CN219978443U - 一种具有自检测功能的离散量检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有自检测功能的离散量检测电路，包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；本实用新型既能产生离散信号，又能自检测，以及检测测试电缆的完好性；具有电路简单、可靠性高、寿命长、成本低等特点。

Description

一种具有自检测功能的离散量检测电路

技术领域

本实用新型设计离散量检测电路领域，尤其涉及一种具有自检测功能的离散量检测电路。

背景技术

自然界产生的信号宏观上为模拟量，对模拟量信号进行抽样得到的信号为离散量信号。离散量是只有两个状态的开关量的集合；离散量信号通常划分为“地/开”、“电压/地”和“电压/开”三种类型，由于“地/开”不需要电源电压，使用接地和开路状态即可表示两种离散状态，因此使用的较为广泛。

在电子控制系统中，开关状态、指示灯状态、开关阀门状态、电机转动等外设电气状态都能通过离散量来表征。

近年来，随着离散量信号在工业控制、汽车电子、航空电子、国防科工等领域中被广泛应用，离散量信号在电子设备中的数量和规模在大幅度的增加；检测电子设备对离散量信号的响应是很有必要的，尤其是对航空电子设备的检测是保障飞行安全必不可少的。

传统检测方法是检测系统产生离散量信号，模拟外设电气状态输入，通过检测电子设备对离散量的响应来判断电子设备的完好性；离散量检测电路采用继电器、干簧管等元件，具有体积大、机械开关触点寿命短，响应慢等缺点；经过改进后的电路采用固态继电器，虽无机械触点，但同样体积大，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有自检测功能的离散量检测电路，该电路既能产生离散信号，又能自检测，以及检测测试电缆的完好性；具有电路简单、可靠性高、寿命长、成本低等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种具有自检测功能的离散量检测电路，包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第一MOS管的漏极与第八电阻和第一三极管的基极连接，第八电阻连接有检测电源正极，第一三极管的集电极与第一电阻连接，第一电阻连接有电路电源正极，第一三极管的集电极还连接有地/开检测信号输出端口；

所述第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极连接，且第一MOS管和第二MOS管的栅极还与第七电阻和第二三极管的集电极连接，第七电阻与检测电源正极连接，第二三极管的基极依次连接第二电阻和第三电阻，第三电阻连接有电路电源正极，第二电阻连接有自检测信号输入端口；

所述第一MOS管的源极与第二MOS管的源极连接，第二MOS管的漏极连接有离散量检测信号输出端口；第二MOS管的漏极还与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极接地，第三MOS管的栅极连接有第六电阻和第三三极管的集电极，第六电阻与检测电源正极连接，第三三极管的基极依次连接有第五电阻和第四电阻，第四电阻与电路电源正极连接，第五电阻连接有地/开控制信号输入端口；

所述第一三极管、第二三极管和第三三极管的发射极均接地；

通过检测地/开检测信号输出端口输出信号的电平，确定离散量检测信号输出端口的输出状态，判断离散量输出状态正确性，实现自检测。

进一步地，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管均采用N沟道MOS管。

进一步地，所述检测电源采用+5V电源电压。

进一步地，所述电路电源采用3.3V电源电压。

进一步地，所述离散量检测电路的离散量检测信号输出端口通过测试电缆连接电子设备的输入离散量接口电路；通过电子设备对离散量检测信号输出端口输出的“地/开”状态信号的响应，判断电子设备对“地/开”状态信号处理的正确性，实现电子设备的检测。

进一步地，将两个所述离散量检测电路的离散量检测信号输出端口通过测试电缆连接，实现测试电缆完好性的测试。

本实用新型的有益效果为：采用MOS管做开关，离散量采用“地/开”类型，即采用接地和开路两种状态来表示两种离散状态量，通过控制MOS管导通和截止，分别实现“地”和“开”离散量信号状态。进入自检测完好性模式，测试输出离散量信号状态判断自检测完好性。进入正常工作模式，通过电子设备对“地/开”状态信号的响应，判断电子设备对“地/开”状态信号处理的正确性，完成对电子设备的检测。将两路离散量电路的连接电缆回环，一路离散量电路配置为输出状态，另一路配置为输入状态，则可检测电缆完好性。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为本实用新型电路正常工作连接示意图。

图3为本实用新型电路测试电缆连接示意图。

图中标记：M1、第一MOS管；M2、第二MOS管；M3、第三MOS管；G、栅极；S、源极；D、漏极；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；Q3、第三三极管；e、发射极；b、基极；c、集电极；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；5V、检测电源正极；3.3V、电路电源正极；IO1、离散量检测信号输出端口；IN1、测试使能信号输入端口；IN2、地/开控制信号输入端口；OUT1、地/开检测信号输出端口。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的一种具有自检测功能的离散量检测电路包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3均采用N沟道MOS管。

