TWI448080B - 數位輸出電路 - Google Patents

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Description

數位輸出電路
本發明是有關於一種用於例如可編程邏輯控制器(PLC)中的數位輸出電路。
通常，PLC廣泛用於控制各種外部裝置。近年來，被控制的外部裝置趨於具有複雜的配置，需要將輸入/輸出信號以高速度進行處理。
已提出一種通用PLC單元，如圖3所示，所述通用PLC單元包括：外部連接器15'，其連接到要被控制的外部裝置；連接連接器16'，其連接到具有CPU的CPU單元，用於執行例如順序程式等；可編程邏輯元件(PLD)17'，其基於由CPU執行的順序程式，來進行外部裝置的順序控制；以及顯示單元18'，其具有例如，用於顯示PLC單元的操作狀態的發光二極體等。PLC單元還包括：隔離單元19'，其設置於外部連接器15'與PLD17'之間，並且具有當外部連接器15'與PLD17'相互電性隔離時用於發送輸入和輸出信號的多個光電耦合器；設置開關20'，其對PLD17'的操作狀態進行設置；以及電源單元21'，其將電力供應給PLD17'、顯示單元18'、隔離單元19'以及設置開關20'(參見，例如，日本專利申請公開No.2002-222003)。此外，PLD17'設置有微型計算機(下文簡稱為“微機”)，以檢測來自外部裝置的輸入信號或者將輸出信號輸出到外部裝置。
在具有圖3示出的組態的通用PLC單元中，可以將與由一個發光二極體和一個光電電晶體所組成的通用光電耦合器相比而言具有高響應速度的高速光電耦合器用作充當數位輸入/輸出電路的隔離單元19'的光電耦合器。在這樣的情況下，PLC單元可以響應於從PLD17'上輸出的、在高位準與低位準之間迅速且反復變化的輸出信號的電壓位準。然而，相比於通用光電耦合器而言，高速光電耦合器更為昂貴，因此難於以較低的成本實現數位輸入/輸出電路。
因此，又提出一種使用通用光電耦合器的數位輸出電路1。如圖4中所示，該數位輸出電路1包括：例如，通用光電耦合器的發光二極體LD6，其與PLC 2的內部電路11相連接，該PCL 2用於處理輸出到充當負載的輸出裝置(外部裝置)L1的輸出信號；通用光電耦合器的光電電晶體PT8，其根據發光二極體LD6的開和關來接通或斷開；以及電晶體TR13，其將從光電電晶體PT8輸出的輸出信號發送到輸出裝置L1(參見例如日本專利申請公開No.2000-224021)。此外，通過封裝形成的上述光電耦合器包括有發光二極體LD6和面向發光二極體LD6的光電電晶體PT8。
在圖4示出的數位輸出電路1中，將光電電晶體PT8的集極端子連接到與電源V1的正極連接的電源端子T3，並且將光電電晶體PT8的射極端子經由電阻器R4和電阻器R2的串聯電路連接到與電源V1的負極連接的公共端子T5。此外，將在電阻器R2與連接到光電電晶體PT8的射極端子的電阻器R4之間的連接節點，連接到電晶體TR13的基極端子。將電晶體TR13的集極端子連接到輸出端子T4，以將輸出信號輸出到輸出裝置L1。將電晶體TR13的射極端子連接到在電阻器R2與公共端子T5之間的連接節點。此外，將輸出裝置L1和電源V1的串聯電路連接在輸出端子T4與公共端子T5之間。將在輸出裝置L1與電源V1的正極之間的連接節點連接到電源端子T3。
在下文中，將描述在圖4中示出的數位輸出電路1的操作。
