数字输出电路制造技术

一种数字输出电路，包括：光电耦合器，其具有一个发光二极管和一个光电晶体管，用于将数字电压输出信号发送到负载；输出晶体管，其具有控制端子、第一端子和第二端子，用于将输出信号从光电晶体管发送到负载；以及电压平滑单元。此外，光电晶体管的第一端子经由第一电阻器连接到电源端子，并且光电晶体管的第二端子连接到输出晶体管的控制端子。第二电阻器连接在输出晶体管的控制端子与第一端子之间。输出晶体管的第一端子连接到公共端子，并且输出晶体管的第二端子连接到输出端子。电压平滑单元连接在光电晶体管的第一端子与公共端子之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于例如可编程逻辑控制器(PLC)中的数字输出电路。
技术介绍
通常，PLC广泛用于控制各种外部装置。近年来，被控制的外部装置趋于具有复杂 的配置，需要将输入/输出信号以高速度进行处理。已提出一种通用PLC单元，如图3所示，所述通用PLC单元包括外部连接器15 ‘， 其连接到要被控制的外部装置；连接连接器16'，其连接到具有CPU的CPU单元，用于执行 例如顺序程序等；可编程逻辑器件(PLD) 17'，其基于由CPU执行的顺序程序，来进行外部 装置的顺序控制；以及显示单元18'，其具有例如，用于显示PLC单元的操作状态的发光二 极管等。PLC单元还包括隔离单元19'，其设置于外部连接器15'与PLD17'之间，并且 具有当外部连接器15'与PLD17'相互电隔离时用于发送输入和输出信号的多个光电耦 合器；设置开关20'，其对PLD17'的操作状态进行设置；以及电源单元21'，其将电力供 应给PLD17'、显示单元18'、隔离单元19'以及设置开关20'(参见，例如，日本专利申 请公开No. 2002-222003)。此外，PLD17'设置有微型计算机(下文简称为“微机”)，以检测 来自外部装置的输入信号或者将输出信号输出到外部装置。在具有图3示出的配置的通用PLC单元中，可以将与由一个发光二极管和一个光 电晶体管所组成的通用光电耦合器相比而言具有高响应速度的高速光电耦合器用作充当 数字输入/输出电路的隔离单元19'的光电耦合器。在这样的情况下，PLC单元可以响应 于从PLD17'上输出的、在高电平与低电平之间迅速且反复变化的输出信号的电压电平。然 而，相比通用光电耦合器而言，高速光电耦合器更为昂贵，因此难于以较低的成本实现数字 输入/输出电路。因此，又提出一种使用通用光电耦合器的数字输出电路1。如图4中所示，该数字 输出电路1包括例如，通用光电耦合器的发光二极管LD6，其与PLC 2的内部电路11相连 接，该PCL 2用于处理输出到充当负载的输出装置(外部装置)Ll的输出信号；通用光电耦 合器的光电晶体管PT8，其根据发光二极管LD6的开和关来接通或断开；以及晶体管TR13， 其将从光电晶体管PT8输出的输出信号发送到输出装置Ll (参见例如日本专利申请公开 No. 2000-2M021)。此外，通过封装形成的上述光电耦合器包括有发光二极管LD6和面向发 光二极管LD6的光电晶体管PT8。在图4示出的数字输出电路1中，将光电晶体管PT8的集电极端子连接到与电源 Vl的正极连接的电源端子T3，并且将光电晶体管PT8的发射极端子经由电阻器R4和电阻 器R2的串联电路连接到与电源Vl的负极连接的公共端子T5。此外，将在电阻器R2与连接 到光电晶体管PT8的发射极端子的电阻器R4之间的连接节点，连接到晶体管TR13的基极 端子。将晶体管TR13的集电极端子连接到输出端子T4，以将输出信号输出到输出装置Li。 将晶体管TR13的发射极端子连接到在电阻器R2与公共端子T5之间的连接节点。此外，将 输出装置Ll和电源Vl的串联电路连接在输出端子T4与公共端子T5之间。将在输出装置Ll与电源Vl的正极之间的连接节点连接到电源端子T3。在下文中，将描述在图4中示出的数字输出电路1的操作。例如，如果从内部电路11输出的输出信号的电压电平从低变为高，则发光二极管 LD6开启，并且电流Il流入光电耦合器的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8接通(即， 变为开状态)。在电阻器R4与电阻器R2之间的连接节点的电势下晶体管TR13的基极-发 射极偏置，并且晶体管TR13开启。因而，电流12从电源Vl流向输出装置Li。另一方面，如果从内部电路11输出的输出信号的电压电平从高变为低，则发光二 极管LD6关断并且电流Il不流入光电耦合器的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8断 开(即，变为关状态)，并且因而晶体管TR13的基极-发射极不偏置。