專利名稱：總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及現(xiàn)場(chǎng)總線(FOUNDATION Filedbus，簡(jiǎn)稱FF)技術(shù)，具體地說是一種總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元(Medium Attachment Unit，MAU)。
背景技術(shù)：
FF現(xiàn)場(chǎng)總線儀表分為非總線供電的儀表、總線供電的非本安型儀表和總線供電的本質(zhì)安全型儀表。支持本質(zhì)安全型儀表設(shè)計(jì)是FF低速現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的主要特點(diǎn)之一，由本安型總線儀表和專用安全柵構(gòu)成的本安系統(tǒng)，可用于易燃易爆的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。盡管不能排除非總線供電的儀表實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全的可能性，現(xiàn)有的符合本安要求的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表都采用了總線供電技術(shù)，即維持儀表工作的能量全部從由兩根線構(gòu)成的總線上獲取，這兩根線既是信號(hào)線，也是電源線。在這一點(diǎn)上，與常規(guī)的兩線制儀表有相似之處，但是，在現(xiàn)場(chǎng)總線的兩根總線上要掛接多個(gè)儀表，儀表之間需要以數(shù)字量的形式進(jìn)行通訊，因此在電路的工作原理上與常規(guī)的兩線制儀表有本質(zhì)的區(qū)別。用于將內(nèi)部數(shù)字電路的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭赏ㄟ^總線發(fā)送的信號(hào)，且可從總線上接收信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為內(nèi)部數(shù)字電路所能識(shí)別的邏輯信號(hào)的電路單元，稱為媒體結(jié)合單元。MAU電路的設(shè)計(jì)是本質(zhì)安全型現(xiàn)場(chǎng)總線儀表硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一?？偩€供電的MAU電路除必須滿足IEC1158-2現(xiàn)場(chǎng)總線物理層國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的全部要求外，還需要高效率地從總線上獲取能量以維持儀表的正常工作，然而目前的技術(shù)狀況是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，總線信號(hào)交流特性差，靜態(tài)功耗大，效率低，對(duì)于器件性能要求高，導(dǎo)致性價(jià)比低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、總線信號(hào)交流特性優(yōu)良、靜態(tài)功耗小，效率高，對(duì)于器件性能要求不高，性價(jià)比高的總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，采用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)FF現(xiàn)場(chǎng)總線供電和信號(hào)傳輸，并可滿足IEC1158-2現(xiàn)場(chǎng)總線物理層標(biāo)準(zhǔn)中所要求的性能指標(biāo)。
為了實(shí)現(xiàn)上述功能和目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下安裝在總線系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間，由啟動(dòng)電路、信號(hào)接收電路和CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路和總線信號(hào)整形發(fā)送電路、發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路組成，其中總線系統(tǒng)的信號(hào)作為信號(hào)接收電路輸入信號(hào)，信號(hào)接收電路的輸出信號(hào)送至數(shù)字系統(tǒng)；啟動(dòng)電路以總線信號(hào)為輸入信號(hào)，分別與信號(hào