信號切換電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種信號切換電路，其包括：第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器、第一光控繼電器、第二光控繼電器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一晶體管、第一二極管、第一電容器、第二電容器、第三電容器、第三運(yùn)算放大器、第四運(yùn)算放大器、第一電源和基準(zhǔn)電源。本實用新型的信號切換電路能夠避免其內(nèi)部的其他電路裝置與外接的工作電路相互干擾，避免使用模擬開關(guān)作為信號切換元件，使導(dǎo)通電阻大幅下降，達(dá)到了毫歐的級別，而且本實用新型的信號切換電路工作時的信號切換速度快、使用壽命高。
【專利說明】信號切換電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種信號切換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在電路應(yīng)用時，經(jīng)常會遇到外部信號和內(nèi)部信號的切換問題，即當(dāng)有外部的信號輸入時，電路自動切換到外部信號；當(dāng)信號去掉時，電路又自動返回到內(nèi)部的信號輸入狀態(tài)。比較典型的技術(shù)案例是內(nèi)置MIC和外置MIC的切換。
[0003]目前信號切換大體有一下幾種方案:
[0004]1、通過機(jī)械式的切換結(jié)構(gòu)進(jìn)行切換。比如MIC的插口，當(dāng)有外部的MIC插頭插入時，插口內(nèi)的彈片與原來的接觸點(diǎn)斷開，與插入的插頭連接，這樣完成了信號的切換。
[0005]2、手動切換，通過單刀雙擲的開關(guān)或開關(guān)組進(jìn)行內(nèi)外信號的切換。
[0006]3、使用繼電器進(jìn)行切換，繼電器充當(dāng)了單刀雙擲開關(guān)進(jìn)行內(nèi)外信號的切換。
[0007]4、使用模擬開關(guān)進(jìn)行切換，模擬開關(guān)充當(dāng)了單刀雙擲的開關(guān)。
[0008]上述幾種方案都各自有缺點(diǎn)
[0009]1、第一種機(jī)械式的切換結(jié)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的壽命有限，切換速度低，而且在切換機(jī)構(gòu)內(nèi)會引入不必要的噪聲干擾，不可以進(jìn)行數(shù)字化控制，且接點(diǎn)容易氧化。
[0010]2、第二種采用單刀雙擲的開關(guān)或開關(guān)組進(jìn)行切換，同樣會出現(xiàn)第一種方案所存在的問題。
[0011]3、第三種方案，解決了數(shù)字化控制的問題，但是電路的體積增大，切換速度不是很快，接點(diǎn)同樣容易氧化。
[0012]4、第四種方案，解決了前三種方案所存在的問題，但又引來了新的問題。典型的模擬開關(guān)⑶4053其最小導(dǎo)通電阻也有80歐左右，比較高端的模擬開關(guān)MAX4887的導(dǎo)通電阻也在5歐左右，導(dǎo)通電阻較大，在通信線路上使用會嚴(yán)重影響通信距離。
實用新型內(nèi)容
[0013]本實用新型提供了一種信號切換電路，其包括:第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器、第一光控繼電器、第二光控繼電器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一晶體管、第一二極管、第一電容器、第二電容器、第三電容器、第三運(yùn)算放大器、第四運(yùn)算放大器、第一電源和基準(zhǔn)電源；
[0014]其特征在于第一電壓跟隨器由第一運(yùn)算放大器構(gòu)成，第二電壓跟隨器由第二運(yùn)算放大器構(gòu)成，該第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器的正輸入端分別接收輸入信號，第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器的負(fù)輸入端分別連接各自的輸出端，該第一光控繼電器中的繼電器的輸入端連接所述第一電壓跟隨器的輸出端，該第二光控繼電器中的繼電器的輸入端連接所述第二電壓跟隨器的輸出端，所述第一光控繼電器中的發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一光控繼電器中的發(fā)光二極管的陽極連接第一電阻的一端，該第一電阻的另一端連接