專(zhuān)利名稱(chēng)：一種兼容多模式電平輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電平輸出電路，特別是涉及一種兼容多模式電平輸出電路。 技術(shù)背景在多路系統(tǒng)的物理試驗(yàn)中，各個(gè)系統(tǒng)的外觸發(fā)信號(hào)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)觸發(fā)信號(hào)的 幅值、脈寬、功率等要求各不相同，若針對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)都進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中外觸發(fā)信號(hào)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提供一 種能夠兼容多種模式電平輸出的電路設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)既可以兼容觸發(fā)多種系統(tǒng)，還可以通過(guò) 光隔離與電隔離實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的相互獨(dú)立以及對(duì)前級(jí)控制部份的保護(hù)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種多模式電平輸出電路，包括人機(jī)交互控制模塊、MCU控制器、選通器、電光轉(zhuǎn)換 模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、輸出模塊、輸出端口，人機(jī)交互控制模塊、MCU控制器、選通器、電光轉(zhuǎn) 換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、輸出模塊、輸出端口順序電連接。所述電光轉(zhuǎn)換模塊包括多路光電轉(zhuǎn)換電路，所述的光電轉(zhuǎn)換模塊包括多路光電轉(zhuǎn) 換電路，所述輸出模塊包括多路輸出電路。所述輸出模塊包括光電轉(zhuǎn)換模塊輸出端與開(kāi)關(guān)管Oil)基極連接，在開(kāi)關(guān)管的基 極與發(fā)射極之間并聯(lián)第二穩(wěn)壓二極管(D2)、第一電阻(Rl)，第一穩(wěn)壓二極管(Dl)陰極、開(kāi) 關(guān)管集電極、電容(Cl)與直流電源(V+)連接，電容(Cl)另一端、第二電阻(R2)、第三穩(wěn)壓 二極管(D!3)順序連接，變壓器(Tl)輸入端與第二電阻(似)和第三穩(wěn)壓二極管(D!3)組成的 電路并聯(lián)連接，第二電阻R2與第三穩(wěn)壓二極管(D!3)陽(yáng)極連接，變壓器(Tl)輸出端與第四 穩(wěn)壓二極管(D4)連接，第一穩(wěn)壓二極管(Dl)陽(yáng)極、第二穩(wěn)壓二極管(D2)、第一電阻(Rl)、 開(kāi)關(guān)管Oil)發(fā)射極、第三穩(wěn)壓二極管(D!3)陰極、變壓器輸入端共地。從上述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征可以看出，其優(yōu)點(diǎn)是使產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的電路不會(huì) 由于系統(tǒng)不同而重復(fù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)通用性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的相互隔離以及與前級(jí)控制部 份的隔離，增加其運(yùn)行穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型將通過(guò)附圖比較以及結(jié)合實(shí)例的方式說(shuō)明圖1多模式電平兼容輸出的電路示意圖圖2輸出模塊設(shè)計(jì)電路圖
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提供一種能夠兼容多種模式電平(例如TTL信號(hào)、100V用于爆破觸發(fā) 的脈沖信號(hào)、2000V用于高功率開(kāi)關(guān)管觸發(fā)的脈沖信號(hào)等等)輸出的電路設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)既可 以兼容觸發(fā)多種系統(tǒng)，還可以通過(guò)光隔離與電隔離實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的相互獨(dú)立以及對(duì)前級(jí)控 制部份的保護(hù)。將前級(jí)的電信號(hào)先進(jìn)行選通，利用電光轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成某一路光信號(hào)，再通過(guò)該 光信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的輸出電路，該方法采用光隔離與電隔離實(shí)現(xiàn)了各個(gè)輸出電路的相互獨(dú) 立，也實(shí)現(xiàn)了多種模式輸出的可選。