專利名稱：基于雙光耦的高速雙向通信隔離電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光耦通信隔離電路，更具體地，本發(fā)明涉及一種基于雙光耦的雙向通信隔離電路。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的大多數(shù)工業(yè)控制通信系統(tǒng)中，為了增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般要求在通信系統(tǒng)的主控制模塊與外部功能模塊之間進(jìn)行通信隔離。為了節(jié)約IO資源并方便電路設(shè)計(jì)，在主控制模塊與外部功能模塊之間常采用SPI，I2C，CAN，單總線等串行通信模式。在以這些通信模式通信時(shí)，數(shù)據(jù)流是雙向的，給通信隔離帶來了不便。目前很多電路采用磁隔離方 法解決上述雙向數(shù)據(jù)通信的隔離問題，然而，由于磁隔離無法識(shí)別通信中的靜態(tài)電平，如空閑狀態(tài)或者通信線長(zhǎng)時(shí)間處于O或者I電平狀態(tài)，為此需要設(shè)計(jì)額外電路輔助識(shí)別。這就加大了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)也增大了電路的功耗。另外，目前采用的磁隔離芯片成本也較聞。為了克服磁隔離通信系統(tǒng)中存在的上述問題，出現(xiàn)了利用二極管單向?qū)щ娞匦詫?shí)現(xiàn)通信隔離的雙向通信隔離電路，如圖I所示。該隔離電路雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是由于二極管正向?qū)▔航祮栴}，使系統(tǒng)的低電平偏高，電路穩(wěn)定性差，對(duì)通信光耦的要求也比較苛刻，使用普通光耦不能滿足高速數(shù)據(jù)通信的要求。同時(shí)，由于光耦的工作電流較大，從而使電路對(duì)負(fù)載的灌電流能力要求偏高，也一定程度上影響電路的穩(wěn)定性能。申請(qǐng)?zhí)枮?00910105581. 4，發(fā)明名稱為“單線雙向通信光隔離電路”的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種基于三極管的雙向通信光耦合隔離電路。在該電路中，分別包括四個(gè)三極管的第一和第二輸入輸出自動(dòng)轉(zhuǎn)換模塊分別和光I禹合隔離模塊電連接，以及較低的成本實(shí)現(xiàn)了具有較高可靠性的單個(gè)i/o 口的雙向通信及光耦隔離。但是，在該隔離電路中，當(dāng)通信線路處于空閑或者低電平狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)光耦將同時(shí)導(dǎo)通出現(xiàn)互鎖狀態(tài)，使靜態(tài)功耗大大增加。當(dāng)隔離電路傳輸高電平時(shí)，必須通過MCU或設(shè)備的通信端口將電平強(qiáng)制拉高。因此，在這種隔離電路中，MCU或設(shè)備的通信端口必須具有較高的電流驅(qū)動(dòng)能力。此外，強(qiáng)制高電平的輸出形式不符合大部分的物理層通信規(guī)范，容易造成出現(xiàn)設(shè)備端的電源環(huán)流，在直接應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)串行總線通信設(shè)備時(shí)，必然出現(xiàn)通信故障。該隔離電路的通信低電平受限于Q8或Q4的基極-發(fā)射極結(jié)導(dǎo)通電壓，通常在O. 6V甚至更高，這就使電路的抗干擾能力較低，適用范圍窄。因此，需要一種低成本、低功耗，通信效率高，符合標(biāo)準(zhǔn)串行總線通信規(guī)范，適合于串行總線結(jié)構(gòu)的隔離電路。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙向通信隔離電路，該電路包括第一輸入輸出端，第二輸入輸出端，
與第一輸入輸出端連接的第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單兀，包括第一、第二、第三和第四晶體管；與第二輸入輸出端連接的第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元,包括第五、第六、第七和第八晶體管；以及連接在第一和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元之間的光耦隔離單元，該光耦隔離單元包括雙光耦，其特征在于，所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元具有對(duì)等的結(jié)構(gòu)。 