CN214626961U - 一种新型电压切换电路及通信逻辑转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型电压切换电路，包括：控制信号输入端CTRL、电压第一级别输入端V1、电压第二级别输入端V2、电压输出端VOUT、反相器、第一电压开关电路以及第二电压开关电路；同时提供了一种采用该新型电压切换电路的新型通信逻辑转换电路。本实用新型提供的电压切换电路及通信逻辑转换电路，当控制信号电平转换时，逻辑门电路芯片的输出电压等级也可以发生改变；即使有多路输入输出信号，当控制信号电平转换时，可以切换全部输出电压等级，不必使用多个逻辑门电路芯片或者给每一路输出都增加电压转换电路的逻辑转换电路，减少了元器件数目，降低了成本，减少了该功能电路模块的电路板占用面积。

Description

一种新型电压切换电路及通信逻辑转换电路

技术领域

本实用新型涉及通信数字电路技术领域，具体地，涉及一种新型电压切换电路及采用该新型电压切换电路的新型通信逻辑转换电路。

背景技术

目前，在电子产品的通信数字电路中常用到控制信号和逻辑门电路配合来转换输入-输出逻辑，其结构如图1所示，通过该结构使用每一路输入信号与控制信号做逻辑运算来转换该路输出信号的电平逻辑，例如：

当控制信号为高电平时,使输出的电平和输入的电平逻辑相反，即当输入为高/低电平时，输出为低/高电平；当控制信号为低电平时,使输出的电平和输入的电平逻辑相同，即输入为高/低电平时，输出也为高/低电平；

当控制信号为高电平时,使输出的电平和输入的电平逻辑相同，即当输入为高/低电平时，输出也为高/低电平；当控制信号为低电平时,使输出的电平和输入的电平逻辑相反，即当输入为高/低电平时，输出为低/高电平。

但是，此类电平逻辑转换方式无论控制信号为高电平或者低电平，输出的高电平电压阈值都是VCC*(该逻辑门IC的高电平阈值系数)，有时候当控制信号改变时，还有要使输出的电压阈值不同于VCC*(该逻辑门IC的高电平阈值系数)的情况，如果使用两个逻辑门IC，分别用电源一和电源二供电，或者每一路输出都增加电压转换电路，成本无疑会大大增加，对电路板的面积占用也会增大。

目前没有发现同本实用新型类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种新型电压切换电路及通信逻辑转换电路。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种新型电压切换电路，包括：第一控制信号输入端CTRL、电压第一级别输入端V1、电压第二级别输入端V2、电压输出端VOUT、反相器、第一电压开关电路以及第二电压开关电路；其中：

所述反相器包括限流电阻R2和NPN三极管Q2；所述第一电压开关电路包括限流分压电阻R3、上拉分压电阻R4和PNP三极管Q3；所述第二电压开关电路包括限流电阻R1和PNP三极管Q1；

所述限流电阻R2的一端作为反相器的输入端，与所述第一控制信号输入端CTRL相连，所述限流电阻R2的另一端与所述NPN三极管Q2的基级相连，所述NPN三极管Q2的发射极与电源地相连，所述NPN三极管Q2的集电极作为反相器155的输出端，与作为所述第一电压开关电路的输入端的所述限流分压电阻R3的一端相连；

所述限流分压电阻R3的另一端分别与所述上拉分压电阻R4的一端和所述PNP三极管Q3的基极相连，所述上拉分压电阻R4的另一端与所述PNP三极管Q3的发射极及所述电压第二级别输入端V2相连，所述PNP三极管Q3的集电极作为所述第一电压开关电路的输出端，与所述电压输出端VOUT相连；

所述限流电阻R1的一端作为所述第二电压开关电路的输入端，与所述第一控制信号输入端CTRL相连，所述限流电阻R1的另一端与所述PNP三极管Q1的基级相连，所述PNP三极管Q1的发射极与所述压第一级别输入端V1相连，所述PNP三极管Q1的集电极作为所述第二电压开关电路的输出端，与所述电压输出端VOUT相连。

优选地，所述反相器中：

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，所述NPN三极管Q2关断，所述NPN三极管Q2的集电极为高电平；

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，所述NPN三极管Q2导通，所述NPN三极管Q2的集电极为低电平。

优选地，所述第一电压开关电路中：

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，所述NPN三极管Q2导通，所述PNP三极管Q3导通，所述电压输出端VOUT与所述电压第二级别输入端V2等效短路；

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，所述NPN三极管Q2关断，所述PNP三极管Q3关断，所述电压输出端VOUT与所述电压第二级别输入端V2等效开路。

