專利名稱：一種高速數(shù)字輸入端子電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種高速數(shù)字輸入端子電路。
背景技術(shù)：
在變頻器中為了方便外部的PLC或者其它器件對變頻器的控制，通常設(shè)計幾路高速數(shù)字輸入端子作為信號輸入端口。高速數(shù)字輸入端子常見的幾種電路如圖1-3所示。為了保護(hù)變頻器控制板，在高速數(shù)字輸入端子中通常用一個高速光耦Ul進(jìn)行隔離。在光耦Ul原邊，發(fā)光二極管陽極通過一個限流電阻Rl接到電源VCC1，陰極接到DI輸入。光耦Ul副邊輸入由于是集電極輸入，所以接一個上拉電阻R3至高電平VCC2。為了濾除信號中毛刺，該高速數(shù)字輸入端子電路一般分為三個部分，即輸入濾波電路、光耦隔離電路和輸出濾波電路。例如，如圖1-3中在輸出端接一個輸出濾波電容C2組成輸出濾波電路，也可以如圖 2-3中在輸入端接一個輸入濾波電容Cl組成輸入濾波電路。圖3中電阻R2的作用是平衡數(shù)字端子的輸入阻抗，減少光耦的傳輸延遲時間，同時對隔離光耦起到一個保護(hù)作用。上述幾種常見的高速數(shù)字輸入端子雖然簡單實用，但是也一個致命缺點(diǎn)，其抗干擾能力不強(qiáng)。變頻器應(yīng)用的現(xiàn)場往往干擾很強(qiáng)，這種干擾一方面該來自變頻器本身的PWM高頻諧波噪聲，一方面是來自變頻器周邊的設(shè)備。當(dāng)變頻器與其他設(shè)備組網(wǎng)時，過長的導(dǎo)線或者過多的導(dǎo)線捆在一起，這個高速數(shù)字輸入端子很容易受到干擾而產(chǎn)生誤動作。由于光耦Ul是工作在一定的電流閾值范圍內(nèi)，當(dāng)高速數(shù)字輸入端子受到干擾導(dǎo)致光耦Ul的原邊電流過大時，其光耦Ul容易產(chǎn)生誤動作，將影響數(shù)字信號的高速傳輸，進(jìn)而不能滿足精確控制的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有數(shù)字輸入端子的抗干擾能力不強(qiáng)影響數(shù)字信號的高速傳輸?shù)娜毕荩峁┮环N高速數(shù)字輸入端子電路。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種高速數(shù)字輸入端子電路，包括依次相連的輸入濾波電路、光耦隔離電路和輸出濾波電路，所述光耦隔離電路包括光耦U1、三極管Q1、采樣電阻R4和平衡電阻R5 ;所述平衡電阻R5串聯(lián)在光耦隔離電路的正輸入端和負(fù)輸入端之間；所述三極管Ql的集電極與所述光耦隔離電路的正輸入端相連，發(fā)射極與所述光耦隔離電路的負(fù)輸入端相連，所述三極管Ql的基極與發(fā)射極之間串聯(lián)有所述采樣電阻R4 ;所述光耦隔離電路的正輸入端與所述光耦Ul的原邊的發(fā)光二極管陽極相連，所述三極管Ql的基極與所述光耦Ul的原邊的發(fā)光二極管陰極相連。在根據(jù)本實用新型所述的高速數(shù)字輸入端子電路中，所述高速數(shù)字輸入端子電路還包括連接在所述輸入濾波電路和光耦隔離電路之間的全波整流橋。在根據(jù)本實用新型所述的高速數(shù)字輸入端子電路中，所述輸入濾波電路包括限流電阻R1、限流電阻R2和輸入濾波電容Cl ;所述高速數(shù)字輸入端子電路的第一信號輸入端通過依次串聯(lián)的所述限流電阻Rl和限流電阻R2連接至所述全波整流橋的第一輸入端；所述高速數(shù)字輸入端子電路的第二信號輸入端與所述全波整流橋的第二輸入端相連；且所述限流電阻Rl和限流電阻R2之間的節(jié)點(diǎn)通過所述輸入濾波電容Cl連接至所述全波整流橋的第二輸入端。