)接收電路、CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路相連，為系統(tǒng)提供工作電源；功率調(diào)節(jié)電路接收總線整形發(fā)送電路信號(hào)，其輸出與總線系統(tǒng)相連；發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路為總線信號(hào)整形發(fā)送電路提供發(fā)送總線信號(hào)的閾值電平，總線信號(hào)整形發(fā)送電路的輸入控制信號(hào)由數(shù)字系統(tǒng)提供；CD信號(hào)創(chuàng)建電路輸出信號(hào)接至數(shù)字系統(tǒng)；其中信號(hào)接收電路由工作電源基準(zhǔn)電路、串聯(lián)連接的帶通濾波電路和滯回比較電路構(gòu)成，其中工作電源基準(zhǔn)電路接至帶通濾波電路和滯回比較電路，帶通濾波電路由啟動(dòng)電路提供電源，與CD信號(hào)創(chuàng)建電路相連，經(jīng)滯回比較電路輸出至數(shù)字系統(tǒng)；其中信號(hào)接收電路輸入端接經(jīng)過橋式整流的總線系統(tǒng)；啟動(dòng)電路以經(jīng)過橋式整流的總線信號(hào)為輸入信號(hào)；所述啟動(dòng)電路包括由場(chǎng)效應(yīng)管和第六電阻構(gòu)成的恒流源和低壓差穩(wěn)壓電路，恒流源輸入接總線系統(tǒng)，輸出接低壓差穩(wěn)壓電路，用于提供工作電源；所述發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路由第十二電阻、第十九～二十一電阻構(gòu)成的分壓?jiǎn)卧湍M開關(guān)構(gòu)成，四個(gè)電阻節(jié)點(diǎn)分別與模擬開關(guān)的輸入端相連，模擬開關(guān)的輸出為閾值電壓，接至總線信號(hào)整形發(fā)送電路；所述信號(hào)接收電路由帶通濾波電路、滯回比較電路和工作電源基準(zhǔn)電路組成，其中工作電源基準(zhǔn)電路包括第三運(yùn)放，由串聯(lián)的第十～十一電阻對(duì)工作電源分壓后與第三運(yùn)放的同相輸入端相連，第三運(yùn)放的輸出為1/2工作電源的基準(zhǔn)電壓，接至帶通濾波電路的第一運(yùn)放的同相端，并經(jīng)阻容元件接至滯回比較電路；總線信號(hào)接至以第一運(yùn)放為核心的帶通濾波電路；滯回比較電路由滯回比較器、第四電容、第四～五電阻組成，滯回比較器的反相端接第一運(yùn)放，第四電容和第五電阻并聯(lián)在滯回比較器的同相端和輸出端之間，滯回比較器的輸出端接數(shù)字系統(tǒng)；所述CD信號(hào)創(chuàng)建電路包括分壓?jiǎn)卧?、窗口比較器，其分壓?jiǎn)卧纱?lián)的第二十二～第二十五電阻構(gòu)成，對(duì)工作電源進(jìn)行分壓得到的閾值電壓作為窗口比較器的輸入信號(hào)；窗口比較器由第四運(yùn)放和第五運(yùn)放構(gòu)成，第四運(yùn)放的反相端和第五運(yùn)放的同相端相接后接帶通濾波電路的第一運(yùn)放的輸出端，第四運(yùn)放和第五運(yùn)放的輸出端信號(hào)為CD信號(hào)，送給數(shù)字系統(tǒng)；所述總線信號(hào)整形發(fā)送單元包括第十五～十六電阻構(gòu)成的分壓?jiǎn)卧芭c分壓節(jié)點(diǎn)相接的第二運(yùn)放，第七電容與第十五電阻并接在總線系統(tǒng)和第二運(yùn)放的同相端之間，第二運(yùn)放的反相端接收發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路的輸出信號(hào)，其輸出端接至功率調(diào)節(jié)電路中的第一三極管的基極；功率調(diào)節(jié)電路包括第一三極管和第二三極管，其中總線信號(hào)接到第二三極管發(fā)射極，其基極接第一三極管的集電極，第一三極管集電極輸出為數(shù)字系統(tǒng)提供電源；另外，所述恒流源位于經(jīng)橋式整流的總線系統(tǒng)的輸出端和低壓差穩(wěn)壓電路輸入端之間；經(jīng)橋式整流的總線信號(hào)為以第一運(yùn)放為核心的帶通濾波電路輸入端；所述第七電容與第十五電阻經(jīng)橋式整流電路并接在總線系統(tǒng)和第二運(yùn)放的同相端之間；總線信號(hào)經(jīng)過橋式整流后接到第二三極管發(fā)射極。
本發(fā)明能滿足總線供電的IEC1158-2現(xiàn)場(chǎng)總線物理層標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)要求，具體具有以下主要功能和設(shè)計(jì)指標(biāo)(1)在非發(fā)送狀態(tài)下，在總線上的電壓為9-32V的范圍內(nèi)，能夠從總線上吸取一個(gè)恒定的靜態(tài)電流，該電流的大小同時(shí)滿足以下條件(a)滿足MAU儀表中所有器件的工作電流的需要。
