一种数字信号光纤传输触发系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字信号光纤传输触发系统，该系统包括利用光纤连接线连接的电信号转光信号模块以及光信号转电信号模块；电信号转光信号模块的输入端作为数字信号光纤传输触发系统的信号输入接口，接受外部数字触发信号；电信号转光信号模块用于将外部输入的数字触发信号变换成光信号光信号转电信号模块用于将光信号变换为高低电平数字触发信号，并且对数字触发信号实现光耦隔离和功率放大。按照本发明专利技术实现的数字信号光纤传输触发系统，能够克服电感(或变压器)式隔离抗干扰能力的缺点，电容耦合噪声和信号共用传输通道的问题，具有费用低、适用性广、可靠性高、带负载能力强同时具有长距离光纤传输信号等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字隔离触发电路领域，更具体地，涉及一种数字信号光纤传输触发系统。
技术介绍
数字隔离触发电路主要用于数字信号和开关量信号的传输。隔离电路加光纤传输的作用，一是消除共模噪声回路，另一个是保护器件(或人)免受高电压的危害，还有可以实现长距离的传输。已有的用于提供隔离的器件种类很多，按照生产工艺、电气结构和传输原理，主要分为电感或变压器、电容耦合以及光学技术的数字隔离器件。电感(或变压器)式隔离器使用不断变化的磁场来通过隔离层实现通信，可以在不明显降低差模信号的情况下减小共模噪声，信号能量转换的效率很高，但是其缺点在于易受外部磁场噪声的干扰，引发电路的不稳定。电容耦合隔离，使用不断变化的电场来通过隔离层实现信息的传输，极板尺寸、极板之间的间隔和电介质材料等都决定着电气性能，采用电容隔离效率高，然而电容耦合隔离技术没有差分信号，并且噪声和信号共用相同的传输通道，要求信号频率远高于干扰信号频率，电容耦合存在带宽限制。光电隔离器是以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，不易受强磁场的影响，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，适合用在强磁场环境同时隔离通道数量很多的情况下。然而在数字信号或开关指令信号的传输过程中，光电隔离器中的数字隔离电路要将采集到的数字信号经隔离后传输至负载。在很多应用场合，需采集的信号类型很多，例如干接点和湿接点信号，这样就需要在隔离信号输入的前端设计通用的信号采集电路进行处理，再经过信号隔离后，传输至负载。另外开关指令信号需要驱动的负载类型也包含很多，例如继电器一类的电感性负载，还有内阻阻抗小、要求输出电流大的负载。现有的隔离光耦隔离电路因光耦隔离器输出电流小带负载能力弱无法满足这许多的条件，不能实现长距离的信号传输要求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种数字信号光纤传输触发系统，能够克服电感(或变压器)式隔离抗干扰能力的缺点，电容耦合噪声和信号共用传输通道的问题，同时克服现有光电隔离器的不足，并且具有费用低、适用性广、可靠性高、带负载能力强同时具有长距离光纤传输信号等优点。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，该系统包括利用光纤连接线连接的电信号转光信号模块以及光信号转电信号模块；所述电信号转光信号模块的输入端作为所述数字信号光纤传输触发系统的信号输入接口，接受外部数字触发信号；所述电信号转光信号模块用于将外部输入的数字触发信号变换成光信号；所述光信号转电信号模块的输入端连接所述光纤连接线的输出端，接收光信号；所述输出端作为作为所述数字信号光纤传输触发系统的信号输出接口；所述光信号转电信号模块用于将光信号变换为高低电平数字触发信号，并且对数字触发信号进行了光耦隔离和功率放大。