第一晶體管的集電極，該第一晶體管的發(fā)射極接第一電源，該第一晶體管的基極分別連接第二電阻的一端和第一電容器的一端，該第二電阻的另一端和第一電容器的另一端分別連接至所述第二光控繼電器中的發(fā)光二極管的陽極，所述第二光控繼電器中的發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一電壓跟隨器的輸出端還連接第一二極管的陽極，該第一二極管的陰極連接第三電阻的一端，該第三電阻的另一端分別連接第二電容器的一端和第四電阻的一端，該第四電阻的另一端分別連接第三電容器的一端和第三運(yùn)算放大器的正輸入端，該第三電容器的另一端接地，該第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端分別連接第五電阻的一端和第六電阻的一端，該第五電阻的另一端接地，該第六電阻的另一端連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述第二電容器的另一端也連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端還連接至第四運(yùn)算放大器的正輸入端，該第四運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接基準(zhǔn)電源，該第四運(yùn)算放大器的輸出端分別連接所述第二電阻的所述另一端和所述第一電容器的所述另一端。
[0015]優(yōu)選的，所述第一晶體管是PNP晶體管。
[0016]優(yōu)選的，第一電源的電壓為5.0V，基準(zhǔn)電壓為2.5V，第一電阻的阻值為330歐姆，第二電阻的阻值為4.7千歐姆，第三電阻的阻值為10千歐姆，第四電阻的阻值為10千歐姆，第五電阻的阻值為10千歐姆，第六電阻的阻值為51千歐姆，第一電容器的電容值為0.1u F，第二電容器的電容值為2.2 u F，第三電容器的電容值為I u F。
[0017]本實用新型的信號切換電路采用信號隔離裝置，將所述信號切換電路中的其他電路裝置與外接的工作電路進(jìn)行隔離，避免相互干擾；另外，避免使用模擬開關(guān)作為信號切換元件，使導(dǎo)通電阻大幅下降，達(dá)到了毫歐的級別，而且本實用新型的信號切換電路工作時的信號切換速度快、使用壽命高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的信號切換電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實用新型的一種信號切換電路包括:第一電壓跟隨器F1、第二電壓跟隨器F2、第一光控繼電器ORLl、第二光控繼電器0RL2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一晶體管Ql、第一二極管Dl、第一電容器Cl、第二電容器C2、第三電容器C3、第三運(yùn)算放大器0P3、第四運(yùn)算放大器0P4、第一電源Vcc和基準(zhǔn)電源。
[0020]其中第一電壓跟隨器Fl由第一運(yùn)算放大器構(gòu)成，第二電壓跟隨器F2由第二運(yùn)算放大器構(gòu)成，該第一電壓跟隨器Fl和第二電壓跟隨器F2的正輸入端分別接收輸入信號SIGl和SIG2，第一電壓跟隨器Fl和第二電壓跟隨器F2的負(fù)輸入端分別連接各自的輸出端，該第一光控繼電器ORLl中的繼電器的輸入端連接所述第一電壓跟隨器Fl的輸出端，該第二光控繼電器0RL2中的繼電器的輸入端連接所述第二電壓跟隨器F2的輸出端，所述第一光控繼電器ORLl中的發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一光控繼電器ORLl中的發(fā)光二極管的陽極連接第一電阻Rl的一端，該第一電阻Rl的另一端連接第一晶體管Ql的集電極，該第一晶體管Ql的發(fā)射極接第一電源Vcc，該第一晶體管Ql的基極分別連接第二電阻R2的一端和第一電容器Cl的一端,該第二電阻R2的另一端和第一電容器Cl的另一端分別連接至所述第二光控繼電器0RL2中的發(fā)光二極管的陽極，所述第二光控繼電器0RL2中的發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一電壓跟隨器Fl的輸出端還連接第一二極管Dl的陽極，該第一二極管Dl的陰極連接第三電阻R3的一端，該第三電阻R3的另一端分別連接第二電容器C2的一端和第四電阻R4的一端，該第四電阻R4的另一端分別連接第三電容器C3的一端和第三運(yùn)算放大器0P3的正輸入端，該第三電容器C3的另一端接地，該第三運(yùn)算放大器0P3的負(fù)輸入端分別連接第五電阻R5的一端和第六電阻R6的一端,該第五電阻R5的另一端接地，該第六電阻R6的另一端連接所述第三運(yùn)算放大器0P3的輸出端，所述第二電容器C2的另一端也連接所述第三運(yùn)算放大器0P3的輸出端，所述第三運(yùn)算放大器0P3的輸出端還連接至第四運(yùn)算放大器0P4的正輸入端，該第四運(yùn)算放大器0P4的負(fù)輸入端連接基準(zhǔn)電源，該第四運(yùn)算放大器0P4的輸出端分別連接所述第二電阻R2的所述另一端和所述第一電容器Cl的所述另一端。
