一种直流数字载波信号解调电路及解调方法与流程

一种直流数字载波信号解调电路及解调方法
1.技术领域
2.本发明属于直流数字载波信号解调技术领域，具体涉及一种直流数字载波信号解调电路及解调方法。


背景技术：

3.直流数字载波信号：一种采用直流电源线作为数字信号传输媒介的通信方式，从节点可以从载波信号上同时获得电能和信号，具有传输距离远、节省电线以及布线成本等优点，广泛应用于消防应急疏散指示系统、led照明控制系统、防火监控系统、可燃系统监测系统、水电气暖四表抄控系统和传感器网络等需要少量数据传输的领域。
4.直流数字载波信号解调电路：用于将通过直流数字载波传输的二进制码元解析成微控制器可识别的二进制码元。
5.直流数字载波信号解调电路的关键点在于：如何从较高的直流总线电源上提取二进制码元并将其转换至与微控制器供电电压vcc一致的二进制码元。即，从高共模电压中将表示有效二进制码元的差模信号提取出来。
6.传统的直流数字载波信号解调电路通常采用以下方法：利用集成差分放大器将共模电压抑制，将差模信号放大至合适的电平；或者采用运算放大器构建差分放大电路，将共模电压抑制，将差模信号放大至合适的电平。上述方法的缺点：
①
需要差分放大器或者多个运算放大器，成本较高；
②
运算放大器需要双电源供电，增加了电源系统的复杂性；
③
需要根据差模信号大小调整放大倍数以将信号调整至合适的电平。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供有种直流数字载波信号解调电路及解调方法。
8.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种直流数字载波信号解调电路，包括signal_in端口、signal_out端口、二级管d1、比较器u1a、电容器c2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电压vcc，电阻r1的一端链接signal_in端口，另一端链接比较器u1a的同相输入端（b端）；二极管d1的阳极连接signal_in端口，二极管d1的阴极通过电阻r3连接比较器u1a的反向输入端（a端），电阻r4和电容c2并联连接在比较器u1a的反向输入端和gnd之间；比较器u1a的输出端一方面连接signal_out端口，另一方面通过电阻r2连接电压vcc，其中电阻r3、电阻r4和电容器c2构成电容充放电回路，用于防止比较器u1a的反向输入端（a端）的电压突变。
9.优选的，本发明直流数字载波信号解调电路中，当载波信号由1切换至0时，电容器c2通过电阻r4放电；当载波信号由0切换至1时，载波信号通过电阻r3给电容器c2充电，为了避免工作中电容器c2两端的电压低于vbus0，需要电容器c2能够快速充电并缓慢放电，因此电阻r4的阻值设置的较大，电阻r3的阻值设置的较小，本领域技术人员可以根据需求选择
合适阻值的电阻r4和电阻r3。
10.一种利用上述直流数字载波信号解调电路的直流数字载波信号解调方法，包括以下步骤：（1）将直流数字载波信号进行降压处理，降压处理后的直流数字载波信号连接电容充放电回路；（2）将原降压后的直流数字载波信号和连接电容充放电回路后的载波信号进行比较，得到解调后的信号；（3）将解调后的信号上拉至适合微控制器的电平vcc,然后输出。
11.优选的，步骤（1）中电容充放电回路用于防止载波信号突变，原理为当降压处理后的直流数字载波信号由1切换至0时，由于电容c2的放电效果，其波形呈现指数规律缓慢下降；当降压处理后的直流数字载波信号由0切换至1时，由于电容c2的充电效果，其波形呈现指数规律快速上升，从而防止载波信号的突变。
12.优选的，步骤（2）中原降压后的直流数字载波信号和连接电容充放电回路后的载波信号分别输入比较器u1a中进行比较。
13.优选的，步骤（3）中具体输出结果为：当原降压后的直流数字载波信号电压大于连接电容充放电回路后的载波信号电压时，signal_out端子输出vcc；当当原降压后的直流数字载波信号电压小于连接电容充放电回路后的载波信号电压时，signal_out端子输出vcc。
14.本发明解调电路具有如下技术效果：（1）使用单个比较器及少量的周边阻容，成本极低；（2）只需要将比较器输出上拉至微控制器电平即可；（3）元件少，可靠性高、一致性高。
附图说明
15.图1为本发明直流数字载波信号解调电路；图2为各点信号波形。
具体实施方式
16.下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。本发明可以以各种不同的模式实现，并且本领域的技术人员将容易认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以各种方式修改本发明的模式和细节。因此，本发明不应被解释为限于对实施方式的描述。 注意，在下面描述的本发明的结构中，在不同的附图中共同使用表示相同部分的附图标记。
17.在本说明书等中，术语“被连接”是指“被电连接”，并且对应于能够提供或传输电流，电压，电势，信号，电荷等的状态。因此，“连接”状态不仅指直接连接状态，还指通过例如布线，导电膜，电阻器，二极管，晶体管或开关元件的间接连接状态。
18.如图1所示的直流数字载波信号解调电路，包括signal_in端口、signal_out端口、二级管d1、比较器u1a、电容器c2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电压vcc，电阻r1的一端链接signal_in端口，另一端链接比较器u1a的同相输入端（b端）；二极管d1的阳极连接signal_in端口，二极管d1的阴极通过电阻r3连接比较器u1a的反向输入端（a端），电阻r4和
电容c2并联连接在比较器u1a的反向输入端和gnd之间；比较器u1a的输出端一方面连接signal_out端口，另一方面通过电阻r2连接电压vcc，其中电阻r3、电阻r4和电容器c2构成电容充放电回路，用于防止比较器u1a的反向输入端（a端）的电压突变。其中为实现电容器c2的快速充电并缓慢放点，因此电阻r4的阻值设置较大，电阻r3的阻值设置的较小基于上述直流数字载波信号解调电路，本发明的直流数字载波信号解调方法，包括以下步骤：（1）直流数字载波信号由signal_in端口输入，波形如图2最上面的波形所示，发送数字1时载波信号幅值为vbus1，发送数字0时载波信号幅值为vbus0，本例vbus1=36v，vbus0=18v。在空闲状态下，发送数字1；（2）当发送数字1载波信号幅值vbus1时，稳态下由于二极管d1的导通压降vd，a点电压为vbus1
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vd，b点电压为vbus1；即实现了对直流数字载波信号的降压处理；当载波信号由1切换至0时，信号幅值下降为vbus0；此时，a点由于电容c2通过电阻r4的放电效果，其波形呈现指数规律缓慢下降，b点电压为vbus0；当载波信号由0切换至1时，信号幅值上升为vbus1；此时，a点由于载波信号通过电阻r3对电容c2的充电效果，其波形呈现指数规律快速上升，最高可以达到vbus1
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vd，b点电压为vbus1；（3）a点和b点的信号分别输入比较器u1a的反相输入端和同相输入端，开漏输出的比较器u1a被上拉至适合微控制器的电平vcc，此时signal_out端子输出0
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vcc电平，即当b点电压高于a点电压时，signal_out端子输出vcc，当b点电压低于a点电压时，signal_out端子输出0，从而完成直流数字载波信号解调电路过程，如图2下部所示。
19.最后应该说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读本技术后，参照上述实施例对本发明进行种种修改或变更的行为，均在本发明申请待批的权利申请要求保护范围之内。