CN216819835U - 单线隔离通讯装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种单线隔离通讯装置及系统，装置包括：通讯电路、传输分线和隔离阻抗元件。其中，通讯电路通过传输分线接入传输总线，隔离阻抗元件设置传输总线上。传输分线用于进行通讯电路和传输总线之间的通讯信号传输，隔离阻抗元件用于将传输分线发送到传输总线的高频信号限制在相互通讯的传输分线之间，并让原有传输总线上的低频通讯信号和/或电源继续传输。通讯电路包括：发送电路、接收电路和状态控制器，状态控制器分别连接发送电路和接收电路。本申请中，通过设置隔离阻抗元件，使得电源和通讯信号可以同时在单线隔离通讯装置内部进行传输，无需进行开关切换。

Description

单线隔离通讯装置及系统

技术领域

本申请涉及电子装置通讯技术领域，尤其涉及一种单线隔离通讯装置及系统。

背景技术

隔离通讯分为变压器隔离通讯，光隔离通讯，电容式隔离通讯等。传统的电容隔离通讯通过载波调制方式，不能在电源线上传输，采用差分结构即使用至少两路信号线来实现一路信号传输。在很多电子装置中，往往只有一路电源线作为接口，连接线两端的电子装置需要通讯就存在一定的难度，比如TWS耳机中，耳机与耳机仓通过电源触点进行连接，耳机需要与耳机仓进行通讯，以交换信息或实现控制。耳机与耳机仓的接触有两触点(一个电源触点、一个地触点)，现有技术中使用的大都是利用电子开关(如MOS管)来切换复用电源接触连接信号，当需要做电源传输时，将触点通过内部开关连接到电源线上，当需要做通讯信号传输时，将触点通过内部开关连接到内部通讯信号电路上，因此电源和通讯信号不能同时传输。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中电子装置之间电源和信号不能同时传输的问题，本申请提供一种单线隔离通讯装置及系统。

本申请的方案如下：

根据本申请实施例的第一方面，提供一种单线隔离通讯装置，包括：

通讯电路、传输分线和隔离阻抗元件；

所述通讯电路通过所述传输分线接入传输总线；

所述隔离阻抗元件设置在所述单线隔离通讯装置内部的传输总线上；

所述传输分线用于进行所述通讯电路和所述传输总线之间的通讯信号传输；所述隔离阻抗元件用于将传输分线发送到传输总线的高频信号限制在相互通讯的传输分线之间，并让原有传输总线上的低频通讯信号和/或电源继续传输；

所述通讯电路包括：发送电路、接收电路和状态控制器；

所述状态控制器分别连接所述发送电路和所述接收电路；

所述发送电路用于通过所述传输分线向所述传输总线发送所述通讯信号；

所述接收电路用于通过所述传输分线接收所述传输总线发送的所述通讯信号；

所述状态控制器用于在检测到所述发送电路发送所述通讯信号时，切断所述接收电路；在检测到所述接收电路接收所述通讯信号时，切断所述发送电路。

优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述单线隔离通讯装置还包括：耦合电容；

所述耦合电容设置在所述传输分线上；

所述发送电路通过所述传输分线和所述耦合电容向所述传输总线发送所述通讯信号；

所述接收电路通过所述传输分线和所述耦合电容接收所述传输总线发送的所述通讯信号。

优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述发送电路包括：

第一输入端口、第二输入端口、逻辑电路、P场效应晶体管、N场效应晶体管和第一输出端口；

所述逻辑电路分别连接所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述P场效应晶体管和所述N场效应晶体管；

