雙向傳輸電路的製作方法

2023-12-10 06:38:22 4

專利名稱：雙向傳輸電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙向傳輸電路，特別涉及一種應用於高壓通信接口與壓低壓通信接口之間電壓變換的雙向傳輸電路。
背景技術：
目前，不同電壓等級的單片機之間的通訊，以及不同電壓等級的數位訊號處理器之間的通訊，一般要用專門的控制晶片實現電壓變換，此種控制晶片需要額外的使能信號來控制信號的傳輸方向，而且此種控制晶片的成本較高，在實際使用時，不僅應用靈活性受到限制，而且還佔用了單片機或數位訊號處理器的通訊接口。另外，此種控制晶片沒有設置電壓保護功能，容易損壞低壓的單片機或數位訊號處理器。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服以上不足，提供了一種帶有電壓保護功能的 適用於高壓通信接口與低壓通信接口之間電壓變換的雙向傳輸電路。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是一種雙向傳輸電路，連接在第一微控制器的其中一個第一 I/O埠和第二個微控制器的其中一個第二 I/O埠之間，所述第一微控制器為低壓微控制器，由第一電源電壓供電；所述第二微控制器為高壓微控制器，由第二電源電壓供電，其特徵在於，還包括第一上拉電路、電壓箝位保護電路、第一單向導通電路、第二單向導通電路、分壓電路，所述分壓電路設置有分壓點。進一步的，所述第一上拉電路，包括為並聯在第一 I/O埠與第一電源電壓之間的第一電阻。進一步的，所述電壓箝位保護電路，包括參考電源電壓、第一肖特基二極體、第二電阻，所述第二電阻的一端與所述第一 I/o埠連接、另一端與第一肖特基二極體的陽極連接，所述第一肖特基二極體的陰極與所述參考電源電壓連接，所述參考電源電壓 < 第一電源電壓< 第二電源電壓。進一步的，所述第二單向導通電路，包括第二肖特基二極體，所述第二肖特基二極體的陽極與所述第二 I/O埠連接、陰極與所述第一 I/O埠連接。進一步的，所述第二肖特基二極體的導通壓降為O. 3伏特。進一步的，所述分壓電路，包括由第三電阻和第四電阻構成的串聯支路，所述串聯支路的一端與所述第二電源電壓連接、另一端與所述第二 I/o埠連接，所述第三電阻和第四電阻的公共點為分壓點。進一步的，所述第一單向導通電路，包括第一二極體，所述第一二極體的陰極與所述第一 I/O埠連接、陽極與所述分壓電路的分壓點連接。進一步的，所述第一二極體的導通壓降為O. 6伏特。進一步的，所述第一微控制器和第二微控制器均為單片機。進一步的，所述第一微控制器和第二微控制器均為數位訊號處理器。
與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明雙向傳輸電路，用於實現不同電壓等級的單片機與單片機之間、以及不同電壓等級的數位訊號處理器之間的電壓變換，以實現數據的雙向傳輸。當第一微控制器為發送機，第二微控制器為接收機時，第二 I/O埠 B為高阻態，當第一 I/O埠 A輸出低電平時，第一單向導通電路的第一二極體Dl的陽極電壓通過第三電阻R3被第二電源電壓Vccb上拉至某一數值，由於第二 I/O埠 B與第一 I/O埠 A通過第四電阻R4、第一二極體Dl導通，因此，第二 I/O埠 B的電壓也為此數值，由於此數值是在第一 I/O埠 A輸出低電平上增加了第一二極體Dl的正嚮導通壓降，並且小於第二電源電壓Vccb的低電平輸入上限值，因此，第二 I/O埠 B為低電平，因此，第一 I/O埠 A發送低電平成功；當第一 I/O埠 A輸出高電平時，第一二極體Dl陽極電壓通過第三電阻R3被第二電源電壓Vccb上拉至某一數值，第二 I/O埠 B的電壓也為此數值，由於此數值是在第一 I/O埠 A輸出高電平上增加了第一二極體Dl的正嚮導通壓降，並且此數值大於 第二電源電壓Vccb的高電平輸入下限值，因此，第二 I/O埠 B為高電平，因此，第一 I/O埠 A發送高電平成功。當第二微控制器為發送機，第一微控制器為接收機，第一 I/O埠 A為高阻態；當第二 I/O埠 B輸出低電平時，第二單向導通電路的第二肖特基二極體SD2的陽極電壓通過第一電阻Rl被第一電源電壓Vcca上拉至某一數值，第一 I/O埠 A的電壓也為此數值，由於此數值是在第二 I/O埠 B輸出低電平上增加了 SD2的正嚮導通壓降，由於此數值小於第一電源電壓Vcca的低電平輸入上限值,與第一電源電壓Vcca相比,此數值仍較低，因此，第一 I/O埠 A為低電平，因此，第二 I/O埠 B發送低電平成功；當第二 I/O埠 B輸出高電平時，此高電平電壓沿第四電阻R4、第一二極體D1、第二電阻R2、第一肖特基二極體SDl、參考電源電壓Vref組成的電壓箝位保護電路，則第一 I/O埠 A的電壓被箝位在大於參考電源電壓Vref加第二肖特基二極體SD2的正嚮導通壓降值，此第一 I/O埠 A的電壓值大於第一電源電壓Vcca的高電平輸入下限值，因此，第一 I/O埠 A為高電平，第二 I/O埠 B發送高電平成功；另外,第二微控制器的第二 I/O埠 B向第一微控制器的第一 I/O埠 A發送高電平信號時，由於第一 I/O埠 A被箝位在參考電源電壓Vref加第二肖特基二極體SD2的正嚮導通壓降值，並且小於第一電源電壓Vcca,所以第一微控制器的第一 I/O埠 A不會被第二微控制器的第二 I/O埠 B高電平信號損壞，因此具備了電壓保護功能。綜上所述，本發明雙向傳輸電路實現了高壓通信接口與低壓通信接口之間雙向通 目。