例如，如果從內部電路11輸出的輸出信號的電壓位準從低變為高，則發光二極體LD6開啟，並且電流I1流入光電耦合器的發光二極體LD6。結果，光電電晶體PT8接通(即，變為開狀態)。在電阻器R4與電阻器R2之間的連接節點的電位下電晶體TR13的基極-射極偏置(biased)，並且電晶體TR13開啟。因而，電流I2從電源V1流向輸出裝置L1。
另一方面，如果從內部電路11輸出的輸出信號的電壓位準從高變為低，則發光二極體LD6關斷並且電流I1不流入光電耦合器的發光二極體LD6。結果，光電電晶體PT8斷開(即，變為關狀態)，並且因而使電晶體TR13的基極-射極不偏置。因此，電晶體TR13也關閉，並且電流I2不從電源V1流向輸出裝置L1。
此外，還提出使用通用光電耦合器的另一種數位輸出電路。如圖5所示，該數位輸出電路包括：例如，通用光電耦合器PC5的發光二極體LD6，其連接在電源(微型計算機10的控制電源)Vcc的正極與於PLC中設置的微型計算機10的輸出端口T1之間；通用光電耦合器PC5的光電電晶體PT8，其根據發光二極體LD6的開和關來進行接通或斷開；以及電晶體TR13，其將從光電電晶體PT8輸出的輸出信號發送到負載L。此外，由封裝形成的上述光電耦合器PC5包括有發光二極體LD6和面向發光二極體LD6的光電電晶體PT8。
在圖5示出的數位輸出電路中，將光電耦合器PC5的發光二極體LD6的陽極連接到電源Vcc的正極。將發光二極體LD6的陰極經由電阻器R1連接到微型計算機10的輸出端口T1。此外，經由用於偏置電晶體TR13的基極的電阻器R3，來將光電耦合器PC5的光電電晶體PT8的集極端子連接到與電源V1的正極連接的電源端子T3。將光電電晶體PT8的射極端子連接到電晶體TR13的基極端子，並且將電阻器R2連接在電晶體TR13的基極端子與射極端子之間。此外，將電晶體TR13的集極端子連接到輸出端子T4以將輸出信號輸出到負載L，並且將電晶體TR13的射極端子連接到與電源V1的負極連接的公共端子T5。此外，將負載L與用於負載L的電源V2這二者的串聯電路連接在輸出端子T4與公共端子T5之間。
在下文中，將描述在圖5中示出的數位輸出電路的操作。
例如，如果從微型計算機10輸出的輸出信號的電壓位準從高變為低(微型計算機10的輸出端口T1的電壓位準為低位準時的活動狀態)，則發光二極體LD6開啟並且電流I1流入光電耦合器PC5的發光二極體LD6。結果，光電電晶體PT8接通(即，變為開(ON)狀態)。在電阻器R2與光電耦合器PT8的射極端子之間的連接節點的電位下電晶體TR13的基極-射極偏置，並且電晶體TR13開啟。因而，電流I2從電源V2流向負載L。
另一方面，如果從微型計算機10輸出的輸出信號的電壓位準從低變為高，則發光二極體LD6關閉並且電流I1不流入光電耦合器PC5的發光二極體LD6。結果，光電電晶體PT8斷開(即，變為關狀態)，並且因而使電晶體TR13的基極-射極不偏置。因此，電晶體TR13關斷，並且電流I2不從電源V2流向負載L。
然而，在具有圖4和圖5示出的電路配置的數位輸出電路中，當光電電晶體PT8為開狀態時，光電電晶體PT8變為飽和狀態。因此，當光電電晶體PT8的狀態從開狀態切換為關狀態時，由於光電電晶體PT8的鏡像效應以及光電電晶體PT8的基極-射極電容的長累積時間(基極存儲時間)而發生了響應延遲。因而，如果從微型計算機10輸出的(高速脈衝)輸出信號的電壓位準以高速度反復變化，則難於在高位準與低位準之間準確地切換來自PLC的輸出信號的電壓位準。因此，優選使用具有高響應速度的光電耦合器而不是通用光電耦合器，以便於對高速脈衝輸出進行響應。然而，難於以較低成本實現具有高響應速度的光電耦合器的電路。