所述P场效应晶体管和所述N场效应晶体管还连接所述第一输出端口；

所述第一输入端口用于输入第一使能信号；

所述第二输入端口用于输入所述通讯信号；

所述第一输出端口用于通过所述传输分线向所述传输总线输出所述通讯信号。

优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述接收电路包括：

第三输入端口、第四输入端口、高电平比较器、低电平比较器、高阈值比较电压输入端口、低阈值比较电压输入端口、锁存器、共模电压产生电路和第二输出端口；

所述第三输入端口分别连接所述高电平比较器和所述低电平比较器；

所述第四输入端口分别连接所述高电平比较器、所述低电平比较器和所述共模电压产生电路；

所述高阈值比较电压输入端口连接所述高电平比较器；

所述低阈值比较电压输入端口连接所述低电平比较器；

所述高电平比较器和所述低电平比较器还连接所述锁存器；

所述锁存器还连接所述第二输出端口；

所述第三输入端口用于输入第二使能信号；

所述高阈值比较电压输入端口用于向所述高电平比较器提供高阈值比较电压；

所述低阈值比较电压输入端口用于向所述低电平比较器提供低阈值比较电压；

所述共模电压产生电路用于向所述第四输入端口提供共模电压；

所述第四输入端口用于通过所述传输分线接收所述传输总线发送的所述通讯信号，并发送到所述高电平比较器和所述低电平比较器；

所述高电平比较器和所述低电平比较器用于将所述通讯信号与所述高阈值比较电压和所述低阈值比较电压进行比较，并将比较结果通过所述锁存器和所述第二输出端口进行输出。

优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述状态控制器分别连接所述发送电路的输入端、所述发送电路的使能端、所述接收电路的输出端和所述接收电路的使能端。

优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述状态控制器包括：

接收等待超时计数器和发送等待超时计数器。

优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述隔离阻抗元件为电感，或磁珠，或印制在PCB板上的线圈。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种单线隔离通讯系统，包括：

传输总线和多个如以上任一项所述的单线隔离通讯装置；

所述传输总线分别连接各所述单线隔离通讯装置，用于与所述单线隔离通讯装置进行通讯信号传输和/或电源传输。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请中的单线隔离通讯装置，包括：通讯电路、传输分线和隔离阻抗元件。其中，通讯电路通过传输分线接入传输总线，隔离阻抗元件设置在单线隔离通讯装置内部的传输总线上。传输分线用于进行通讯电路和传输总线之间的通讯信号传输，隔离阻抗元件用于将传输分线发送到传输总线的高频通讯信号限制在相互通讯的传输分线之间，并让原有传输总线上的低频通讯信号和/或电源继续传输。通讯电路包括：发送电路、接收电路和状态控制器，状态控制器分别连接发送电路和接收电路。发送电路用于通过传输分线向传输总线发送通讯信号，接收电路用于通过传输分线接收传输总线发送的通讯信号，状态控制器用于在检测到发送电路发送通讯信号时，切断接收电路；在检测到接收电路接收通讯信号时，切断发送电路。本申请中，通过设置隔离阻抗元件，使得电源和通讯信号可以同时在单线隔离通讯装置内部进行传输，无需进行开关切换。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置中通讯电路的电路结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置中发送电路的电路结构示意图；

图4是本申请一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置中接收电路的电路结构示意图；

图5是本申请一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置中共模电压产生电路的电路结构示意图；

图6是本申请一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置中接收电路的主要节点的波形图；

图7是本申请一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置中发送电路、接收电路和传输分线的信号波形；

图8是本申请另一个实施例提供的一种单线隔离通讯装置的结构示意图。

附图标记：通讯电路-1；发送电路-11；第一输入端口-111；第二输入端口-112；逻辑电路-113；P场效应晶体管-114；N场效应晶体管-115；第一输出端口-116；接收电路-12；第三输入端口-121；第四输入端口-122；高电平比较器-123；低电平比较器-124；高阈值比较电压输入端口-125；低阈值比较电压输入端口-126；锁存器-127；共模电压产生电路-128；第二输出端口-129；状态控制器-13；传输分线-2；传输总线-3；隔离阻抗元件-4；耦合电容-5。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

一种单线隔离通讯装置，参照图1，包括：

通讯电路1、传输分线2和隔离阻抗元件4；

通讯电路1通过传输分线2接入传输总线3；

隔离阻抗元件4设置在单线隔离通讯装置内部的传输总线3上；

传输分线2用于进行通讯电路1和传输总线3之间的通讯信号传输；

通讯电路1包括：发送电路11、接收电路12和状态控制器13；

状态控制器13分别连接发送电路11和接收电路12；

发送电路11用于通过传输分线2向传输总线3发送通讯信号；

接收电路12用于通过传输分线2接收传输总线3发送的通讯信号；

状态控制器13用于在检测到发送电路11发送通讯信号时，切断接收电路12；在检测到接收电路12接收通讯信号时，切断发送电路11。

如图1所示，传输分线为单线隔离通讯装置中Y轴方向的传输线，传输总线为单线隔离通讯装置中X轴方向的传输线。本实施例中的方案应用于1对1或1对多或多对多的电子装置间的通讯，所以单线隔离通讯装置可以为多个，各单线隔离通讯装置均接入传输总线3。

