專利名稱：一種基于可供電二線制總線的信號傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于信號傳輸方法與系統(tǒng)，具體涉及一種基于可供電二線制總線的信號傳輸方法及系統(tǒng)。
背景技術：
在通訊與控制領域，同時傳輸電源和信號的二線制總線系統(tǒng)技術，一直是領域內(nèi)廣大工程技術人員共同關注的焦點。在電源線上進行載波信號疊加是一種傳統(tǒng)方法，但由于難以采用有效的隔離措施，載波信號將被供電電路和用電電路大幅衰減，從而導致信號傳輸距離短、通信速度低、節(jié)點容量小，對供電設備和用電設備性能要求高等問題的出現(xiàn)。有鑒于此，一份名為“電源、數(shù)據(jù)信號、音頻模擬信號時分復用的單總線通訊系統(tǒng)”的專利(申請?zhí)?01010125972.5) 提出了一種分時傳輸電源和信號的方法，在傳輸信號時斷開供電與用電電路，從而有效解決了信號的衰落問題。但依然存在以下不足1)電源傳輸時間只有三分之一，效率低且平穩(wěn)性差，電磁干擾大；2)只有三分之一時間傳送數(shù)據(jù),通信速度低；3)為了傳輸音頻模擬信號，根據(jù)奈氏定律，信號的切換頻率不得低于20KHZ，致使技術實現(xiàn)的電路復雜，難以兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于可供電二線制總線的信號傳輸方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)在一對供電導線上無損傳輸模擬信號或/和數(shù)字信號，同時解決信號在通信節(jié)點之間的對等傳輸問題。本發(fā)明提供的基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，是在一個由二線制總線、連接在該總線上的若干節(jié)點和向該總線提供第一供電電流的電壓源構成的系統(tǒng)中傳輸模擬信號或/和數(shù)字信號，使所述電壓源向二線制總線提供的供電電壓隨第一供電電流的變化而變化；使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送電流環(huán)信號，從二線制總線接收電壓信號，從二線制總線吸收恒定電流。所述基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，所述系統(tǒng)還包括向二線制總線提供第二供電電流的若干第二直流電流源，使所述第二供電電流之和小于所述節(jié)點從二線制總線吸收的恒定電流之和。所述傳輸模擬信號的方法為
使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為供電電壓變化的幅度與第一供電電流變化的幅度成正比，變化的相位與第一供電電流變化的相位相反；
使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號變化的幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號變化的幅度成正比；
使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號為模擬電壓信號，該模擬電壓信號變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比，變化的相位與供電電壓變化的相位相反。
所述傳輸數(shù)字信號的方法為
使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏鳒p小或變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓為供電電壓預定最高值；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓為供電電壓預定最低值；
使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值；
使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號，該數(shù)字電壓信號在供電電壓為供電電壓預定最高值時的邏輯與在供電電壓為供電電壓預定最低值時的邏輯相反。所述傳輸數(shù)字信號的方法為
使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏鳒p小或變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓的極性為供電電壓預定極性，當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性反轉；使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值；
使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號，該數(shù)字電壓信號在供電電壓極性為供電電壓預定極性時的邏輯與在供電電壓極性反轉時的邏輯相反。所述傳輸模擬信號和數(shù)字信號的方法是分時傳輸，所述分時傳輸?shù)姆椒? 使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏髯兓姆?br> 小于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓在供電電壓預定范圍內(nèi)變化且變化幅度與第一供電電流變化的幅度成正比；當?shù)谝还╇婋娏鳒p小且減幅大于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓為供電電壓預定最高值；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓為供電電壓預定最低值；所述供電電壓預定范圍的下限值高于供電電壓預定最低值；
使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號滿足在發(fā)送模擬信號時，電流環(huán)信號的變化幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號的變化幅度成正比，電流環(huán)信號之和的變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值；在發(fā)送數(shù)字信號時，電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值；
使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號滿足在傳輸模擬信號時，接收的電壓信號為模擬電壓信號，該模擬電壓信號變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比；在傳輸數(shù)字信號時，接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號，