此外，為了實現使用通用光電耦合器的高響應速度，可以將具有在圖6中示出的電路組態的數位輸出電路，視為在圖5所示的數位輸出電路中移除了用於偏置電晶體TR13的基極的電阻器R3並且將電源V1直接連接到光電電晶體PT8的集極端子。在圖6示出的數位輸出電路中，以供應給光電電晶體PT8的電源V1的電壓位準，來固定光電電晶體PT8的集極端子的電位。此外，由於將光電電晶體PT8的射極端子連接到電晶體TR13的基極端子，所以當光電電晶體PT8為開狀態時，也固定了光電電晶體PT8的射極端子的電位。因此，光電電晶體PT8的集極-射極電壓不會變成0 V，並且因而使光電電晶體PT8處於不飽和狀態。
此外，由於光電電晶體PT8的集極-射極電壓擺動小，所以幾乎不發生光電電晶體PT8的鏡像效應。因此，當光電電晶體PT8不處於飽和狀態並且光電電晶體PT8的集極-射極電壓幾乎不變化的時候可以進行切換操作。此外，當光電電晶體PT8的狀態從開狀態變為關狀態時，能夠縮短由於光電電晶體PT8的鏡像效應和基極存儲時間而發生的響應延遲。因此，即使沒有將具有高響應速度的光電耦合器用作信號發送元件，也可以通過使用包括一個發光二極體LD6和一個光電電晶體PT8的通用光電耦合器PC5，來在高位準與低位準之間準確地切換來自微型計算機10的高速脈衝輸出信號的電壓位準。此外，還具有在數位輸出電路中最小化電路元件數量的效果。
然而，在圖6示出的數位輸出電路中，並不具備用於偏置電晶體TR13的基極的電阻器R3(見圖5)。因此，如果供應給光電電晶體PT8的電源V1的電壓位準為高，則光電耦合器PC5的散熱率也高，並且其可能由於過熱而導致光電耦合器PC5的故障(breakdown)或者可能減低光電耦合器PC5的特性(例如電流傳輸率等)，從而降低可靠性。為了解決這些問題，如果在如圖5中示出的數位輸出電路中那樣，在光電電晶體PT8的集極端子與電源端子T3之間設置電阻器R3，則可以實現分佈式的散熱。
然而，如上面所述，在圖5示出的數位輸出電路中，當光電電晶體PT8的狀態在開狀態與關狀態之間切換時，光電電晶體PT8的集極端子的電位出現變化。因此，發生了光電電晶體PT8的鏡像效應，並且當光電電晶體PT8的狀態從開狀態切換到關狀態時響應時間被延長。
鑒於上述，本發明提供了一種數位輸出電路，其能夠以較低的成本實現高響應速度，並且增強了可靠性。
根據本發明的第一實施例，提供了一種數位輸出電路，其包括：充當信號發送元件的光電耦合器，其用於將數位電壓輸出信號從微型計算機的輸出端口發送到負載，並且具有一個發光二極體和一個光電電晶體；以及npn雙極性電晶體，通過光電電晶體的切換操作，該npn雙極性電晶體將輸出信號從光電電晶體發送到負載。
此外，將發光二極體的陽極連接到第一電源的正極，並且將發光二極體的陰極連接到輸出端口；將光電電晶體的集極經由第一電阻器連接到與第二電源的正極連接的電源端子；將光電電晶體的射極連接到npn雙極性電晶體的基極，並且將第二電阻器連接在npn雙極性電晶體的基極與射極之間；將npn雙極性電晶體管的射極連接到與第二電源的負極連接的公共端子，並且將npn雙極性電晶體的集極連接到輸出端子以將輸出信號從npn雙極性電晶體輸出到負載；將負載與用於負載的電源這二者的串聯電路連接在輸出端子與公共端子之間；並且將電容器連接在光電電晶體的集極端子與公共端子之間。