优选地，所述第二电压开关电路中：

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，所述PNP三极管Q1关断，所述电压输出端VOUT与所述电压第一级别输入端V1等效开路；

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，所述PNP三极管Q1导通，所述电压输出端VOUT与所述电压第一级别输入端V1等效开路。

优选地，所述电压第一级别输入端V1和所述电压第二级别输入端V2的输入电压均为直流电压。

优选地，所述电压第一级别输入端V1和所述电压第二级别输入端V2的输入电压不相等。

优选地，所述第一控制信号输入端CTRL的高电平电压级别大于等于所述电压第一级别输入端V1的输入电压值。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种新型通信逻辑转换电路，包括：上述任一项所述的电压切换电路以及逻辑门芯片U1；其中：

所述逻辑门芯片U1设有第二控制信号输入端CTRL、电压输入端、一路或多路逻辑信号输入端以及与所述逻辑信号输入端相对应的逻辑信号输出端；

所述第二控制信号输入端CTRL的输入信号与每一路所述逻辑信号输入端的输入信号做逻辑运算后，通过相对应的所述逻辑信号输出端输出；

所述逻辑门芯片U1的电压输入端与所述电压切换电路的电压输出端VOUT连接，用于向所述逻辑门芯片U1提供电源以及改变所述逻辑门芯片U1输出电平的高电平电压等级。

优选地，所述通信逻辑转换电路的第二控制信号输入端CTRL与所述的电压切换电路的第一控制信号输入端CTRL的输入信号为同一信号。

优选地，所述电压第一级别输入端V1和所述电压第二级别输入端V2的输入电压均不超过所述逻辑门芯片U1的最高额定电压。

优选地，选择所述电压第一级别输入端V1或所述电压第二级别输入端V2的输入电压作为所述电压切换电路的输出，为所述通信逻辑转换电路提供电源。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

本实用新型提供的新型电压切换电路及通信逻辑转换电路，当控制信号电平转换时，逻辑门电路芯片的输出电压等级也可以发生改变。

本实用新型提供的新型电压切换电路及通信逻辑转换电路，即使有多路输入输出信号，当控制信号电平转换时，可以切换全部输出电压等级，不必使用多个逻辑门电路芯片或者给每一路输出都增加电压转换电路的逻辑转换电路，减少了元器件数目，降低了成本，减少了该功能电路模块的电路板占用面积。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一种现有通信逻辑转换电路结构示意图。

图2为本实用新型一优选实施例中电压切换电路结构示意图。

图3为本实用新型一优选实施例中通信逻辑转换电路结构示意图。

图4为本实用新型一优选实施例中采用图2所示电压切换电路的通信逻辑转换电路结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本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，还可以做出若干变形和改进，例如将本实施例的NPN三极管替换成NMOS、PNP三极管替换成PMOS等，这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型一实施例提供了一种电压切换电路。该电路用于通信逻辑转换电路的输出电压等级转换中。当控制信号电平转换时，逻辑门电路芯片的电源也跟随切换电源电压,以解决通信逻辑转换电路当控制信号电平转换时，逻辑门电路芯片的输出电压等级只能有一种的问题。同时，在有多路输入输出信号需要同时切换输出电压等级时，让这多路输入输出信号共用一片逻辑门芯片，并由该电压切换电路供电，以解决原来需要用多个逻辑门电路芯片或者给每一路输出都增加电压转换电路的逻辑转换电路的问题。

为达到上述目的，该实施例提供的电压切换电路，可以包括一控制信号输入端，一电压等级1电源输入端，一电压等级2电源输入端，一电源输出端；其中，电压等级1电源和电压等级2电源用于给电源输出提供备选电源，控制信号用于控制电源输出端输出的电源电压等级是电压等级1或是电压等级2。

具体地，该实施例提供的电压切换电路如下所述。

如图2所示，该实施例提供的电压切换电路，可以包括：第一控制信号输入端CTRL、电压第一级别输入端V1、电压第二级别输入端V2、电压输出端VOUT、反相器155、第一电压开关电路156以及第二电压开关电路157；其中：

反相器155包括限流电阻R2和NPN三极管Q2；电压开关电路包括限流分压电阻R3、上拉分压电阻R4和PNP三极管Q3；第二电压开关电路包括限流电阻R1和PNP三极管Q1；