該數(shù)字電壓信號在供電電壓于供電電壓預定范圍內(nèi)變化時的邏輯與在供電電壓為供電電壓預定最高值的邏輯相等，但與在供電電壓為供電電壓預定最低值時的邏輯相反。所述傳輸模擬信號和數(shù)字信號方法中的分時傳輸?shù)姆椒?br> 使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏髯兓姆刃∮诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性為供電電壓的預定極性，供電電壓變化的幅度與第一供電電流變化的幅度成正比，變化的相位與第一供電電流變化的相位相反；當?shù)谝还╇婋娏鳒p小且減幅大于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓的極性為供電電壓預定極性；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性反轉；
使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號滿足在發(fā)送模擬信號時，電流環(huán)信號的變化幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號的變化幅度成正比，電流環(huán)信號之和的變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值；在發(fā)送數(shù)字信號時，電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值；
使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號滿足在傳輸模擬信號時，接收的電壓信號為模擬電壓信號，該模擬電壓信號的變化幅度與供電電壓的變化幅度成正比；在傳輸數(shù)字信號時，接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號，該數(shù)字電壓信號在供電電壓極性為供電電壓預定極性時的邏輯與在供電電壓極性反轉時的邏輯相反。 本發(fā)明提供的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，包括二線制總線、連接在該總線上的若干節(jié)點和向該總線提供第一供電電流的電壓源；所述電壓源包括直流電壓源，用于向下述流控電壓源供電；流控電壓源，用于向二線制總線提供隨第一供電電流的變化而變化的供電電壓；所述節(jié)點包括壓控電流源，用于向二線制總線發(fā)送電流環(huán)信號；第一直流電流源，用于從二線制總線吸收恒定電流的；信號分離器，用于從二線制總線的供電電壓中分離出待接收的電壓信號；信號產(chǎn)生器，用于向壓控電流源提供待發(fā)送的電壓信號；電源電路，用于從第一直流電流源取電并向節(jié)點各電路提供工作電源；信號處理器，用于處理信號分離器收到的電壓信號；極性轉換電路，用于轉換二線制總線極性并向節(jié)點各電路提供固定極性的信號通道。所述流控電壓源包括電流取樣電路，用于將第一供電電流信號轉換成取樣電壓信號；交流耦合電路，用于從取樣電壓信號中分離出取樣交流電壓信號；控制電路，用于從取樣交流電壓信號中提取并向下述受控電壓源輸出控制電壓信號；受控電壓源，用于產(chǎn)生隨控制電壓信號變化的供電電壓。本發(fā)明系統(tǒng)可根據(jù)傳輸不同的信號采用不同的控制電路。傳輸模擬信號時，所述控制電路包括第一反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號并輸出模擬電壓控制信號；所述受控電壓源包括可調(diào)線性穩(wěn)壓電路，用于提供隨模擬電壓控制信號的變化而變化的供電電壓；所述壓控電流源包括線性電流源電路，用于輸出幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號幅度成正比的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二反相比例放大電路，用于反相放大供電電壓中的交流電壓信號并輸出收到的模擬電壓信號。傳輸數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一電壓比較電路，用于比較取樣交流電壓信號幅度并輸出數(shù)字電壓控制信號；所述受控電壓源包括可調(diào)穩(wěn)壓電路，用于提供隨數(shù)字電壓控制信號電平的高低變化而變化的供電電壓；所述壓控電流源包括電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二電壓比較電路，用于比較供電電壓變化幅度并輸出收到的數(shù)字電壓信號。分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號和下述三態(tài)輸出窗口電壓比較電路的輸出信號，同時輸出模擬電壓控制信號和數(shù)字電壓控制信號；第三反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號并向下述三態(tài)輸出窗口電壓比較電路提供比較輸入電壓信號；三態(tài)輸出窗口電壓比較電路，用于比較電壓變化范圍并根據(jù)結果向上述第一反相比例放大電路輸出高電平、低電平和高阻三種信號；所述受控電壓源包括可調(diào)線性穩(wěn)壓電路，用于提供隨模擬電壓控制信號的變化而變化的供電電壓；含驅動的H橋電路，用于根據(jù)數(shù)字電壓控制信號電平的高低變化來改變供電電壓的極性；所述壓控電流源包括線性電流源電路，用于輸出幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號幅度成正比的電流環(huán)信號；電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二反相比例放大電路，用于反相放大供電電壓中的交流電壓信號并輸出收到的模擬電壓信號；第二電壓比較電路，用于比較供電電壓變化幅度并輸出收到的數(shù)字電壓信號。上述本發(fā)明系統(tǒng)，還包括在二線制總線上的不同位置設置若干個向二線制總線提供第二工作電流的第二直流電流源。對于不包括所述第二直流電流源的本發(fā)明系統(tǒng)，根據(jù)傳輸不同的信號還可以采用以下不同的控制電路。傳輸數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一電壓比較電路，用于比較取樣交流電壓信號幅度并輸出數(shù)字電壓控制信號；所述受控電壓源包括含驅動的H橋電路，用于根據(jù)數(shù) 字電壓控制信號電平的高低變化來改變供電電壓的極性；所述壓控電流源包括電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第三電壓比較電路，用于識別供電電壓極性并輸出收到的數(shù)字電壓信號。分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號并輸出模擬電壓控制信號；第一電壓比較電路，用于比較取樣交流電壓信號幅度并輸出數(shù)字電壓控制信號；所述受控電壓源包括可調(diào)線性穩(wěn)壓電路，用于提供隨模擬電壓控制信號的變化而變化的供電電壓；含驅動的H橋電路，用于根據(jù)數(shù)字電壓控制信號電平的高低變化來改變供電電壓的極性；所述壓控電流源包括線性電流源電路，用于輸出幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號幅度成正比的電流環(huán)信號；電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二反相比例放大電路，用于反相放大供電電壓中的交流電壓信號并輸出收到的模擬電壓信號；第三電壓比較電路，用于識別供電電壓極性并輸出收到的數(shù)字電壓信號。本發(fā)明解決了模擬信號、數(shù)字信號和較大功率電源信號在可供電二線制總線系統(tǒng)中的傳輸問題，使今后的可供電二線制總線系統(tǒng)同時具備數(shù)字通信、語音通訊和驅動較大用電負荷的能力，對于需要同時提供通話功能、通信功能的自配電通信與控制系統(tǒng)具有特別重要的意義。下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的技術方案。


