一种电平转换电路的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，尤其是一种电平转换电路。


背景技术：

2.计算机与终端设备之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯这二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致的问题，而被广泛采用。
3.在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，例如，rs
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232
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c接口，它是目前最常用的一种串行通讯接口，用于在计算机与终端设备之间传送数据。
4.现有技术中，如图1所示，pcrxd信号为计算机接收终端设备的信号，该信号称为rs232电平信号，txd信号为终端设备发往计算机的信号，该信号称为ttl电平信号。具体地，当终端设备发出ttl电平信号为0v，其中，0v对应的逻辑为逻辑0，晶体管q3导通，由于其导通电阻是比较小的，所以，pcrxd信号的电压与vcc的电压相同，vcc的电压为+5v，因此，pcrxd信号的电压也为+5v，由于+5v在rs232电平信号的+3v～+15v的范围内，其中，+3v～+15v对应的逻辑为逻辑0，+5v对应的逻辑为逻辑0。
5.综上可知，当终端设备给计算机发送逻辑0(也即，低电平信号)时，pcrxd的信号取决于终端设备内部vcc的电平，如果vcc是3.3v甚至更低的2.5v，则会低出rs232逻辑0的电平范围(+3～+15v)，导致转换失败。
6.基于此，设计一种电平转换电路，在终端设备给计算机发送逻辑0时，即使终端设备内部vcc的电平低于3v，仍能够转换成功，扩展其适用范围，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型提供了一种电平转换电路，在终端设备给计算机发送逻辑0时，即使终端设备内部vcc的电平低于3v，仍能够转换成功，扩展其适用范围，具有较强的实用性。
8.本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
9.本实用新型实施例提供了一种电平转换电路，包括：终端设备、计算机和转换单元；
10.所述终端设备和所述转换单元电连接，所述转换单元和所述计算机电连接；
11.所述转换单元用于对所述终端设备或所述计算机输入的电平信号进行电平转换，使得所述终端设备和所述计算机进行数据传输。
12.可选地，在本实用新型实施例中，所述转换单元包括反相器单元、光电耦合三极管单元和施密特触发器单元；
13.所述反相器单元和所述光电耦合三极管单元电连接，所述光电耦合三极管单元和所述施密特触发器单元电连接；
14.所述反相器单元用于对所述终端设备或所述计算机输入的电平信号的相位进行
转换；
15.所述光电耦合三极管单元用于确定输入的电平信号导通或截止；
16.所述施密特触发器单元用于提供所述计算机的正电压。
17.可选地，在本实用新型实施例中，所述反相器单元包括第一反相器u48b和第二反相器u48a；
18.所述第一反相器u48b的输入端连接所述终端设备和3.3v电源，所述第一反相器u48b的输出端和所述第二反相器u48a的输入端连接，所述第二反相器u48a的输入端和所述3.3v电源连接，所述第二反相器u48a的输出端和所述光电耦合三极管单元的输入端连接。
19.可选地，在本实用新型实施例中，所述反相器单元还包括第三反相器u48c；
20.所述第三反相器u48c的输入端连接所述终端设备，述第三反相器u48c的输出端分别和所述3.3v电源、所述光电耦合三极管单元连接。
21.可选地，在本实用新型实施例中，所述光电耦合三极管单元包括第一光耦合器u47、第二光耦合器u49、电阻r272和电阻r273；
22.所述第一光耦合器u47中的二极管的阳极和所述电阻r272的一端连接，所述电阻r272的另一端和所述3.3v电源连接，所述第一光耦合器u47中的二极管的阴极和所述第二反相器u48a的输出端连接，所述第一光耦合器u47中的三极管的集电极和所述施密特触发器单元连接，所述第一光耦合器u47中的三极管的发射极通过接口j20的rd端子和所述计算机连接；
