[发明专利]一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器

说明书

本发明属于微处理器接口技术及现场总线信号隔离传输技术领域，具体涉及一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器；所述光电耦合器包括三个并行的光电传输通道，分别为第一传输通道、第二传输通道以及第三传输通道；其中所述第一传输通道、第二传输通道为结构对称的光电隔离信号传输通道，即两者的传输方向相反；所述第三传输通道为传输方向选择通道，其传输方向与第二传输通道的传输方向一致；通过对第三传输通道的使能控制，从而控制光电隔离信号在第一传输通道或第二传输通道中传输。本发明利用三态门输出光敏数字处理芯片高阻输出特性，实现光电耦合器的双向一体化IO接口设计；大大简化双向IO接口数据传输线隔离电路的设计。

技术领域

本发明涉及微处理器接口技术及现场总线信号隔离传输技术领域，具体涉及一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器。

背景技术

在工业控制领域，控制芯片对工业现场输出开关量的同时还要避免工业现场强电对控制芯片的干扰。因此在微控制器、总线收发器等主控芯片外围接口电路中，广泛存在抗干扰、电气隔离的设计需求。高速数字型光电耦合器是光电耦合器的一种，是以光媒介传输数字电信号的一种“电-光-电”转换器件，内部通常包含发光器件、感光器件和数字信号处理芯片三部分，其传输速率可达到50Mbps，可实现多数现场控制系统抗干扰和电气隔离的设计需求。但市面现有光电耦合器均是单向传输器件，对于双向IO接口为主的控制芯片，无法实现双向传输功能，这对控制芯片接口电路的设计带来诸多不便。因此现有技术中存在的问题是：如何实现在高速数字型光电耦合器实现传输方向可选。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种传输方向可选的高速数字型光电耦合器，所述光电耦合器包括三个并行的光电传输通道，分别为第一传输通道、第二传输通道以及第三传输通道；其中所述第一传输通道、第二传输通道为结构对称的光电隔离信号传输通道，即两者的传输方向相反；所述第三传输通道为传输方向选择通道，其传输方向与第二传输通道的传输方向一致；通过对第三传输通道的使能控制，从而控制光电隔离信号在第一传输通道或第二传输通道中传输。

其中，通过对第三传输通道的使能控制，则控制两个三态门输出光敏数字处理芯片这两个芯片工作状态。

优选的，所述光电隔离信号传输信道均包括发光二极管芯片和三态门输出光敏数字处理芯片；输入信号进入发光二极管芯片，经三态门输出光敏数字处理芯片处理从而输出信号；其中，第一传输通道的三态门输出光敏数字处理芯片以及第二传输通道发光二级管芯片的负极均连接第一端口I/O1；第一传输通道的发光二级管芯片的负极和第二传输通道的三态门输出光敏数字处理芯片均连接第二端口I/O2。

优选的，所述第三传输通道包括发光二级管芯片和光敏晶体管芯片；通过使能端口控制第三传输通道的发光二极管芯片，从而光敏晶体管芯片进行处理将信号发回第一传输通道的发光二极管芯片。

优选的，所述三态门输出光敏数字处理芯片包括光敏、前放和三态输出三个部分组成。例如，采用光敏二极管、前向放大电路以及三态门输出。

进一步的，在各个发光二极管芯片的正极一端连接有限流电阻，该限流电阻的另一端接地。

本发明具有三个光电传输通道，其中包含两个传输方向相反的光电隔离信号传输通道，分别由发光二极管芯片(发光芯片)和三态门输出光敏数字处理芯片组成，完成数据双向传输功能；另外一个通道是传输方向选择通道，由发发光二极管芯片(发光芯片)和光敏晶体管芯片组成，通过光电隔离实现对收发端功能芯片的使能控制，完成传输方向的控制功能。

本发明的有益效果：

1、本发明的光电耦合器利用三态门输出光敏数字处理芯片高阻输出特性，实现光电耦合器的双向一体化IO接口设计；突破了现有产品信号单向传输的功能瓶颈，实现了一体化IO接口设计，可直接用于半双工通信传输线，起到电气隔离和抗干扰的作用，大大简化双向IO接口数据传输线隔离电路的设计。