CN217846925U - 一种控制电路及控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制电路及控制系统。控制电路包括：信号转换芯片和开关模块；信号转换芯片包括2n个差分信号输入端和n个单端信号输出端，信号转换芯片用于将差分信号转换为单端信号；其中，n为大于或等于1的正整数；开关模块包括n个开关单元，每一开关单元的输入端与一个单端信号输出端电连接，每一开关单元的输出端用于与一个待控制设备的控制端电连接。本实用新型实施例提供了一种可靠性高的信号转换电路，实现对待控制设备的准确控制。

Description

一种控制电路及控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制领域，尤其涉及一种控制电路及控制系统。

背景技术

在工业场景中，许多控制设备输出的控制信号为差分信号，而待控制设备需要采用单端信号控制。目前，为了有效控制待控制设备，通常采用差分转换电路将差分信号转换为单端信号。

但是，差分转换电路通常由多个分离元器件组成。这样，在高速率信号传输的情况下，各元器件引脚之间的寄生参数可能会影响到信号传输速率，导致信号失真严重，此外，现有差分转换电路的输出信号的电压范围较小，无法适用于大多数工业经常。因此亟需一种可靠性高、适用面广的信号转换电路实现对待控制设备的准确控制。

实用新型内容

本实用新型提供了一种控制电路及控制系统，以提供一种可靠性高、适用面广的信号转换电路，实现对待控制设备的准确控制。

根据本实用新型的一方面，提供了一种控制电路，包括：

信号转换芯片和开关模块；

所述信号转换芯片包括2n个差分信号输入端和n个单端信号输出端，所述信号转换芯片用于将差分信号转换为单端信号；其中，n为大于或等于1的正整数；

所述开关模块包括n个开关单元，每一开关单元的输入端与一个所述单端信号输出端电连接，每一所述开关单元的输出端用于与一个待控制设备的控制端电连接；所述开关单元用于接收到信号转换芯片输出的单端信号后，根据单端信号和待控制设备连接的电源信号控制对应的待控制设备打开。

可选的，所述开关单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与所述单端信号输出端电连接，所述第一晶体管的第一极接地，所述第一晶体管的第二极与待控制设备的控制端电连接。

可选的，所述第一晶体管为NPN型三级管，或者所述第一晶体管为P型MOS管。

可选的，所述开关单元还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述单端信号输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一晶体管的控制端电连接。

可选的，所述开关单元包括第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述第二晶体管的控制端与所述单端信号输出端电连接，所述第二晶体管的第二极与所述第三晶体管的控制端电连接，所述第三晶体管的第二极与所述第四晶体管的控制端电连接；

所述第二晶体管的第二极、所述第三晶体管的第二极以及所述第四晶体管的第一极均用于接收第一电平信号，所述第二晶体管的第一极和所述第三晶体管的第一极均接地，所述第四晶体管的第二极用于与所述待控制设备的控制端电连接。

可选的，所述开关单元还包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容；

所述第二电阻的第一端与所述第二晶体管的第二极电连接，所述第三电阻的第一端以及所述第四电阻的第一端均与所述第三晶体管的第二极电连接，所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端均与所述第四晶体管的第一极电连接；

所述第四电阻的第二端和所述第一电容的第一端均与所述第四晶体管的控制端电连接，所述第一电容的第二端与所述第四晶体管的第一极电连接；

所述第二电容的第一端与所述第四晶体管的第二极电连接，所述第二电容的第二端接地。

可选的，所述开关单元还包括第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述单端信号输出端电连接，所述第五电阻的第二端与所述第二晶体管的控制端电连接。

可选的，所述第二晶体管和所述第三晶体管均为NPN型三级管，所述第四晶体管为P型MOS管；

或者所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管均为P型MOS管。

可选的，所述电路还包括：

第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子；

所述第一接线端子的输入端用于接收第二电平信号，所述第一接线端子的输出端与所述信号转换芯片的电源端电连接；

所述第二接线端子的n个输入端分别与n个所述开关单元的输出端电连接，所述第二接线端子的n个输出端用于连接待控制设备；

所述第三接线端子的2n个输入端用于接收差分信号，所述第三接线端子的2n个输出端分别与所述信号转换芯片的2n个差分信号输入端电连接；

所述第四接线端子的输入端用于接收电源信号，所述第四接线端子的输出端用于连接所述待控制设备。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种控制系统，包括：