因此，晶体管TR13也 关断，并且电流12不从电源Vl流向输出装置Li。此外，还提出使用通用光电耦合器的另一种数字输出电路。如图5所示，该数字输 出电路包括例如，通用光电耦合器PC5的发光二极管LD6，其连接在电源(微型计算机10 的控制电源)Vcc的正极与于PLC中设置的微型计算机10的输出端口 Tl之间；通用光电耦 合器PC5的光电晶体管PT8，其根据发光二极管LD6的开和关来进行接通或断开；以及晶体 管TR13，其将从光电晶体管PT8输出的输出信号发送到负载L。此外，由封装形成的上述光 电耦合器PC5包括有发光二极管LD6和面向发光二极管LD6的光电晶体管PT8。在图5示出的数字输出电路中，将光电耦合器PC5的发光二极管LD6的阳极连接 到电源Vcc的正极。将发光二极管LD6的阴极经由电阻器Rl连接到微型计算机10的输出 端口 Tl。此外，经由用于偏置晶体管TR13的基极的电阻器R3，来将光电耦合器PC5的光电 晶体管PT8的集电极端子连接到与电源Vl的正极连接的电源端子T3。将光电晶体管PT8 的发射极端子连接到晶体管TR13的基极端子，并且将电阻器R2连接在晶体管TR13的基极 端子与发射极端子之间。此外，将晶体管TR13的集电极端子连接到输出端子T4以将输出 信号输出到负载L，并且将晶体管TR13的发射极端子连接到与电源Vl的负极连接的公共端 子T5。此外，将负载L与用于负载L的电源V2这二者的串联电路连接在输出端子T4与公 共端子T5之间。在下文中，将描述在图5中示出的数字输出电路的操作。例如，如果从微型计算机10输出的输出信号的电压电平从高变为低(微型计算 机10的输出端口 Tl的电压电平为低电平时的活动状态)，则发光二极管LD6开启并且电 流Il流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。结果，光电晶体管PT8接通(即，变为开状 态)。在电阻器R2与光电耦合器PT8的发射极端子之间的连接节点的电势下晶体管TR13 的基极-发射极偏置，并且晶体管TR13开启。因而，电流12从电源V2流向负载L。另一方面，如果从微型计算机10输出的输出信号的电压电平从低变为高，则发光 二极管LD6关断并且电流Il不流入光电耦合器PC5的发光二极管LD6。结果，光电晶体管 PT8断开(即，变为关状态)，并且因而晶体管TR13的基极-发射极不偏置。因此，晶体管 TR13关断，并且电流12不从电源V2流向负载L。然而，在具有图4和图5示出的电路配置的数字输出电路中，当光电晶体管PT8为 开状态时，光电晶体管PT8变为饱和状态。因此，当光电晶体管PT8的状态从开状态切换为 关状态时，由于光电晶体管PT8的镜像效应以及光电晶体管PT8的基极-发射极电容的长 累积时间(基极存储时间)而发生了响应延迟。因而，如果从微型计算机10输出的(高速脉冲)输出信号的电压电平以高速度反复变化，则难于在高电平与低电平之间准确地切换 来自PLC的输出信号的电压电平。因此，优选使用具有高响应速度的光电耦合器而不是通 用光电耦合器，以便于对高速脉冲输出进行响应。然而，难于以较低成本实现具有高响应速 度的光电耦合器的电路。此外，为了实现使用通用光电耦合器的高响应速度，可以将具有在图6中示出的 电路配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种数字输出电路，其包括：充当信号发送元件的光电耦合器，其用于将数字电压输出信号从微型计算机的输出端口发送到负载，并且所述光电耦合器具有一个发光二极管和一个光电晶体管；以及ｎｐｎ双极性晶体管，其通过所述光电晶体管的切换操作，将输出信号从所述光电晶体管发送到所述负载，其中，所述发光二极管的阳极连接到第一电源的正极，并且所述发光二极管的阴极连接到所述输出端口，其中，所述光电晶体管的集电极经由第一电阻器连接到与第二电源的正极相连接的电源端子，其中，所述光电晶体管的发射极连接到所述ｎｐｎ双极性晶体管的基极，并且第二电阻器连接在所述ｎｐｎ双极性晶体管的基极与发射极之间，其中，所述ｎｐｎ双极性晶体管的发射极连接到与所述第二电源的负极相连接的公共端子，并且所述ｎｐｎ双极性晶体管的集电极连接到输出端子，以将输出信号从所述ｎｐｎ双极性晶体管输出到所述负载，其中，由所述负载和所述负载的电源构成的串联电路连接在所述输出端子与所述公共端子之间，并且其中，电容器连接在所述光电晶体管的集电极与所述公共端子之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大野弘之，吉田卓弘，松浦邦晶，
申请(专利权)人：松下电工神视株式会社，
类型：发明
国别省市：JP