限流电阻R2的一端作为反相器155的输入端，与第一控制信号输入端CTRL相连，限流电阻R2的另一端与NPN三极管Q2的基级相连，NPN三极管Q2的发射极与电源地相连，NPN三极管Q2的集电极作为反相器155的输出端，与作为第一电压开关电路156的输入端的限流分压电阻R3的一端相连；

限流分压电阻R3的另一端分别与上拉分压电阻R4的一端和PNP三极管Q3的基极相连，上拉分压电阻R4的另一端与PNP三极管Q3的发射极和电压第二级别输入端V2相连，PNP三极管Q3的集电极作为第一电压开关电路156的输出端，与电压输出端VOUT相连；

限流电阻R1的一端作为第二电压开关电路157的输入端，与第一控制信号输入端CTRL相连，限流电阻R1的另一端与PNP三极管Q1的基级相连，PNP三极管Q1的发射极与压第一级别输入端V1相连，PNP三极管Q1的集电极作为第二电压开关电路157的输出端，与电压输出端VOUT相连。

在该实施例中，作为一优选实施例，反相器155中：

当第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，NPN三极管Q2关断，NPN三极管Q2的集电极为高电平；

当第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，NPN三极管Q2导通，NPN三极管Q2的集电极为低电平。

在该实施例中，作为一优选实施例，第一电压开关电路156中：

当第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，NPN三极管Q2导通，PNP三极管Q3导通，电压输出端VOUT与电压第二级别输入端V2等效短路；

当第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，NPN三极管Q2关断，PNP三极管Q3关断，电压输出端VOUT与电压第二级别输入端V2等效开路。

在该实施例中，作为一优选实施例，第二电压开关电路157中：

当第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，PNP三极管Q1关断，电压输出端VOUT与电压第一级别输入端V1等效开路；

当第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，PNP三极管Q1导通，电压输出端VOUT与电压第一级别输入端V1等效开路。

在该实施例中，作为一优选实施例，电压第一级别输入端V1和电压第二级别输入端V2的输入电压均为直流电压。

在该实施例中，作为一优选实施例，电压第一级别输入端V1和电压第二级别输入端V2的输入电压不相等。

在该实施例中，作为一优选实施例，第一控制信号输入端CTRL的高电平电压级别大于等于电压第一级别输入端V1的输入电压值。

本实用新型一实施例提供了一种通信逻辑转换电路。该电路可以包括一电压切换单元和一逻辑信号转换单元；其中：逻辑信号转换单元可以包括一电压输入端、一控制信号输入端、一路或多路逻辑信号输入端和一路或多路与逻辑信号输入端相对应的逻辑信号输出端；其中，电压切换单元起两个作用，其一，为逻辑信号转换单元提供电源，其二，改变VCC(通信逻辑转换电路的供电电压)的电压等级，根据通信逻辑转换电路输出信号的电压输出为VCCⅹ(该逻辑信号转换单元的高电平阈值系数)来改变通信逻辑转换电路输出电压的等级；控制信号起两个作用，其一，作为一种逻辑电平与每一路输入信号作逻辑运算，其二，控制电压切换电路的输出电压。

如图3所示，该实施例提供的通信逻辑转换电路，可以包括：作为电压切换单元的上述实施例中任一项的电压切换电路150以及逻辑信号转换单元；其中：

逻辑信号转换单元设有第二控制信号输入端CTRL、电压输入端、一路或多路逻辑信号输入端以及与逻辑信号输入端相对应的逻辑信号输出端；

第二控制信号输入端CTRL与每一路逻辑信号输入端连接，逻辑信号转换单元对输入信号做逻辑运算后，通过相对应的逻辑信号输出端输出。

逻辑信号转换单元的电压输入端与电压切换单元的电压输出端VOUT连接，用于为逻辑信号转换单元提供电源和改变逻辑信号转换单元输出高电平的电压等级。

在该实施例中，作为一优选实施例，通信逻辑转换电路的第二控制信号输入端CTRL与所述的电压切换电路的第一控制信号输入端CTRL的输入信号为同一信号。

在该实施例中，作为一优选实施例，电压第一级别输入端V1和电压第二级别输入端V2的输入电压均不超过逻辑信号转换单元的最高额定电压；

选择所述电压第一级别输入端V1或所述电压第二级别输入端V2的输入电压作为所述电压切换电路的输出，为所述通信逻辑转换电路提供电源。

在该实施例中，通过第二控制信号输入端CTRL的电平为低电平或高电平，选择V1或V2的其中一个作为VOUT，使逻辑信号转换单元输出高电平的电压等级为V1ⅹ(逻辑信号转换单元的高电平阈值系数)或V2ⅹ(逻辑信号转换单元的高电平阈值系数)。具体地：