[0021]在本實用新型的信號切換電路中，第一晶體管Ql是PNP晶體管。
[0022]在本實用新型的信號切換電路中，由第一電壓跟隨器Fl和第二電壓跟隨器F2構(gòu)成了信號隔離裝置；由第一光控繼電器0RL1、第二光控繼電器0RL2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一晶體管Ql和第一電容器Cl構(gòu)成了信號切換裝置；由第一二極管D1、第三運(yùn)算放大器0P3、第三電阻R3、第四電阻R4，第五電阻R5、第六電阻R6、第二電容器C2和第三電容器C3構(gòu)成了多階濾波放大裝置；由第四運(yùn)算放大器0P4和基準(zhǔn)電源構(gòu)成了狀態(tài)比較裝置。
[0023]下面簡要說明本實用新型的信號切換電路的工作過程。
[0024]首先，外部信號SIGl和內(nèi)部信號SIG2輸入到所述信號隔離裝置中，其中外部信號SIGl輸入到第一電壓跟隨器Fl的正輸入端，內(nèi)部信號SIG2輸入到第二電壓跟隨器F2的正輸入端，然后進(jìn)入到所述信號切換裝置中進(jìn)行信號切換和輸出。由圖1所示，所述信號切換裝置中的第一光控繼電器ORLl和第二光控繼電器0RL2受同一控制信號的控制，該控制信號可以采用單獨(dú)的控制信號，也可以使用外部信號SIGl或內(nèi)部信號SIG2作為控制信號。本實用新型以使用外部信號SIGl作為控制信號來繼續(xù)描述本實用新型的信號切換電路的工作過程。當(dāng)?shù)谝还饪乩^電器ORLl處于斷開狀態(tài)時，該外部信號SIGl經(jīng)由第一電壓跟隨器Fl輸出到所述多階濾波放大裝置中進(jìn)行濾波和放大，所述第一二極管Dl對負(fù)半周期的信號進(jìn)行濾除，所述第三運(yùn)算放大器0P3將較小的正半周期的信號放大到一個適用的值。該外部信號SIGl經(jīng)過濾波和放大后，形成一個近似直流的信號SIG1’，并且輸出到所述狀態(tài)比較裝置中，與由基準(zhǔn)電源提供的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)該信號SIG1’高于所述基準(zhǔn)電壓時，所述狀態(tài)比較裝置輸出高電平；當(dāng)該信號SIG1’低于所述基準(zhǔn)電壓時，所述狀態(tài)比較裝置輸出低電平；當(dāng)無外部信號SIGl輸入，致使無信號SIGl ’輸出時，所述狀態(tài)比較裝置輸出零電平，即低電平。所述狀態(tài)比較裝置輸出的控制信號進(jìn)入到所述信號切換裝置中。如圖1所示，當(dāng)該控制信號為高電平時，第二光控繼電器0RL2閉合導(dǎo)通，則內(nèi)部信號SIG2經(jīng)由第二光控繼電器0RL2輸出，而此時第一晶體管Ql的基極和發(fā)射極之間的電壓未達(dá)到使該晶體管Ql導(dǎo)通的最小電壓，所以該晶體管Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，繼而第一光控繼電器ORLl處于斷開狀態(tài)，外部信號SIGl被阻斷。當(dāng)該控制信號為低電平時，第二光控繼電器0RL2斷開，內(nèi)部信號SIG2被阻斷，而此時第一晶體管Ql的基極和發(fā)射極之間的電壓達(dá)到使該晶體管Ql導(dǎo)通的最小電壓，所以該晶體管Ql導(dǎo)通，繼而第一光控繼電器ORLl閉合導(dǎo)通，外部信號SIGl經(jīng)由第一光控繼電器ORLl輸出。[0025]在本實用新型的由第一晶體管Q1、第一電阻R1、第二電阻R2和第一電容器Cl組成的反相電路中，與該第二電阻R2并聯(lián)的第一電容器Cl能夠提高該第一晶體管Ql的開關(guān)速度。當(dāng)控制信號為高電平時，由于第一電容器Cl的充電作用，控制信號在與第一晶體管Ql的基極之間形成一個短暫的瞬間短路，這樣相當(dāng)于瞬間短路掉第二電阻R2，加速了第一晶體管Ql的關(guān)閉；當(dāng)控制信號為低電平時，該第一電容器Cl被反向充電，瞬間短路掉第二電阻R2，加速了第一晶體管Ql的開啟。
