CN217486482U - Rs232信号接收电路及芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种RS232信号接收电路及芯片，包括：钳位单元、电平移位单元以及逻辑输出单元。钳位单元与地电压和电源电压相连，用于钳位RS232信号；电平移位单元与钳位单元相连，用于钳位RS232信号的低电平信号；逻辑输出单元与电平移位单元相连，用于接收RS232信号并在转换后输出。本实用新型的RS232信号接收电路，通过很少的元器件完成了对RS232信号的接收，相比较传统方案，芯片成本显著降低；通过电平移位单元进一步钳位RS232信号的低电平信号，从而提高反相器的使用寿命。同时，整个电路在DC(输入RS232信号为0)静态功耗几乎为零，大大提高了其低功耗的应用覆盖。

Description

RS232信号接收电路及芯片

技术领域

本实用新型是关于集成电路领域，特别是关于一种RS232信号接收电路及芯片。

背景技术

RS232通信广泛应用于计算机及工业控制领域。根据EIA-RS-232C标准规定，在RS232通信中，当信号电平处于+3V～+15V时，识别为逻辑“0”，当信号电平处于-3V～-15V时，识别为逻辑“1”，介于-3V～+3V之间的信号为无效信号。

如图1所示，现有的技术中的RS232收发器芯片或包含RS232接口的集成电路产品，均采用电平转换电路将-15V～+15V的RS232信号转换为低电压信号，然后再通过一个低压比较器来识别并接收。当然，也可以不通过电平转换电路，直接采用一个高压比较器来识别并接收RS232信号。

综合上述两种RS232信号接收电路的现有方案，都需要消耗比较多的电路成本，以及需要一定的DC功耗，限制了其在一些低成本和低功耗产品的应用。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种RS232信号接收电路及芯片，其能够降低成本并在极低的功耗下完成RS232信号的识别和接收。

为实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种RS232信号接收电路，包括：钳位单元、电平移位单元以及逻辑输出单元。

钳位单元与地电压和电源电压相连，用于钳位RS232信号；电平移位单元与钳位单元相连，用于钳位RS232信号的低电平信号；逻辑输出单元与电平移位单元相连，用于接收RS232信号并在转换后输出。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述电平移位单元包括与钳位单元和逻辑输出单元相连的晶体管，所述晶体管用于抬高RS232信号的低电平信号。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述晶体管为P沟道MOS管，所述晶体管的源极与钳位单元相连，所述晶体管的漏极与逻辑输出单元相连，所述晶体管的栅极接地。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述逻辑输出单元包括若干反相器，所述反相器的输入端与电平移位单元相连，所述反相器用于对RS232信号进行反相和整形并输出。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述反相器包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的源极与电源电压相连，所述第一MOS管和第二MOS管的栅极相连并与电平移位单元相连，所述第一MOS管和第二MOS管漏极相连，所述第二MOS管的源极与地电压相连。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述逻辑输出单元包括若干比较器，所述比较器的输入端与电平移位单元相连，所述比较器用于对RS232信号进行反相和整形并输出。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述钳位单元包括第一电阻、高电平钳位模块和低电平钳位模块，所述第一电阻的第一端为RS232信号的输入端，所述高电平钳位模块与第一电阻的第二端和电源电压相连，所述低电平钳位模块与第一电阻的第二端和地电压相连，所述高电平钳位模块用于钳位RS232信号的高电平信号，所述低电平钳位模块用于钳位RS232信号的低电平信号。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述高电平钳位模块包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与第一电阻的第二端相连，所述第一二极管的阴极与电源电压相连。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述低电平钳位模块包括第二二极管，所述第二二极管的阴极与第一电阻的第二端相连，所述第二二极管的阳极与地电压相连。

本是实用新型还公开一种芯片，包括所述的RS232信号接收电路。

与现有技术相比，根据本实用新型实施例的RS232信号接收电路及芯片，通过很少的元器件完成了对RS232信号的接收，相比较传统方案，芯片成本显著降低。通过电平移位单元进一步钳位RS232信号的低电平信号，从而提高反相器的使用寿命；同时，整个电路的DC(输入RS232信号为0)静态功耗几乎为零，大大提高了其低功耗的应用覆盖。

附图说明

图1是现有技术的RS232信号接收电路的电路原理图。

图2是根据本实用新型一实施例的RS232信号接收电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施例进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施例的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图2所示，一种RS232信号接收电路，包括：钳位单元10、电平移位单元20以及逻辑输出单元30。

钳位单元10与地电压和电源电压VCC相连，钳位单元10用于钳位RS232信号。

具体的，钳位单元10包括第一电阻R1、高电平钳位模块和低电平钳位模块。第一电阻R1的第一端为RS232信号的输入端，高电平钳位模块与第一电阻R1的第二端和电源电压VCC相连，低电平钳位模块与第一电阻R1的第二端和地电压相连，高电平钳位模块用于钳位RS232信号的高电平信号，低电平钳位模块用于钳位RS232信号的低电平信号。

进一步的，高电平钳位模块包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与第一电阻R1的第二端相连，第一二极管D1的阴极与电源电压VCC相连。低电平钳位模块包括第二二极管D2，第二二极管D2的阴极与第一电阻R1的第二端相连，第二二极管D2的阳极与地电压相连。