进一步地，所述电信号转光信号模块包括依次连接的：信号采集电路、第一逻辑反向电路、LED驱动电路和电信号转光信号单元；所述电信号转光信号模块的电源接口连接第一隔离电源；所述信号采集电路的输入端作为所述电信号转光信号模块的信号输入接口，接收外部数字触发信号；所述第一逻辑反向电路实现所述数字触发信号的逻辑反向；所述LED驱动电路将所述经过逻辑反向变换后的数字触发信号变换成电流信号，流向所述电信号转光信号单元的输入端；由此实现外部输入数字高电平触发信号时发出光信号，没有触发信号不发出光信号。进一步地，所述光信号转电信号模块包括依次连接的：光信号转电信号单元、第二逻辑反向电路和隔离放大电路；所述光信号转电信号模块的电源接口连接第二隔离电源；所述光信号转电信号单元的输入端连接所述光纤连接线的输出端；所述光信号转电信号单元的输出端连接所述第二逻辑反向电路的输入端；经过所述第二逻辑反向电路实现有光信号输入为高电平，无光信号输入为低电平；所述第二逻辑反向电路的输出端连接所述隔离放大电路的输入端；通过所述隔离放大电路后实现隔离放大，增强所述数字信号光纤传输触发系统的负载能力。进一步地，所述信号采集电路包括：第一电压比较器、第一电阻；所述第一电压比较器的正向输入端连接数字触发信号，所述第一电压比较器的正向输入端还通过所述第一电阻连接至第一隔离电源+5V电压；所述第一电压比较器的反向输入端连接参考电压。进一步地，第一逻辑反向电路包括：反向逻辑门芯片，第二电阻；所述反向逻辑门芯片的A输入端连接所述第一电压比较器的输出端；所述反向逻辑门芯片的B输入端通过所述第二电阻接地；所述第二电阻用于避免信号采集电路输入端悬空默认高电平而造成的电路逻辑混乱。进一步地，LED驱动电路包括：驱动器芯片和第三电阻；所述驱动器芯片的A输入端通过所述第三电阻连接第一隔离电源+5V电压；所述驱动器芯片的B输入端连接所述第一逻辑反向电路的输出端。进一步地，光信号转电信号单元包括：光纤接收器、第四电阻；光纤接收器的输入端连接光纤连接线的输出端；2端连接第二隔离电源+5V电压；6端通过第四电阻连接第二隔离电源+5V电压；3、7端接地；所述光纤接收器将所述光纤连接线传输的光信号转为电信号。进一步地，第二逻辑反向电路包括：反向逻辑门芯片；所述反向逻辑门芯片的A输入端连接所述光纤接收器的输出端；所述反向逻辑门芯片的B输入端连接地；实现所述光纤接收器接收到光信号时所述反向逻辑门芯片输出为高电平，未接收光信号时输出为低电平。进一步地，隔离放大电路包括：光耦隔离器、第二电压比较器、模拟开关；所述光耦隔离器2端连接所述第二隔离电源+5V电压；3端连接所述第二逻辑反向电路的输出端；8端连接所述第二隔离电源中的DC/DC隔离模块的+5V电压；6端作为所述光耦隔离器的输出端；所述第二电压比较器的正向输入端连接所述光耦隔离器的输出端6端；所述第二电压比较器的反向输入端连接所述第二隔离电源中的DC/DC隔离模块的+5V电压；所述第二电压比较器的8端连接所述第二隔离电源中的DC/DC隔离模块的+5V电压；6端作为所述第二电压比较器的输出端；所述第二电压比较器用于维持高低电平的幅值即高电压为+5V，低电平为0V；所述模拟开关的V端连接所述第二隔离电源中的DC/DC隔离模块的+5V电压；IN端连接所述第二电压比较器的输出端6端；NO端连接所述第二隔离电源中的DC/DC隔离模块的+5V电压；所述模拟开关的COM输出端作为光信号转电信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，该系统(1)包括利用光纤连接线(3)连接的电信号转光信号模块(2)以及光信号转电信号模块(4)；所述电信号转光信号模块(2)的输入端作为所述数字信号光纤传输触发系统(1)的信号输入接口，接受外部数字触发信号；所述电信号转光信号模块(2)用于将外部输入的数字触发信号变换成光信号；所述光信号转电信号模块(4)的输入端连接所述光纤连接线(3)的输出端，接收光信号；所述输出端作为作为所述数字信号光纤传输触发系统的(1)信号输出接口；所述光信号转电信号模块(4)用于将光信号变换为高低电平数字触发信号，并且对数字触发信号进行了光耦隔离和功率放大。

【技术特征摘要】