圖I是本發(fā)明系統(tǒng)結構示意圖。圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中電壓源結構示意圖。圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中節(jié)點結構示意圖。圖4是本發(fā)明系統(tǒng)中第二直流電流源示意圖。圖5是本發(fā)明系統(tǒng)中流控電壓源結構示意圖。圖6是本發(fā)明系統(tǒng)傳輸模擬信號時電壓源電路原理圖。圖7是本發(fā)明系統(tǒng)傳輸模擬信號時節(jié)點電路原理圖。
圖8是本發(fā)明系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號時電壓源電路原理圖之一。圖9是本發(fā)明系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號時節(jié)點電路原理圖之一。圖10是本發(fā)明系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號時電壓源電路原理圖之二。圖11是本發(fā)明系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號時節(jié)點電路原理圖之二。圖12是本發(fā)明系統(tǒng)分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時電壓源電路原理圖之一。圖13是本發(fā)明系統(tǒng)分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時節(jié)點電路原理圖之一。圖14是本發(fā)明系統(tǒng)分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時電壓源電路原理圖之二。圖15是本發(fā)明系統(tǒng)中分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時節(jié)點電路原理圖之二。
具體實施例方式本發(fā)明提供的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，如圖I所示，包括二線制總線2、連接在該總線上的若干節(jié)點3和向該總線提供第一供電電流的電壓源1，其中總線A和總線B分別為二線制總線2的兩極；所述電壓源I如圖2所示，包括直流電壓源5，用于向下述流控電壓源4供電；流控電壓源4，用于向二線制總線2提供隨第一供電電流的變化而變化的供電電壓；其中，流控電壓源4的兩個輸入端分別與直流電壓源5的兩個輸出端相連，兩個輸出端分別與二線制總線2的A、B兩極相連。根據(jù)電路原理，容易推導電壓源I向二線制總線2提供的供電電壓就是流控電壓源4的輸出電壓，提供的第一供電電流就是流控電壓源4的輸出電流，電壓源I提供的供電電壓的變化等于流控電壓源4的輸出電壓的變化，電壓源I提供的第一供電電流的變化等于流控電壓源4輸出電流的變化，這是下述信號傳輸技術的前提之一。所述節(jié)點3如圖3所示，包括壓控電流源6，用于向二線制總線2發(fā)送電流環(huán)信號；第一直流電流源7，用于從二線制總線2吸收恒定電流的；信號分離器8，用于從二線制總線2的供電電壓中分離出待接收的模擬電壓信號Ai或/和數(shù)字電壓信號Di ;信號產(chǎn)生器9，用于向壓控電流源6提供待發(fā)送的模擬電壓信號Ao或/和數(shù)字電壓信號Do ;電源電路10，用于從第一直流電流源7取電并向節(jié)點3各電路提供工作電源；信號處理器11，用于處理信號分離器8收到的電壓信號；極性轉換電路12，用于轉換二線制總線2的極性并向節(jié)點3各電路提供固定極性的信號通道。其中，極性轉換電路12的兩個輸入端分別與二線制總線2的A、B兩極相連，正極P分別連接壓控電流源6、第一直流電壓源7、信號分離器8的一個信號輸入端，負極N分別連接節(jié)點內(nèi)電路的公共端；壓控電流源6的控制輸入端接信號產(chǎn)生器9的信號輸出端，第一直流電流源7的電流輸出端接電源電路10，信號分離器8的另外兩個信號輸入端分別連接二線制總線2的A、B兩極，信號處理器11的信號輸入端接信號分離器8的信號輸出端，電源電路10為節(jié)點內(nèi)的有關電路供電。根據(jù)電路原理，容易推導節(jié)點3從二線制總線2吸收的電流就是壓控電流源6向二線制總線2發(fā)送的電流環(huán)信號電流、第一直流電流源7從二線制總線2吸收的恒定電流以及信號分離器8的電壓信號輸入電流三種電流之和。當信號分離器8的輸入阻抗足夠大時，信號輸入電流可忽略，節(jié)點3從二線制總線2吸收的電流的變化就等于受控電壓源6發(fā)送的電流環(huán)信號的電流的變化，這是下述信號傳輸技術的前提之二。結合圖I、圖2和圖3，根據(jù)電路原理，容易推導電壓源I向二線制總線2提供的第一供電電流是節(jié)點3從二線制總線2吸收的電流之和；第一供電電流的變化等于節(jié)點3發(fā)送的電流環(huán)信號電流的變化；節(jié)點3的交流等效阻抗極高，且與節(jié)點從總線吸收的電流大小無關，因此，不管傳輸?shù)碾娫垂β识啻?，?jié)點的用電負荷有多大，電壓源I輸出的模擬電壓信號和數(shù)字電壓信號都可以幾乎無損耗地在二線制總線2上傳輸。所述流控電壓源4如圖5所示，包括電流取樣電路13，用于將第一供電電流信號轉換成取樣電壓信號；交流耦合電路14，用于從取樣電壓信號中分離出取樣交流電壓信號；控制電路15，用于從取樣交流電壓信號中提取并向下述受控電壓源輸出電壓控制信號；受控電壓源16，用于產(chǎn)生隨控制電壓信號變化的供電電壓。其中，電流取樣電路13的兩端串接在二線制總線2的一極B和直流電壓源5的負極之間，交流耦合電路14串接在電流取樣電路13的輸出端和控制電路15的輸入端之間，控制電路15的輸出端連接受控電壓源16的控制輸入端，受控電壓源16的電源輸入端接直流電壓源5的正極，輸出端接二線制總線2的A、B兩極?？刂齐娐?5和受控電壓源16分別因傳輸信號的不同而采用不同的電路，電路的具體形式見各傳輸信號對應的具體實施例。二線制總線2可以是現(xiàn)有技術中相互絕緣的兩股導線A和B ;電壓源I內(nèi)，直流電 壓源5可以是現(xiàn)有技術中各種能夠提供穩(wěn)定直流電壓的裝置；節(jié)點3內(nèi)壓控電流源6可以是現(xiàn)有技術中各種電壓控制的恒流源電路，第一直流電流源7可以是現(xiàn)有技術中能夠提供恒定電流的各種直流電流源。信號產(chǎn)生器9可以是現(xiàn)有技術中能夠按要求產(chǎn)生待發(fā)送的模擬電壓信號Ao或/和數(shù)字電壓信號Do的各種電路，信號處理電路11可以是現(xiàn)有技術中能夠按要求處理收到的模擬電壓信號Ai或/和數(shù)字電壓信號Di的各種電路，電源電路10可以是現(xiàn)有技術中能夠按要求向各負載供電的各種電路，極性變換電路12可以是現(xiàn)有技術中的全橋電路。其中，信號分離器8和壓控電流源6分別因傳輸信號的不同而采用不同的電路，電路的具體形式見傳輸信號對應的具體實施例。本發(fā)明傳輸模擬信號時的具體實施例見圖6和圖7 :
