一种隔离式输入电平转换电路的制作方法

1.本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种隔离式输入电平转换电路。


背景技术：

2.信号的逻辑电平经历了从单端信号到差分信号、从低速信号到高速信号的发展过程。最基本的单端信号逻辑电平为cmos、ttl，在此基础上随着电压摆幅的降低，出现lvcmos、lvttl等逻辑电平，随着信号速率的提升又出现ecl、pecl、lvpecl、lvds、cml等差分信号逻辑电平。
3.在数字电路中的高低电平都是相对与某个特定的电压来说的，比如规定某个io口的输出电压大于3.3v为高电平，低于1.8v为低电平，而当此io口的电压输出为1.8～3.3v之间时，该io口的输出信号将会是无效的信号，而这个规定就是某种逻辑电平标准。
4.在电路设计中，特别是信号交换模块之间的电平逻辑不一致是常见的问题，目前较多的应对方法是按照同一的电平逻辑选择控制器等逻辑器件构成信号输入电路，无法兼容多种电平逻辑标准的信号输入。假设采用电压范围较大的控制器，当外界的输入信号直连到板卡时，又存在外界信号中的过冲等不良信息会损坏板卡的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种隔离式输入电平转换电路，以解决现有技术中模块间信号电平逻辑不一致以及外界信号直连给板卡带来不可预计的损害的问题。
6.本实用新型实施例提供了一种隔离式输入电平转换电路，包括：
7.隔离式电路，其输入端用于接收外部信号；
8.电平转换电路，其输入端与隔离式电路的输出端连接；
9.控制器模块，其信号输入端与电平转换电路的输出端连接。
10.可选地，控制器模块包括现场可编程门阵列、微处理器单元和微控制单元中的任意一者。
11.可选地，隔离式电路包括光电耦合器、稳压二极管和自恢复保险丝；其中，光电耦合器的输出侧与电平转换电路连接；光电耦合器的输入侧与稳压二极管和自恢复保险丝连接。
12.可选地，光电耦合器输入侧的第一引脚与外部信号的负端通过第一电阻和第一自恢复保险丝连接；
13.光电耦合器输入侧的第二引脚与外部信号的负端连接；稳压二极管的正极与光电耦合器输入侧的第二引脚以及外部信号的负端连接；稳压二极管的负极接在第一电阻和第一自恢复保险丝之间；
14.光电耦合器输出侧的第三引脚接地；
15.光电耦合器输出侧的第四引脚与电平转换电路的输入端连接；光电耦合器输出侧的第四引脚还与第一电平通过第二电阻连接。
16.可选地，还包括第三电阻，其一端与第一自恢复保险丝远离第一电阻的一端连接，第三阻的另一端与外部信号的正端连接。
17.可选地，电平转换电路包括双电源总线收发器；双电源总线收发器的信号输入侧与光电耦合器输出侧连接；双电源总线收发器的信号输出侧与控制器模块的信号输入端连接。
18.可选地，双电源总线收发器的信号输出侧还通过上拉电阻与3.3v电平连接。
19.可选地，双电源总线收发器的vcca引脚与第二电平连接；双电源总线收发器的dir引脚接地；双电源总线收发器的vcca引脚与双电源总线收发器的dir引脚通过第一电容连接；
20.双电源总线收发器的vccb1引脚以及vccb2引脚均与第三电平连接；双电源总线收发器的vccb1引脚以及vccb2引脚均与第二电容的一端连接；第二电容的另一端接地；
21.其中，第一电平与第二电平的电压相同；第一电平与第三电平的电压不同。
22.本实用新型实施例的有益效果：
23.本实用新型实施例提供了一种隔离式输入电平转换电路，隔离式电路实现了输入信号与输出电路的电气隔离，极大的避免外部信号的过充对本体的影响；电平转换电路则兼容了多种电平逻辑标准的信号输入，设计师可以根据需要选择合适的元器件，实现了不同电平的转换设计，提高信号输入电路的灵活性。
附图说明
24.通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
25.图1示出了本实用新型实施例中一种隔离式输入电平转换电路的连接框图；