控制设备、待控制设备和本实用新型任意实施例所述的控制电路；

所述控制设备的输出端与所述控制电路的差分信号输入端电连接，所述待控制设备的控制端与所述控制电路的开关单元的输出端电连接。

本实用新型实施例的控制电路包括信号转换芯片和开关模块(开关模块包括n个开关单元)，信号转换芯片与开关模块连接。信号转换芯片用于将差分信号转换为单端信号。开关单元用于根据单端信号和待控制设备连接的电源信号控制待控制设备的打开，有效地调整了单端信号的电流输出方向，即调整输出信号的电压范围，这样即可有效扩大适用范围。本实施例使用信号转换芯片即可完成差分信号转换为单端信号，相对于采用分离的元器件组成的电路进行差分信号转换，采用集成的芯片进行转换可靠性高，寄生参数小。综上，本实施例提供的控制电路有效地提高了信号传输可靠性以及适用范围。

具体的，对于高速率应用场景，本实施例提供的控制电路中信号抖动性好，波形陡峭，信号质量更好。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种控制电路的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种开关单元的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实施例提供了一种控制电路，图1是本实用新型实施例提供的一种控制电路的示意图，参考图1，该控制电路包括：

信号转换芯片10和开关模块20。

信号转换芯片10包括2n个差分信号输入端和n个单端信号输出端，信号转换芯片10用于将差分信号转换为单端信号；其中，n为大于或等于1的正整数。

开关模块20包括n个开关单元21，每一开关单元21的输入端与一个单端信号输出端电连接，每一开关单元21的输出端用于与一个待控制设备30的控制端电连接。开关单元21用于接收到信号转换芯片10输出的单端信号后，根据单端信号和待控制设备30连接的电源信号V0控制对应的待控制设备30打开。

具体的，差分信号输入端用于输入差分信号，信号转换芯片10用于将差分信号转换为单端信号，单端信号输出端用于输出单端信号，单端信号输出到开关单元21时，开关单元21导通，开关单元21输出的信号与开关单元21连接的待控制设备30接收的电源信号V0的大小不同。待控制设备30接收到开关单元21输出的信号后，待控制设备30打开。开关单元21用于调整单端信号的电流输出方向，以适应不同的待控制设备。示例性的，当开关单元21输出的电流流向为由待控制设备30流向开关单元21时，开关单元21输出的电压小于电源信号V0时，待控制设备30打开。当开关单元21输出的电流流向为由开关单元21流向待控制设备30时，开关单元21输出的电压大于电源信号V0时，待控制设备30打开。

其中，信号转换芯片10可以为AM26LS32ACDRG4等集成芯片，使用集成芯片转换差分信号，可靠性高，寄生参数小，适用于高速率应用场景，速率可以达到200Khz以上，且信号抖动性好，波形陡峭，信号质量更好。开关单元21可以包括至少一个晶体管，示例性的每一开关单元21可以包括一个NPN型三极管，则开关单元21可以输出NPN控制信号。开关单元21的个数可以根据需要设置，示例性的可以设置开关模块20包括三个开关单元21，三个开关单元21输出的信号可以对编码器等待控制设备30进行控制。

本实用新型实施例的控制电路包括信号转换芯片10和开关模块20；信号转换芯片10用于将差分信号转换为单端信号，开关单元21用于调整单端信号的电流输出方向，本实施例使用信号转换芯片10转换差分信号，相对于采用分离的元器件组成的电路进行差分信号转换，采用集成的芯片进行转换可靠性高，寄生参数小，适用于高速率应用场景，且信号抖动性好，波形陡峭，信号质量更好。

图2是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图，可选的，参考图2，开关单元包括第一晶体管，第一晶体管的控制端与单端信号输出端电连接，第一晶体管的第一极接地，第一晶体管的第二极与待控制设备的控制端电连接。

具体的，参考图2，图2示出了三个开关单元，第一个开关单元211包括第一晶体管Q1，第二开关单元212包括第一晶体管Q2，第三开关单元213包括第一晶体管Q3。第一开关单元211的输入端A_Y、第二开关单元212的输入端B_Y和第三开关单元213的输入端Z_Y分别与信号转换芯片10的三个单端信号输出端电连接。第一开关单元211的输出端A_OUT、第二开关单元212的输出端B_OUT和第三开关单元213的输出端Z_OUT分别与待控制设备电连接。信号转换芯片10的差分信号输入端A+和A-输入的差分信号转换后得到的单端信号通过第一开关单元211的输出端A_OUT输出，差分信号输入端B+和B-输入的差分信号转换后得到的单端信号通过第二开关单元212的输出端B_OUT输出，差分信号输入端Z+和Z-输入的差分信号转换后得到的单端信号通过第三开关单元213的输出端Z_OUT输出。具体的，信号转换芯片10的单端信号输出端输出单端信号时，相应的开关单元的第一晶体管导通，输出控制信号，相应的待控制设备打开。