圖6是傳輸模擬信號時電壓源I的電路原理圖，其中，電流取樣電路13是Rl，交流耦合 電路14是Cl ;控制電路15是電阻R2、R3、R4、R5和運算放大器Ul構成的反相比例放大電路；受控電壓源16由電阻R6、R7和三端可調(diào)穩(wěn)壓器U2組成。根據(jù)電路原理，可以推導供電電壓變化的幅度與第一供電電流變化的幅度成正比，變化的相位與第一供電電流變化的相位相反。圖7是傳輸模擬信號時節(jié)點3的電路原理圖，其中，極性變換電路12是整流橋Dl ；第一直流電流源 由電阻R36和三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ull組成；電源電路10由穩(wěn)壓二極管DWl和電容C2組成；信號分離器8是電容C6、電阻R47、R48和非門U17組成的反相比例放大器；壓控電流源6由電阻R49、NPN三極管T9和運算放大器U18組成；信號產(chǎn)生電路9包括電容C3、電阻R37、R38和非門U12組成的放大器、麥克風和第一微型控制器；信號處理器11包括電容C5、語音功放、揚聲器和第二微型控制器。根據(jù)電路原理,可以推導電流環(huán)信號變化的幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號Ao變化的幅度成正比，模擬電壓信號Ai變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比，變化的相位與供電電壓變化的相位相反。模擬信號的傳輸過程如下信號產(chǎn)生器9輸出待發(fā)送的模擬電壓信號Ao—壓控電流源6輸出的電流環(huán)信號的變化與模擬電壓信號Ao的變化成正比一電壓源I輸出的第一供電電流的變化與模擬電壓信號Ao的變化成正比一電壓源I輸出的供電電壓變化的幅度與模擬電壓信號AO變化的幅度成正比，變化的相位與模擬電壓信號Ao變化的相位相反一信號分離器8輸出的模擬電壓信號Ai變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比，變化的相位與供電點電壓變化的相位相反一節(jié)點3收到的模擬電壓信號Ai的變化與節(jié)點3發(fā)送的模擬電壓信號Ao的變化成正比一傳輸結束。本發(fā)明傳輸數(shù)字信號時的具體實施例I見圖8和圖9 :
圖8是傳輸模擬信號時電壓源I的電路原理圖之一，其中，電流取樣電路13是Rl，交流耦合電路14是Cl ;控制電路15是電阻R8、R9、R10和電壓比較器U3組成的電壓比較電路；受控電壓源16由電阻R6、R7和三端可調(diào)穩(wěn)壓器U2組成。根據(jù)電路原理，可以推導當?shù)谝还╇婋娏鳒p小或變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓為供電電壓預定最高值；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓為供電電壓預定最低值；其中第一供電電流變化幅度的預定值由電阻Rl、R9、RlO和第一直流電壓源5的輸出電壓確定；供電電壓預定最高值和供電電壓預定最低值由電阻R6、R7、R9、RlO、U2、U3和第一直流電壓源5的輸出電壓確定。圖9是傳輸數(shù)字信號時節(jié)點3的電路原理圖之一，其中，極性變換電路12是整流 橋Dl ;第一直流電流源7由電阻R36和三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ull組成；電源電路10由穩(wěn)壓二極管DWl和電容C2組成；信號分離器8是電阻R55、R56、R57、R58和電壓比較器U21組成的電壓比較電路；壓控電流源7由電阻R54、NPN三極管TlO和運算放大器U20組成；信號產(chǎn)生電路9是第一微型控制器；信號處理器11是第二微型控制器。根據(jù)電路原理，可以推導電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變，且跳變幅度由邏輯電平以及電阻R54決定，選擇合適的值，即可保證跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值；信號分離器8的比較電路翻轉電平由電阻R55、R56、R57、R58和VCC確定，選擇合適的值，即可保證其輸出的數(shù)字電壓信號Di在供電電壓為供電電壓預定最高值時的邏輯與在供電電壓為供電電壓預定最低值時的邏輯相反。數(shù)字信號的傳輸過程如下信號產(chǎn)生器9輸出待發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do—壓控電流源6輸出的電流環(huán)信號隨Do的邏輯電平的變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的第一供電電流的變化與數(shù)字電壓信號Do的變化同步且變化幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的供電電壓在供電電壓預定最高值和供電電壓預定最低值之間跳變，且跳變方向與數(shù)字電壓信號Do的邏輯電平的跳變方向相反一信號分離器8輸出的數(shù)字電壓信號Di隨供電電壓的跳變而跳變，且跳變方向與供電電壓的跳變方向相反一節(jié)點3收到的數(shù)字電壓信號Di與節(jié)點3發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do同步且邏輯相等一傳輸結束。本發(fā)明傳輸數(shù)字信號時的具體實施例2見圖10和圖11 :
圖10是傳輸數(shù)字信號時電壓源I的電路原理圖之二，其中，電流取樣電路13是R1，交流耦合電路14是Cl ;控制電路15是電阻R8、R9、RlO和電壓比較器U3組成的電壓比較電路；受控電壓源16是電阻R26、R27、R28、R29、NPN三極管T3、T5、PNP三極管T4、T6和反相器U8組成的含驅動的H橋電路。根據(jù)電路原理，可以推導當?shù)谝还╇婋娏鳒p小或變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓的極性為供電電壓預定極性，當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性反轉；其中第一供電電流變化幅度的預定值由電阻Rl、R9、RlO和第一直流電壓源5的輸出電壓確定。圖11是傳輸數(shù)字信號時節(jié)點3的電路原理圖之二，其中，極性變換電路12是整流橋Dl ;第一直流電流源7由電阻R36和三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ull組成；電源電路10由穩(wěn)壓二極管DWl和電容C2組成；信號分離器8是電阻R50、R51、R52、R53和電壓比較器U19組成的電壓比較電路；壓控電流源6由電阻R54、NPN三極管TlO和運算放大器U20組成；信號產(chǎn)生電路9是第一微型控制器；信號處理器11是第二微型控制器。根據(jù)電路原理，可以推導電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變，且跳變幅度由邏輯電平以及電阻R54決定，選擇合適的值，即可保證跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值；信號分離器8輸出的數(shù)字電壓信號Di在供電電壓極性為供電電壓預定極性時的邏輯與在供電電壓極性反轉時的邏輯相反。數(shù)字信號的傳輸過程如下信號產(chǎn)生器9輸出待發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do—壓控電流源6輸出的電流環(huán)信號隨Do的邏輯電平的變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的第一供電電流的變化與數(shù)字電壓信號Do的變化同步且變化幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的供電電壓的極性隨數(shù)字電壓信號Do的跳變而跳變，且跳變方向與數(shù)字電壓信號Do的邏輯電平的跳變方向相反一 信號分離器8輸出的數(shù)字電壓信號Di隨供電電壓極性的跳變而跳變，且跳變方向與極性的跳變方向相反一節(jié)點3收到的數(shù)字電壓信號Di與節(jié)點3發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do同步且邏輯相等一傳輸結束。本發(fā)明分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時的具體實施I例見圖12和圖13