本实施例中，通过在接入到单线隔离通讯装置内部的传输总线3上设置隔离阻抗元件4，隔离阻抗元件4用于将传输分线发送到传输总线的高频通讯信号限制在相互通讯的传输分线之间，并让原有传输总线上的低频通讯信号和/或电源继续传输。隔离阻抗元件4使得电源和通讯信号可以同时在单线隔离通讯装置内部进行传输，无需进行开关转换。

本实施例中，隔离阻抗元件4可以设置在单线隔离通讯装置内部，也可以设置在依附设置在单线隔离通讯装置外侧。

隔离阻抗元件4可以但不限于为电感或磁珠。

由于通讯电路设置在PCB板上，隔离阻抗元件也可以为缠绕在所述PCB板上的线圈，该种设计相对于直接采用电感或磁珠更为节省成本。

参照图2，通讯电路1包括：发送电路11、接收电路12和状态控制器13。

优选的，状态控制器13分别连接发送电路11的输入端、发送电路11的使能端、接收电路12的输出端和接收电路12的使能端。

具体的，参照图3，发送电路11包括：

第一输入端口111、第二输入端口112、逻辑电路113、P场效应晶体管114、N场效应晶体管115和第一输出端口116；

逻辑电路113分别连接第一输入端口111、第二输入端口112、P场效应晶体管114和N场效应晶体管115；

P场效应晶体管114和N场效应晶体管115还连接第一输出端口116；

可选的，本实施例中的逻辑电路113包括：第一反相器、第二反相器、或门和与门；

具体的，第一输入端口111分别连接第一反相器和与门；

第二输入端口112连接第二反相器；

第一反相器还连接或门；

第二反相器还连接或门和与门；

或门还连接P场效应晶体管114；

与门还连接N场效应晶体管115。

实施时，第一输入端口111用于输入第一使能信号；

第二输入端口112用于输入通讯信号；

第一输出端口116用于通过传输分线2向传输总线3输出通讯信号；

具体的，第一输入端口111输入为0时，P场效应晶体管114和N场效应晶体管115关断，电压输出端口呈现高阻态；第一输入端口111输入为1时，若第二输入端口112输入也为1，P场效应晶体管114开启，N场效应晶体管115关断，电压输出端口输出为1；一输入端口输入为1时，若第二输入端口112输入为0，P场效应晶体管114关断，N场效应晶体管115开启，电压输出端口输出为0。

发送电路11中有一个发送使能信号EN_TX，一个输入通讯信号TX，一个输出信号AC，分别对应第一输入端口111、第二输入端口112和第一输出端口116。

参照图4，接收电路12包括：

第三输入端口121、第四输入端口122、高电平比较器123、低电平比较器124、高阈值比较电压输入端口125、低阈值比较电压输入端口126、锁存器127、共模电压产生电路128和第二输出端口129；

第三输入端口121分别连接高电平比较器123和低电平比较器124；

第四输入端口122分别连接高电平比较器123、低电平比较器124和共模电压产生电路128；

高阈值比较电压输入端口125连接高电平比较器123；

低阈值比较电压输入端口126连接低电平比较器124；

高电平比较器123和低电平比较器124还连接锁存器127；

锁存器127还连接第二输出端口129；

第三输入端口121用于输入第二使能信号；

高阈值比较电压输入端口125用于向高电平比较器123提供高阈值比较电压；

低阈值比较电压输入端口126用于向低电平比较器124提供低阈值比较电压；

共模电压产生电路128用于向第四输入端口122提供共模电压；

第四输入端口122用于通过传输分线2接收传输总线3发送的通讯信号，并发送到高电平比较器123和低电平比较器124；

高电平比较器123和低电平比较器124用于将通讯信号与高阈值比较电压和低阈值比较电压进行比较，并将比较结果通过锁存器127和第二输出端口129进行输出。

共模电压产生电路128的电路图参照图5。

如图4所示，VREFH为AC的高阈值比较电压，VREFL为AC的低阈值比较电压，COMPH，COMPL为比较器的输出，共模电压产生电路128给AC产生一个共模电压，当AC没有发送和接收信号，或传输总线3处于空闲时，AC稳定在预设的共模电压，EN_RX用于对接收电路12使能，主要节点的波形如图6所示。