23.所述第二光耦合器u49中的二极管的阳极和所述电阻r273的一端连接，所述电阻r273的另一端和所述3.3v电源连接，所述第二光耦合器u49中的二极管的阴极和所述第二反相器u48b的输出端连接，所述第二光耦合器u49中的三极管的集电极和所述第一光耦合器u47中的三极管的发射极电连接，所述第二光耦合器u49中的三极管的发射极通过接口j20的td端子和所述计算机连接。
24.可选地，在本实用新型实施例中，所述光电耦合三极管单元还包括第三光耦合器u50、第四光耦合器u51、电阻r274、电阻r275和电容c789；
25.所述第三光耦合器u50中的三极管的集电极和所述电容c789的一端连接，所述电容c789的另一端接地，所述第三光耦合器u50中的三极管的发射极分别和所述第三反相器u48c的输入端、所述电阻r275的一端连接，所述电阻r275的另一端接地，所述第三光耦合器u50中的二极管的阳极和所述电阻r274的一端连接，所述电阻r274的另一端通过接口j20的td端子和所述计算机连接，所述第三光耦合器u50中的二极管的阴极和所述第四光耦合器u51中的二极管的阳极连接；
26.所述第四光耦合器u51中的三极管的集电极和所述第三光耦合器u50中的三极管的发射极连接，所述第四光耦合器u51中的三极管的发射极接地，所述第四光耦合器u51中的二极管的阳极通过接口j20的gnds端子和所述计算机连接，所述第四光耦合器u51中的二极管的阴极和所述第三光耦合器u50中的二极管的阳极连接。
27.可选地，在本实用新型实施例中，所述施密特触发器单元包括触发器u46、电阻r271、电容c785、电容c786和二极管组d7；
28.所述触发器u46的j引脚和所述电阻r271的一端连接，所述电阻r271的另一端和所述电容c786的一端连接，所述电容c786的另一端和第二光耦合器u49中的三极管的发射极
连接，所述触发器u46的k引脚、所述触发器u46的m引脚、所述触发器u46的l引脚分别和所述电容c785的一端连接，所述电容c785的另一端和所述二极管组d7中的二极管d72的阳极连接，所述二极管组d7中的二极管d72的阴极和第一光耦合器u47中的三极管的集电极连接。
29.本实用新型的优点和积极效果是：
30.第一、在本实用新型中，在终端设备给计算机发送逻辑0时，即使终端设备内部vcc的电平低于3v，仍能够转换成功，实现了终端设备和计算机之间的通信。
31.第二、本实用新型通过设置第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器以及第四光耦合器，也就是说，将现有技术中三极管换为光耦合器，因此，实现了高压信号(rs232电平信号)和低压信号(ttl电平信号)的隔离，提高抗干扰能力，并且，使得终端设备的rs232串口设计适用范围更广，增强可靠性。
32.第三、本实用新型结构简单，设计成本较低，具有较强的实用性。
附图说明
33.图1是现有技术中的转换电路的电路图；
34.图2是本实用新型的提供的一种电平转换电路的电路图；
35.图3是本实用新型的提供的一种4路双输入施密特触发器的电路图。
具体实施方式
36.在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
37.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
38.以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：
39.本实用新型提出的一种电平转换电路，如图2所示，包括：终端设备、计算机和转换单元；
40.所述终端设备和所述转换单元电连接，所述转换单元和所述计算机电连接；
41.所述转换单元用于对所述终端设备或所述计算机输入的电平信号进行电平转换，使得所述终端设备和所述计算机进行数据传输。
42.如此，通过转换单元对终端设备或计算机输入的电平信号进行电平转换，使得终端设备和计算机能够实现通信。
43.可选地，在本实用新型实施例中，所述转换单元包括反相器单元、光电耦合三极管单元和施密特触发器单元；