圖I是本發明一實施例的方框原理圖；圖2是本發明一實施例的電路原理圖；圖3是本發明一實施例應用於OLED顯不電路的方框原理圖；圖4是本發明一實施例應用於OLED顯不電路的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作詳細描述請參考圖I至2,本發明雙向傳輸電路,連接在第一微控制器的其中一個第一 I/O埠 A和第二個微控制器的其中一個第二 I/O埠 B之間，所述第一微控制器為低壓微控制器，由第一電源電壓Vcca供電；所述第二微控制器為高壓微控制器，由第二電源電壓Vccb供電，其特徵在於，還包括第一上拉電路、電壓箝位保護電路、第一單向導通電路、第二單向導通電路、分壓電路，所述分壓電路設置有分壓點。其中，所述第一上拉電路，包括為並聯在第一 I/O埠 A與第一電源電壓Vcca之間的第一電阻Rl。其中，所述電壓箝位保護電路，包括參考電源電壓Vref、第一肖特基二極體SDl、第二電阻R2，所述第二電阻R2的一端與所述第一 I/O埠 A連接、另一端與第一肖特基二極體SDl的陽極連接，所述第一肖特基二極體SDl的陰極與所述參考電源電壓Vref連接，所述參考電源電壓Vref <第一電源電壓Vcca <第二電源電壓Vccb。 其中，所述第二單向導通電路，包括第二肖特基二極體SD2，所述第二肖特基二極體SD2的陽極與所述第二 I/O埠 B連接、陰極與所述第一 I/O埠 A連接。所述第二肖特基二極體SD2的導通壓降為O. 3伏特。其中，所述分壓電路，包括由第三電阻R3和第四電阻R4構成的串聯支路，所述串聯支路的一端與所述第二電源電壓Vccb連接、另一端與所述第二 I/O埠 B連接，所述第三電阻R3和第四電阻R4的公共點為分壓點。其中，所述第一單向導通電路，包括第一二極體D1，所述第一二極體Dl的陰極與所述第一 I/o埠 A連接、陽極與所述分壓電路的分壓點連接。所述第一二極體Dl的導通壓降為O. 6伏特。其中，所述第一微控制器和第二微控制器均為單片機或數位訊號處理器(DigitalSignal Processor, DSP)。請參考圖3、圖4，現將本發明應用到OLED顯示電路中。0LED，英文全稱OrganicLight-Emitting Diode，為有機發光二極體。第二微控制器為主機，其電源電壓Vccb為+5V ;第一微控制器為OLED顯示屏內部單片機或DSP，為從機，其電源電壓Vcca為+3V，參考電源電壓Vref為+2. 5V。由於OLED顯示屏為外購成品，無法對其內部單片機或DSP進行再次開發；而主機的硬體電路和軟體是標準平臺產品，若要修改將花費較多開發時間和人力成本，所以不太適合使用專門晶片實現雙向傳輸功能，而採用本發明卻可以簡單實現。此發明實例中，雙向傳輸路數為8路。下面以其中一路雙向傳輸電路為例，說明其工作原理。本發明實例的第I路雙向傳輸電路中，Rl阻值為20K歐姆，R2阻值為100歐姆，R3阻值為20K歐姆，R4阻值為2K歐姆，Dl正嚮導通壓降為O. 6V左右，SDK SD2為肖特基二極體，正嚮導通壓降為O. 3V左右。其他7路雙向傳輸電路的器件參數與第I路相同。若主機向從機傳輸信號,第一 I/O埠 A為高阻態；當第二 I/O埠 B輸出低電平Vblow時，第一 I/O埠 A電壓被Vcca上拉，其電壓值為Vblow加上SD2的正嚮導通壓降值，即Vblow+0. 3V，此數值小於Vcca的低電平輸入上限值，因此第一 I/O埠 A為低電平，第二 I/O埠 B發送低電平成功；當第二 I/O埠 B輸出高電平Vbhigh時，電壓沿R4、D1、R2、SDl、Vref降落，第一 I/O埠 A電壓被箝位在大於Vref加SD2的正嚮導通壓降值的一個值，即2. 5V+0. 3V=2. 8V，此數值大於Vcca的高電平輸入下限值，因此，第一 I/O埠 A為高電平，第二 I/O埠 B發送高電平成功。另夕卜，當第二 I/O埠 B輸出高電平Vbhigh時,第一 I/O埠 A的電壓被箝位在Vref+0. 3V，由於Vref+0. 3V小於Vcca，所以第一 I/O埠 A不會被損壞，具備了電壓保護功倉泛。若從機向主機傳輸信號,第二 I/O埠 B為高阻態；當第一 I/O埠 A輸出低電平Valow時，Dl陽極電壓被Vccb上拉至某一數值，第二 I/O埠 B電壓也為此數值，此數值是在第一 I/O埠 A輸出低電平上增加了 Dl的正嚮導通壓降即Valow+0. 6V，此數值小於VccbV的低電平輸入上限值，因此第二 I/O埠 B為低電平，發送低電平成功；當第一I/O埠 A輸出高電平Vahigh時，Dl陽極電壓被Vccb上拉至某一數值，第二 I/O埠 B電壓也為此數值，此數值是在第一 I/O埠 A輸出高電平上增加了 Dl的正嚮導通壓降即Vahigh+0. 6V，此數值大於Vccb即+5V的高電平輸入下限值，因此第二 I/O埠 B為高電平，發送高電平成功。