在根據(jù)本實用新型所述的高速數(shù)字輸入端子電路中，所述輸出濾波電路包括上拉電阻R3、限流電阻R6和輸出濾波電容C2 ;所述光耦Ul的副邊的第一端接高電平VCC，所述光耦Ul的副邊的第二端通過所述上拉電阻R3接所述高電平VCC ;且所述光耦Ul的副邊的第二端通過所述限流電阻R6接所述高速數(shù)字輸入端子電路的輸出端，且所述高速數(shù)字輸入端子電路的輸出端通過所述輸出濾波電容C2接地。實施本實用新型的高速數(shù)字輸入端子電路，具有以下有益效果本實用新型通過在光耦隔離電路中增設(shè)三極管Ql及相關(guān)元件，防止流入光耦Ul原邊的電流過飽和，即使在高速數(shù)字輸入端子電路受到干擾時，也能保障光耦Ul的快速工作，使其充分發(fā)揮隔離光耦的傳輸性能，并進(jìn)一步通過輸入濾波電路和輸出濾波電路提高電路的抗干擾能力。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是現(xiàn)有技術(shù)中第一種高速數(shù)字輸入端子的電路圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中第二種高速數(shù)字輸入端子的電路圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中第三種高速數(shù)字輸入端子的電路圖；圖4為根據(jù)本實用新型的高速數(shù)字輸入端子電路的優(yōu)選實施例的電路原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。請參閱圖4，為根據(jù)本實用新型的高速數(shù)字輸入端子電路的優(yōu)選實施例的電路原理圖。如圖4所示，本實施例提供的高速數(shù)字輸入端子電路至少包括依次相連的輸入濾波電路10、光耦隔離電路30和輸出濾波電路40。由于本實施例可以進(jìn)一步應(yīng)用于雙向輸入，因此還可以增設(shè)全波整流橋20。其中，輸入濾波電路10用于對輸入信號進(jìn)行濾波后輸出。光耦隔離電路30用于進(jìn)行光耦隔離，即濾波后的輸入信號輸入光耦Ul原邊，光耦Ul副邊通過輸出濾波電路40進(jìn)行濾除毛刺再輸出。本實用新型主要通過在光耦隔離電路30中通過增設(shè)三極管Ql和相關(guān)器件，對輸入光耦Ul原邊的電流進(jìn)行限制，防止其過飽和。具體地，光耦隔離電路30包括光耦U1、三極管Q1、采樣電阻R4和平衡電阻R5。其中，平衡電阻R5串聯(lián)在光耦隔離電路30的正輸入端和負(fù)輸入端之間。三極管Ql的集電極與光耦隔離電路30的正輸入端相連，發(fā)射極與光耦隔離電路30的負(fù)輸入端相連，三極管Ql的基極與發(fā)射極之間串聯(lián)有采樣電阻R4。光耦隔離電路30的正輸入端與光耦Ul的原邊的發(fā)光二極管陽極相連，三極管Ql的基極與光耦Ul的原邊的發(fā)光二極管陰極相連。圖4僅顯示三極管Ql為NPN時的接法，本實用新型也可以采用PNP的三極管實現(xiàn)，只需要將其引腳連接關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整即可。[0020]通過三極管Q1、采樣電阻R4和平衡電阻R5以及光耦Ul構(gòu)成具有優(yōu)良傳輸性能的高速光耦隔離電路。