在這種組態中，在公共端子與光電耦合器的光電電晶體的集極端子之間設置有電容器。因此，當光電電晶體的狀態在開狀態與關狀態之間切換時，例如，在從微型計算機的輸出端口輸出的輸出信號反復地為高速脈衝輸出信號時，通過電容器的平滑作用，光電電晶體的集極端子的電位保持近似恒定。因此，光電電晶體的集極-射極電壓實質上保持恒定。因而，當光電電晶體處於開狀態時光電電晶體處於不飽和狀態，並且當光電電晶體的集極-射極電壓在小範圍內變化時，可以進行npn雙極性電晶體的切換操作。結果，當光電電晶體的狀態從開狀態變為關狀態時，可以縮短由於光電電晶體的鏡像效應以及光電電晶體的基極-射極電容的長累積時間而發生的響應延遲。
即使沒有將具有高響應速度的光電耦合器用作信號發送元件，通過使用包括一個發光二極體和一個光電電晶體的通用光電耦合器，也可以準確地跟隨來自微型計算機的高速脈衝輸出信號的電壓位準在高位準與低位準之間的改變。因此，可以通過添加諸如電容器之類的廉價的通用電路元件來實現高響應速度(以較低的成本實現高響應速度)，並且實現具有高可靠性的數位輸出電路。
根據本發明的第二實施例，提供了一種數位輸出電路，其包括：充當信號發送元件的光電耦合器，其用於將數位電壓輸出信號從微型計算機的輸出端口發送到負載，並且具有一個發光二極體和一個光電電晶體；以及pnp雙極性電晶體，通過光電電晶體的切換操作，該pnp雙極性電晶體將輸出信號從光電電晶體發送到負載。
此外，將發光二極體的陽極連接到第一電源的正極，並且將發光二極體的陰極連接到輸出端口；將光電電晶體的射極經由第一電阻器連接到與第二電源的負極連接的電源端子；將光電電晶體的集極連接到pnp雙極性電晶體的基極，並且將第二電阻器連接在pnp雙極性電晶體的基極與射極之間；將pnp雙極性電晶體的射極連接到與第二電源的正極連接的公共端子，並且將pnp雙極性電晶體的集極連接到輸出端子以將輸出信號從pnp雙極性電晶體輸出到負載；將負載與用於負載的電源這二者的串聯電路連接在輸出端子與公共端子之間；並且將電容器連接在光電電晶體的射極端子與公共端子之間。
在這種組態中，在公共端子與光電耦合器的光電電晶體的射極端子之間設置有電容器。因此，當光電電晶體的狀態在開狀態與關狀態之間切換時，例如，在從微型計算機的輸出端口輸出的輸出信號反復地為高速脈衝輸出信號時，通過電容器的平滑作用，光電電晶體的射極的電位保持近似恒定。因此，光電電晶體的集極-射極電壓實質上保持恒定。因而，當光電電晶體處於開狀態時光電電晶體處於不飽和狀態，並且當光電電晶體的集極-射極電壓在小範圍內變化時可以進行pnp雙極性電晶體的切換操作。結果，當光電電晶體的狀態從開狀態變為關狀態時，可以縮短由於光電電晶體的鏡像效應以及光電電晶體的基極-射極電容的長累積時間而發生的響應延遲。
即使沒有將具有高響應速度的光電耦合器用作信號發送元件，通過使用包括一個發光二極體和一個光電電晶體的通用光電耦合器，也可以準確地跟隨來自微型計算機的高速脈衝輸出信號的電壓位準在高位準與低位準之間的改變。因此，可以通過添加諸如電容器之類的廉價的通用電路元件來實現高響應速度(以較低的成本實現高響應速度)，並且實現具有高可靠性的數位輸出電路。
根據本發明的實施例，有效地提供一種數位輸出電路，其能夠以較低的成本實現高響應速度，並且提高了可靠性。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
根據如下結合附圖給出的實施例的描述，本發明的目的和特徵將會變得顯而易見。
將參照構成本文一部分的附圖來描述本發明的實施例。
(第一實施例)