逻辑信号转换单元可以采用逻辑门芯片U1，则：

逻辑信号转换单元的输出电平的高电平电压为：VOUTⅹ(U1的高电平阈值系数)。

当所述第二控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，VOUTⅹ(U1的高电平阈值系数)＝V1ⅹ(U1的高电平阈值系数)；

当所述第二控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，VOUTⅹ(U1的高电平阈值系数)＝V2ⅹ(U1的高电平阈值系数)。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型上述实施例中提供的技术方案进行进一步详细说明如下。

如图4所示，为本实用新型实施举例提供的一种电压切换电路和采用该电压切换电路的通信逻辑转换电路。其中：

电压切换电路150包括用于控制输出电压的控制信号输入端CTRL，电压级别1的电源输入端V1，电压级别2的电源输入端V2，电压输出端VOUT，反相器155，分压电阻和PNP三极管构成的电压开关电路156，限流电阻和PNP三极管构成的电压开关电路157。

反相器155由一个限流电阻R2和NPN三极管Q2构成，R2的一端与控制信号输入端CTRL相连，为反相器155的输入端，R2的另一端与Q2的基级相连，Q2的发射极与电源地相连，Q2的集电极为反相器155的输出端，与开关电路156的电阻R3的一端相连，当控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，Q2关断，Q2的集电极为高电平，当控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，Q2导通，Q2的集电极为低电平。

开关电路156由电阻R3、电阻R4和PNP三极管Q3构成,电阻R3起限流和分压的作用，其一端与反相器155的输出端相连，另一端与分压电阻R4的一端和Q3的基级相连，R4起上拉和分压的作用，其另一端与电压级别2的电源输入端V2及PNP三极管Q3的发射极相连，Q3的发射极与电压级别2的电源输入端V2相连，Q3的集电极为开关电路156的输出端，与电压输出端VOUT相连。当控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，Q2导通，Q3导通，电压输出端VOUT与电压级别2的电源输入端V2等效短路，控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，Q2关断，Q3关断，电压输出端VOUT与电压级别2的电源输入端V2等效开路。

开关电路157由限流电阻R1和PNP三极管Q1构成,R1的一端与控制信号输入端CTRL相连，另一端与Q1的基级相连，Q1的发射极与电压级别1的电源输入端V1相连，Q1的集电极为开关电路157的输出端，与电压输出端VOUT相连。当控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，Q1关断，电压输出端VOUT与电压级别1的电源输入端V2等效开路，控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，Q1导通，电压输出端VOUT与电压级别1的电源输入端V2等效开路。

通信逻辑转换电路160包括电压切换电路150和一逻辑门芯片U1；其中，逻辑门芯片U1包括控制信号输入端CTRL、电压输入端、逻辑信号输入端TX1、RX1、TX2、RX2和逻辑信号输出端TX1-OUT、RX1-OUT、TX2-OUT、RX2-OUT。控制信号输入端CTRL与逻辑信号输入端TX1、RX1、TX2、RX2输入的每一路信号做逻辑运算后，通过逻辑信号输出端TX1-OUT、RX1-OUT、TX2-OUT、RX2-OUT输出。当控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，逻辑门芯片U1输出电平的高电平电压为V1ⅹ(U1的高电平阈值系数)；当控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，U1输出电平的高电平电压为V2ⅹ(U1的高电平阈值系数)。电压输入端输入的VCC用于向U1提供电源和改变U1输出电平的高电平电压等级。

本实用新型上述实施例提供的电压切换电路及通信逻辑转换电路，解决了现有技术中通信逻辑转换电路当控制信号电平转换时，逻辑门电路芯片的输出电压等级只能有一种的情况的问题，使得一种当控制信号电平转换时，逻辑门电路芯片的输出电压等级也可以跟随着发生转变的电路。

本实用新型上述实施例提供的电压切换电路及通信逻辑转换电路，即使有多路输入输出信号需要同时切换输出电压等级，也不必使用多个逻辑门电路芯片或者给每一路输出都增加电压转换电路的逻辑转换电路，减少元器件，降低成本，减少该电路模块的电路板占用面积。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，例如将本实施例的NPN三极管替换成NMOS、PNP三极管替换成PMOS等，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (8)

1.一种新型电压切换电路(150)，其特征在于，包括：第一控制信号输入端CTRL、电压第一级别输入端V1、电压第二级别输入端V2、电压输出端VOUT、反相器(155)、第一电压开关电路(156)以及第二电压开关电路(157)；其中：