圖12是分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時電壓源I的電路原理圖之一，其中，取樣電路13是R1，交流耦合電路14是Cl ;控制電路15包括電阻Rll、R12、R13、R14和運算放大器U4組成的第一反相比例放大電路，電容CO、電阻R21、R22、R23、R24、R25和運算放大器U7組成的第二反相比例放大電路，以及電阻R15、R16、R17、R18、R19、R20、NPN三極管Tl、PNP三極管T2和電壓比較器U5、U6組成的三態(tài)輸出窗口電壓比較電路；受控電壓源16由電阻R6、R7和三端可調(diào)穩(wěn)壓器U2組成。根據(jù)電路原理，可以推導當?shù)谝还╇婋娏髯兓姆刃∮诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓在供電電壓預定范圍內(nèi)變化且變化幅度與第一供電電流變化的幅度成正比，變化的相位與第一供電電流變化的相位相反；當?shù)谝还╇婋娏鳒p小且減幅大于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓為供電電壓預定最高值；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓為供電電壓預定最低值。其中，第一供電電流變化幅度的預定值由電阻R1、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和直流電壓源5的輸出電壓決定，供電電壓預定最高值和供電電壓預定最低值由R6、R7、R23、R24、U2、U7和直流電壓源5的輸出電壓決定，供電電壓的預定范圍由上述所有參數(shù)共同決定，適當選擇它們的取值，可以保證電電壓預定范圍的下限值高于供電電壓預定最低值。圖13是分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時節(jié)點3的電路原理圖之一，其中，極性變換電路12是整流橋Dl ;直流電流源7由電阻R36和三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ull組成；電源電路10由穩(wěn)壓二極管DWl和電容C2組成；信號分離器8包括電容C4、電阻R45、R46和非門U16組成的反相比例放大器，以及電阻R41、R42、R43、R44和電壓比較器U15組成的電壓比較電路；壓控電流源6包括電阻R39、NPN三極管T7和運算放大器U13組成的第一壓控電流源、以及電阻R40、T8、U14組成的第二壓控電流源；信號產(chǎn)生電路9由電容C3、電阻R37、R38、非門U12、麥克風和第一微型控制器組成；信號處理器11由電容C5、語音功放、揚聲器和第二微型控制器組成。根據(jù)電路原理，可以推導在發(fā)送模擬信號時，電流環(huán)信號的變化幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號Ao的變化幅度成正比，電流環(huán)信號的變化范圍由模擬電壓信號Ao的變化范圍和電阻R39決定，適當選擇R39的值和控制模擬電壓信號Ao的變化范圍，可保證電流環(huán)信號之和的變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值，以免引起供電電壓極性的變化；在發(fā)送數(shù)字信號時，電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do的邏輯變化而跳變，電流環(huán)信號的變化范圍由數(shù)字信號Do的邏輯電平和電阻R40決定，適當選擇R40的值，可保證電流環(huán)信號的跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值。在傳輸模擬信號時，信號分離器8輸出的模擬電壓信號Ai的變化幅度與供電電壓的變化幅度成正比，變化的相位與供電電壓變化的相位相反；在傳輸數(shù)字信號時，適當選擇R41、R42、R43和R44的值，即可使信號分離器8輸出的數(shù)字電壓信號Di在供電電壓于供電電壓預定范圍內(nèi)變化時的邏輯與在供電電壓為供電電壓預定最高值的邏輯相等，但與在供電電壓為供電電壓預定最低值時的邏輯相反。模擬信號和數(shù)字信號的分時傳輸過程如下傳輸模擬信號時，電流環(huán)信號之和的 變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值，供電電壓在供電電壓預定范圍變化，信號分離器8的數(shù)字信號輸出端維持固定邏輯電平不變，信號產(chǎn)生器9輸出待發(fā)送的模擬電壓信號Ao —壓控電流源6輸出的電流環(huán)信號的變化與模擬電壓信號Ao的變化成正比一電壓源I輸出的第一供電電流的變化與模擬電壓信號Ao的變化成正比一電壓源I輸出的供電電壓變化的幅度與模擬電壓信號Ao變化的幅度成正比，變化的相位與模擬電壓信號Ao變化的相位相反一信號分離器8輸出的電壓信號Ai變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比，變化的相位與供電點電壓變化的相位相反一節(jié)點3收到的模擬電壓信號Ai的變化與節(jié)點3發(fā)送的模擬電壓信號Ao的變化成正比一傳輸結束；傳輸數(shù)字信號時，信號產(chǎn)生器9輸出待發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do —壓控電流源6輸出的電流環(huán)信號隨Do的邏輯電平的變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的第一供電電流的變化與數(shù)字電壓信號Do的變化同步且變化幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的供電電壓在供電電壓預定最高值和供電電壓預定最低值之間跳變，且跳變方向與數(shù)字電壓信號Do的邏輯變化方向相反一信號分離器8輸出的電壓信號Di隨供電電壓的跳變而跳變，且跳變方向與供電電壓的跳變方向相反一節(jié)點3收到的數(shù)字電壓信號Di與節(jié)點3發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do同步且邏輯相等一傳輸結束。
本發(fā)明分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時的具體實施2例見圖14和圖15 :