可以將根據本發明第一實施例的數位輸出電路用於例如圖3所示的可編程邏輯控制器(PLC)單元的隔離單元19'中，該數位輸出電路包括充當信號發送元件的通用光電耦合器，並且該通用光電耦合器具有一個發光二極體和一個光電電晶體。具體地，如圖1所示，數位輸出電路包括：充當信號發送元件的通用光電耦合器PC5，其用於將數位電壓輸出信號從微型計算機(下文簡稱為“微機”)10發送到負載L，並且通用光電耦合器PC5具有一個發光二極體LD6和一個光電電晶體PT8；以及通用雙極性電晶體TR13，通過光電耦合器PC5的光電電晶體PT8的切換操作，通用雙極性電晶體TR13將輸出信號從光電電晶體PT8發送到負載L。將用於使在光電電晶體PT8的集極處的電位變化平滑化的電容器C1(例如，鋁質電解電容器、或多層陶瓷電容器等)設置在光電電晶體PT8的集極端子和與電源V1的負極連接的公共端子T5之間。
微機10包括用於將輸出信號輸出到負載L的輸出端口T1。此外，由封裝(例如樹脂封裝等)形成光電耦合器PC5包括充當光發射元件的發光二極體LD6和面向發光二極體LD6的充當光接收元件的光電電晶體PT8。當發光二極體LD6和光電電晶體PT8相互電性隔離時，發送輸出信號。
在數位輸出電路中，將光電耦合器PC5的發光二極體LD6的陽極連接到電源Vcc的正極，並且將發光二極體LD6的陰極經由電阻器R1連接到微機10的輸出端口T1。經由用於偏置npn型電晶體TR13的基極的電阻器R3，來將光電耦合器PC5的光電電晶體PT8的集極連接到與電源V1的正極連接的電源端子T3。將電容器C1連接在光電電晶體PT8的集極端子與公共端子T5之間。此外，將光電電晶體PT8的射極端子連接到電晶體TR13的基極端子，並且將電阻器R2連接在電晶體TR13的基極端子與射極端子之間。將電晶體TR13的集極端子連接到輸出端子T4，以將輸出信號從電晶體TR13輸出到負載L，並且將電晶體TR13的射極端子連接到公共端子T5。此外，將負載L與用於負載L的電源V2這二者的串聯電路連接在輸出端子T4與公共端子T5之間。
此外，在第一實施例中，電源Vcc充當第一電源並且電源V1充當第二電源，而電阻器R3充當第一電阻器並且電阻器R2充當第二電阻器。
在下文中，將會描述根據本發明第一實施例的數位輸入電路的操作。
例如，如果從微機10的輸出端口T1輸出的輸出信號的電壓位準從高變為低(微機10的輸出端口T1的電壓位準為低位準時的活動狀態)，則發光二極體LD6開啟並且電流I1流入光電耦合器PC5的發光二極體LD6。結果，光電電晶體PT8接通。在電阻器R2與光電電晶體PT8的射極端子之間的連接節點的電位下電晶體TR13的基極-射極偏置。電晶體TR13開啟，並且電流I2從電源V2流向負載L。
如果從微機10的輸出端口T1輸出的輸出信號的電壓位準從低變為高，則發光二極體LD6關斷並且電流I1不流入光電耦合器PC5的發光二極體LD6。因而，光電電晶體PT8斷開。如果光電電晶體PT8變為關狀態，則電晶體TR13的基極-射極不偏置。因此，電晶體TR13也關斷，並且電流I2不從電源V2流向負載L。
將上面描述的數位輸出電路配置為包括在公共端子T5與光電耦合器PC5的光電電晶體PT8的集極端子之間連接的電容器C1。因此，當光電電晶體PT8的狀態在開狀態與關狀態之間切換時，例如，在從微機10的輸出端口T1輸出的(高速脈衝)輸出信號的電壓位準以高速度反復變化時，通過電容器C1的平滑作用，光電電晶體PT8的集極端子的電位保持近似恒定。因此，光電電晶體PT8的集極-射極電壓實質上保持恒定。因而，當光電電晶體PT8處於開狀態時光電電晶體PT8處於不飽和狀態，並且當光電電晶體PT8的集極-射極電壓在小範圍內變化時可以進行雙極性電晶體TR13的切換操作。結果，當光電電晶體PT8的狀態從開狀態變為關狀態時，可以縮短由於光電電晶體PT8的鏡像效應以及光電電晶體PT8的基極存儲時間而發生的響應延遲。