優(yōu)選地，所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元中，第二晶體管的發(fā)射極，第三晶體管的發(fā)射極，以及第四晶體管的基極分別與第一輸入輸出端耦合；第一晶體管的基極和第三晶體管的基極分別與第一光耦光敏管的發(fā)射極耦合；第三晶體管的集電極和第四晶體管的發(fā)射極分別與第二光耦發(fā)光二極管的陽(yáng)極和陰極f禹合；第二晶體管的基極與第一晶體管的集電極耦合；第一光耦光敏管的集電極，第一晶體管的集電極，第二晶體管的集電極，第四晶體管的集電極以及第二晶體管的基極接地；并且所述第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元中，第八晶體管的發(fā)射極，第五晶體管的發(fā)射極，以及第六晶體管的基極分別與第二輸入輸出端I禹合；第七晶體管的基極和第五晶體管的基極分別與第二光耦光敏管的發(fā)射極耦合；第五晶體管的集電極和第六晶體管的發(fā)射極分別與第一光耦發(fā)光二極管的陽(yáng)極和陰極f禹合；第八晶體管的基極與第七晶體管的集電極耦合；第二光耦光敏管的集電極，第七晶體管的集電極，第八晶體管的集電極，第六晶體管的集電極以及第八晶體管的基極接地。優(yōu)選地，所述第一、第四、第六和第七晶體管是PNP型三極管，所述第二、第三、第五和第八晶體管是NPN型三極管。優(yōu)選地，所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括耦合在第一晶體管發(fā)射極和基極之間的第一電阻器，耦合在第一晶體管基極和第三晶體管基極之間的第二電阻器，耦合在第一晶體管發(fā)射極和第四晶體管基極之間的第五電阻器和耦合在第四晶體管基極和第一輸入輸出端之間的第六電阻器，使得第一晶體管導(dǎo)通前第三晶體管截止；所述第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括耦合在第七晶體管發(fā)射極和基極之間的第三電阻器，耦合在第七晶體管基極和第五晶體管基極之間的第四電阻器，耦合在第七晶體管和發(fā)射極和第六晶體管基極之間的第七電阻器和耦合在第六晶體管基極第二輸入輸出端之間的第八電阻器，使得第七晶體管導(dǎo)通前第五晶體管截止。優(yōu)選地，所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括耦合在所述第一電阻器上的第一電容器；所述第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括耦合在所述第四電阻器上的第二電容器。優(yōu)選地，所述第一光耦和第二光耦為低速光耦，所述第一電容器和第二電容器的電容值為幾百PF至幾納法。
優(yōu)選地，所述第一光耦和第二光耦為高速光耦，所述第一電容器和第二電容器的電容值小于100pF。優(yōu)選地，所述晶體管是MOS晶體管。根據(jù)本發(fā)明的隔離電路能夠解決上述技術(shù)問題，同時(shí)降低了隔離電路對(duì)通信光耦參數(shù)的要求，達(dá)到了高的雙向通信速率。根據(jù)本發(fā)明的隔離電路通信兩側(cè)完全對(duì)等，可以自由對(duì)換，并且無需額外的通信控制端。隔離電路的第一和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元分別包含一個(gè)光耦，四個(gè)三極管或者M(jìn)OS管，多個(gè)電阻和一個(gè)加速電容，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)。由于對(duì)電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯著提高了電路運(yùn)行的穩(wěn)定性和通信效率。當(dāng)光耦選用普通光耦如TLP181時(shí)，其通信速度可達(dá)100Kb/s以上，遠(yuǎn)大于直接使用TLP181時(shí)不超過10Kb/s的通信速率，在很大程度上提升了隔離電路通信效率。當(dāng)選用6N137等高速通信光耦時(shí)，其通信速率要遠(yuǎn)高于光耦自身支持的最大通信速率，可達(dá)幾十Mb/s。


圖I示出一種現(xiàn)有技術(shù)的雙向通信隔離電路；圖2示出另一種現(xiàn)有技術(shù)的雙向通信隔離電路；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的雙向通信隔離電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的雙向通信隔離電路的電路圖；圖5示出圖4所示隔離電路的一個(gè)實(shí)例；圖6示出圖5所示隔離電路的信號(hào)關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖具體說明根據(jù)本發(fā)明的雙向通信隔離電路的優(yōu)選實(shí)施例。在本文中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的單元或元件。