44.所述反相器单元和所述光电耦合三极管单元电连接，所述光电耦合三极管单元和所述施密特触发器单元电连接；
45.所述反相器单元用于对所述终端设备或所述计算机输入的电平信号的相位进行
转换；
46.所述光电耦合三极管单元用于确定输入的电平信号导通或截止；
47.所述施密特触发器单元用于提供所述计算机的正电压。
48.可选地，在本实用新型实施例中，所述反相器单元包括第一反相器u48b和第二反相器u48a；
49.所述第一反相器u48b的输入端连接所述终端设备和3.3v电源，所述第一反相器u48b的输出端和所述第二反相器u48a的输入端连接，所述第二反相器u48a的输入端和所述3.3v电源连接，所述第二反相器u48a的输出端和所述光电耦合三极管单元的输入端连接。
50.如此，通过第一反相器u48b和第二反相器u48a对终端设备或计算机输入的电平信号进行的相位进行转换，有利于后续实现对终端设备和计算机之间的通信。
51.可选地，在本实用新型实施例中，所述反相器单元还包括第三反相器u48c；
52.所述第三反相器u48c的输入端连接所述终端设备，述第三反相器u48c的输出端分别和所述3.3v电源、所述光电耦合三极管单元连接。
53.如此，通过第三反相器u48c对终端设备或计算机输入的电平信号进行的相位进行转换，有利于后续实现对终端设备和计算机之间的通信。
54.可选地，在本实用新型实施例中，所述光电耦合三极管单元包括第一光耦合器u47、第二光耦合器u49、电阻r272和电阻r273；
55.所述第一光耦合器u47中的二极管的阳极和所述电阻r272的一端连接，所述电阻r272的另一端和所述3.3v电源连接，所述第一光耦合器u47中的二极管的阴极和所述第二反相器u48a的输出端连接，所述第一光耦合器u47中的三极管的集电极和所述施密特触发器单元连接，所述第一光耦合器u47中的三极管的发射极通过接口j20的rd端子和所述计算机连接；
56.所述第二光耦合器u49中的二极管的阳极和所述电阻r273的一端连接，所述电阻r273的另一端和所述3.3v电源连接，所述第二光耦合器u49中的二极管的阴极和所述第二反相器u48b的输出端连接，所述第二光耦合器u49中的三极管的集电极和所述第一光耦合器u47中的三极管的发射极电连接，所述第二光耦合器u49中的三极管的发射极通过接口j20的td端子和所述计算机连接。
57.可选地，在本实用新型实施例中，所述光电耦合三极管单元还包括第三光耦合器u50、第四光耦合器u51、电阻r274、电阻r275和电容c789；
58.所述第三光耦合器u50中的三极管的集电极和所述电容c789的一端连接，所述电容c789的另一端接地，所述第三光耦合器u50中的三极管的发射极分别和所述第三反相器u48c的输入端、所述电阻r275的一端连接，所述电阻r275的另一端接地，所述第三光耦合器u50中的二极管的阳极和所述电阻r274的一端连接，所述电阻r274的另一端通过接口j20的td端子和所述计算机连接，所述第三光耦合器u50中的二极管的阴极和所述第四光耦合器u51中的二极管的阳极连接；
59.所述第四光耦合器u51中的三极管的集电极和所述第三光耦合器u50中的三极管的发射极连接，所述第四光耦合器u51中的三极管的发射极接地，所述第四光耦合器u51中的二极管的阳极通过接口j20的gnds端子和所述计算机连接，所述第四光耦合器u51中的二极管的阴极和所述第三光耦合器u50中的二极管的阳极连接。
60.如此，本实用新型通过设置第一光耦合器u47、第二光耦合器u49、第三光耦合器u50以及第四光耦合器u51，也就是说，将现有技术中三极管换为光耦合器，因此，实现了高压信号(rs232电平信号)和低压信号(ttl电平信号)的隔离，提高抗干扰能力，并且，使得终端设备的rs232串口设计适用范围更广，增强可靠性。
61.可选地，在本实用新型实施例中，所述施密特触发器单元包括触发器u46、电阻r271、电容c785、电容c786和二极管组d7；
62.所述触发器u46的j引脚和所述电阻r271的一端连接，所述电阻r271的另一端和所述电容c786的一端连接，所述电容c786的另一端和第二光耦合器u49中的三极管的发射极连接，所述触发器u46的k引脚、所述触发器u46的m引脚、所述触发器u46的l引脚分别和所述电容c785的一端连接，所述电容c785的另一端和所述二极管组d7中的二极管d72的阳极连接，所述二极管组d7中的二极管d72的阴极和第一光耦合器u47中的三极管的集电极连接。