在第一實施例的數位輸出電路中，當光電電晶體PT8處於未飽和狀態並且光電電晶體PT8的集極-射極電壓在小範圍內變化時可以進行切換操作。因此，當光電電晶體PT8的狀態從開狀態變為關狀態時，可以縮短由於光電電晶體PT8的鏡像效應以及光電電晶體PT8的基極存儲時間而發生的響應延遲。所以，即使沒有將具有高響應速度的光電耦合器用作信號發送元件，通過使用包括一個發光二極體LD6和一個光電電晶體PT8的通用光電耦合器PC5，也可以準確地跟隨來自微機10的高速脈衝輸出信號的電壓位準在高位準與低位準之間的改變。因此，可以通過添加諸如電容器C1之類的廉價的通用電路元件來以較低的成本實現高響應速度，並且實現具有高可靠性的數位輸出電路。
(第二實施例)
可以將根據本發明第二實施的數位輸出電路用於例如圖3所示的PLC單元的隔離單元19'中，並且包括充當信號發送元件的通用光電耦合器，並且該通用光電耦合器具有一個發光二極體和一個光電電晶體。具體地，如圖2所示，數位輸出電路包括：充當信號發送元件的通用光電耦合器PC5，其用於將數位電壓輸出信號從PCL的微機10發送到負載L，並且具有一個發光二極體LD6和一個光電電晶體PT8；以及通用雙極性電晶體TR14，通過光電耦合器PC5的光電電晶體PT8的切換操作，通用雙極性電晶體TR14將輸出信號從光電電晶體PT8發送到負載L。將用於使在光電電晶體PT8的射極處的電位變化平滑化的電容器C2(例如，鋁質電解電容器、或多層陶瓷電容器等)設置在光電電晶體PT8的射極端子和與電源V1的正極連接的公共端子T5之間。
微機10包括用於將輸出信號輸出到負載L的輸出端口T1。此外，由封裝(例如樹脂封裝等)形成的光電耦合器PC5包括充當光發射元件的發光二極體LD6和面向發光二極體LD6的充當光接收元件的光電電晶體PT8。當發光二極體LD6和光電電晶體PT8相互電性隔離時，發送輸出信號。
在數位輸出電路中，將光電耦合器PC5的發光二極體LD6的陽極連接到電源Vcc的正極，並且將發光二極體LD6的陰極經由電阻器R1連接到微機10的輸出端口T1。
經由用於偏置pnp型電晶體TR14的基極的電阻器R5，來將光電耦合器PC5的光電電晶體PT8的射極連接到與電源V1的負極連接的電源端子T3。將電容器C2連接在光電電晶體PT8的射極與公共端子T5之間。此外，將光電電晶體PT8的集極端子連接到電晶體TR14的基極端子，並且將電阻器R4連接在電晶體TR14的基極端子與射極端子之間。將電晶體TR14的集極端子連接到輸出端子T4以將輸出信號從電晶體TR14輸出到負載L，並且將電晶體TR14的射極端子連接到公共端子T5。此外，將負載L與電源V2的串聯電路連接在輸出端子T4與公共端子T5之間。此外，在第二實施例中，電源Vcc充當第一電源並且電源V1充當第二電源，而電阻器R5充當第一電阻器並且電阻器R4充當第二電阻器。
在下文中，將會描述根據本發明第二實施例的數位輸入電路的操作。
例如，如果從微機10的輸出端口T1輸出的輸出信號的電壓位準從高變為低(微機10的輸出端口T1的電壓位準為低位準時的活動狀態)，則發光二極體LD6開啟並且電流I1流入光電耦合器PC5的發光二極體LD6。結果，光電電晶體PT8接通。在電阻器R4與光電電晶體PT8的集極端子之間的連接節點的電位下電晶體TR14的基極-射極偏置。電晶體TR14開啟，並且電流I2從電源V2流向負載L。