图3是本实用新型实施例提供的一种开关单元的示意图，可选的，参考图2和图3，第一晶体管(Q1、Q2和Q3)为NPN型三级管，或者第一晶体管(Q1、Q2和Q3)为P型MOS管。即开关单元输出的信号为NPN信号，可以适用于采用NPN信号控制的待控制设备的控制，例如可以实现对编码器的控制。

需要说明的是，第一晶体管为NPN型三级管时，第一晶体管的控制端为基极B，第一极为发射极E，第二极为集电极C。第一晶体管为P型MOS管时，第一晶体管的控制端为栅极G，第一极为源极S，第二极为漏极D。

可选的，开关单元还包括第一电阻，第一电阻的第一端与单端信号输出端电连接，第一电阻的第二端与第一晶体管的控制端电连接。

具体的，参考图2，第一开关单元211包括第一电阻R1，第二开关单元212包括第一电阻R2,第三开关单元213包括第一电阻R3。第一电阻(R1、R2和R3)用于调节与其连接的第一晶体管的静态工作点，即调节与其连接的第一晶体管的导通电流，从而调节第一晶体管的工作特性，使信号转换芯片10输出单端信号后，第一晶体管能够在快速导通，实现对待控制设备的控制。

图4是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图，可选的，参考图4，开关单元21包括第二晶体管Q22、第三晶体管Q23和第四晶体管Q24；第二晶体管Q22的控制端与单端信号输出端电连接，第二晶体管Q22的第二极与第三晶体管Q23的控制端电连接，第三晶体管Q23的第二极与第四晶体管Q24的控制端电连接；第二晶体管Q22的第二极、第三晶体管Q23的第二极以及第四晶体管Q24的第一极均用于接收第一电平信号V1，第二晶体管Q22的第一极和第三晶体管Q23的第一极均接地，第四晶体管Q24的第二极用于与待控制设备的控制端电连接。

具体的，图4仅示例性的示出了一个开关单元21，并非对本实用新型的限定。信号转换芯片将差分信号转换为单端信号后，开关单元21的第二晶体管Q22接收到单端信号，第二晶体管Q22导通，然后第三晶体管Q23和第四晶体管Q24依次导通，第一电平信号V1通过第四晶体管Q24向待控制设备输出，待控制设备打开。本实施例的开关单元21通过第二晶体管Q22、第三晶体管Q23和第四晶体管Q24实现PNP型控制信号的输出，可以控制接收PNP控制信号的待控制设备。

可选的，开关单元21还包括第二电阻R22、第三电阻R23、第四电阻R24、第一电容CCA1和第二电容CCA2。

第二电阻R22的第一端与第二晶体管Q22的第二极电连接，第三电阻R23的第一端以及第四电阻R24的第一端均与第三晶体管Q23的第二极电连接，第二电阻R22的第二端和第三电阻R23的第二端均与第四晶体管Q24的第一极电连接。

第四电阻R24的第二端和第一电容CCA1的第一端均与第四晶体管Q24的控制端电连接，第一电容CCA1的第二端与第四晶体管Q24的第一极电连接。

第二电容CCA2的第一端与第四晶体管Q24的第二极电连接，第二电容CCA2的第二端接地。

具体的，第二电阻R22、第三电阻R23和第四电阻R24用于调节第二晶体管Q22和第三晶体管Q23的导通后第二极的电流，以及调节第四晶体管Q24的导通电流，避免电流过大损坏第二晶体管Q22、第三晶体管Q23和第四晶体管Q24。第一电容CCA1用于调节第四晶体管Q24的打开波形和打开时间，使得第四晶体管Q24能够具有较短的打开时间。第二电容CCA2用于调节第四晶体管Q24的输出电压。

可选的，开关单元21还包括第五电阻R25，第五电阻R25的第一端与单端信号输出端电连接，第五电阻R25的第二端与第二晶体管Q22的控制端电连接。

具体的，第五电阻R25用于调节与其连接的第二晶体管Q22的静态工作点，即调节与其连接的第二晶体管Q22的导通电流，从而调节第二晶体管Q22的工作特性，使信号转换芯片10输出单端信号后，第二晶体管Q22能够在快速导通，且为第三晶体管Q23提供导通控制信号，使第三晶体管Q23和第四晶体管Q24均较快的导通，实现对待控制设备的控制。

图5是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图，可选的，参考图4和图5，第二晶体管Q22和第三晶体管Q23均为NPN型三级管，第四晶体管Q24为P型MOS管(图4)；或者第二晶体管Q22、第三晶体管Q23和第四晶体管Q24均为P型MOS管(图5)。