所述第一MOS管M1的漏极D与第八电阻R8和第一三极管Q1的基极b连接，第八电阻R8连接有检测电源正极，检测电源采用5V电源电压，第一三极管Q1的集电极c与第一电阻R1连接，第一电阻R1连接有电路电源正极，电路电源采用3.3V电源电压，第一三极管Q1的集电极c还连接有地/开检测信号输出端口OUT1，第一三极管Q1的发射极e接地。

所述第一MOS管M1的栅极G与第二MOS管M2的栅极G连接，且第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极G还与第七电阻R7和第二三极管Q2的集电极c连接，第七电阻R7与检测电源正极5V连接，第二三极管Q2的基极b依次连接第二电阻R2和第三电阻R3，第三电阻R3连接有电路电源正极，第二电阻R2连接有测试使能信号输入端口IN1，第二三极管Q2的发射极e接地。

所述第一MOS管M1的源极S与第二MOS管M2的源极S连接，第二MOS管M2的漏极D连接有离散量检测信号输出端口IO1；第二MOS管M2的漏极D还与第三MOS管M3的漏极D连接，第三MOS管M3的源极S接地，第三MOS管M3的栅极G连接有第六电阻R6和第三三极管Q3的集电极c，第六电阻R6与检测电源正极连接，第三三极管Q3的基极b依次连接有第五电阻R5和第四电阻R4，第四电阻R4与电路电源正极连接，第五电阻R5连接有地/开控制信号输入端口IN2，第三三极管Q3的发射极e接地。

其中，所述第一MOS管M1和第二MOS管M2背对背连接，防止MOS管内的二极管反向导通，确保MOS管断开后可靠的截止。

所述离散量检测信号输出端口IO1为实施例电路输出端口，输出地/开离散量状态，如图2所示，通过测试电缆与被测电子设备的输入离散量接口电路连接；当测试使能信号输入端口IN1为低电平时，本实施例进入测试模式；当测试使能信号输入端口IN1为高电平时，本实施例进入正常工作模式。当地/开控制信号输入端口IN2为低电平时，离散量检测信号输出端口IO1输出“地”信号，当地/开控制信号输入端口IN2为高电平时，离散量检测信号输出端口IO1输出“开”信号。地/开检测信号输出端口OUT1输出高电平或者低电平，高电平为“地”信号，低电平为“开”信号。

自检测完好性模式

该模式下不连接测试电缆，与外部待测电子设备断开，如图1所示，将测试使能信号输入端口IN1设置为低电平，使第二二极管截止，第二二极管的集电极c为高电平，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极G为5V，进入自检测完好性模式。

将地/开控制信号输入端口IN2设置为低电平，则离散量检测信号输出端口IO1输出“地”信号；将地/开控制信号输入端口IN2设置为高电平，则离散量检测信号输出端口IO1输出“开”信号。

当离散量检测信号输出端口IO1处于“地”状态时，第一MOS管M1和第二MOS管M2的源极S电压为0.7V（MOS管内的二极管压降），第一MOS管M1和第二MOS管M2的漏电压Vgs为4.3V(5V-0.7V)，第一MOS管M1和第二MOS管M2导通。第一三极管Q1的基极b通过第一MOS管M1和第二MOS管M2连接到“地”，第一三极管Q1的基极b与地无电压，第一三极管Q1截止，第一三极管Q1的集电极c为高电平，即地/开检测信号输出端口OUT1输出高电平。

当离散量检测信号输出端口IO1处于“开”状态时，第一MOS管M1和第二MOS管M2的漏电压Vgs为0V，第一MOS管M1和第二MOS管M2截止，第一三极管Q1基极b通过第八电阻R8连接到检测电源正极5V，第一三极管Q1导通，第一三极管Q1三维集电极c为低电平，地/开检测信号输出端口OUT1输出低电平。

综合上述，自检测完好性模式下，离散量检测信号输出端口IO1输出为“地”状态，地/开检测信号输出端口OUT1输出高电平；离散量检测信号输出端口IO1输出为“开”状态，地/开检测信号输出端口OUT1输出低电平。外部检测设备通过检测地/开检测信号输出端口OUT1输出信号的电平，可确定离散量检测信号输出端口IO1的输出状态，从而实现对离散量输出状态正确性的判断，完成自检测完好性功能。

正常工作模式

该模式通过测试电缆与外部待测电子设备连接，如图2所示，将测试使能信号输入端口IN1设置为高电平，使第二三极管Q2导通，第二三极管Q2的集电极c为低电平，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极G为低电平，第一MOS管M1和第二MOS管M2截止，进入正常工作模式。

将地/开控制信号输入端口IN2设置为低电平，第三三极管Q3的基极b为低电压，第三三极管Q3截止，第三三极管Q3的集电极c连接第六电阻R6上无电流，第六电阻R6上的压降为0V，与第六电阻R6相连的第三MOS管M3的栅极G为5V，第三MOS管M3导通，离散量检测信号输出端口IO1输出“地”信号；