圖14是分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時電壓源I的電路原理圖之二，其中，取樣電路13是R1，交流耦合電路14是Cl ;控制電路15包括電阻R30、R31、R32、R33和運算放大器U9組的反相比例放大電路，以及電阻R8、R9、R10和電壓比較器U3組成的電壓比較電路；受控電壓源16包括電阻R34、R35和三端可調(diào)穩(wěn)壓器UlO組成的穩(wěn)壓電路，以及電阻R26、R27、R28、R29、NPN三極管T3、T5、PNP三極管T4、T6和反相器U8組成的含驅動的H橋電路。根據(jù)電路原理，可以推導當?shù)谝还╇婋娏髯兓姆刃∮诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性為供電電壓的預定極性，供電電壓變化的幅度與第一供電電流變化的幅度成正比，變化的相位與第一供電電流變化的相位相反；當?shù)谝还╇婋娏鳒p小且減幅大于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓的極性為供電電壓預定極性；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性反轉。其中，第一供電電流變化幅度的預定值由電阻Rl、R9、RlO和第一直流電壓源5的輸出電壓確定。圖15是分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時節(jié)點3的電路原理圖之二，其中，極性變換電路12是整流橋Dl ;直流電流源7由電阻R36和三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ull組成；電源電路10由穩(wěn)壓二極管DWl和電容C2組成；信號分離器8包括電容C4、電阻R45、R46和非門U16組成的反相比例放大器，以及電阻R41、R42、R43、R44和電壓比較器U15組成的電壓比較電路；壓控電流源6包括電阻R39、NPN三極管T7和運算放大器U13組成的第一壓控電流源，以及電阻R40、T8、U14組成的第二壓控電流源；信號產(chǎn)生電路9由電容C3、電阻R37、R38、非門U12、麥克風和第一微型控制器組成；信號處理器11由電容C5、語音功放、揚聲器和第二微型控制器組成。根據(jù)電路原理，可以推導在發(fā)送模擬信號時，電流環(huán)信號的變化幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號Ao的變化幅度成正比，電流環(huán)信號的變化范圍由模擬電壓信號Ao的變化范圍和電阻R39決定，適當選擇R39的值和控制模擬電壓信號Ao的變化范圍，可保證電流環(huán)信號之和的變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值，以免引起供電電壓極性的變化；在發(fā)送數(shù)字信號時，電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do的邏輯電平的變化而跳變，電流環(huán)信號的變化范圍由數(shù)字信號Do的邏輯電平和電阻R40決定，適當選擇R40 的值，可保證電流環(huán)信號的跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值。在傳輸模擬信號時，信號分離器8輸出的模擬電壓信號Ai的變化幅度與供電電壓的變化幅度成正比，變化的相位與供電電壓變化的相位相反；在傳輸數(shù)字信號時，信號分離器8輸出的數(shù)字電壓信號在供電電壓極性為供電電壓預定極性時的邏輯與在供電電壓極性反轉時的邏輯相反。模擬信號和數(shù)字信號的分時傳輸過程如下傳輸模擬信號時，電流環(huán)信號之和的變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值，供電電壓極性維持不變，信號分離器8的數(shù)字信號輸出端維持固定邏輯電平不變，信號產(chǎn)生器9輸出待發(fā)送的模擬電壓信號Ao —壓控電流源6輸出的電流環(huán)信號的變化與模擬電壓信號Ao的變化成正比一電壓源I輸出的第一供電電流的變化與模擬電壓信號Ao的變化成正比一電壓源I輸出的供電電壓變化的幅度與模擬電壓信號AO變化的幅度成正比，變化的相位與模擬電壓信號Ao變化的相位相反一信號分離器8輸出的電壓信號Ai變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比，變化的相位與供電點電壓變化的相位相反一節(jié)點3收到的模擬電壓信號Ai的變化與節(jié)點3發(fā)送的模擬電壓信號Ao的變化成正比一傳輸結束；傳輸數(shù)字信號時，信號產(chǎn)生器9輸出待發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do —壓控電流源6輸出的電流環(huán)信號隨Do的邏輯電平的變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的第一供電電流的變化與數(shù)字電壓信號Do的變化同步且變化幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值一電壓源I輸出的供電電壓的極性隨數(shù)字電壓信號Do的邏輯電平的跳變而跳變，且跳變方向與數(shù)字電壓信號Do的邏輯電平的變化方向相反一信號分離器8輸出的電壓信號Di隨供電電壓極性的跳變而跳變，且跳變方向與極性的跳變方向相反一節(jié)點3收到的數(shù)字電壓信號Di與節(jié)點3發(fā)送的數(shù)字電壓信號Do同步且邏輯相等一傳輸結束。如圖4所示，本發(fā)明基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，還包括至少一個向二線制總線2提供第二供電電流的第二直流電流源17。第二直流電流源17可以是現(xiàn)有技術中能夠提供恒定電流的各種直流電流源。此時，電壓源I向二線制總線2提供的第一供電電流等于節(jié)點3從二線制總線2吸收的電流之和減去第二直流電流源17向二線制總線提供的第二供電電流之和。
適當選擇第二直流電流源17提供的第二供電電流之和的大小，以保證第一供電電流大于節(jié)點3向二線制總線2發(fā)送的電流環(huán)信號電流之和變化的幅度，則由于第二直流電流源的交流阻抗極高而不消耗二線制總線2上的交流信號能量，因而在傳輸模擬信號 時，具有與傳輸模擬信號的具體實施例相同的信號傳輸特性；在傳輸數(shù)字信號時，具有與傳輸數(shù)字信號的具體實施例2相同的信號傳輸特性，但不具有傳輸數(shù)字信號的具體實施例I相同的信號傳輸特性；在分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時，具有與分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號的具體實施例2相同的信號傳輸特性，但不具有分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號的具體實施例I相同的信號傳輸特性。
權利要求
