專利名稱：一種光耦隔離通信電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子通信設(shè)備，特別是一種光耦隔離通信電路。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的通信電路中，采用普通光電耦合器(簡(jiǎn)稱光耦)的隔離通信電路難以滿 足高速隔離通信的要求。圖1給出了由普通光耦(例如型號(hào)為PS2701)組成的隔離通信電 路拓?fù)?，圖2和圖3分別給出了該隔離通信電路的信號(hào)上升響應(yīng)速度和下降響應(yīng)速度的波 形。圖2中，橫坐標(biāo)1格為20uS，縱坐標(biāo)一格為IV，信號(hào)線與豎線相交的兩處分別為電壓上 升到10 %和90 %的點(diǎn)，A 56. 8uS表示從10 %到90 %的上升時(shí)間Tr，即實(shí)測(cè)的上升時(shí)間Tr 為56. 8us。圖3中，橫坐標(biāo)1格為10uS，縱坐標(biāo)一格為IV，信號(hào)線與豎線相交的兩處分別為 電壓下降到90 %和10 %的點(diǎn)，A 20. 8uS表示從90 %到10 %的下降時(shí)間Tf，即實(shí)測(cè)的下降 時(shí)間Tf為20. 8us。如果按照高速通信中信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間各不超過傳輸信號(hào)的 高電平的1/10計(jì)算，此電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較低，因此只能用于信號(hào)速率為1760bps以下 如1200bps的通信。為滿足高速通信的要求，通常采用高速光耦來代替普通光耦，然而，這 種方案雖然在通信速度上能達(dá)到要求，但由于高速光耦比普通光耦在價(jià)格上要貴好幾倍， 因此產(chǎn)品的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滿足高速隔離通信要求的 低成本的光耦隔離通信電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種光耦隔離通信電路，包括光電耦合器、第一上拉電阻和第二上拉電阻，所述光 電耦合器包括位于初級(jí)回路中的發(fā)光二極管和位于次級(jí)回路中的光敏三極管，所述發(fā)光二 極管的陽極通過所述第一上拉電阻接第一電壓源，所述發(fā)光二極管的陰極接收初級(jí)信號(hào)， 所述光敏三極管的集電極耦合到第二電壓源并輸出次級(jí)信號(hào)，所述光耦隔離通信電路還包 括第一三極管、第一輔助電阻和第二輔助電阻，所述第一三極管的基極通過所述第一輔助 電阻接所述光敏三極管的發(fā)射極，所述第一三極管的發(fā)射極接地，所述第一三極管的集電 極通過所述第二上拉電阻接所述第二電壓源。所述光耦隔離通信電路還包括第二輔助電阻，所述第一三極管的發(fā)射極通過所述 第二輔助電阻接所述第一三極管的基極。優(yōu)選地，所述光耦隔離通信電路還包括第一電容，所述第一電容并接在所述第一 上拉電阻兩端。本發(fā)明有益的技術(shù)效果是本發(fā)明在光耦隔離通信電路增加了第一三極管和第一輔助電阻，第一三極管的基 極通過第一輔助電阻接光敏三極管的發(fā)射極，第一三極管的發(fā)射極接地并接至第一三極管 的基極，而第一三極管的集電極通過第二上拉電阻接第二電壓源，光敏三極管的發(fā)射極電流作為第一三極管的基極電流，從而形成了兩級(jí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，該兩級(jí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)起到改善 光耦隔離通信電路動(dòng)態(tài)響應(yīng)的作用，使得信號(hào)上升、下降時(shí)的響應(yīng)速度提高，減少信號(hào)的上 升時(shí)間和下降時(shí)間，滿足了高速隔離通信的要求；同時(shí)，與現(xiàn)有的采用高速光耦的隔離通信 電路相比，本發(fā)明是通過增加第一三極管和相關(guān)輔助電阻而構(gòu)成兩級(jí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，不需要 采用高速光耦就能實(shí)現(xiàn)高速隔離通信，因此電路的成本較低。優(yōu)選地，可以在第一上拉電阻兩端并接第一電容，第一電容在信號(hào)的下降沿起瞬 間提供大電流的功能，從而可進(jìn)一步減少信號(hào)的下降時(shí)間。


圖1為現(xiàn)有采用的普通光耦的隔離通信電路拓?fù)鋱D；圖2為圖1所示的隔離通信電路中信號(hào)上升響應(yīng)速度的波形圖；圖3為圖1所示的隔離通信電路中信號(hào)下降響應(yīng)速度的波形圖；圖4所本發(fā)明一種實(shí)施例的光耦隔離通信電路拓?fù)鋱D；圖5為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施例的光耦隔離通信電路拓?fù)鋱D；圖6為圖5所示的隔離通信電路中信號(hào)上升響應(yīng)速度的波形圖；圖7為圖5所示的隔離通信電路中信號(hào)下降響應(yīng)速度的波形圖。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請(qǐng)參考圖4，在一種實(shí)施例中，光耦隔離通信電路包括光電耦合器U15、第一上拉 電阻R88、第二上拉電阻R92、第一三極管Q4和第一輔助電阻R19，其中，光電耦合器U15包 括位于初級(jí)回路中的發(fā)光二極管D1和位于次級(jí)回路中的光敏三極管T1。在光耦初級(jí)回路， 發(fā)光二極管D1的陽極通過第一上拉電阻R88接第一電壓源VI (如3. 