最小值,保证所有的元器件均不会损坏。当第一线路100的电压大于设置的第一双向瞬态二极管t1的击穿电压,第一双向瞬态二极管t1被击穿导通,由于第一双向瞬态二极管t1另一端连接地线,因此,第一线路100上的电流直接通过第一双向瞬态二极管t1导入地线中,从而避免了后续器件承受过高的电压,保护了电路中的器件,基于同样的原理,第二双向瞬态二极管t2对第二线路200形成过电压保护。
作为示例,参见图2-b,在其他实施方式中,还可以使用压敏电阻,第一限压单元102包括第一压敏电阻m1,第一压敏电阻m1一端与第一线路100连接,另一端接地,第二限压单元202包括第二压敏电阻m2,第二压敏电阻m2一端与第二线路200连接,另一端接地。第一压敏电阻m1和第二压敏电阻m2的电学参数相同。当第一线路100的电压大于设置的压敏电阻的标称电压,压敏电阻的阻值由几乎无穷大的状态快速下降到很小的状态,由于压敏电阻另一端连接地线,因此,第一线路100上的绝大部分电流直接通过压敏电阻导入地线中。在实际应用中,应选择响应速度快的压敏电阻以达到稳定的保护效果。还作为一种示例,在一些实施方式中可以选用稳压二极管作为第一限压单元102和第二限压单元202进行保护,由于稳压二极管的响应速度较双向瞬态二极管略慢,因此选择稳压二极管时应当选择相应速度较快的稳压二极管,或可在对响应速度要求不高的场景下使用。
在一些实施方式中,信号接收电路还包括阻抗匹配电路103,阻抗匹配电路103一端连接第一线路100,另一端连接第二线路200以使第一线路100和第二线路200阻抗匹配。一些实施方式中,阻抗匹配电路103可以为电阻,电阻连接第一线路100和第二线路200,应当理解的是,用于进行阻抗匹配的电阻的阻值也是根据实际情况进行选择的。作为示例,阻抗匹配电路103连接的位置在第一线路100连接第一信号端口10之后,以及第二线路200连接第二信号端口20之后,即,靠近第一线路100和第二线路200的接收端的位置。在其他实施方式中,阻抗匹配电路103设置的位置并不限制,合理即可,例如可设置在第一限流单元101以及第二限流单元201之后,可以理解的是,阻抗匹配电流不同的设置位置也可能对应有不同的阻抗匹配参数,以电阻为例,设置在不同位置的电阻的阻值可能会不同,需根据实际情况进行计算。
在一些实施方式中,如图3所示,差分信号从第一信号端口10和第二信号端口20进入到第一线路100和第二线路200中,然后依次经过阻抗匹配电路103、第一限流单元101和第二限流单元201、第一限压单元102和第二限压单元202之后到达信号处理装置300。应当说明的是,上述电路中各部分的设置顺序仅为一种可行的实施方式,并不限制其他设置顺序不能实现,在其他实施方式中,也可以根据需要调整阻抗匹配电路103、第一限流单元101和第二限流单元201、第一限压单元102和第二限压单元202之间的设置顺序。
在一些实施方式中,信号处理装置300包括差分信号转单端信号单元,具体的,差分信号转单端信号单元包括上下拉电路、信号转换电路和输出电路,且依次设置,也就是说,差分信号先经过上下拉电路,再传输至信号转换电路,最终被输出电路所输出。其中,上下拉电路对差分信号进行上拉和/或下拉,信号转换电路将差分信号转换为单端信号,输出电路则用于将单端信号传输到下一级电路。这里所指的下一级电路可以是信号处理装置300中进行其他处理的单元,也可以是其他功能的电路。
在一些实施方式中,请参见图4,上下拉电路包括连接在第一线路100与电源之间的第一上拉电阻r1,连接在第二线路200与电源之间的第二上拉电阻r2,以及连接在第二线路200与地之间的第一下拉电阻r3。其中第一上拉电阻r1、第二上拉电阻r2以及第一下拉电阻r3的阻值参数也是根据实际情况进行选择。在一些示例中,电源通常提供5V电压。
在一些实施方式中,信号转换电路封装为芯片。可以理解的是,在实际应用中,信号转换电路可以使用实现差分信号转换为单端芯片的功能的普通电路结构,也可以封装为芯片,同样可以使用市面上现有的芯片,例如AM26LS32芯片为一种可选的芯片。
在一些实施方式中,输出电路的一端与信号转换电路连接,具体可连接到信号转换电路的单端信号输出端,也即输出电路接收信号转换电路输出的单端信号。输出电路包括第一匹配电阻,该第一匹配电阻一端与信号转换电路的单端信号输出端,另一端可与下一级电路连接。
为了更好的对本实用新型的信号接收电路进行说明,请参见图5,示出了一种较具体的信号接收电路。下面结合图5所示的信号接收电路进行说明。
信号接收电路包括第一线路100和第二线路200,其中第一线路100的一端与第一信号端口10连接,第二线路200的一端与第二信号端口20连接,第一信号端口10和第二信号端口20与通讯线连接,分别接收通讯线传输的第一差分信号和第二差分信号。可以理解的是,第一差分信号和第二差分信号为同一组差分信号中振幅相同,相位相反的两路信号。第一线路100和第二线路200的另一端连接信号处理装置。