反之，地/开控制信号输入端口IN2设置为高电平，第三三极管Q3导通，第三MOS管M3的栅极G为低电平，第三MOS管M3截止，离散量检测信号输出端口IO1输出“开”信号。

离散量检测信号输出端口IO1输出的“地/开”状态信号通过测试电缆输入外部待测电子设备，通过电子设备对“地/开”状态信号的响应，判断电子设备对“地/开”状态信号处理的正确性，从而完成对电子设备的检测。

测试电缆完好性模式

该模式需要两个本实施例提供的电路，通过测试电缆将两个电路的离散量检测信号输出端口IO1连接，如图3所示，为便于方案的理解，分别命名为第一路离散量检测电路和第二路离散量检测电路，将第一路离散量检测电路的离散量检测信号输出端口IO1通过测试电缆与第二路离散量检测电路的离散量检测信号输出端口IO1。

检测第一路离散量检测电路的离散量检测信号输出端口IO1输出信号的电平，可确定第二第一路离散量检测电路的离散量检测信号输出端口IO1的“地/开”状态，判断线缆是否断路或短路，实现对电缆完好性的测试。

通过分别控制第一路离散量检测电路和第二路离散量检测电路的测试使能信号输入端口IN1和地/开控制信号输入端口IN2，并检测第一路离散量检测电路地/开检测信号输出端口OUT1的电平，实现对测试电缆完好性的测试。

第一路离散量检测电路工作状态：测试使能信号输入端口IN1输入低电平，地/开控制信号输入端口IN2输入高电平，第一MOS管M1和第二MOS管M2导通，第三MOS管M3截止，离散量检测信号输出端口IO1输出“开”信号。

第二路离散量检测电路工作状态：测试使能信号输入端口IN1输入高电平，地/开控制信号输入端口IN2输入高电平或低电平，第一MOS管M1和第二MOS管M2截止，第三MOS管M3导通或截止；离散量检测信号输出端口IO1输出“地”信号或“开”信号。第二路离散量检测电路的离散量检测信号输出端口IO1输出“地”状态，第一路离散量检测电路的地/开检测信号输出端口OUT1为高电平；第二的离散量检测信号输出端口IO1输出“开”状态，第一离散量检测信号输出端口的地/开检测信号输出端口OUT1为低电平；则测试电缆完好；反之，则测试电缆有问题。

以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型所提供的技术方案和实用新型构思进行的改造和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有自检测功能的离散量检测电路，其特征在于：包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第一MOS管的漏极与第八电阻和第一三极管的基极连接，第八电阻连接有检测电源正极，第一三极管的集电极与第一电阻连接，第一电阻连接有电路电源正极，第一三极管的集电极还连接有地/开检测信号输出端口；

所述第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极连接，且第一MOS管和第二MOS管的栅极还与第七电阻和第二三极管的集电极连接，第七电阻与检测电源正极连接，第二三极管的基极依次连接第二电阻和第三电阻，第三电阻连接有电路电源正极，第二电阻连接有自检测信号输入端口；

所述第一MOS管的源极与第二MOS管的源极连接，第二MOS管的漏极连接有离散量检测信号输出端口；第二MOS管的漏极还与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极接地，第三MOS管的栅极连接有第六电阻和第三三极管的集电极，第六电阻与检测电源正极连接，第三三极管的基极依次连接有第五电阻和第四电阻，第四电阻与电路电源正极连接，第五电阻连接有地/开控制信号输入端口；

所述第一三极管、第二三极管和第三三极管的发射极均接地；

通过检测地/开检测信号输出端口输出信号的电平，确定离散量检测信号输出端口的输出状态，判断离散量输出状态正确性，实现自检测。

2.根据权利要求1所述的一种具有自检测功能的离散量检测电路，其特征在于：所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管均采用N沟道MOS管。

3.根据权利要求1所述的一种具有自检测功能的离散量检测电路，其特征在于：所述检测电源采用+5V电源电压。

4.根据权利要求1所述的一种具有自检测功能的离散量检测电路，其特征在于：所述电路电源采用3.3V电源电压。

5.根据权利要求1所述的一种具有自检测功能的离散量检测电路，其特征在于：所述离散量检测电路的离散量检测信号输出端口通过测试电缆连接电子设备的输入离散量接口电路；通过电子设备对离散量检测信号输出端口输出的“地/开”状态信号的响应，判断电子设备对“地/开”状态信号处理的正确性，实现电子设备的检测。

6.根据权利要求1所述的一种具有自检测功能的离散量检测电路，其特征在于：将两个所述离散量检测电路的离散量检测信号输出端口通过测试电缆连接，实现测试电缆完好性的测试。