1.一種基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，其特征是在一個由二線制總線、連接在該總線上的若干節(jié)點和向該總線提供第一供電電流的電壓源構成的系統(tǒng)中傳輸模擬信號或/和數(shù)字信號，使所述電壓源向二線制總線提供的供電電壓隨第一供電電流的變化而變化；使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送電流環(huán)信號，從二線制總線接收電壓信號，從二線制總線吸收恒定電流。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，其特征是所述系統(tǒng)還包括向二線制總線提供第二供電電流的若干第二直流電流源，使所述第二供電電流之和小于所述節(jié)點從二線制總線吸收的恒定電流之和。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，其特 征是所述傳輸模擬信號的方法為 使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為供電電壓變化的幅度與第一供電電流變化的幅度成正比，變化的相位與第一供電電流變化的相位相反； 使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號變化的幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號變化的幅度成正比； 使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號為模擬電壓信號，該模擬電壓信號變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比，變化的相位與供電電壓變化的相位相反。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，其特征是所述傳輸數(shù)字信號的方法為 使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏鳒p小或變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓為供電電壓預定最高值；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓為供電電壓預定最低值； 使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值； 使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號，該數(shù)字電壓信號在供電電壓為供電電壓預定最高值時的邏輯與在供電電壓為供電電壓預定最低值時的邏輯相反。
5.根據(jù)權利要求I所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，其特征是所述傳輸數(shù)字信號的方法為 使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏鳒p小或變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓的極性為供電電壓預定極性，當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性反轉； 使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值； 使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號，該數(shù)字電壓信號在供電電壓極性為供電電壓預定極性時的邏輯與在供電電壓極性反轉時的邏輯相反。
6.根據(jù)權利要求I或2所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，其特征是所述傳輸模擬信號和數(shù)字信號的方法是分時傳輸，所述分時傳輸?shù)姆椒? 使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏髯兓姆刃∮诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓在供電電壓預定范圍內(nèi)變化且變化幅度與第一供電電流變化的幅度成正比；當?shù)谝还╇婋娏鳒p小且減幅大于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓為供電電壓預定最高值；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓為供電電壓預定最低值；所述供電電壓預定范圍的下限值高于供電電壓預定最低值； 使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號滿足在發(fā)送模擬信號時，電流環(huán)信號的變化幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號的變化幅度成正比，電流環(huán)信號之和的變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值；在發(fā)送數(shù)字信號時，電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值； 使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號滿足在傳輸模擬信號時，接收的電壓信號為模擬電壓信號，該模擬電壓信號變化的幅度與供電電壓變化的幅度成正比；在傳輸數(shù)字信號時，接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號， 該數(shù)字電壓信號在供電電壓于供電電壓預定范圍內(nèi)變化時的邏輯與在供電電壓為供電電壓預定最高值的邏輯相等，但與在供電電壓為供電電壓預定最低值時的邏輯相反。
7.根據(jù)權利要求I所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸方法，其特征是所述傳輸模擬信號和數(shù)字信號的方法是分時傳輸，所述分時傳輸?shù)姆椒? 使所述供電電壓隨第一供電電流的變化而變化的規(guī)律為當?shù)谝还╇婋娏髯兓姆刃∮诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性為供電電壓的預定極性，供電電壓變化的幅度與第一供電電流變化的幅度成正比，變化的相位與第一供電電流變化的相位相反；當?shù)谝还╇婋娏鳒p小且減幅大于第一供電電流變化幅度的預定值時，供電電壓的極性為供電電壓預定極性；當?shù)谝还╇婋娏髟龃笄以龇笥诘谝还╇婋娏髯兓鹊念A定值時，供電電壓的極性反轉； 使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送的電流環(huán)信號滿足在發(fā)送模擬信號時，電流環(huán)信號的變化幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號的變化幅度成正比，電流環(huán)信號之和的變化幅度小于第一供電電流變化幅度的預定值；在發(fā)送數(shù)字信號時，電流環(huán)信號隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯變化而跳變且跳變幅度大于第一供電電流變化幅度的預定值； 使所述節(jié)點從二線制總線接收的電壓信號滿足在傳輸模擬信號時，接收的電壓信號為模擬電壓信號，該模擬電壓信號的變化幅度與供電電壓的變化幅度成正比；在傳輸數(shù)字信號時，接收的電壓信號為數(shù)字電壓信號，該數(shù)字電壓信號在供電電壓極性為供電電壓預定極性時的邏輯與在供電電壓極性反轉時的邏輯相反。
