專利名稱：信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換電路，尤指一種將串行端口(RS232)電壓信號(hào)電位轉(zhuǎn)換為晶體管-晶體管邏輯(Transistor-Transistor-Logic，TTL)信號(hào)電位的電路。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，電子工業(yè)協(xié)會(huì)和電話工業(yè)協(xié)會(huì)制定了多種標(biāo)準(zhǔn)來簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)通信。而RS232則是最早出現(xiàn)及最為熟知的標(biāo)準(zhǔn)之一，其可識(shí)別從-12V到+12V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)。雖然RS232標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用廣泛，但是數(shù)字技術(shù)的廣泛應(yīng)用則需要執(zhí)行不同于RS232電壓范圍的邏輯信號(hào)。例如，因具有降低的背景噪音級(jí)別的硬件的改進(jìn)，減小的電壓范圍也變得可用且也可保護(hù)在數(shù)字技術(shù)中應(yīng)用越來越廣泛的金屬氧化物半導(dǎo)體單薄易碎的柵極絕緣體結(jié)構(gòu)。因而越來越多的邏輯系列都轉(zhuǎn)向利用較窄的單向電壓范圍，這些邏輯系列中的電壓信號(hào)可滿足金屬氧化物晶體管的操作需求。TTL邏輯系列即為其中之一，其可識(shí)別0到+5V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)。
因RS232信號(hào)與TTL信號(hào)的電壓范圍不同，其不能互相識(shí)別，故支持RS232標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備與利用TTL信號(hào)電位的設(shè)備間不能直接進(jìn)行通信。
雖然技術(shù)的發(fā)展越來越超出RS232通信標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍，此標(biāo)準(zhǔn)仍被廣泛應(yīng)用。因此，就需要一種信號(hào)電位轉(zhuǎn)換設(shè)備允許支持RS232標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備與利用TTL邏輯信號(hào)電位的設(shè)備間進(jìn)行通信。
常見的信號(hào)電位轉(zhuǎn)換設(shè)備為電位轉(zhuǎn)換芯片。為了允許支持RS232標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備與利用TTL邏輯信號(hào)電位的設(shè)備進(jìn)行通信，電位轉(zhuǎn)換芯片對(duì)兩設(shè)備間所交換的電壓信號(hào)進(jìn)行電位轉(zhuǎn)換。因而當(dāng)一個(gè)TTL信號(hào)被從利用TTL邏輯信號(hào)電位的設(shè)備發(fā)送至電位轉(zhuǎn)換芯片，電位轉(zhuǎn)換芯片將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為支持RS232標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備所能識(shí)別的RS232信號(hào)，再傳送至支持RS232標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。同樣的，當(dāng)一個(gè)RS232信號(hào)被從支持RS232標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備發(fā)送至電位轉(zhuǎn)換芯片，電位轉(zhuǎn)換芯片將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為利用TTL邏輯信號(hào)電位的設(shè)備所能識(shí)別的TTL信號(hào)，再發(fā)送至利用TTL邏輯信號(hào)電位的設(shè)備。常用的電位轉(zhuǎn)換芯片，如National Semiconductor Corporation的DS14C535等，需連接+5V和+12V電壓源。
雖然常見的電位轉(zhuǎn)換芯片適用于許多應(yīng)用，且可進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換，但其仍存在一些缺點(diǎn)。其一為電位轉(zhuǎn)換芯片的價(jià)格相對(duì)來說較為昂貴且較為復(fù)雜，對(duì)于很少需要進(jìn)行電位轉(zhuǎn)換且只需進(jìn)行從RS232電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換至TTL電壓信號(hào)的系統(tǒng)來說更是如此。采用電位轉(zhuǎn)換芯片的另一缺點(diǎn)為其必須連接兩個(gè)電壓源以執(zhí)行電位轉(zhuǎn)換。
因而，需要一個(gè)簡(jiǎn)單且較為節(jié)省成本的信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路允許利用不同信號(hào)電位的設(shè)備進(jìn)行通信，而無需獨(dú)立的電位轉(zhuǎn)換芯片。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路，其允許利用不同信號(hào)電位的設(shè)備進(jìn)行通信，而無需獨(dú)立的電位轉(zhuǎn)換芯片。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路包括一二極管；一第一電阻，其一端與二極管的陰極相連；一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，該場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第一電阻的另一端相連，其漏極接地；一第二電阻，其一端與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接；一電壓源，其與第二電阻的另一端相連接。
本發(fā)明主要利用一二極管與一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行從RS232信號(hào)電位到TTL信號(hào)電位的轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，且無需獨(dú)立的電位轉(zhuǎn)換芯片，因而可節(jié)省成本。

圖1是本發(fā)明信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
圖2是本發(fā)明信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出電壓波形圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1，所示為本發(fā)明信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路3的實(shí)施環(huán)境圖。其中RS232設(shè)備1支持RS232標(biāo)準(zhǔn)，其電壓信號(hào)為+/-12V，TTL設(shè)備2采用TTL邏輯電位信號(hào)，其電壓信號(hào)為0或+3.3V。信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路3經(jīng)由一輸入端(記為A點(diǎn))與RS232設(shè)備1相連，經(jīng)由一輸出端(記為B點(diǎn))與TTL設(shè)備2相連，其作用為進(jìn)行信號(hào)電位轉(zhuǎn)換，即將由RS232設(shè)備1輸入的+/-12V的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0或+3.3V的電壓信號(hào)，然后傳送給TTL設(shè)備2，使得RS232設(shè)備1和TTL設(shè)備2能進(jìn)行通信。