如果從微機10的輸出端口T1輸出的輸出信號的電壓位準從低變為高，則發光二極體LD6關斷並且電流I1不流入光電耦合器PC5的發光二極體LD6。因而，光電電晶體PT8斷開。如果光電電晶體PT8變為關狀態，則電晶體TR14的基極-射極不偏置。因此，電晶體TR14也關斷，並且電流I2不從電源V2流向負載L。
將上面描述的數位輸出電路配置為包括在公共端子T5與光電耦合器PC5的光電電晶體PT8的射極端子之間連接的電容器C2。因此，當光電電晶體PT8的狀態在開狀態與關狀態之間切換時，例如，在從微機10的輸出端口T1輸出高速脈衝輸出信號時，通過電容器C2的平滑作用，光電電晶體PT8的射極端子的電位保持近似恒定。因此，光電電晶體PT8的集極-射極電壓基本上保持恒定。因而，當光電電晶體PT8處於開狀態時光電電晶體PT8處於不飽和狀態，並且當光電電晶體PT8的集極-射極電壓在小範圍內變化的時候可以進行雙極性電晶體TR14的切換操作。結果，當光電電晶體PT8的狀態從開狀態變為關狀態時，可以縮短由於光電電晶體PT8的鏡像效應以及光電電晶體PT8的基極存儲時間而發生的響應延遲。
在第二實施例的數位輸出電路中，當光電電晶體PT8處於未飽和狀態並且光電電晶體PT8的集極-射極電壓在小範圍內變化的時候可以進行切換操作。因此，當光電電晶體PT8的狀態從開狀態變為關狀態時，可以縮短由於光電電晶體PT8的鏡像效應以及光電電晶體PT8的基極存儲時間而發生的響應延遲。所以，即使沒有將具有高響應速度的光電耦合器用作信號發送元件，通過使用包括一個發光二極體LD6和一個光電電晶體PT8的通用光電耦合器PC5，也可以準確地跟隨來自微機10的高速脈衝輸出信號的電壓位準在高位準與低位準之間的改變。因此，可以通過添加諸如電容器C2之類的廉價的通用電路元件來以較低的成本實現高響應速度，並且實現具有高可靠性的數位輸出電路。
儘管已經相關於實施例示出和描述了本發明，但本領域技術人員應當理解的是，在不偏離如所附申請專利範圍所定義的本發明的範圍的情況下，可以進行各種各樣的修改和變更。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．微機
11’．．．外部裝置
15’．．．外部連接器
16’．．．連接連接器
17’．．．可編程邏輯元件(PLD)
18’．．．顯示單元
19’．．．隔離單元
20’．．．設置開關
21’．．．電源單元
LD6．．．發光二極體
PC5．．．光電耦合器
PT8．．．光電電晶體
TR13．．．雙極性電晶體
TR14．．．電晶體
T1．．．輸出端口
T3．．．電源端子
T4．．．輸出端子
T5．．．公共端子
圖1示出了根據本發明第一實施例的示出數位輸出電路的電路圖。
圖2示出了根據本發明第二實施例的示出數位輸出電路的電路圖。
圖3示出了現有通用PLC單元的方塊圖。
圖4示出了說明現有數位輸出電路的電路圖。
圖5示出了說明另一現有數位輸出電路的電路圖。
圖6示出了說明又一現有數位輸出電路的電路圖。
10．．．微機
LD6．．．發光二極體
PC5．．．光電耦合器
PT8．．．光電電晶體
TR13．．．雙極性電晶體
T1．．．輸出端口
T3．．．電源端子
T4．．．輸出端子
T5．．．公共端子

Claims (4)