3V)，發(fā)光二極管的陰 極接收初級(jí)信號(hào)TXD0 ；在光耦次級(jí)回路，光敏三極管T1的集電極耦合到第二電壓源V2(如 5V)并輸出次級(jí)信號(hào)TXD00，第一三極管的基極通過第一輔助電阻R19接光敏三極管T1的 發(fā)射極，第一三極管Q4的發(fā)射極接地GND1，第一三極管Q4的集電極通過第二上拉電阻R92 接第二電壓源V2。優(yōu)選增設(shè)第二輔助電阻R98，第一三極管Q4的發(fā)射極通過第二輔助電阻 R98接第一三極管Q4的基極。根據(jù)上述電路拓?fù)洌谝蝗龢O管Q4的基極通過第一輔助電阻R19接光敏三極管T1 的發(fā)射極，使得光敏三極管T1的發(fā)射極電流作為第一三極管Q4的基極電流，從而形成了兩 級(jí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，該兩級(jí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)可改善光耦隔離通信電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，提高信號(hào)上 升、下降時(shí)的響應(yīng)速度，減少信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間。采用該電路，信號(hào)從10%到90% 的上升時(shí)間Tr為1. 22us,從90%到10%的下降時(shí)間Tf為300ns，通訊速度達(dá)到現(xiàn)有方案的 46倍。按照上升時(shí)間和下降時(shí)間各不超過高電平的1/10計(jì)算，該電路可以支持84745bps 的高速通訊，且由于不是靠采用高速光耦來實(shí)現(xiàn)高速度，該電路的成本也較低，從而以極小 的成本獲得了高性能。請(qǐng)參考圖5，在優(yōu)選的實(shí)施例中，光耦隔離通信電路除了增加第一三極管Q4、第一 輔助電阻R19和第二輔助電阻R98，還設(shè)置了第一電容C10，第一電容C10并接在第一上拉 電阻R88兩端。由于在光耦初級(jí)回路增加第一電容，第一電容在信號(hào)的下降沿起瞬間提供大電流的功能，從而本實(shí)施例的光耦隔離通信電路可進(jìn)一步減少信號(hào)的下降時(shí)間。圖6和圖7分別給出了圖5所示實(shí)施例在采用普通光耦時(shí)，信號(hào)上升響應(yīng)速度和 下降響應(yīng)速度的波形。圖6中，橫坐標(biāo)1格為400nS，縱坐標(biāo)一格為IV，信號(hào)線與豎線相交 的兩處分別為電壓上升到10%和90%的點(diǎn)，A 1. 18uS表示從10%到90%的上升時(shí)間Tr 為1. 18uS。圖7中，橫坐標(biāo)1格為20nS，縱坐標(biāo)一格為IV，信號(hào)線與豎線相交的兩處分別為 下降到90%和10%的點(diǎn)，A :30. 4nS表示從90%到10%的下降時(shí)間Tf為30. 4nS?？梢钥?到，該電路的信號(hào)上升和下降時(shí)間都較已有的采用普通光耦的隔離通信電路大為縮短，動(dòng) 態(tài)響應(yīng)速度大大提高，達(dá)到現(xiàn)有方案的48倍。由于仍不是靠采用高速光耦來實(shí)現(xiàn)高速度， 該電路的成本也較低。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種光耦隔離通信電路，包括光電耦合器、第一上拉電阻和第二上拉電阻，所述光電耦合器包括位于初級(jí)回路中的發(fā)光二極管和位于次級(jí)回路中的光敏三極管，所述發(fā)光二極管的陽極通過所述第一上拉電阻接第一電壓源，所述發(fā)光二極管的陰極接收初級(jí)信號(hào)，所述光敏三極管的集電極耦合到第二電壓源并輸出次級(jí)信號(hào)，其特征在于，所述光耦隔離通信電路還包括第一三極管和第一輔助電阻，所述第一三極管的基極通過所述第一輔助電阻接所述光敏三極管的發(fā)射極，所述第一三極管的發(fā)射極接地，所述第一三極管的集電極通過所述第二上拉電阻接所述第二電壓源。
2.如權(quán)利要求1所述的光耦隔離通信電路，其特征在于，所述光耦隔離通信電路還包 括第二輔助電阻，所述第一三極管的發(fā)射極通過所述第二輔助電阻接所述第一三極管的基 極。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光耦隔離通信電路，其特征在于，所述光耦隔離通信電路還 包括第一電容，所述第一電容并接在所述第一上拉電阻兩端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光耦隔離通信電路，包括光電耦合器、第一上拉電阻、第二上拉電阻、第一三極管和第一輔助電阻，光電耦合器包括位于初級(jí)回路中的發(fā)光二極管和位于次級(jí)回路中的光敏三極管，發(fā)光二極管的陽極通過第一上拉電阻接第一電壓源，發(fā)光二極管的陰極接收初級(jí)信號(hào)，光敏三極管的集電極耦合到第二電壓源并輸出次級(jí)信號(hào)，第一三極管的基極通過第一輔助電阻接所述光敏三極管的發(fā)射極，第一三極管的發(fā)射極接地，第一三極管的集電極通過第二上拉電阻接所述第二電壓源。通過增加第一三極管和相關(guān)輔助電阻而構(gòu)成兩級(jí)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，不需要采用高速光耦就能實(shí)現(xiàn)高速隔離通信，電路的成本較低。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK101854168SQ201010149089
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者葉夢(mèng)麟 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司