其中信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路3的電路圖如圖1中虛線框所示。該信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路3是利用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)的開關(guān)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，其包括一輸入端A，用于接收RS232設(shè)備1輸入的+/-12V的電壓信號(hào)；一二極管D1；一電阻R1；一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管Q1；一電阻R2；一電壓源Vcc；一輸出端B，用于輸出0或+3.3V的電壓信號(hào)至TTL設(shè)備2。二極管的D1陽極與輸入端A相連，其陰極通過電阻R1與MOSFET管Q1的柵極G相連。MOSFET管Q1的漏極D接地，其源極S通過電阻R2于電壓源Vcc相連，并通過輸出端B連接至TTL設(shè)備2。電壓源Vcc的電壓與輸出端B輸出的電壓信號(hào)的電壓一致。在本實(shí)施方式中，電壓源Vcc的電壓值為+3.3V，電阻R1、R2的阻值均為4.7KΩ。
圖2所示為信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路3輸入端A與輸入端B的電壓波形圖。在本發(fā)明中，是利用MOSFET管Q1分別工作在截止區(qū)及飽和區(qū)的開關(guān)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸入端A接收到的電壓信號(hào)為-12V時(shí)，此時(shí)二極管D1截止，因此二極管D1陰極處的電壓為0，即Q1的柵極G的電壓UG也為0。因此時(shí)Q1的源極S的電壓US＝Vcc＝+3.3V，故VGS＝UG-US＝0-3.3＝-3.3V。在本實(shí)施方式中，因MOSFET管Q1采用型號(hào)為NDS352AP的MOSFET管，其開啟電壓VGS(th)為-2.5V，VGS＜VGS(th)導(dǎo)致Q1導(dǎo)通而工作于飽和區(qū)，因此Q1漏極D與源極S間有電流通過，且電流方向?yàn)橛稍礃OS流向漏極D，又因漏極D接地，使得地為源極S的參考點(diǎn)，故源極S的電壓為0，因此輸出端B的電壓也為0，此時(shí)Vcc的電壓全部加在電阻R2上。
當(dāng)輸入端A接收到的電壓信號(hào)為+12V時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，忽略D1的壓降不計(jì)，則此時(shí)Q1柵極G的電壓UG為+12V。而此時(shí)Q1源極S的電壓US為+3.3V，VGS＝UG-US＝12-3.3＞-2.5V，故Q1工作于截止區(qū)，則Q1的漏極D與源極S間無電流通過，因而源極S的電壓等于電壓源Vcc的電壓，輸出端B的電壓也等于Vcc的電壓，即為+3.3V。這樣，電位轉(zhuǎn)換電路3就完成了從+/-12V的RS232電壓信號(hào)到0或+3.3V的TTL信號(hào)的轉(zhuǎn)換，即根據(jù)輸入端A的電壓波形圖得到輸出端B相應(yīng)的電壓波形圖。
在本實(shí)施方式中，電阻R1、R2作用是確保+12V時(shí)VGS＞0及-12V時(shí)VGS＜0，及提供限流避免Q1燒毀。二極管D1的選擇必須承受其輸入最大逆向電壓即-12V，MOSFET管Q1的選擇必須承受輸入端A經(jīng)過二極管D1后輸入最大的逆向電壓，即12-0.7＝+11.3V，其中+0.7V為二極管D1的壓降。在本實(shí)施方式中，二極管D1可采用型號(hào)為1N4148的二極管，MOSFET管Q1可采用型號(hào)為NDS352AP的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路，用于轉(zhuǎn)換不同電壓范圍的電壓信號(hào)，其特征在于該轉(zhuǎn)換電路包括一二極管；一第一電阻，其一端與二極管的陰極相連；一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，該場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第一電阻的另一端相連，其漏極接地；一第二電阻，其一端與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接；一電壓源，其與第二電阻的另一端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路，其特征在于該金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管為P溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。
3.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路，其特征在于該信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路又包括有一輸入端，其與二極管的陽極相連，用于接收初始電壓信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路，其特征在于該信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路又包括有一輸出端，其與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連，用于輸出轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路，其特征在于該電壓源的電壓與轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)的電壓一致。
全文摘要
一種信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路，該電路包括一二極管；一第一電阻，其一端與二極管的陰極相連；一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，該場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第一電阻的另一端相連，其漏極接地；一第二電阻，其一端與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接；一電壓源，其與第二電阻的另一端相連接。該信號(hào)電位轉(zhuǎn)換電路可進(jìn)行從RS232信號(hào)電位到TTL信號(hào)電位的轉(zhuǎn)換，無需獨(dú)立的電位轉(zhuǎn)換芯片，可節(jié)省成本。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK1731678SQ20041005105
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2004年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月7日
發(fā)明者謝明志 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司