所述反相器(155)包括限流电阻R2和NPN三极管Q2；所述第一电压开关电路(156)包括限流分压电阻R3、上拉分压电阻R4和PNP三极管Q3；所述第二电压开关电路(157)包括限流电阻R1和PNP三极管Q1；

所述限流电阻R2的一端作为反相器(155)的输入端，与所述第一控制信号输入端CTRL相连，所述限流电阻R2的另一端与所述NPN三极管Q2的基级相连，所述NPN三极管Q2的发射极与电源地相连，所述NPN三极管Q2的集电极作为反相器(155)的输出端，与作为所述第一电压开关电路(156)的输入端的所述限流分压电阻R3的一端相连；

所述限流分压电阻R3的另一端分别与所述上拉分压电阻R4的一端和所述PNP三极管Q3的基极相连，所述上拉分压电阻R4的另一端与所述PNP三极管Q3的发射极及所述电压第二级别输入端V2相连，所述PNP三极管Q3的集电极作为所述第一电压开关电路(156)的输出端，与所述电压输出端VOUT相连；

所述限流电阻R1的一端作为所述第二电压开关电路(157)的输入端，与所述第一控制信号输入端CTRL相连，所述限流电阻R1的另一端与所述PNP三极管Q1的基级相连，所述PNP三极管Q1的发射极与所述压第一级别输入端V1相连，所述PNP三极管Q1的集电极作为所述第二电压开关电路(157)的输出端，与所述电压输出端VOUT相连。

2.根据权利要求1所述的新型电压切换电路(150)，其特征在于，所述反相器(155)中：

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，所述NPN三极管Q2关断，所述NPN三极管Q2的集电极为高电平；

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，所述NPN三极管Q2导通，所述NPN三极管Q2的集电极为低电平。

3.根据权利要求1所述的新型电压切换电路(150)，其特征在于，所述第一电压开关电路(156)中：

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，所述NPN三极管Q2导通，所述PNP三极管Q3导通，所述电压输出端VOUT与所述电压第二级别输入端V2等效短路；

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，所述NPN三极管Q2关断，所述PNP三极管Q3关断，所述电压输出端VOUT与所述电压第二级别输入端V2等效开路。

4.根据权利要求1所述的新型电压切换电路(150)，其特征在于，所述第二电压开关电路(157)中：

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为高电平时，所述PNP三极管Q1关断，所述电压输出端VOUT与所述电压第一级别输入端V1等效开路；

当所述第一控制信号输入端CTRL的电平为低电平时，所述PNP三极管Q1导通，所述电压输出端VOUT与所述电压第一级别输入端V1等效开路。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的新型电压切换电路(150)，其特征在于，还包括如下任意一项或任意多项：

所述电压第一级别输入端V1和所述电压第二级别输入端V2的输入电压均为直流电压；

所述电压第一级别输入端V1和所述电压第二级别输入端V2的输入电压不相等；

所述第一控制信号输入端CTRL的高电平电压级别大于等于所述电压第一级别输入端V1的输入电压值。

6.一种新型通信逻辑转换电路(160)，其特征在于，包括：权利要求1-5中任一项所述的新型电压切换电路(150)以及逻辑门芯片U1；其中：

所述逻辑门芯片U1设有第二控制信号输入端CTRL、电压输入端、一路或多路逻辑信号输入端以及与所述逻辑信号输入端相对应的逻辑信号输出端；

所述第二控制信号输入端CTRL的输入信号与每一路所述逻辑信号输入端的输入信号做逻辑运算后，通过相对应的所述逻辑信号输出端输出；

所述逻辑门芯片U1的电压输入端与所述电压切换电路(150)的电压输出端VOUT连接，用于向所述逻辑门芯片U1提供电源以及改变所述逻辑门芯片U1输出电平的高电平电压等级。

7.根据权利要求6所述的新型通信逻辑转换电路(160)，其特征在于，所述通信逻辑转换电路(160)的第二控制信号输入端CTRL与所述的电压切换电路(150) 的第一控制信号输入端CTRL的输入信号为同一信号。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的新型通信逻辑转换电路(160)，其特征在于，还包括如下任意一项或任意多项：

所述电压第一级别输入端V1和所述电压第二级别输入端V2的输入电压均不超过所述逻辑门芯片U1的最高额定电压；

所述电压第一级别输入端V1或所述电压第二级别输入端V2的输入电压作为所述电压切换电路(150)的输出，为所述通信逻辑转换电路(160)提供电源。

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