  1. 一種數位輸出電路，其包括：充當信號發送元件的光電耦合器，其用於將數位電壓輸出信號從微型計算機的輸出端口發送到負載，並且所述光電耦合器具有一個發光二極體和不具有基極的一個光電電晶體；以及npn雙極性電晶體，其通過所述光電電晶體的切換操作，將輸出信號從所述光電電晶體發送到所述負載，其中，所述發光二極體的陽極連接到第一電源的正極，並且所述發光二極體的陰極連接到所述輸出端口，其中，所述光電電晶體的集極經由第一電阻器連接到與第二電源的正極相連接的電源端子，其中，所述光電電晶體的射極連接到所述npn雙極性電晶體的基極，並且第二電阻器連接在所述npn雙極性電晶體的基極與射極之間，其中，所述npn雙極性電晶體的射極連接到與所述第二電源的負極相連接的公共端子，並且所述npn雙極性晶體管的集極連接到輸出端子，以將輸出信號從所述npn雙極性電晶體輸出到所述負載，其中，由所述負載和所述負載的電源構成的串聯電路連接在所述輸出端子與所述公共端子之間，其中，電容器連接在所述光電電晶體的集極與所述公共端子之間，並且其中，當所述數位電壓輸出信號的電壓準位重複變化 時，所述電容器被設置以平滑所述光電電晶體的所述集極的電壓變化。
  2. 一種數位輸出電路，其包括：充當信號發送元件的光電耦合器，其用於將數位電壓輸出信號從微型計算機的輸出端口發送到負載，並且所述光電耦合器具有一個發光二極體和不具有基極的一個光電電晶體；以及pnp雙極性電晶體，其通過所述光電電晶體的切換操作，將輸出信號從所述光電電晶體發送到所述負載，其中，所述發光二極體的陽極連接到第一電源的正極，並且所述發光二極體的陰極連接到所述輸出端口，其中，所述光電電晶體的射極經由第一電阻器連接到與第二電源的負極相連接的電源端子，其中，所述光電電晶體的集極連接到所述pnp雙極性電晶體的基極，並且第二電阻器連接在所述pnp雙極性電晶體的基極與射極之間，其中，所述pnp雙極性電晶體的射極連接到與所述第二電源的正極相連接的公共端子，並且所述pnp雙極性電晶體的集極連接到輸出端子，以將輸出信號從所述pnp雙極性電晶體輸出到所述負載，其中，由所述負載和所述負載的電源構成的串聯電路連接在所述輸出端子與所述公共端子之間，其中，電容器連接在所述光電電晶體的射極與所述公共端子之間，並且 其中，當所述數位電壓輸出信號的電壓準位重複變化時，所述電容器被設置以平滑所述光電電晶體的所述射極的電壓變化。
  3. 一種數位輸出電路，其包括：輸出端子，其用於將輸出信號輸出到負載；電源端子，其連接到電源；公共端子；充當信號發送元件的光電耦合器，其用於將數位電壓輸出信號發送到所述負載，並且所述光電耦合器具有一個發光二極體和一個光電電晶體，所述光電電晶體具有第一和第二端子，但是不具有基極端子；輸出電晶體，其具有控制端子、第一端子和第二端子，所述輸出電晶體通過所述光電電晶體的切換操作，將輸出信號從所述光電電晶體發送到所述負載；以及電壓平滑單元，其中，所述光電電晶體的第一端子經由第一電阻器連接到所述電源端子，並且所述光電電晶體的第二端子連接到所述輸出電晶體的控制端子，其中，第二電阻器連接在所述輸出電晶體的控制端子與第一端子之間，其中，所述輸出電晶體的第一端子連接到所述公共端子，並且所述輸出電晶體的第二端子連接到所述輸出端子，其中，所述電壓平滑單元連接在所述光電電晶體的第一端子與所述公共端子之間，並且 其中，當所述數位電壓輸出信號的電壓準位重複變化時，所述電壓平滑單元被設置以平滑所述光電電晶體的所述第一端子的電壓變化。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的數位輸出電路，其中所述電壓平滑單元是電容器。
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