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的雙向通信隔離電路300的電路圖。該隔離電路300包括第一輸入輸出端INl,與第一輸入輸出端連接的第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單兀301,第二輸入輸出端IN2，與第二輸入輸出端連接的第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元303，以及連接在第一和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元301，303之間的光耦隔離單元302。當(dāng)?shù)谝惠斎胼敵龆薎Nl用作輸入端接收數(shù)據(jù)時(shí)，第二輸入輸出端IN2用作輸出端輸出數(shù)據(jù)，而當(dāng)?shù)诙斎胼敵龆薎N2用作輸入端接收數(shù)據(jù)時(shí)，第一輸入輸出端INl用作輸出端輸出數(shù)據(jù)，由此實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)中的雙向通信。第一和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元301，303分別包括多個(gè)三極管并具有相同的組成和對(duì)應(yīng)的連接關(guān)系，使得電路通信兩側(cè)完全對(duì)等，第一和第二輸入輸出端可自由對(duì)換，無需額外的通信控制端。下面參照?qǐng)D4具體說明根據(jù)本發(fā)明的雙向通信隔離電路400的電路結(jié)構(gòu)。第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元301包括三極管Q1-Q4。上拉電阻器R3，R5和R6，以及三極管Ql的發(fā)射極和三極管Q3的發(fā)射極分別與第一電壓Vl連接。第一輸入輸出端INl與三極管Q2的發(fā)射極連接，通過電阻器R17與三極管Q4的基極耦合，并通過電阻器R17和R6與三極管Q3的發(fā)射極耦合。三極管Q2的基極通過電阻器Rl與三極管Ql的集電極耦合。三極管Ql的基極通過電阻器R4與三極管Q3的基極耦合。第二光耦U2的陽(yáng)極通過電阻器R8與三極管Q3的集電極耦合，陰極與三極管Q4的發(fā)射極耦合。第一光耦Ul的發(fā)射極與三極管Q3的基極耦合并通過電阻器R4與三極管Ql的基極耦合。第一光耦Ul的集電極，三極管Q2的集電極，三極管Q4的集電極接地，三極管Q2的基極通過電阻器R2接地。三極管Ql和Q4是PNP型三極管，三極管Q2和Q3是NPN型三極管。優(yōu)選地,第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單兀301進(jìn)一步包括稱合在電阻器R4上的電容器Cl。該電容器Cl兩端分別通過電阻器R3和電阻器R5與第一電壓Vl連接。第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元303具有與第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元301相同的組成和對(duì)應(yīng)的連接關(guān)系，包括三極管Q5-Q8。上拉電阻器R10，R12和R16，以及三極管Q7的發(fā)射極和三極管Q5的發(fā)射極分別與第二電壓V2連接。第二輸入輸出端IN2分別與三極管Q8的發(fā)射極連接，通過電阻器R18與三極管Q6的基極耦合，并通過電阻器R18和R16與三極管Q5的發(fā)射極耦合。三極管Q8的基極通過電阻器R14與三極管Q7的集電極耦合。三極管Q7的基極通過電阻器R13與三極管Q5的基極耦合。第一光耦Ul的陽(yáng)極通過電阻器R9與三極 管Q5的集電極耦合，陰極與三極管Q6的發(fā)射極耦合。第二光耦U2的發(fā)射極與三極管Q5的基極耦合并通過電阻器R13與三極管Q7的基極耦合。第二光耦U2的集電極，三極管Q8的集電極，三極管Q6的集電極接地，三極管Q8的基極通過電阻器R15接地。三極管Q6和Q7是PNP型三極管，三極管Q5和Q8是NPN型三極管。優(yōu)選地，與第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元301對(duì)等，第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元303包括耦合在電阻器R13上的電容器C2。該電容器C2兩端分別通過電阻器R12和電阻器RlO與第二電壓V2連接。因?yàn)榈谝惠斎胼敵鲛D(zhuǎn)換單元和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元具有對(duì)等結(jié)構(gòu)，下面僅參照?qǐng)D4描述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元側(cè)的工作原理。