1.一种数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，该系统(1)包括
利用光纤连接线(3)连接的电信号转光信号模块(2)以及光信号转电信
号模块(4)；
所述电信号转光信号模块(2)的输入端作为所述数字信号光纤传输触
发系统(1)的信号输入接口，接受外部数字触发信号；所述电信号转光信
号模块(2)用于将外部输入的数字触发信号变换成光信号；
所述光信号转电信号模块(4)的输入端连接所述光纤连接线(3)的
输出端，接收光信号；所述输出端作为作为所述数字信号光纤传输触发系
统的(1)信号输出接口；所述光信号转电信号模块(4)用于将光信号变
换为高低电平数字触发信号，并且对数字触发信号进行了光耦隔离和功率
放大。
2.如权利要求1所述的数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，所
述电信号转光信号模块(2)包括依次连接的：信号采集电路(21)、第一
逻辑反向电路(22)、LED驱动电路(23)和电信号转光信号单元(24)；
所述电信号转光信号模块(2)的电源接口连接第一隔离电源(5)；所
述信号采集电路(21)的输入端作为所述电信号转光信号模块(2)的信号
输入接口，接收外部数字触发信号；所述第一逻辑反向电路(22)实现所
述数字触发信号的逻辑反向；所述LED驱动电路(23)将所述经过逻辑反
向变换后的数字触发信号变换成电流信号，流向所述电信号转光信号单元
(24)的输入端；由此实现外部输入数字高电平触发信号时发出光信号，
没有触发信号不发出光信号。
3.如权利要求1或2所述的数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，

\t所述光信号转电信号模块(4)包括依次连接的：光信号转电信号单元(41)、
第二逻辑反向电路(42)和隔离放大电路(43)；
所述光信号转电信号模块(4)的电源接口连接第二隔离电源(6)；所
述光信号转电信号单元(41)的输入端连接所述光纤连接线(3)的输出端；
所述光信号转电信号单元(41)的输出端连接所述第二逻辑反向电路(42)
的输入端；经过所述第二逻辑反向电路(42)实现有光信号输入为高电平，
无光信号输入为低电平；所述第二逻辑反向电路(42)的输出端连接所述
隔离放大电路(43)的输入端；通过所述隔离放大电路(43)后实现隔离
放大，增强所述数字信号光纤传输触发系统的负载能力。
4.如权利要求2所述的数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，所
述信号采集电路(21)包括：第一电压比较器、第一电阻；所述第一电压
比较器的正向输入端连接数字触发信号，所述第一电压比较器的正向输入
端还通过所述第一电阻连接至所述第一隔离电源(5)+5V电压；所述第一
电压比较器的反向输入端连接参考电压。
5.如权利要求4所述的数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，第
一逻辑反向电路(22)包括：反向逻辑门芯片，第二电阻；所述反向逻辑
门芯片的A输入端连接所述第一电压比较器的输出端；所述反向逻辑门芯
片的B输入端通过所述第二电阻接地；所述第二电阻用于避免信号采集电
路输入端悬空默认高电平而造成的电路逻辑混乱。
6.如权利要求5所述的数字信号光纤传输触发系统，其特征在于，LED
驱动电路(23)包括：驱动器芯片和第三电阻；所述驱动器芯片的A输入
端通过所述第三电阻连接所述第一隔离电源(5)+5V电压；所述驱动器芯
片的B输入端连接所述第一逻辑反向电路(22)的输出端。
7.如权利要求3所述的数字信号光纤传输触发系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，刘佳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42