8.一種基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是包括二線制總線、連接在該總線上的若干節(jié)點和向該總線提供第一供電電流的電壓源；所述電壓源包括直流電壓源，用于向下述流控電壓源供電；流控電壓源，用于向二線制總線提供隨第一供電電流的變化而變化的供電電壓；所述節(jié)點包括壓控電流源，用于向二線制總線發(fā)送電流環(huán)信號;第一直流電流源，用于從二線制總線吸收恒定電流的；信號分離器，用于從二線制總線的供電電壓中分離出待接收的電壓信號；信號產(chǎn)生器，用于向壓控電流源提供待發(fā)送的電壓信號；電源電路，用于從第一直流電流源取電并向節(jié)點各電路提供工作電源；信號處理器，用于處理信號分離器收到的電壓信號；極性轉換電路，用于轉換二線制總線極性并向節(jié)點各電路提供固定極性的信號通道。
9.根據(jù)權利要求8所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是所述流控電壓源包括電流取樣電路，用于將第一供電電流信號轉換成取樣電壓信號；交流稱合電路，用于從取樣電壓信號中分離出取樣交流電壓信號；控制電路，用于從取樣交流電壓信號中提取并向下述受控電壓源輸出控制電壓信號；受控電壓源，用于產(chǎn)生隨控制電壓信號變化的供電電壓。
10.根據(jù)權利要求9所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是傳輸模擬信號時，所述控制電路包括第一反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號并輸出模擬電壓控制信號；所述受控電壓源包括可調(diào)線性穩(wěn)壓電路，用于提供隨模擬電壓控制信號的變化而變化的供電電壓；所述壓控電流源包括線性電流源電路，用于輸出幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號幅度成正比的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二反相比例放大電路，用于反相放大供電電壓中的交流電壓信號并輸出收到的模擬電壓信號。
11.根據(jù)權利要求9所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是傳輸數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一電壓比較電路，用于比較取樣交流電壓信號幅度并輸出 數(shù)字電壓控制信號；所述受控電壓源包括可調(diào)穩(wěn)壓電路，用于提供隨數(shù)字電壓控制信號電平的高低變化而變化的供電電壓；所述壓控電流源包括電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二電壓比較電路，用于比較供電電壓變化幅度并輸出收到的數(shù)字電壓信號。
12.根據(jù)權利要求9所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是傳輸數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一電壓比較電路，用于比較取樣交流電壓信號幅度并輸出數(shù)字電壓控制信號；所述受控電壓源包括含驅動的H橋電路，用于根據(jù)數(shù)字電壓控制信號電平的高低變化來改變供電電壓的極性；所述壓控電流源包括電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第三電壓比較電路，用于識別供電電壓極性并輸出收到的數(shù)字電壓信號。
13.根據(jù)權利要求9所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號和下述三態(tài)輸出窗口電壓比較電路的輸出信號，同時輸出模擬電壓控制信號和數(shù)字電壓控制信號；第三反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號并向下述三態(tài)輸出窗口電壓比較電路提供比較輸入電壓信號；三態(tài)輸出窗口電壓比較電路，用于比較電壓變化范圍并根據(jù)結果向上述第一反相比例放大電路輸出高電平、低電平和高阻三種信號；所述受控電壓源包括可調(diào)線性穩(wěn)壓電路，用于提供隨模擬電壓控制信號的變化而變化的供電電壓；含驅動的H橋電路，用于根據(jù)數(shù)字電壓控制信號電平的高低變化來改變供電電壓的極性；所述壓控電流源包括線性電流源電路，用于輸出幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號幅度成正比的電流環(huán)信號；電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二反相比例放大電路，用于反相放大供電電壓中的交流電壓信號并輸出收到的模擬電壓信號；第二電壓比較電路，用于比較供電電壓變化幅度并輸出收到的數(shù)字電壓信號。
14.根據(jù)權利要求9所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是分時傳輸模擬信號和數(shù)字信號時，所述控制電路包括第一反相比例放大電路，用于放大取樣交流電壓信號并輸出模擬電壓控制信號；第一電壓比較電路，用于比較取樣交流電壓信號幅度并輸出數(shù)字電壓控制信號；所述受控電壓源包括可調(diào)線性穩(wěn)壓電路，用于提供隨模擬電壓控制信號的變化而變化的供電電壓；含驅動的H橋電路，用于根據(jù)數(shù)字電壓控制信號電平的高低變化來改變供電電壓的極性；所述壓控電流源包括線性電流源電路，用于輸出幅度與待發(fā)送的模擬電壓信號幅度成正比的電流環(huán)信號；電流源電路，用于輸出幅度隨待發(fā)送的數(shù)字電壓信號的邏輯電平的跳變而跳變的電流環(huán)信號；所述信號分離器包括第二反相比例放大電路，用于反相放大供電電壓中的交流電壓信號并輸出收到的模擬電壓信號；第三電壓比較電路，用于識別供電電壓極性并輸出收到的數(shù)字電壓信號。
15.根據(jù)權利要求8或9或10或11或13所述的基于可供電二線制總線的信號傳輸系統(tǒng)，其特征是還包括在二線制總線上的不同位置設置若干個向二線制總線提供第二工作電流的第二直流電流源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于可供電二線制總線的信號傳輸方法及系統(tǒng)，其方法是在一個由二線制總線、連接在該總線上的若干節(jié)點和向該總線提供第一供電電流的電壓源構成的系統(tǒng)中傳輸模擬信號或/和數(shù)字信號，使所述電壓源向二線制總線提供的供電電壓隨第一供電電流的變化而變化；使所述節(jié)點向二線制總線發(fā)送電流環(huán)信號，從二線制總線接收電壓信號，從二線制總線吸收恒定電流。本發(fā)明解決了模擬信號、數(shù)字信號和較大功率電源信號在可供電二線制總線系統(tǒng)中的傳輸問題，使今后的可供電二線制總線系統(tǒng)同時具備數(shù)字通信、語音通訊和驅動較大用電負荷的能力，對于需要同時提供通話功能、通信功能的自配電通信與控制系統(tǒng)具有重要的意義。
文檔編號H04B3/54GK102723970SQ20121023773
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權日2012年7月10日
發(fā)明者肖伏初 申請人:湖南伊邁德科技有限公司