通過三極管Ql可以將流入光耦Ul原邊的電流限定在光耦Ul的工作電流閾值范圍內(nèi)，即使在高速數(shù)字輸入端子電路受到干擾時，也能保障光耦Ul的快速工作。因此，本實用新型的電路可以充分發(fā)揮隔離光耦的傳輸性能，此外還可以實現(xiàn)安全隔離以及提高信噪比，是實現(xiàn)高抗干擾能力的基礎(chǔ)。本實用新型中采用的輸入濾波電路10包括限流電阻R1、限流電阻R2和輸入濾波電容Cl。該實施例的高速數(shù)字輸入端子電路雙向性，為雙向高速數(shù)字輸入端子電路。其具有第一信號輸入端DI (數(shù)字信號輸入端)和第二信號輸入端OP (公共端)。也就是說無論是第一信號輸入端DI上拉電源還是第二信號輸入端OP上拉電源，也無論信號是正還是負(fù)的，都可以通過這個電路，實現(xiàn)信號傳遞?！ぴ摳咚贁?shù)字輸入端子電路的第一信號輸入端DI通過依次串聯(lián)的限流電阻Rl和限流電阻R2連接至全波整流橋20的第一輸入端。該高速數(shù)字輸入端子電路的第二信號輸入端OP與全波整流橋20的第二輸入端相連。且限流電阻Rl和限流電阻R2之間的節(jié)點(diǎn)通過輸入濾波電容Cl連接至全波整流橋的第二輸入端。在此，限流電阻R1、限流電阻R2和輸入濾波電容Cl組成前端雙向濾波器，通過合理的參數(shù)配置可以實現(xiàn)突出的濾波效果。同時限流電阻Rl和限流電阻R2起到限流以及調(diào)節(jié)輸入邏輯電平的作用。二極管Dl和二極管D2組成全波整流橋，無論輸入信號的方向，都能對其進(jìn)行整流轉(zhuǎn)換為直流電輸出，實現(xiàn)雙向信號輸入。輸出濾波電路40進(jìn)一步包括上拉電阻R3、限流電阻R6和輸出濾波電容C2。光耦Ul的副邊的第一端接高電平VCC，光耦Ul的副邊的第二端通過上拉電阻R3接高電平VCC。且光耦Ul的副邊的第二端通過限流電阻R6接高速數(shù)字輸入端子電路的輸出端0UT，且高速數(shù)字輸入端子電路的輸出端OUT通過輸出濾波電容C2接地。其中，限流電阻R6和輸出濾波電容C2組成后端RC濾波器，濾除輸出信號中的毛刺，其合理的參數(shù)配置可以實現(xiàn)突出的濾波效果。由此可見，本實用新型的高速數(shù)字輸入端子電路具有三個顯著特性I、雙向性。無論是第一信號輸入端DI上拉電源還是第二信號輸入端OP上拉電源，無論信號是正還是負(fù)的，都可以通過這個電路，實現(xiàn)信號傳遞；2、高速特性。通過三極管Q1、采樣電阻R4和平衡電阻R5以及光耦Ul構(gòu)成高速隔離電路。比常見電路，如圖1-3的隔離電路具有更加優(yōu)良的信號傳輸性能；3、高抗干擾能力特性。通過限流電阻R1、限流電阻R2、輸入濾波電容Cl、限流電阻R6和輸出濾波電容C2的合理參數(shù)配合，其抗干擾能力遠(yuǎn)高于圖1-3所示的電路的抗干擾性能。綜上所述，本實用新型的高速數(shù)字輸入端子電路的突出優(yōu)點(diǎn)是具有出色的抗干擾能力?，F(xiàn)有技術(shù)一般在光耦輸入端或者輸出端直接添加濾波電容，雖然在一定程度上削減數(shù)字信號上的噪聲幅度，但是在強(qiáng)干擾情況下仍然會受到干擾。而本實用新型通過上述幾個部分電路的合理配合，極大地提高了邏輯電平的信噪比，從而使得高速數(shù)字輸入端子電路具有出色的抗干擾能力。本實用新型是根據(jù)特定實施例進(jìn)行描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本實用新型范圍時，可進(jìn)行各種變化和等同 替換。此外，為適應(yīng)本實用新型技術(shù)的特定場合或材料，可對本實用新型進(jìn)行諸多修改而不脫離其保護(hù)范圍。因此，本實用新型并不限于在此公開的特定實施例，而包括所有落入到權(quán)利要求保護(hù)范圍的實施例。
