本發(fā)明涉及一種數(shù)字開關(guān)電路，特別涉及一種控制范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)的基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)，屬于電子通訊技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在電子通訊技術(shù)領(lǐng)域中，很多數(shù)字電路需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行開關(guān)控制，以方便通訊信息的傳輸。其傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式是采用集成數(shù)字門電路，但現(xiàn)有集成數(shù)字門電路的最大局限在于控制信號(hào)和被控制的信號(hào)幅度最大不能超過集成數(shù)字門電路的供電電壓，否則，很容易造成集成數(shù)字門電路損壞或工作不正常，導(dǎo)致通訊無法正常進(jìn)行。

為改善這一情況，方便數(shù)字信號(hào)開關(guān)控制，就成為本發(fā)明想要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有情況和不足，本發(fā)明旨在提供一種適用性好、成本低、占用面積小的基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)，以滿足不同行業(yè)的使用需要。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)，包括一個(gè)主開關(guān)電路和一個(gè)電阻，主開關(guān)電路包括第一雙極型半導(dǎo)體三極管，以及連接在第一雙極型半導(dǎo)體三極管集電極和發(fā)射極之間的硅開關(guān)二極管；硅開關(guān)二極管的正極與第一雙極型半導(dǎo)體三極管的集電極連接，并與外界數(shù)字輸出端連通；硅開關(guān)二極管的負(fù)極與第一雙極型半導(dǎo)體三極管的發(fā)射極連接，并與外界數(shù)字輸入端連通；第一雙極型半導(dǎo)體三極管的基極通過電阻與外界控制信號(hào)連通。

基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)，還包括一個(gè)連接在主開關(guān)電路上的控制信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，控制信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路包括第二雙極型半導(dǎo)體三極管，以及連接在第二雙極型半導(dǎo)體三極管基極上的一個(gè)調(diào)節(jié)電阻，第二雙極型半導(dǎo)體三極管的基極通過調(diào)節(jié)電阻與外界控制信號(hào)連通，第二雙極型半導(dǎo)體三極管的集電極通過電阻與第一雙極型半導(dǎo)體三極管的基極連通，第二雙極型半導(dǎo)體三極管的發(fā)射極接地。

所述硅開關(guān)二極管也可為肖特基二極管。

本發(fā)明所述的基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)，通過主開關(guān)電路和電阻，以及主開關(guān)電路與控制信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的相互配合，利用雙極型半導(dǎo)體三極管對(duì)主開關(guān)電路的開關(guān)過程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)與被控制信號(hào)幅度不同的控制要求，同時(shí)，消除了數(shù)字開關(guān)電路對(duì)控制信號(hào)或被控制信號(hào)電壓的要求，相比集成數(shù)字門電路有效降低了成本，節(jié)約了PCB的占用面積，提高了使用靈活性和適用性，特別適合在智能電能表的IC卡接口進(jìn)行通訊控制使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明在智能電能表上安裝使用的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面以控制信號(hào)和被控制信號(hào)電壓不同為例，結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

本發(fā)明所述的基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)，包括主開關(guān)電路、電阻R2和連接在主開關(guān)電路上的控制信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路。利用控制信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路控制主開關(guān)電路的開啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)主開關(guān)電路兩端數(shù)字信號(hào)輸入、輸出過程的自動(dòng)控制。

主開關(guān)電路包括第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1，以及連接在第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1的集電極和發(fā)射極之間的硅開關(guān)二極管D1。當(dāng)然，硅開關(guān)二極管也可為肖特基二極管。硅開關(guān)二極管D1的正極與第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1的集電極連接，并與外界數(shù)字輸出端連通。硅開關(guān)二極管D1的負(fù)極與第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1的發(fā)射極連接，并與外界數(shù)字輸入端連通。電阻R2連接在第一雙極型半導(dǎo)體三極管的基極上。

控制信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路包括第二雙極型半導(dǎo)體三極管Q2，以及連接在第二雙極型半導(dǎo)體三極管Q2的基極上的一個(gè)調(diào)節(jié)電阻R1，第二雙極型半導(dǎo)體三極管Q2的基極通過調(diào)節(jié)電阻R1與外界控制信號(hào)連通，第二雙極型半導(dǎo)體三極管Q2的集電極通過電阻R2與第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1的基極連通，第二雙極型半導(dǎo)體三極管Q2的發(fā)射極接地。

具體上電工作時(shí)，當(dāng)控制信號(hào)Control=0時(shí)，第二雙極型半導(dǎo)體三極管Q2截止，第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1也截止，在硅開關(guān)二極管D1的作用下，主開關(guān)電路關(guān)閉，數(shù)字輸出端Dout=0；當(dāng)控制信號(hào)Control=1時(shí)，第二雙極型半導(dǎo)體三極管Q2開啟，信號(hào)在上升沿時(shí)，第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1開啟，硅開關(guān)二極管D1截止，信號(hào)在下降沿時(shí)，硅開關(guān)二極管D1導(dǎo)通，主開關(guān)電路開啟，數(shù)字輸出端Dout等于數(shù)字輸入端Din，數(shù)字信號(hào)連通。利用雙極型半導(dǎo)體三極管的電流放大作用，實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)與被控制信號(hào)幅度不同的控制要求，同時(shí)，避免了整個(gè)數(shù)字開關(guān)電路對(duì)控制信號(hào)或被控制信號(hào)電壓的要求，完成了基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字信號(hào)控制。

當(dāng)然，上述過程只是控制信號(hào)和被控制信號(hào)電壓不同時(shí)的具體工作過程，當(dāng)控制信號(hào)和被控制信號(hào)電壓相同時(shí)，則可省略控制信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，直接通過控制信號(hào)和電阻R2對(duì)第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1進(jìn)行控制，進(jìn)而完成對(duì)主開關(guān)電路的開關(guān)控制。

實(shí)施例一

如圖2所示，本發(fā)明所述基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)應(yīng)用于ISO7816接口的時(shí)鐘開關(guān)控制，其中，控制信號(hào)與被控制信號(hào)均為5V電平。

智能電能表的IC卡接口是符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)的智能卡接口。在智能電能表中，主控制器需要同兩路ISO7816接口進(jìn)行通訊，一路是ESAM芯片，另外一路是智能卡芯片。但主控制器通常只能產(chǎn)生一路1-5MHz的時(shí)鐘供給兩路接口，而智能卡芯片需要在操作完成之后將所有信號(hào)包括電源全部關(guān)閉。利用本發(fā)明所述的基于雙極型半導(dǎo)體三極管的高速數(shù)字開關(guān)來控制時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，時(shí)鐘輸入端與ESAM芯片連通，時(shí)鐘輸出端與主控制器連通，外界控制信號(hào)CLK_Control通過電阻R2與主開關(guān)電路中的第一雙極型半導(dǎo)體三極管Q1的基極連通。其中，CLKin幅度為5V，頻率為4.67MHz ，占空比50%，CLKout幅度為4.7V，CLK_Control信號(hào)幅度為5V，低電平開啟。當(dāng)CLK_Control為低電平時(shí)，CLK信號(hào)加載到IC卡接口上；當(dāng)CLK_Control為高電平時(shí)，CLK信號(hào)被關(guān)閉，并且截至態(tài)為低電平，完全符合ISO7816的標(biāo)準(zhǔn)。