當(dāng)?shù)谝惠斎胼敵龆薎Nl由高電平變成低電平時(shí),三極管Q4導(dǎo)通。假設(shè)此時(shí)第一光耦Ul的發(fā)射極為高電平，也即三極管Q3的基極為高電平，那么此時(shí)第二光耦U2的光電二極管導(dǎo)通。由于第二電容C2的加速作用將促使三極管Q7迅速導(dǎo)通，從而使三極管Q8導(dǎo)通，輸出低電平至第二輸入輸出端IN2,完成通信信號(hào)傳輸。下面分析三極管Q3的基極為高電平的條件。由上面分析可知當(dāng)?shù)诙斎胼敵龆薎N2為低電平時(shí)，三極管Q6為導(dǎo)通。要使三極管Q3的基極為高電平，必須讓第一光耦Ul的光電二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。由于三極管Q6未導(dǎo)通，此時(shí)當(dāng)且僅當(dāng)三極管Q5截止時(shí)，才能滿足條件?？梢粤畹谝还釯禹Ui的工作電流為II，第一光I禹Ui光電二極管的正向?qū)▔航禐?br> ，三極管Q5和Q6的基射極導(dǎo)通電壓分別為1和1，令三極管Q5基極的電壓力1忽略三極管Q8的集射結(jié)導(dǎo)通壓降，則當(dāng)三極管Q5臨界導(dǎo)通時(shí)，即Il = O時(shí)公式I成立VQ_h = + + Vlfw + Ii + VnRw / (Riq + ^ls))公式 I優(yōu)選地，要使電路穩(wěn)定工作，需在三極管Q7導(dǎo)通之前截止三極管Q5，電路即可穩(wěn)定工作。這個(gè)條件可以通過調(diào)節(jié)電阻器R12和R13的阻值以及電阻器R16，R18的阻值得到。顯然，由于，^和^的存在，很大程度上提高了三極管Q5的截止電壓，而V2R18/(R16+R18)部分的調(diào)節(jié)電壓，使得電路條件更加容易滿足。由于三極管Q5基極電壓為，在不考慮電容器C7且三極管Q7處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)其基極電圧< 為V0ib = - V0^ )R12 / Cff12 + + {,如公式 2要使三極管Q7截止，必須滿足式匕—Volb <為三極管Q7的基射極導(dǎo)通壓降，即V2 - ((Γ - Vg_b )Ry3 / {Rn + /P13) + Vg_b) < 公式 3由于V2已知，V5b可從公式I得到，從而通過公式3可解得電阻器R12與R13的最大比值關(guān)系。同時(shí)為確保三極管Q7導(dǎo)通，必須令三極管Q5的基極電壓V5b在取得最小值前令三極管Q7導(dǎo)通，即G ^ Ire .成立，可取得電阻器R12與R13的最小比值關(guān)系。同理可得電阻器R3與R4的關(guān)系。電阻器R8與R9的取值與所選的光耦工作電流相關(guān)，電阻器R6與R16的取值應(yīng)根據(jù)實(shí)際的負(fù)載情況選取，其余電阻器的取值只要滿足正常通信時(shí)，使其余三極管能夠工作在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)即可。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可根據(jù)所需光耦的通信速率選擇電容器Cl和C2的取值。電容器C2加快了三極管Q7導(dǎo)通的速度，可補(bǔ)償由于光耦上升或下降的延遲時(shí)間。電 容器C2取值越大所能補(bǔ)償?shù)南辔谎舆t越大。然而，如果電容器C2取值過大，容易使三極管Q7在三極管Q5截止前導(dǎo)通，引發(fā)隔離電路的振蕩。若第一和第二光耦為低速光耦，電容器Cl和C2的取值優(yōu)選在InF左右。若第一和第二光耦為高速光耦，電容器Cl和C2的取值優(yōu)選在IOOpF以下，通信速率越高，電容取值越小。另外，提高三極管Q7和Ql的放大倍數(shù)有利于減小通信延時(shí)，從而提高通信速率。當(dāng)?shù)谝惠斎胼敵龆薎Nl由低電平變成高阻狀態(tài)時(shí),該第一輸入輸出端INl迅速由上拉電阻拉升至高電平狀態(tài)，第一光耦Ul光電二極管截止，從而使三極管Q7迅速截止。由于三極管Q7截止，使三極管Q8基極為零電平而截止，在上拉電阻作用下，使第二輸入輸出端IN2輸出高電平，完成高電平傳輸。由于三極管Q6的基極也被置成高電平狀態(tài)，三極管Q6恢復(fù)截止，電路穩(wěn)定。當(dāng)傳輸高電平時(shí)，所有晶體管及光耦均處于截止?fàn)顟B(tài)，因此電路功耗幾乎為O。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明隔離電路的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例。該實(shí)例中，第一和第二光耦型號(hào)為TLP181，PNP三極管型號(hào)為9012，NPN三極管型號(hào)為S8050。工作電壓Vl和V2分別為5V0在該隔離電路實(shí)例中，第一和第二光耦Ul，U2中光電二級(jí)管導(dǎo)通電壓近似取IV，三極管Q5和Q7的基射結(jié)導(dǎo)通電壓為O. 