(b)滿足在發(fā)送狀態(tài)下電流變化幅度的需要。
(c)在滿足(a)(b)兩個(gè)條件的前提下，該電流應(yīng)盡可能小。
(2)儀表的靜態(tài)電流在接入總線后10ms之內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。
(3)在非發(fā)送狀態(tài)下，MAU電路能對(duì)儀表內(nèi)部電路的工作電流的動(dòng)態(tài)變化有良好的調(diào)節(jié)能力，使其靜態(tài)電流的變化率小于1mA/ms。
(4)在非發(fā)送狀態(tài)下，MAU電路在信號(hào)頻帶內(nèi)的差分輸入阻抗大于3KΩ。
(5)在接收狀態(tài)下，MAU電路至少能正確接收峰-峰值不低于150mV的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為儀表內(nèi)部的邏輯電路所需要的標(biāo)準(zhǔn)邏輯信號(hào)。
(6)在接收狀態(tài)下，MAU電路能夠抑制峰-峰值75mV的噪聲。
(7)在發(fā)送狀態(tài)下，儀表能夠在其靜態(tài)電流的基礎(chǔ)上，以31.25k/s的速率產(chǎn)生電流的變化，其變化幅度應(yīng)在50Ω等效負(fù)載上產(chǎn)生峰-峰值0.75V-1.5V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)。
(8)在發(fā)送狀態(tài)下，MAU電路能夠限制其電流變化率，使得在負(fù)載上產(chǎn)生的電壓信號(hào)的波形，滿足IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。
(9)對(duì)于本發(fā)明所述本安型儀表MAU電路的設(shè)計(jì)還能滿足本安電路的有關(guān)規(guī)定。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為圖1中啟動(dòng)電路原理。
圖3為圖1中發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路原理圖。
圖4為圖1中信號(hào)接收電路原理圖。
圖5為圖1中CD信號(hào)創(chuàng)建電路原理圖。
圖6為圖1中總線信號(hào)整形發(fā)送和功率調(diào)節(jié)電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明由啟動(dòng)電路、信號(hào)接收電路和CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路和總線信號(hào)整形發(fā)送電路、發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路組成，其中信號(hào)接收電路由工作電源基準(zhǔn)電路、帶通濾波電路和滯回比較電路串聯(lián)構(gòu)成，來自總線系統(tǒng)的輸入信號(hào)經(jīng)過橋式整流作為信號(hào)接收電路輸入，輸出信號(hào)送至數(shù)字系統(tǒng)；啟動(dòng)電路以經(jīng)過橋式整流的總線信號(hào)為輸入，分別與信號(hào)接收電路、CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路相連，提供系統(tǒng)工作的電源，功率調(diào)節(jié)電路輸出與總線系統(tǒng)相連，控制總線系統(tǒng)輸入端流入MAU的能量大小，功率調(diào)節(jié)電路接收總線信號(hào)整形發(fā)送電路信號(hào)，來控制總線信號(hào)的發(fā)送整形；發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路提供發(fā)送總線信號(hào)的閾值電平給總線信號(hào)整形發(fā)送電路，總線信號(hào)整形發(fā)送電路的輸入信號(hào)由數(shù)字系統(tǒng)提供；CD信號(hào)創(chuàng)建電路輸入來自信號(hào)接收電路的帶通濾波電路的輸出，輸出信號(hào)提供給數(shù)字系統(tǒng)。其中如圖2所示，所述啟動(dòng)電路包括場(chǎng)效應(yīng)管Q1、第六電阻R6和低壓差穩(wěn)壓器J1，由場(chǎng)效應(yīng)管Q1和第六電阻R6構(gòu)成的恒流源，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏端接總線橋式整流的輸出端，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源端接第六電阻R6后輸出給低壓差穩(wěn)壓器J1輸入端，產(chǎn)生本發(fā)明工作電源。其中恒流源采用兩端恒流源。