圖1通過(guò)人機(jī)交互控制模塊選擇需要輸出的電平，MCU控制器對(duì)該選擇進(jìn)行判斷， 分析使用哪一路的模塊，通過(guò)控制多路選通器，將外部輸入的觸發(fā)信號(hào)連接到該路對(duì)應(yīng)的 電光轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生光信號(hào)，該光信號(hào)再經(jīng)由光纖傳輸與光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為15V的電平信 號(hào)，觸發(fā)該路的輸出模塊，在輸出端口得到相應(yīng)的電壓波形。多路選通器以AD7501為例，通 過(guò)控制3個(gè)邏輯輸入管腳的電平，可以將1個(gè)輸入信號(hào)連接到8個(gè)通道之一，也就是可以實(shí) 現(xiàn)8種模式的選擇，若需要的模式數(shù)目超過(guò)8個(gè)，則將AD7501級(jí)聯(lián)使用即可，另外使用多路 選通器，可以響應(yīng)較高電平的窄脈沖輸入信號(hào)(比如峰值20V，脈寬1 μ s的脈沖信號(hào))，這 是普通MCU所不能響應(yīng)的。通過(guò)設(shè)計(jì)不同的輸出模塊，便實(shí)現(xiàn)了輸出的多模式可選。各輸出 模塊中設(shè)計(jì)的有電隔離電路，可以防止各通道間的相互干擾，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種系統(tǒng)的兼容， 也方便了系統(tǒng)的擴(kuò)容。電光轉(zhuǎn)換模塊HFBR-14XX與光電轉(zhuǎn)換模塊HFBR-MX2的外圍電路以 及光路連接采用安捷倫公司的器件資料。設(shè)計(jì)時(shí)也可以選擇其他的電光轉(zhuǎn)換模塊與光電轉(zhuǎn) 換模塊，唯一需要遵循的是兩種模塊所傳輸?shù)墓庑盘?hào)必須匹配。例如分別使用HFBR-1412 和HFBR-M12，它們都是使用820nm波長(zhǎng)的光，這時(shí)就要選擇820nm的單模光纖就可以實(shí)現(xiàn) 光路的信號(hào)傳輸。除此之外，為了加強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力，將HFBR-MX2的電源VCC設(shè)計(jì)為 15V直流電源(最高18V)，其6腳輸出的即為15V電平信號(hào)。圖2為輸出模塊設(shè)計(jì)電路圖，所述輸出模塊包括光電轉(zhuǎn)換模塊輸出端與開(kāi)關(guān)管 (Ql)基極連接，在開(kāi)關(guān)管的基極與發(fā)射極之間并聯(lián)第二穩(wěn)壓二極管(D2)、第一電阻(Rl)， 第一穩(wěn)壓二極管(Dl)陰極、開(kāi)關(guān)管集電極、電容(Cl)與直流電源(V+)連接，電容(Cl)另 一端、第二電阻(R2)、第三穩(wěn)壓二極管(D!3)順序連接，變壓器(Tl)輸入端與第二電阻(R2) 和第三穩(wěn)壓二極管D3組成的電路并聯(lián)連接，第二電阻R2與第三穩(wěn)壓二極管D3陽(yáng)極連接， 變壓器Tl輸出端與第四穩(wěn)壓二極管D4連接，第一穩(wěn)壓二極管Dl陽(yáng)極、第二穩(wěn)壓二極管D2、 第一電阻R1、開(kāi)關(guān)管Ql發(fā)射極、第三穩(wěn)壓二極管D3陰極、變壓器輸入端共地。直流電源V+ 對(duì)電容Cl充電，從光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換而來(lái)的15V電平信號(hào)觸發(fā)開(kāi)關(guān)管Q1，使電容Cl對(duì)脈沖 變壓器Tl放電，經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換后由第四穩(wěn)壓二極管D4輸出。圖中第一穩(wěn)壓二極管Dl對(duì)Cl 起電壓保護(hù)作用，第二穩(wěn)壓二極管D2、R1對(duì)Ql起保護(hù)作用，通常第二穩(wěn)壓二極管D2是一個(gè) 15V的穩(wěn)壓二極管，第二電阻R2、第三穩(wěn)壓二極管D3對(duì)脈沖變壓器Tl起續(xù)流的作用。直流 電源V+與脈沖變壓器Tl的設(shè)計(jì)確定了輸出的電平幅值，例如要求模塊輸出電平為2000V， 可以設(shè)計(jì)V+為400V、脈沖變壓器Tl的變比為1 5(其它的組合方式也可以)，其它器件 依據(jù)電路中相應(yīng)的電壓參數(shù)進(jìn)行選擇。該電路中，脈沖變壓器Tl實(shí)現(xiàn)將負(fù)脈沖信號(hào)翻轉(zhuǎn)為 正脈沖，還同第四穩(wěn)壓二極管D4 —起構(gòu)成了電隔離電路。[0017]多路選通器實(shí)現(xiàn)MCU控制器對(duì)通道的選擇，并且使用光隔離與電隔離結(jié)合實(shí)現(xiàn)各 個(gè)通道的相互獨(dú)立，方便對(duì)多種系統(tǒng)的兼容以及自身的擴(kuò)容，MCU控制器控制多路選通器實(shí) 現(xiàn)通道的多選一，每個(gè)通道都要經(jīng)過(guò)電-光-電的過(guò)程，最后通過(guò)各自的電隔離模塊一起接 到輸出端口上。