状态控制器13包括：

接收等待超时计数器和发送等待超时计数器；

状态控制器13用于在检测到第四输入端口122接收到通讯信号时，控制第三输入端口121输入为1，第一输入端口111输入为0，并控制接收等待超时计数器进行复位和计数；在检测到第二输入端口112发送通讯信号时，控制第一输入端口111输入为1，第三输入端口121输入为0，并控制发送等待超时计数器进行复位和计数。

本实施例中，状态控制器13的控制逻辑为，在总线空闲时，使第三输入端口121为1和第一输入端口111输入为0。在检测到接收电路12接收通讯信号时，切断发送电路11，操作过程为控制第三输入端口121输入为1，第一输入端口111输入为0，并控制接收等待超时计数器进行复位，并在接收等待超时计数器进行计数的过程中使第三输入端口121保持输入为1，持续使能，在接收等待超时计数器计数到预设时间时，结束接收。在检测到发送电路11发送通讯信号时，切断接收电路12，操作过程为控制第一输入端口111输入为1，第三输入端口121输入为0，并控制发送等待超时计数器进行复位，并在发送等待超时计数器进行计数的过程中使第一输入端口111保持输入为1，持续使能，在发送等待超时计数器计数到预设时间时，结束发送，第一输入端口111为0，第三输入端口121输入为1。

图7是发送电路11、接收电路12和传输总线3的信号波形。发送电路11的发送信号的上升沿或下降沿通过发送侧的耦合电容5在传输总线3上耦合出一个向上的脉冲信号或一个向下的脉冲信号，传输总线3的这个信号通过接收侧的传输分线2的耦合电容5将这些脉冲耦合到接收侧的接收电路12，接收侧的接收电路12将接收到的信号进行解调，最后还原出发送侧的发送数据。

本实施例中的单线隔离通讯装置包括：通讯电路1、传输分线2和隔离阻抗元件4。其中，通讯电路1通过传输分线2接入传输总线3，隔离阻抗元件4设置传输总线3上。传输分线2用于进行通讯电路1和传输总线3之间的通讯信号传输，隔离阻抗元件4用于将传输分线2发送到传输总线3的高频信号限制在相互通讯的传输分线2之间，并让原有传输总线3上的低频通讯信号和/或电源继续传输。通讯电路1包括：发送电路11、接收电路12和状态控制器13，状态控制器13分别连接发送电路11和接收电路12。本申请中，通过设置隔离阻抗元件4，使得电源和通讯信号可以同时在单线隔离通讯装置内部进行传输，无需进行开关切换。

一些实施例中的单线隔离通讯装置，参照图8，单线隔离通讯装置还包括：耦合电容5；

耦合电容5设置在传输分线2上；

发送电路11通过传输分线2和耦合电容5向传输总线3发送通讯信号；

接收电路12通过传输分线2和耦合电容5接收传输总线3发送的通讯信号。

现有技术中，两个电子设备之间同时发送信号时会造成两边串通，通讯电路烧坏等风险，本实施例中，通过在传输分线2上设置耦合电容5，避免了通讯电路烧坏的风险。

本实施例中通过耦合电容5将通讯电路1的通讯信号耦合到传输分线2，或将传输分线2上的通讯信号耦合到通讯电路1。

一种单线隔离通讯系统，参照图1或图8，包括：

传输总线3和多个如以上任一实施例中的单线隔离通讯装置；

传输总线3分别连接各单线隔离通讯装置，用于与单线隔离通讯装置进行电源传输和通讯信号传输。

如图1或图8所示，传输分线为单线隔离通讯装置中Y轴方向的传输线，传输总线为单线隔离通讯装置中X轴方向的传输线。本实施例中的单线隔离通讯系统应用于1对多或多对多的电子装置间的通讯，单线隔离通讯装置可以为多个，各单线隔离通讯装置均接入传输总线3。

本实施例中的单线隔离通讯系统中包括多个单线隔离通讯装置，单线隔离通讯装置包括：通讯电路、传输分线和隔离阻抗元件。其中，通讯电路通过传输分线接入传输总线，隔离阻抗元件设置在单线隔离通讯装置内部的传输总线上。传输分线用于进行通讯电路和传输总线之间的通讯信号传输，传输分线上设置有耦合电容，隔离阻抗元件用于将传输分线发送到传输总线的高频通讯信号限制在相互通讯的传输分线之间，并让原有传输总线上的低频通讯信号和/或电源继续传输。通讯电路包括：发送电路、接收电路和状态控制器，状态控制器分别连接发送电路和接收电路。本申请中，通过设置隔离阻抗元件以及在传输分线上设置耦合电容，使得电源和通讯信号可以同时在单线隔离通讯装置内部进行传输，无需进行开关切换。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种单线隔离通讯装置，其特征在于，包括：