啟動(dòng)電路的作用是使本發(fā)明接入總線后能夠迅速進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。啟動(dòng)電路經(jīng)過一個(gè)由場(chǎng)效應(yīng)管Q1和第六電阻R6構(gòu)成的恒流源接到總線上，產(chǎn)生1mA的恒流，經(jīng)低壓差穩(wěn)壓器J1產(chǎn)生的3.3V電源，供電路工作。恒流源的作用是使不受功率電路控制，不隨總線電壓變化。且由于恒流源的動(dòng)態(tài)電阻很大，可以滿足對(duì)差分輸入阻抗的要求。低壓差穩(wěn)壓器J1選用推薦采用S818-3.3，性價(jià)比比較好。工作原理見圖2。
如圖3所示，所述發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路由第十二電阻R12、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二十一電阻R21相連組成的分壓?jiǎn)卧湍M開關(guān)IC4組成的閾值電壓控制單元，第十二電阻R12和第十九電阻R19的分壓與模擬開關(guān)IC4的X2輸入端相連，第十九電阻R19和第二十電阻R20相連分壓后與模擬開關(guān)IC4的X0、X1輸入端相連，第二十電阻R20和第二十一電阻R21相連分壓后與模擬開關(guān)IC4的X3輸入端相連，模擬開關(guān)IC4的X端輸出閾值電壓，給總線信號(hào)整形發(fā)送電路。
由第十二電阻R12、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二十一電阻R21相接對(duì)工作電源(BVCC)進(jìn)行分壓，生成發(fā)送信號(hào)的閾值電壓，經(jīng)發(fā)送控制信號(hào)TXE、TXS控制模擬開關(guān)IC4，給出發(fā)送總線信號(hào)所需的Vth_Vtm_Vtl三值的閾值控制電壓。工作原理見圖3。
如圖4所示，所述信號(hào)接收電路由帶通濾波電路、滯回比較電路和工作電源基準(zhǔn)電路組成，工作電源基準(zhǔn)電路由第十電阻R10、第十一電阻R11相接對(duì)BVCC分壓，分壓后的1/2工作電源作為基準(zhǔn)信號(hào)接到第三運(yùn)放IC3同相輸入端，其反相輸入端經(jīng)第七電阻R7接到第三運(yùn)放IC3輸出端，從第七電阻R7輸出的電壓為1/2工作電源基準(zhǔn)，接到帶通濾波電路中的第一運(yùn)放IC1A的同相端和滯回比較電路中的第四電阻R4處。帶通濾波電路為經(jīng)橋式整流的總線信號(hào)通過隔直電容C1接到第二電阻R2、第二電容C2、第三電容C3、第三電阻R3，連到第一運(yùn)放IC1A的反相端和輸出端結(jié)構(gòu)；滯回比較電路由滯回比較器IC2、第四電容C4、第四電阻R4和第五電阻R5組成，第一運(yùn)放IC1A的輸出端接到滯回比較器IC2的反相端，第四電容C4和第五電阻R5并聯(lián)在滯回比較器IC2的同相端和輸出端之間，第四電阻R4串接到第七電阻R7和滯回比較器的同相端之間，滯回比較器IC2的輸出端送給數(shù)字系統(tǒng)。
總線信號(hào)經(jīng)橋式整流后，輸入給信號(hào)接收電路，經(jīng)隔直電容C1后，交流信號(hào)疊加在系統(tǒng)電源的1/2工作電源基準(zhǔn)上，1/2工作電源基準(zhǔn)由第十電阻R10、第十一電阻R11分壓后經(jīng)第三運(yùn)放IC3驅(qū)動(dòng)生成。交流信號(hào)經(jīng)過由第一運(yùn)放IC1A、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3構(gòu)成一級(jí)帶通濾波電路，去除干擾信號(hào)，然后經(jīng)過滯回比較器IC2構(gòu)成電路整形，輸出送給數(shù)字系統(tǒng)。電路原理見圖4。滯回比較器IC2推薦采用MAX975。