[0026]本實用新型所采用的各自元器件的參數(shù)值可以根據(jù)具體的應(yīng)用來確定，這里舉例說明一組在實踐中使用的元器件的值，第一電源Vcc為5.0V，第一電阻Rl的阻值為330歐姆，第二電阻R2的阻值為4.7千歐姆，第三電阻R3的阻值為10千歐姆，第四電阻R4的阻值為10千歐姆，第五電阻R5的阻值為10千歐姆，第六電阻R6的阻值為51千歐姆，第一電容器Cl的電容值為0.1 u F，第二電容器C2的電容值為2.2 u F，第三電容器C3的電容值為I u F，基準(zhǔn)電壓為2.5V。
[0027]有益效果:
[0028]本實用新型的低電阻的信號切換電路采用信號隔離裝置，將所述信號切換電路中的其他電路裝置與外接的工作電路進(jìn)行隔離，避免相互干擾；另外，避免使用模擬開關(guān)作為信號切換元件，使導(dǎo)通電阻大幅下降，達(dá)到了毫歐的級別，而且本實用新型的信號切換電路工作時的信號切換速度快、使用壽命高。
【權(quán)利要求】
1.一種信號切換電路，其包括:第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器、第一光控繼電器、第二光控繼電器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一晶體管、第一二極管、第一電容器、第二電容器、第三電容器、第三運(yùn)算放大器、第四運(yùn)算放大器、第一電源和基準(zhǔn)電源； 其特征在于第一電壓跟隨器由第一運(yùn)算放大器構(gòu)成，第二電壓跟隨器由第二運(yùn)算放大器構(gòu)成，該第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器的正輸入端分別接收輸入信號，第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器的負(fù)輸入端分別連接各自的輸出端，該第一光控繼電器中的繼電器的輸入端連接所述第一電壓跟隨器的輸出端，該第二光控繼電器中的繼電器的輸入端連接所述第二電壓跟隨器的輸出端，所述第一光控繼電器中的發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一光控繼電器中的發(fā)光二極管的陽極連接第一電阻的一端，該第一電阻的另一端連接第一晶體管的集電極，該第一晶體管的發(fā)射極接第一電源，該第一晶體管的基極分別連接第二電阻的一端和第一電容器的一端，該第二電阻的另一端和第一電容器的另一端分別連接至所述第二光控繼電器中的發(fā)光二極管的陽極，所述第二光控繼電器中的發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一電壓跟隨器的輸出端還連接第一二極管的陽極，該第一二極管的陰極連接第三電阻的一端，該第三電阻的另一端分別連接第二電容器的一端和第四電阻的一端，該第四電阻的另一端分別連接第三電容器的一端和第三運(yùn)算放大器的正輸入端，該第三電容器的另一端接地，該第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端分別連接第五電阻的一端和第六電阻的一端，該第五電阻的另一端接地，該第六電阻的另一端連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述第二電容器的另一端也連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端還連接至第四運(yùn)算放大器的正輸入端，該第四運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接基準(zhǔn)電源，該第四運(yùn)算放大器的輸出端分別連接所述第二電阻的所述另一端和所述第一電容器的所述另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號切換電路，其特征在于所述第一晶體管是PNP晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號切換電路，其特征在于第一電源為5.0V，基準(zhǔn)電壓為.2.5V，第一電阻的阻值為330歐姆，第二電阻的阻值為4.7千歐姆，第三電阻的阻值為10千歐姆，第四電阻的阻值為10千歐姆，第五電阻的阻值為10千歐姆，第六電阻的阻值為51千歐姆，第一電容器的電容值為0.1 u F，第二電容器的電容值為2.2 u F，第三電容器的電容值為I u F。
【文檔編號】H03K17/16GK203537354SQ201320656434
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】陳燕生, 王啟銀, 周國華, 劉劍峰, 白潔, 顧濤, 侯新杰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 山西省電力公司大同供電分公司