本發明雙向傳輸電路，適用於高壓通信接口與低壓通信接口之間電壓變換，特別適用于于不同電壓等級的單片機，以及不同電壓等級的數位訊號處理器之間的雙向通訊。
權利要求
1.一種雙向傳輸電路，連接在第一微控制器的其中一個第一 I/o埠(A)和第二個微控制器的其中一個第二 I/O埠(B)之間，所述第一微控制器為低壓微控制器，由第一電源電壓(Vcca)供電；所述第二微控制器為高壓微控制器，由第二電源電壓(Vccb)供電，其特徵在於，還包括第一上拉電路、電壓箝位保護電路、第一單向導通電路、第二單向導通電路、分壓電路，所述分壓電路設置有分壓點。
2.根據權利要求I所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第一上拉電路，包括為並聯在第一 I/O埠(A)與第一電源電壓(Vcca)之間的第一電阻(R1)。
3.根據權利要求I所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述電壓箝位保護電路，包括參考電源電壓(Vref )、第一肖特基二極體(SDl)、第二電阻(R2)，所述第二電阻(R2)的一端與所述第一 I/O埠(A)連接、另一端與第一肖特基二極體(SDl)的陽極連接，所述第一肖特基二極體(SDl)的陰極與所述參考電源電壓(Vref)連接，所述參考電源電壓(Vref) <第一電源電壓(Vcca) <第二電源電壓(Vccb)。
4.根據權利要求I所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第二單向導通電路，包括第二肖特基二極體(SD2)，所述第二肖特基二極體(SD2)的陽極與所述第二 I/O埠(B)連接、陰極與所述第一 I/O埠(A)連接。
5.根據權利要求4所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第二肖特基二極體(SD2)的導通壓降為O. 3伏特。
6.根據權利要求I所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述分壓電路，包括由第三電阻(R3)和第四電阻(R4)構成的串聯支路，所述串聯支路的一端與所述第二電源電壓(Vccb)連接、另一端與所述第二 I/O埠(B)連接，所述第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的公共點為分壓點。
7.根據權利要求I所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第一單向導通電路，包括第一二極體(D1)，所述第一二極體(Dl)的陰極與所述第一 I/O埠(A)連接、陽極與所述分壓電路的分壓點連接。
8.根據權利要求7所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第一二極體(Dl)的導通壓降為O. 6伏特。
9.根據權利要求I所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第一微控制器和第二微控制器均為單片機。
10.根據權利要求I所述的雙向傳輸電路，其特徵在於，所述第一微控制器和第二微控制器均為數位訊號處理器。
全文摘要
本發明公開了一種雙向傳輸電路，連接在第一微控制器的其中一個第一I/O埠(A)和第二個微控制器的其中一個第二I/O埠(B)之間，所述第一微控制器為低壓微控制器，由第一電源電壓(Vcca)供電；所述第二微控制器為高壓微控制器，由第二電源電壓(Vccb)供電，其特徵在於，還包括第一上拉電路、電壓箝位保護電路、第一單向導通電路、第二單向導通電路、分壓電路，所述分壓電路設置有分壓點。本發明適用於高壓通信接口與低壓通信接口之間電壓變換的雙向傳輸電路。
文檔編號H03K19/0175GK102832923SQ201210328439
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者王飛, 張銘 申請人:中達電通股份有限公司