如圖5所示，所述CD信號(hào)創(chuàng)建電路包括分壓?jiǎn)卧痛翱诒容^器組成，其分壓?jiǎn)卧傻诙娮鑂22、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25構(gòu)成，其相接對(duì)BVCC進(jìn)行分壓得到窗口比較器的閾值電壓；窗口比較器由第四運(yùn)放IC5A和第五運(yùn)放IC5B構(gòu)成，第四運(yùn)放IC5A的反相端和第五運(yùn)放IC5B的同相端相接后與帶通濾波電路第一運(yùn)放IC1A的輸出信號(hào)相連，第二十二電阻R22和第二十三電阻R23的分壓接到第四運(yùn)放IC5A的同相端，第二十四電阻R24和第二十五電阻R25的分壓接到第五運(yùn)放IC5B反相端，對(duì)帶通后信號(hào)進(jìn)行窗口比較，第四運(yùn)放IC5A和第五運(yùn)放IC5B的輸出端分別接第五二極管D9和第六二極管D10陰極，第五二極管D9和第六二極管D10陽極相接后用第二十六電阻R26上拉到BVCC，輸出信號(hào)為CD信號(hào)，送給數(shù)字系統(tǒng)。
輸入的帶通濾波信號(hào)疊加在1/2工作電源基準(zhǔn)上，CD信號(hào)創(chuàng)建采用由第四運(yùn)放IC5A、第五運(yùn)放IC5B構(gòu)成的窗口比較器，由第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25分出比較電壓基準(zhǔn)，對(duì)帶通后的信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生CD信號(hào)輸出。電路原理見圖5。
如圖6所示，功率調(diào)節(jié)和閾值電壓控制的總線信號(hào)發(fā)送波形整形電路的輸入為經(jīng)由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4組成橋式整流后的總線信號(hào)，其中總線信號(hào)發(fā)送波形整形電路中第二十七電阻RF一端接到橋式整流的負(fù)端，另一端接地端；所述總線信號(hào)整形發(fā)送電路由第十五電阻R15和第十六電阻R16相接對(duì)BVCC到橋式整流負(fù)端進(jìn)行分壓后接到第二運(yùn)放IC1B的同相端，第七電容C7與第十五電阻R15并接在橋式整流的負(fù)端和第二運(yùn)放IC1B的同相端之間，第二運(yùn)放IC1B的反相端接發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路中的控制模擬開關(guān)IC4的輸出端的閾值電壓Vth_Vtm_Vtl值，第二運(yùn)放IC1B的輸出經(jīng)第十四電阻接到第一三極管Q3的基極；所述功率調(diào)節(jié)電路由第一三極管Q3、第二三極管Q2組成，總線信號(hào)經(jīng)過橋式整流后接到作為功率管的第二三極管Q2發(fā)射極，第八電阻R8并接第二三極管Q2發(fā)射極和基極之間，第二三極管Q2集電極接到第九電阻R9后輸出為數(shù)字系統(tǒng)提供電源；第二三極管Q2基極接到第一三極管Q3的集電極，第一三極管Q3的發(fā)射極經(jīng)過第十三電阻R13到本發(fā)明的地端，第六電容C6并接到第十三電阻R13的兩端。
功率調(diào)節(jié)和信號(hào)發(fā)送波形整形電路實(shí)際為一個(gè)電路，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線MAU的原理，這部分電路為一個(gè)大反饋的壓控恒流源，調(diào)整第二運(yùn)放IC1B接收發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路中的控制模擬開關(guān)IC4的閾值電壓Vth_Vtm_Vtl，為控制電壓基準(zhǔn)，根據(jù)采樣第二十七電阻RF上的電流大小，同由第十五電阻R15、第十六電阻R16分壓電路比較，控制第一三極管Q3(調(diào)整管)調(diào)節(jié)第二三極管Q2(功率管)進(jìn)行電流調(diào)整，完成非發(fā)送狀態(tài)下的功率控制，和發(fā)送狀態(tài)下的信號(hào)調(diào)理。第八電阻R8為功率管第二三極管Q2偏置，第七電容C7、第六電容C6、第十三電阻R13起到發(fā)送波形整形參數(shù)調(diào)節(jié)作用。第一穩(wěn)壓管D5、第二穩(wěn)壓管D6為數(shù)字系統(tǒng)的電源保護(hù)穩(wěn)壓管。電路原理詳見圖6。
整個(gè)電路設(shè)計(jì)中，第二十七電阻RF為標(biāo)準(zhǔn)電阻，有精度和溫度系數(shù)要求，另外，為接收和調(diào)整目的，本實(shí)施例的運(yùn)放器件具有如下主要指標(biāo)☆RAIL-TO-RAIL輸出擺幅；☆容性負(fù)載200PF，帶寬1MHz；
☆壓擺率1V/μS；☆單電源，微功耗。
本發(fā)明MAU設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)MAU設(shè)計(jì)的性能比較見表1。