通过第一二极管D1和第二二极管D2将RS232信号钳位于-VBE2～(VCC+VBE1)之间，VBE1为第一二极管D1的导通电压，VBE2为第二二极管D2的导通电压，VCC为电源电压VCC。在其他实施例中，第一二极管D1和第二二极管D2可以被MOS管或三极管替代。

如图2所示，电平移位单元20与钳位单元10相连，电平移位单元20用于钳位RS232信号的低电平信号。

具体的，电平移位单元20包括与钳位单元10和逻辑输出单元30相连的晶体管P1，晶体管P1用于抬高RS232信号的低电平信号。在本实施例中，晶体管P1为P沟道MOS管，晶体管P1的源极与第一电阻R1的第二端相连，晶体管P1的漏极与逻辑输出单元30相连，晶体管P1的栅极接地。在其他实施例中，通过改变连接结构，晶体管P1可以选用N沟道MOS管、二极管或者三极管。

通过设置晶体管P1能够将RS232信号最终钳位于(-VBE2+VTHP1)～(VCC+VBE1)之间，从而满足逻辑输出单元30的输入电压范围的要求，其中，VTHP1为晶体管P1的开启电压。

如图2所示，逻辑输出单元30与电平移位单元20相连，逻辑输出单元30用于接收RS232信号并在转换后输出。

具体的，逻辑输出单元30包括若干反相器INV1。本实施例中的反相器INV1设置有一个，反相器INV1的输入端与电平移位单元20相连，反相器INV1用于对RS232信号进行反相和整形并输出。

进一步的，反相器INV1包括第一MOS管P2和第二MOS管N1。第一MOS管P2的源极与电源电压VCC相连，第一MOS管P2和第二MOS管N1的栅极相连并与晶体管P1的漏极相连，第一MOS管P2和第二MOS管N1漏极相连，第二MOS管N1的源极与地电压相连。

通过晶体管P1将输入至反相器INV1的RS232信号的低电平信号抬高，使得RS232信号的低电平信号高于0V，从而抬高了第一MOS管P2的栅极电压，进一步降低了第一MOS管P2的栅极和源极之间的电压。避免第一MOS管P2的栅极和源极之间的电压长期大于电源电压，从而急剧减少第一MOS管P2的使用寿命，甚至会使得第一MOS管P2的翻转阈值产生漂移。

在其他实施例中，逻辑输出单元30可以选用若干比较器来代替反相器INV1，比较器的输入端与电平移位单元20相连，比较器用于对RS232信号进行反相和整形并输出。

本实施例的工作原理：

当输入的RS232信号的高电平信号超过电源电压VCC时，第一二极管D1导通，从而将高电平信号钳位于VCC+VBE1，然后通过晶体管P1传输至反相器INV1；当输入的RS232信号的低电平低于0V时，第二二极管D2导通，从而将低电平信号钳位于-VBE2，然后通过晶体管P1将低电平信号再抬升VTHP1后传输至反相器INV1；当输入的RS-232信号的电平信号处于0V和VCC之间时，电平信号可以无损的传输至反相器INV1。

本实用新型还公开了一种芯片，包括上述的RS232信号接收电路。

综合以上，本实用新型通过很少的元器件完成了对RS232信号的接收，相比较传统方案，芯片成本显著降低。同时，整个电路的DC(输入RS232信号为0)静态功耗几乎为零，大大提高了其低功耗的应用覆盖。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种RS232信号接收电路，其特征在于，包括：

钳位单元，与地电压和电源电压相连，用于钳位RS232信号；

电平移位单元，与钳位单元相连，用于钳位RS232信号的低电平信号；以及

逻辑输出单元，与电平移位单元相连，用于接收RS232信号并在转换后输出。

2.如权利要求1所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述电平移位单元包括与钳位单元和逻辑输出单元相连的晶体管，所述晶体管用于抬高RS232信号的低电平信号。

3.如权利要求2所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述晶体管为P沟道MOS管，所述晶体管的源极与钳位单元相连，所述晶体管的漏极与逻辑输出单元相连，所述晶体管的栅极接地。

4.如权利要求1所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述逻辑输出单元包括若干反相器，所述反相器的输入端与电平移位单元相连，所述反相器用于对RS232信号进行反相和整形并输出。

5.如权利要求4所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述反相器包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的源极与电源电压相连，所述第一MOS管和第二MOS管的栅极相连并与电平移位单元相连，所述第一MOS管和第二MOS管漏极相连，所述第二MOS管的源极与地电压相连。

6.如权利要求1所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述逻辑输出单元包括若干比较器，所述比较器的输入端与电平移位单元相连，所述比较器用于对RS232信号进行反相和整形并输出。

7.如权利要求1所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述钳位单元包括第一电阻、高电平钳位模块和低电平钳位模块，所述第一电阻的第一端为RS232信号的输入端，所述高电平钳位模块与第一电阻的第二端和电源电压相连，所述低电平钳位模块与第一电阻的第二端和地电压相连，所述高电平钳位模块用于钳位RS232信号的高电平信号，所述低电平钳位模块用于钳位RS232信号的低电平信号。

8.如权利要求7所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述高电平钳位模块包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与第一电阻的第二端相连，所述第一二极管的阴极与电源电压相连。

9.如权利要求7所述的RS232信号接收电路，其特征在于，所述低电平钳位模块包括第二二极管，所述第二二极管的阴极与第一电阻的第二端相连，所述第二二极管的阳极与地电压相连。

10.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的RS232信号接收电路。

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