26.图2示出了本实用新型实施例中一种隔离式输入电平转换电路的隔离式电路图；
27.图3示出了本实用新型实施例中一种隔离式输入电平转换电路的电平转换电路图。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种隔离式输入电平转换电路，包括隔离式电路、电平转换电路和控制器模块，其中：隔离式电路的输入端用于接收外部信号；电平转换电路的输入端与隔离式电路的输出端连接；控制器模块的信号输入端与电平转换电路的输出端连接。
30.在本实施例中，通过隔离式电路的输入端与外部信号连接，隔离式电路的输出端与电平转换电路一端连接，电平转换电路另一端与现场可编程门阵列(fpga)、微处理器单元(mpu)或微控制单元(mcu)连接，隔离式电路保护了板卡避免外界的输入信号过冲等不良
信息的影响，电平转换电路则兼容了多种电平逻辑标准的信号输入，设计师可以根据需要选择合适的元器件，实现了不同电平的转换设计，提高信号输入电路的灵活性。
31.如图2所示，隔离式电路包括光电耦合器、稳压二极管和自恢复保险丝；其中，光电耦合器的输出侧与电平转换电路连接；光电耦合器的输入侧与稳压二极管和自恢复保险丝连接。光电耦合器输入侧的第一引脚与外部信号的负端通过第一电阻和第一自恢复保险丝连接；光电耦合器输入侧的第二引脚与外部信号的负端连接；稳压二极管的正极与光电耦合器输入侧的第二引脚以及外部信号的负端连接；稳压二极管的负极接在第一电阻和第一自恢复保险丝之间；光电耦合器输出侧的第三引脚接地；光电耦合器输出侧的第四引脚与电平转换电路的输入端连接；光电耦合器输出侧的第四引脚还与第一电平通过第二电阻连接。作为可选的实施方式，隔离式电路还包括第三电阻，其一端与第一自恢复保险丝远离第一电阻的一端连接，第三阻的另一端与外部信号的正端连接。
32.在本实施例中，光电耦合器采用or-845，以四路外部信号其中一路为例，光电耦合器的引脚1与电阻r11的第一端连接，电阻r11的第二端与50ma自恢复保险丝f4连接，稳压二极管bat52c2v4接在外部信号vin-4和电阻r11的第二端之间。稳压二极管bat52c2v4和50ma自恢复保险丝f4的作用是保护电平转换芯片的输入端。
33.由于电平转换芯片or-845输入侧的工作电压需要限定在1.4v以下，同时电流需要限制在10ma，因此在稳压二极管的前端和后端均需要加入限流电阻。电阻r11是后端限流电阻，电阻采用100欧姆。前端限流电阻r12则根据通道电压等级进行设置，例如：通道电压24v，电阻r12采用2160欧姆(2.2k 5％)(2.15k 1％)；通道电压12v，电阻r12采用960欧姆(1k 5％)(976 1％)；通道电压5v，电阻r12采用260欧姆(270 5％)(261 1％)。
34.其他三路外部信号连接电路以及元器件参数设置可以与前述示例相同，也可以不同。
35.如图3所示，电平转换电路包括双电源总线收发器；双电源总线收发器的信号输入侧与光电耦合器输出侧连接；双电源总线收发器的信号输出侧与控制器模块的信号输入端连接。双电源总线收发器的信号输出侧还通过上拉电阻与3.3v电平连接。双电源总线收发器的vcca引脚与第二电平连接；双电源总线收发器的dir引脚接地；双电源总线收发器的vcca引脚与双电源总线收发器的dir引脚通过第一电容连接；双电源总线收发器的vccb1引脚以及vccb2引脚均与第三电平连接；双电源总线收发器的vccb1引脚以及vccb2引脚均与第二电容的一端连接；第二电容的另一端接地；其中，第一电平与第二电平的电压相同；第一电平与第三电平的电压不同。
36.在本实施例中，双电源总线收发器采用74lvc8t245，vcca引脚接供电电压vcc1，vccb1引脚、vccb2引脚接供电电压vcc2，可以与图2中的vcc2共用。通过电平转换电路，实现vcc2到vcc1电平的转换，也可以根据需要选择合适的元器件，实现信号输入电路的灵活设计。
37.虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。