7V，從而由公式I可得晶體管Q5臨界導(dǎo)通電壓V5b= (O. 7+0. 7+1+5 X I/(1+2. 2)) ^ 3. 96V取k =0.7V，則由公式3有 5- ((5-3. 96) R13/ (R12+R13) +3. 96)〈O. 7即R12/R13〈70/34^ 2. 059又取第二 U2全導(dǎo)通時(shí)，其光敏管發(fā)射極和集電極之間的電壓為O. 6V，可得5- ((5-0. 6) R13/ (R12+R13) +0. 6) >0. 7即R12/R13>7/37^ O. 189從而滿足條件R12/R13 e (O. 189，2. 059)的電阻比值均可使電路穩(wěn)定工作，同時(shí)為保證電路響應(yīng)的快速性，電阻器R12，R13的取值不宜過大，該例中R12=IK Q，R13=3. 3ΚΩ。從上述分析可知，電阻器R12和R13的取值范圍較大，參數(shù)容易選取，從而使電路易于設(shè)計(jì)，整個(gè)電路的運(yùn)行更加穩(wěn)定。該電路可直接用于串行數(shù)據(jù)總線中，如單總線，I2C的SDA數(shù)據(jù)線或者SCL線等，其最高通信速率可達(dá)400Kb/s。靜態(tài)功耗幾乎為0，動(dòng)態(tài)功耗小于70mW。圖6給出了 Multisim仿真下圖5所示隔離電路中輸入電壓IN1，三極管Q3的基極電壓，三極管Q5的基極電壓關(guān)系和輸出電壓IN2的關(guān)系。從圖6可以看出由于加速電容器的存在，促使晶體管Q7的提前導(dǎo)通從而使晶體管Q6迅速導(dǎo)通,此時(shí)由于晶體管Q5尚未截止,使第一光I禹Ul處于工作狀態(tài)。但是由于第一光耦Ul自身的延時(shí)，未能使晶體管Ql立即截止，圖5中第二光耦U2仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，而后三極管Q5的基極電壓迅速下降，使三極管Q5截止，第一光耦Ul光電二級(jí)管處于截止?fàn)顟B(tài)。由于三極管Q7繼續(xù)導(dǎo)通，使三極管Q8維持低電平狀態(tài)，電路穩(wěn)定。圖中輸入信號(hào)頻率為400kHz，通信延遲時(shí)間小于500ns。從圖6可知，三極管Q5基極電壓變化幅度較小，從而減小了實(shí)際光耦所需的上升和下降的延遲時(shí)間，使通信效率提高。當(dāng)提高三極管Q7和Ql的放大倍數(shù)時(shí)，上述電路可工作于更高的通信速率，同時(shí)減小因電容器的相位補(bǔ)償造成的三極管Q3基極電壓變化，使電路工作更加穩(wěn)定。圖4中給出了基于三極管的雙向數(shù)據(jù)通信隔離方案。將圖4中的三極管換成MOS 晶體管時(shí)，電路工作原理基本相同，在此不再贅述。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的雙光耦雙向數(shù)據(jù)通信隔離電路可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信，達(dá)到了很好的隔離效果。該隔離電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)際設(shè)計(jì)，也易于集成實(shí)現(xiàn)單芯片完成高速串行雙向通信隔離。此外，該隔離電路的結(jié)構(gòu)降低了對(duì)光耦自身參數(shù)的要求，降低了電路成本。以上借助優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙向通信隔離電路，該電路包括 第一輸入輸出端， 第二輸入輸出端， 與第一輸入輸出端連接的第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元，包括第一、第二、第三和第四晶體管； 與第二輸入輸出端連接的第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元，包括第五、第六、第七和第八晶體管；以及 連接在第一和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元之間的光耦隔離単元，該光耦隔離單元包括雙光率禹， 其特征在干， 所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元具有對(duì)等的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的雙向通信隔離電路，其特征在干， 所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元中， 第二晶體管(Q2)的發(fā)射極，第三晶體管(Q3)的發(fā)射極，以及第四晶體管(Q4)的基極分別與第一輸入輸出端(INl) f禹合； 第一晶體管(Ql)的基極和第三晶體管(Q3)的基極分別與第一光耦(Ul)光敏管的發(fā)射極率禹合； 