通讯电路、传输分线和隔离阻抗元件；

所述通讯电路通过所述传输分线接入传输总线；

所述隔离阻抗元件设置在所述传输总线上；

所述传输分线用于进行所述通讯电路和所述传输总线之间的通讯信号传输；

所述通讯电路包括：发送电路、接收电路和状态控制器；

所述状态控制器分别连接所述发送电路和所述接收电路；

所述发送电路用于通过所述传输分线向所述传输总线发送所述通讯信号；

所述接收电路用于通过所述传输分线接收所述传输总线发送的所述通讯信号；

所述状态控制器用于在检测到所述发送电路发送所述通讯信号时，切断所述接收电路；在检测到所述接收电路接收所述通讯信号时，切断所述发送电路。

2.根据权利要求1所述的单线隔离通讯装置，其特征在于，所述单线隔离通讯装置还包括：耦合电容；

所述耦合电容设置在所述传输分线上；

所述发送电路通过所述传输分线和所述耦合电容向所述传输总线发送所述通讯信号；

所述接收电路通过所述传输分线和所述耦合电容接收所述传输总线发送的所述通讯信号。

3.根据权利要求1所述的单线隔离通讯装置，其特征在于，所述发送电路包括：

第一输入端口、第二输入端口、逻辑电路、P场效应晶体管、N场效应晶体管和第一输出端口；

所述逻辑电路分别连接所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述P场效应晶体管和所述N场效应晶体管；

所述P场效应晶体管和所述N场效应晶体管还连接所述第一输出端口；

所述第一输入端口用于输入第一使能信号；

所述第二输入端口用于输入所述通讯信号；

所述第一输出端口用于通过所述传输分线向所述传输总线输出所述通讯信号。

4.根据权利要求1所述的单线隔离通讯装置，其特征在于，所述接收电路包括：

第三输入端口、第四输入端口、高电平比较器、低电平比较器、高阈值比较电压输入端口、低阈值比较电压输入端口、锁存器、共模电压产生电路和第二输出端口；

所述第三输入端口分别连接所述高电平比较器和所述低电平比较器；

所述第四输入端口分别连接所述高电平比较器、所述低电平比较器和所述共模电压产生电路；

所述高阈值比较电压输入端口连接所述高电平比较器；

所述低阈值比较电压输入端口连接所述低电平比较器；

所述高电平比较器和所述低电平比较器还连接所述锁存器；

所述锁存器还连接所述第二输出端口；

所述第三输入端口用于输入第二使能信号；

所述高阈值比较电压输入端口用于向所述高电平比较器提供高阈值比较电压；

所述低阈值比较电压输入端口用于向所述低电平比较器提供低阈值比较电压；

所述共模电压产生电路用于向所述第四输入端口提供共模电压；

所述第四输入端口用于通过所述传输分线接收所述传输总线发送的所述通讯信号，并发送到所述高电平比较器和所述低电平比较器；

所述高电平比较器和所述低电平比较器用于将所述通讯信号与所述高阈值比较电压和所述低阈值比较电压进行比较，并将比较结果通过所述锁存器和所述第二输出端口进行输出。

5.根据权利要求1所述的单线隔离通讯装置，其特征在于，所述状态控制器分别连接所述发送电路的输入端、所述发送电路的使能端、所述接收电路的输出端和所述接收电路的使能端。

6.根据权利要求5所述的单线隔离通讯装置，其特征在于，所述状态控制器包括：

接收等待超时计数器和发送等待超时计数器。

7.根据权利要求1所述的单线隔离通讯装置，其特征在于，所述隔离阻抗元件为电感，或磁珠，或印制在PCB板上的线圈。

8.一种单线隔离通讯系统，其特征在于，包括：

传输总线和多个如权利要求1-7任一项所述的单线隔离通讯装置；

所述传输总线分别连接各所述单线隔离通讯装置，用于与所述单线隔离通讯装置进行通讯信号传输和/或电源传输。

Images