舉例說(shuō)明，如果整個(gè)系統(tǒng)要求有TTL信號(hào)、100V電平信號(hào)、2000V電平信號(hào)的觸發(fā) 電平，可以將圖1的輸出模塊1設(shè)計(jì)為T(mén)TL電平輸出、輸出模塊2設(shè)計(jì)為100V電平信號(hào)輸 出、輸出模塊3設(shè)計(jì)為2000V電平信號(hào)輸出，若此時(shí)要求輸出一個(gè)2000ν、5μ s的觸發(fā)脈沖， 則利用人機(jī)交互控制模塊選擇2000V電平輸出，再輸入一個(gè)5 μ s的電信號(hào)到多路選通器的 輸入端，便能在輸出端得到2000ν、5μ s的觸發(fā)脈沖。如果臨時(shí)需要輸出500V的電平信號(hào)， 則再添加一路500V輸出的模塊就可以實(shí)現(xiàn)。本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只 是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
權(quán)利要求1.一種兼容多模式電平輸出電路，包括人機(jī)交互控制模塊、MCU控制器，其特征在于還 包括選通器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、輸出模塊、輸出端口，人機(jī)交互控制模塊、MCU控 制器、選通器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、輸出模塊、輸出端口順序電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼容多模式電平輸出電路，其特征在于所述電光轉(zhuǎn)換模 塊包括多路電光轉(zhuǎn)換電路，所述的光電轉(zhuǎn)換模塊包括多路光電轉(zhuǎn)換電路，所述輸出模塊包 括多路輸出電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼容多模式電平輸出電路，其特征在于所述輸出模塊包 括光電轉(zhuǎn)換模塊輸出端與開(kāi)關(guān)管Oa)基極連接，在開(kāi)關(guān)管的基極與發(fā)射極之間并聯(lián)第二 穩(wěn)壓二極管(D2)、第一電阻(R1)，第一穩(wěn)壓二極管(Dl)陰極、開(kāi)關(guān)管集電極、電容(Cl)與 直流電源(V+)連接，電容(Cl)另一端、第二電阻(R2)、第三穩(wěn)壓二極管(D!3)順序連接，變 壓器(Tl)輸入端與第二電阻(R2)和第三穩(wěn)壓二極管(D3)組成的電路并聯(lián)連接，第二電阻 R2與第三穩(wěn)壓二極管(D3)陽(yáng)極連接，變壓器(Tl)輸出端與第四穩(wěn)壓二極管(D4)連接，第 一穩(wěn)壓二極管(Dl)陽(yáng)極、第二穩(wěn)壓二極管(D2)、第一電阻(Rl)、開(kāi)關(guān)管Oil)發(fā)射極、第三 穩(wěn)壓二極管(D!3)陰極、變壓器輸入端共地。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種電平輸出電路，特別是涉及一種兼容多模式電平輸出電路。本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)外觸發(fā)信號(hào)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提供一種能夠兼容多種模式電平輸出的電路設(shè)計(jì)，使產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的電路不會(huì)由于系統(tǒng)不同而重復(fù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)通用性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的相互隔離以及與前級(jí)控制部份的隔離，增加其運(yùn)行穩(wěn)定性。技術(shù)方案人機(jī)交互控制模塊、MCU控制器、選通器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、輸出模塊、輸出端口，人機(jī)交互控制模塊、MCU控制器、選通器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、輸出模塊、輸出端口順序電連接。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于需要產(chǎn)生多種模式電平的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02M3/00GK201893696SQ201020630270
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者丁明軍, 于治國(guó), 代剛, 任青毅, 馮宗明, 馮莉, 葉超, 吳紅光, 張振濤, 曹寧翔, 曹科峰, 李亞維, 李巨, 李晏敏, 李璽欽, 梁川, 王衛(wèi), 王浩, 謝敏, 賈興, 趙娟, 鄧明海, 鄧維軍, 馬軍, 馬勛, 馬成剛, 黃斌, 黃雷, 龍燕 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所