第三晶體管(Q3)的集電極和第四晶體管(Q4)的發(fā)射極分別與第二光耦(U2)發(fā)光二極管的陽(yáng)極和陰極耦合； 第二晶體管(Q2)的基極與第一晶體管(Ql)的集電極耦合； 第一光耦(Ul)光敏管的集電極，第一晶體管(Ql)的集電極，第二晶體管(Q2)的集電極，第四晶體管(Q4)的集電極以及第ニ晶體管(Q2)的基極接地；并且所述第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元中， 第八晶體管(Q8)的發(fā)射極，第五晶體管(Q5)的發(fā)射極，以及第六晶體管(Q6)的基極分別與第二輸入輸出端(IN2)耦合； 第七晶體管(Q7)的基極和第五晶體管(Q5)的基極分別與第二光耦(U2)光敏管的發(fā)射極率禹合； 第五晶體管(Q5)的集電極和第六晶體管(Q6)的發(fā)射極分別與第一光稱(Ul)發(fā)光二極管的陽(yáng)極和陰極耦合； 第八晶體管(Q8)的基極與第七晶體管(Q7)的集電極耦合； 第二光耦(U2)光敏管的集電極，第七晶體管(Q7)的集電極，第八晶體管(Q8)的集電極，第六晶體管(Q6)的集電極以及第八晶體管(Q8)的基極接地。
3.如權(quán)利要求I所述的雙向通信隔離電路，其特征在于，所述第一、第四、第六和第七晶體管是PNP型三極管，所述第二、第三、第五和第八晶體管是NPN型三極管。
4.如權(quán)利要求3所述的雙向通信隔離電路，其特征在干， 所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元進(jìn)ー步包括耦合在第一晶體管發(fā)射極和基極之間的第一電阻器(R3)，耦合在第一晶體管基極和第三晶體管基極之間的第二電阻器(R4)，耦合在第一晶體管發(fā)射極和第四晶體管基極之間的第五電阻器(R6)和耦合在第四晶體管基極和第一輸入輸出端之間的第六電阻器(R17)，使得第一晶體管導(dǎo)通前第三晶體管截止；所述第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元進(jìn)ー步包括耦合在第七晶體管發(fā)射極和基極之間的第三電阻器(R12)，耦合在第七晶體管基極和第五晶體管基極之間的第四電阻器(R13)，耦合在第七晶體管和發(fā)射極和第六晶體管基極之間的第七電阻器(R16)和耦合在第六晶體管基極第二輸入輸出端之間的第八電阻器(R18)，使得第七晶體管導(dǎo)通前第五晶體管截止。
5.如權(quán)利要求4所述的雙向通信隔離電路，其特征在干， 所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單兀進(jìn)ー步包括稱合在所述第一電阻器上的第一電容器； 所述第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元進(jìn)ー步包括耦合在所述第四電阻器上的第二電容器。
6.如權(quán)利要求5所述的雙向通信隔離電路，其特征在于，所述第一光耦和第二光耦為低速光耦，所述第一電容器和第二電容器的電容值為幾百PF至幾納法。
7.如權(quán)利要求5所述的雙向通信隔離電路，其特征在于，所述第一光耦和第二光耦為高速光稱，所述第一電容器和第二電容器的電容值小于IOOpF。
8.如權(quán)利要求I所述的雙向通信隔離電路，其特征在于，所述晶體管是MOS晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙向通信隔離電路，該電路包括第一和第二輸入輸出端，與第一輸入輸出端連接的第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元，包括第一、第二、第三和第四晶體管；與第二輸入輸出端連接的第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元，包括第五、第六、第七和第八晶體管；以及連接在第一和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元之間的光耦隔離單元，該光耦隔離單元包括雙光耦，所述第一輸入輸出轉(zhuǎn)換單元和第二輸入輸出轉(zhuǎn)換單元具有對(duì)等的結(jié)構(gòu)。該隔離電路通信兩側(cè)完全對(duì)等，可以自由對(duì)換，并且無需額外的通信控制端。該隔離電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)。由于對(duì)電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了充分的優(yōu)化，顯著提高了電路運(yùn)行的穩(wěn)定性和通信效率。
文檔編號(hào)H04B10/00GK102857208SQ201210273608
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者呂錦柏, 王毅 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)