在第一线路100和第二线路200与第一信号端口10和第二信号端口20连接的一端,设置有阻抗匹配电阻r4,该阻抗匹配电阻r4连接在第一线路100和第二线路200之间实现阻抗匹配。在阻抗匹配电阻r4之后,第一线路100上串接有第一限流电阻r5,第二线路200上串接有第二限流电阻r6,第一限流电阻r5和第二限流电阻r6的阻值通常较大,能够较好的对第一线路100和第二线路200上的电流进行限制。第一限流电阻r5的靠近信号处理装置的一端还连接有第一双向瞬态二极管t1,第一双向瞬态二极管t1的另一端接地,同样的,第二限流电阻r6的靠近信号处理装置的一端还连接有第二双向瞬态二极管t2,第二双向瞬态二极管t2的另一端接地。应当理解的是,第一限流电阻r5与第二限流电阻r6阻值相同,并且第一双向瞬态二极管t1与第二双向瞬态二极管t2的电学参数相同,具体的参数根据实际情况进行选择。通过第一限流电阻r5和第二限流电阻r6,减少了第一线路100和第二线路200出现大电流的情况,通过接地的第一双向瞬态二极管t1与第二双向瞬态二极管t2使得第一线路100和第二线路200的电压值过高时能够将电流导入地线中避免损坏器件,从而使得电路中的器件更安全,保证了电路的稳定。
在本示例中,第一限流电阻r5和第二限流电阻r6分别设置在第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2之前,或者说,第一限流电阻r5和第二限流电阻r6更靠近于信号源(即第一信号端口10和第二信号端口20)设置。当第一线路100和第二线路200的电压值过高时,第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2导通接地,第一线路100和第二线路200中的电流先经由第一限流电阻r5和第二限流电阻r6之后,再通过第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2导入地线,能够减小第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2的负担,避免第一双向瞬态二极管t1和第二双向瞬态二极管t2直接承受过大的电流,提高其使用寿命,使得电路整体的稳定性和使用寿命更高。
在本示例中,信号处理装置包括上下拉电路,信号转换电路302以及输出电路。上下拉电路包括连接在第一线路100与5V电源之间的第一上拉电阻r1,连接在第二线路200与5V电源之间的第二上拉电阻r2,以及连接在第二线路200与地之间的第一下拉电阻r3。在本示例中信号转换电路302具体为AM26LS32芯片,其他示例中可使用其他方式实现信号转换电路302,AM26LS32芯片的第一引脚(图中1A端)和第二引脚(图中1B端)分别与第一线路100和第二线路200连接,接收第一差分信号和第二差分信号,AM26LS32芯片的使能端连接电阻。AM26LS32芯片包括第一使能端(图中G端)以及第二使能端(图中G反端),其中,第一使能端串接第一使能设置电阻r7,第一使能设置电阻r7的另一端接有5V电源,第一使能设置电阻r7还与去耦电容c1的一端连接,去耦电容c1的另一端接地;第二使能端串接第二使能设置电阻r8,第二使能设置电阻r8接地。AM26LS32芯片的第一输出端(图中1Y端)连接输出电路,输出电路包括第一阻抗匹配电阻r9,第一阻抗匹配电阻r9连接至下一级电路。可以理解的是,第一输出端对应于第一引脚和第二引脚,其输出的单端信号即第一引脚和第二引脚的第一差分信号和第二差分信号所转换出的单端信号。AM26LS32芯片还包括其他多组引脚和相应的输出端,在实际应用时,第一差分信号和第二差分信号可以任意接入对应的一组引脚,
可以理解的是,上述实施方式中,仅以一组差分信号为例进行说明,在实际应用中,同一电路中可以包括多组接收差分信号的第一线路和第二线路,并同时接收多组差分信号,相应的,信号处理装置也可以接收多组差分信号进行相应处理。示例性的,AM26LS32芯片包括有多个输出端口,可以将多组差分信号转换为单端信号输出。上述实施方式中,各器件的具体电学参数可由技术人员根据具体需求计算得出,本实用新型并不限定具体的电学参数。
本实施例还提供一种自动化设备,该自动化设备包括差分信号端口和信号接收电路,差分信号端口用于与通讯线连接以接收通讯线传输的差分信号;差分信号端口与信号接收电路连接,接收到的差分信号进入信号接收电路,信号接收电路为本实施例上述的信号接收电路,差分信号端口的第一信号端口与信号接收电路的第一线路连接,差分信号端口的第二信号端口与信号接收电路的第二线路连接,第一信号端口和第二信号端口共同接收一组差分信号。可以理解的是,在具体实施过程中,自动化设备可以是包括但不限于PLC控制、单片机控制以及FPGA控制的自动化设备。
以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型实施例所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。以上实施方式中,提及的连接关系,其可以是直接的连接,在某些情况下,也可能是间接的连接,例如连接中还通过了开关等装置。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。