63.如此，通过设置施密特触发器单元，可以提供计算机的电压，也就是说，可以提供图2所示的c点电压，从而有利于后续确定d点和b点的电压。
64.说明一点，施密特触发器单元的等效电路图可参见图3所示。
65.如图3所示，a路与非门和电阻r、电容c组成了一个rc振荡器，a路与非门的供电是负压，具体可参见vss，其中，vss为
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5.2v，vdd和图2中的gnds(5)连接，经过a路与非门，输出一个负电平的矩形波，经过b、c、d三路与非门后，通过电容785转为正电平的矩形波，然后经过单向的二极管和电容整形，形成了c点稳定的正电压，其中，c点的电压值为﹢6v。那么，图2中的c点的电压值也为﹢6v。
66.综上可知，c点的电压值取决于a路与非门的供电端vss，(即b点电平)，其源头是计算机发送的td电平信号。
67.本实用新型的工作原理和工作过程如下：当计算机向终端设备发送低电平信号，对于计算机而言，低电平信号对应逻辑1，具体地，可参见图2中的td信号，其中，td信号为低电平信号，并且，td为rs232电平信号，第三光耦合器u50截止，第四光耦合器u51导通，此时，由于反相器u48c的输入端通过电阻r275接地，因此，反相器u48c的输入端是低电平信号，通过反相器u48c对低电平信号进行电平转换，使得反相器u48c的输出端输出高电平信号，因此，对于终端设备而言，高电平信号对应逻辑1，其中，rxd为ttl电平信号；
68.当计算机向终端设备发送高电平信号，对于计算机而言，高电平信号对应逻辑0，具体地，可参见图2中的td信号，其中，td信号为高电平信号，并且，td为rs232电平信号，第四光耦合器u51截止，第三光耦合器u50导通，此时，由于反相器u48c的输入端连接3.3v电源，因此，反相器u48c的输入端是高电平信号，通过反相器u48c对高电平信号进行电平转换，使得反相器u48c的输出端输出低电平信号，因此，对于终端设备而言，低电平信号对应逻辑0，其中，rxd为ttl电平信号；
69.当终端设备向计算机发送高电平信号，对于终端设备而言，高电平信号对应逻辑1，具体地，可参见图2中的txd信号，其中，txd信号为高电平信号，并且，txd为ttl电平信号，第一反相器u48b对高电平信号进行电平转换，转换为低电平信号，第一反相器u48b将低电平信号输入至第二反相器u48a的输入端，第二反相器u48a对低电平信号进行电平转换，转换为高电平信号，第二光耦合器u49导通，第一光耦合器u47截止，d点和b点是导通，由于b点是负电压，对于计算机而言，负电压对应逻辑1，其中，rd为rs232电平信号。
70.当终端设备向计算机发送低电平信号，对于终端设备而言，低电平信号对应逻辑0，具体地，可参见图2中的txd信号，其中，txd信号为低电平信号，并且，txd为ttl电平信号，第一反相器u48b对低电平信号进行电平转换，转换为高电平信号，第一反相器u48b将高电平信号输入至第二反相器u48a的输入端，第二反相器u48a对高电平信号进行电平转换，转换为低电平信号，第二光耦合器u49截止，第一光耦合器u47导通，d点和c点是导通，由于c点是正电压，对于计算机而言，正电压对应逻辑0，其中，rd为rs232电平信号。
71.如此，在本实用新型中，在终端设备给计算机发送逻辑0时，对于现有技术而言，计算机接收的信号取决于终端设备内部vcc的电平，当vcc低于+3v电压时，低于计算机接收的信号的逻辑0的电平范围(+3～+15v)，从而电平转换失败；然而，对于本实用新型而言，计算机接收的信号取决于图2中c点的电压，其中，c点的电压取决于图3中的b点的电压，然而，b点的电压是计算机发送的td电平信号，也就是说，计算机接收的信号与终端内部vcc的电平无任何关联，终端内部vcc的电平可以使用3.3v，还可以使用低于3.3v的电压，例如2.5v，提高了设计的灵活性，因此，本实用新型实现了终端设备和计算机之间的数据传输。
72.需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。