图6是本实用新型实施例提供的又一种控制电路的示意图，可选的，参考图6，第一接线端子T1、第二接线端子T2、第三接线端子T3和第四接线端子T4；

第一接线端子T1的输入端用于接收第二电平信号VDD，第一接线端子T1的输出端与信号转换芯片10的电源端电连接；

第二接线端子T2的n个输入端分别与n个开关单元的输出端电连接，第二接线端子T2的n个输出端用于连接待控制设备30；

第三接线端子T3的2n个输入端用于接收差分信号，第三接线端子T3的2n个输出端分别与信号转换芯片10的2n个差分信号输入端电连接；

第四接线端子T4的输入端用于接收电源信号V0，输出端用于连接待控制设备30。

具体的，第二电平信号VDD用于为信号转换芯片10供电，信号转换芯片10的电源端通过一电容C1接地。通过设置第一接线端子T1、第二接线端子T2、第三接线端子T3和第四接线端子T4，使得电路可以方便的与控制设备和待控制设备30连接。

本实用新型实施例还提供了一种控制系统，图7是本实用新型实施例提供的一种控制系统的示意图，参考图7，控制系统包括：

控制设备40、待控制设备30和本实用新型任意实施例所述的控制电路100；控制设备40的输出端与控制电路100的差分信号输入端电连接，待控制设备30的控制端与控制电路的开关单元21的输出端电连接。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制电路，其特征在于，包括：

信号转换芯片和开关模块；

所述信号转换芯片包括2n个差分信号输入端和n个单端信号输出端，所述信号转换芯片用于将差分信号转换为单端信号；其中，n为大于或等于1的正整数；

所述开关模块包括n个开关单元，每一所述开关单元的输入端与一个所述单端信号输出端电连接，每一所述开关单元的输出端用于与一个待控制设备的控制端电连接；所述开关单元用于接收到信号转换芯片输出的单端信号后，根据所述单端信号和所述待控制设备连接的电源信号控制对应的待控制设备打开。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述开关单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与所述单端信号输出端电连接，所述第一晶体管的第一极接地，所述第一晶体管的第二极与所述待控制设备的控制端电连接。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：

所述第一晶体管为NPN型三级管，或者所述第一晶体管为P型MOS管。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：

所述开关单元还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述单端信号输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一晶体管的控制端电连接。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述开关单元包括第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述第二晶体管的控制端与所述单端信号输出端电连接，所述第二晶体管的第二极与所述第三晶体管的控制端电连接，所述第三晶体管的第二极与所述第四晶体管的控制端电连接；

所述第二晶体管的第二极、所述第三晶体管的第二极以及所述第四晶体管的第一极均用于接收第一电平信号，所述第二晶体管的第一极和所述第三晶体管的第一极均接地，所述第四晶体管的第二极用于与所述待控制设备的控制端电连接。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于：

所述开关单元还包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容；

所述第二电阻的第一端与所述第二晶体管的第二极电连接，所述第三电阻的第一端以及所述第四电阻的第一端均与所述第三晶体管的第二极电连接，所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端均与所述第四晶体管的第一极电连接；

所述第四电阻的第二端和所述第一电容的第一端均与所述第四晶体管的控制端电连接，所述第一电容的第二端与所述第四晶体管的第一极电连接；

所述第二电容的第一端与所述第四晶体管的第二极电连接，所述第二电容的第二端接地。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于：

所述开关单元还包括第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述单端信号输出端电连接，所述第五电阻的第二端与所述第二晶体管的控制端电连接。

8.根据权利要求5所述的电路，其特征在于：

所述第二晶体管和所述第三晶体管均为NPN型三级管，所述第四晶体管为P型MOS管；

或者所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管均为P型MOS管。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：

第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子；

所述第一接线端子的输入端用于接收第二电平信号，所述第一接线端子的输出端与所述信号转换芯片的电源端电连接；

所述第二接线端子的n个输入端分别与n个所述开关单元的输出端电连接，所述第二接线端子的n个输出端用于连接所述待控制设备；

所述第三接线端子的2n个输入端用于接收差分信号，所述第三接线端子的2n个输出端分别与所述信号转换芯片的2n个差分信号输入端电连接；

所述第四接线端子的输入端用于接收电源信号，所述第四接线端子的输出端用于连接所述待控制设备。

10.一种控制系统，其特征在于，包括：

控制设备、待控制设备和权利要求1-9任一项所述的控制电路；

所述控制设备的输出端与所述控制电路的差分信号输入端电连接，所述待控制设备的控制端与所述控制电路的所述开关单元的输出端电连接。

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