表1

本發(fā)明整個(gè)電路的靜態(tài)功耗在25℃下，靜態(tài)功耗為506μA(不含CD信號(hào)創(chuàng)建電路)，功耗非常理想，且對(duì)于器件性能要求不高，性價(jià)比高。
實(shí)施例2本發(fā)明不加設(shè)橋式整流電路，直接與總線按極性相接。
權(quán)利要求
1.一種總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，安裝在總線系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間，其特征在于由啟動(dòng)電路、信號(hào)接收電路和CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路和總線信號(hào)整形發(fā)送電路、發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路組成，其中總線系統(tǒng)的信號(hào)作為信號(hào)接收電路輸入信號(hào)，信號(hào)接收電路的輸出信號(hào)送至數(shù)字系統(tǒng)；啟動(dòng)電路以總線信號(hào)為輸入信號(hào)，分別與信號(hào)接收電路、CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路相連，為系統(tǒng)提供工作電源；功率調(diào)節(jié)電路接收總線整形發(fā)送電路信號(hào)，其輸出與總線系統(tǒng)相連；發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路為總線信號(hào)整形發(fā)送電路提供發(fā)送總線信號(hào)的閾值電平，總線信號(hào)整形發(fā)送電路的輸入控制信號(hào)由數(shù)字系統(tǒng)提供；CD信號(hào)創(chuàng)建電路輸出信號(hào)接至數(shù)字系統(tǒng)。
2.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于其中信號(hào)接收電路由工作電源基準(zhǔn)電路、串聯(lián)連接的帶通濾波電路和滯回比較電路構(gòu)成，其中工作電源基準(zhǔn)電路接至帶通濾波電路和滯回比較電路，帶通濾波電路由啟動(dòng)電路提供電源，與CD信號(hào)創(chuàng)建電路相連，經(jīng)滯回比較電路輸出至數(shù)字系統(tǒng)。
3.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于其中信號(hào)接收電路輸入端接經(jīng)過橋式整流的總線系統(tǒng)。
4.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于其中啟動(dòng)電路以經(jīng)過橋式整流的總線信號(hào)為輸入信號(hào)。
5.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于所述啟動(dòng)電路包括由場(chǎng)效應(yīng)管(Q1)和第六電阻(R6)構(gòu)成的恒流源和低壓差穩(wěn)壓電路，恒流源輸入接總線系統(tǒng)，輸出接低壓差穩(wěn)壓電路，用于提供工作電源。
6.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于所述發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路由第十二電阻(R12)、第十九～二十一電阻(R19～R21)構(gòu)成的分壓?jiǎn)卧湍M開關(guān)(IC4)構(gòu)成，四個(gè)電阻節(jié)點(diǎn)分別與模擬開關(guān)(IC4)的輸入端相連，模擬開關(guān)(IC4)的輸出為閾值電壓，接至總線信號(hào)整形發(fā)送電路。
7.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于所述信號(hào)接收電路由帶通濾波電路、滯回比較電路和工作電源基準(zhǔn)電路組成，其中工作電源基準(zhǔn)電路包括第三運(yùn)放(IC3)，由串聯(lián)的第十～十一電阻(R10～R11)對(duì)工作電源分壓后與第三運(yùn)放(IC3)的同相輸入端相連，第三運(yùn)放(IC3)的輸出為1/2工作電源的基準(zhǔn)電壓，接至帶通濾波電路的第一運(yùn)放(IC1A)的同相端，并經(jīng)阻容元件接至滯回比較電路；總線信號(hào)接至以第一運(yùn)放(IC1A)為核心的帶通濾波電路；滯回比較電路由滯回比較器(IC2)、第四電容(C4)、第四～五電阻(R4～R5)組成，滯回比較器(IC2)的反相端接第一運(yùn)放(IC1A)輸出端，第四電容(C4)和第五電阻(R5)并聯(lián)在滯回比較器(IC2)的同相端和輸出端之間，滯回比較器(IC2)的輸出端接數(shù)字系統(tǒng)。