權(quán)利要求1.一種高速數(shù)字輸入端子電路，包括依次相連的輸入濾波電路、光耦隔離電路和輸出濾波電路，其特征在于，所述光耦隔離電路包括光耦U1、三極管Q1、采樣電阻R4和平衡電阻R5 ； 所述平衡電阻R5串聯(lián)在光耦隔離電路的正輸入端和負(fù)輸入端之間； 所述三極管Ql的集電極與所述光耦隔離電路的正輸入端相連，發(fā)射極與所述光耦隔離電路的負(fù)輸入端相連，所述三極管Ql的基極與發(fā)射極之間串聯(lián)有所述采樣電阻R4 ； 所述光耦隔離電路的正輸入端與所述光耦Ul的原邊的發(fā)光二極管陽極相連，所述三極管Ql的基極與所述光耦Ul的原邊的發(fā)光二極管陰極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速數(shù)字輸入端子電路，其特征在于，所述高速數(shù)字輸入端子電路還包括連接在所述輸入濾波電路和光耦隔離電路之間的全波整流橋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速數(shù)字輸入端子電路，其特征在于，所述輸入濾波電路包括限流電阻R1、限流電阻R2和輸入濾波電容Cl ； 所述高速數(shù)字輸入端子電路的第一信號輸入端通過依次串聯(lián)的所述限流電阻Rl和限流電阻R2連接至所述全波整流橋的第一輸入端； 所述高速數(shù)字輸入端子電路的第二信號輸入端與所述全波整流橋的第二輸入端相連； 且所述限流電阻Rl和限流電阻R2之間的節(jié)點(diǎn)通過所述輸入濾波電容Cl連接至所述全波整流橋的第二輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速數(shù)字輸入端子電路，其特征在于，所述輸出濾波電路包括上拉電阻R3、限流電阻R6和輸出濾波電容C2 ； 所述光耦Ul的副邊的第一端接高電平VCC，所述光耦Ul的副邊的第二端通過所述上拉電阻R3接所述高電平VCC ;且所述光耦Ul的副邊的第二端通過所述限流電阻R6接所述高速數(shù)字輸入端子電路的輸出端，且所述高速數(shù)字輸入端子電路的輸出端通過所述輸出濾波電容C2接地。
專利摘要本實用新型涉及一種高速數(shù)字輸入端子電路，包括依次相連的輸入濾波電路、光耦隔離電路和輸出濾波電路，其中光耦隔離電路包括光耦U1、三極管Q1、采樣電阻R4和平衡電阻R5；平衡電阻R5串聯(lián)在光耦隔離電路的正輸入端和負(fù)輸入端之間；三極管Q1的集電極與光耦隔離電路的正輸入端相連，發(fā)射極與光耦隔離電路的負(fù)輸入端相連，三極管Q1的基極與發(fā)射極之間串聯(lián)有采樣電阻R4；光耦隔離電路的正輸入端與光耦U1的原邊的發(fā)光二極管陽極相連，三極管Q1的基極與光耦U1的原邊的發(fā)光二極管陰極相連。本實用新型通過在光耦隔離電路中增設(shè)三極管Q1及相關(guān)元件，防止流入光耦U1原邊的電流過飽和，使光耦具有良好的傳輸性能，提高了電路的抗干擾能力。
文檔編號H02M7/217GK202634310SQ201220142980
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者謝聰國, 劉元恒 申請人:深圳市匯川技術(shù)股份有限公司, 蘇州匯川技術(shù)有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司