8.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于所述CD信號(hào)創(chuàng)建電路包括分壓?jiǎn)卧?、窗口比較器，其分壓?jiǎn)卧纱?lián)的第二十二～第二十五電阻(R22～R25)構(gòu)成，對(duì)工作電源進(jìn)行分壓得到的閾值電壓作為窗口比較器的輸入信號(hào)；窗口比較器由第四運(yùn)放(IC5A)和第五運(yùn)放(IC5B)構(gòu)成，第四運(yùn)放(IC5A)的反相端和第五運(yùn)放(IC5B)的同相端相接后接帶通濾波電路的第一運(yùn)放(IC1A)的輸出端，第四運(yùn)放(IC5A)和第五運(yùn)放(IC5B)的輸出端信號(hào)為CD信號(hào)，送給數(shù)字系統(tǒng)。
9.按權(quán)利要求1所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于所述總線信號(hào)整形發(fā)送單元包括第十五～十六電阻(R15～R16)構(gòu)成的分壓?jiǎn)卧芭c分壓節(jié)點(diǎn)相接的第二運(yùn)放(IC1B)，第七電容(C7)與第十五電阻(R15)并接在總線系統(tǒng)和第二運(yùn)放(IC1B)的同相端之間，第二運(yùn)放(IC1B)的反相端接收發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路的輸出信號(hào)，其輸出端接至功率調(diào)節(jié)電路中的第一三極管(Q3)的基極；功率調(diào)節(jié)電路包括第一三極管(Q3)和第二三極管(Q2)，其中總線信號(hào)接到第二三極管(Q2)發(fā)射極，其基極接第一三極管(Q3)的集電極，第一三極管(Q3)集電極輸出為數(shù)字系統(tǒng)提供電源。
10.按權(quán)利要求5或7或9所述總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，其特征在于所述恒流源位于經(jīng)橋式整流的總線系統(tǒng)的輸出端和低壓差穩(wěn)壓電路輸入端之間；經(jīng)橋式整流的總線信號(hào)為以第一運(yùn)放(IC1A)為核心的帶通濾波電路輸入端；所述第七電容(C7)與第十五電阻(R15)經(jīng)橋式整流電路并接在總線系統(tǒng)和第二運(yùn)放(IC1B)的同相端之間；總線信號(hào)經(jīng)過橋式整流后接到第二三極管(Q2)發(fā)射極。
全文摘要
本發(fā)明公開一種總線供電儀表的物理層媒體結(jié)合單元，安裝在總線系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間，它由啟動(dòng)電路、信號(hào)接收電路和CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路和總線信號(hào)整形發(fā)送電路、發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路組成，總線系統(tǒng)信號(hào)作為信號(hào)接收電路輸入，信號(hào)接收電路輸出送至數(shù)字系統(tǒng)；啟動(dòng)電路以總線信號(hào)為輸入信號(hào)，分別與信號(hào)接收電路、CD信號(hào)創(chuàng)建電路、功率調(diào)節(jié)電路相連，為系統(tǒng)提供電源；功率調(diào)節(jié)電路接收總線整形發(fā)送電路信號(hào)，輸出與總線系統(tǒng)相連；總線信號(hào)整形發(fā)送電路由發(fā)送信號(hào)基準(zhǔn)電平電路提供閾值電平，輸入控制信號(hào)由數(shù)字系統(tǒng)提供；CD信號(hào)創(chuàng)建電路輸出信號(hào)至數(shù)字系統(tǒng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、總線信號(hào)交流特性優(yōu)良、靜態(tài)功耗小，效率高，性價(jià)比高。
文檔編號(hào)G08C19/16GK1956021SQ20051004755
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者呂巖, 楊志家, 崔書平, 曹夢(mèng)俠, 謝闖, 趙雪峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所