信号转换电路及转换装置

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种信号转换电路及转换装置。

背景技术

在科研测试领域，为保证特殊实验或是工作条件限制，很多时候需要将操作间和测试间分割开以保证安全和特殊环境条件。但操作间和测试间之间，不可避免的需要架设通讯、控制信号的通路，以实现控制和观测的需求。

这些信号的传输往往采用屏蔽线缆传输的模式。虽然经过波导孔，屏蔽对绞线和磁环等方式对其电磁干扰进行了抑制，但也不可避免的给干净的测试间内引入电磁干扰。这在EMC、磁共振、超弱磁检测等领域都可能会对最后的结果造成不确定影响。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种信号转换电路及转换装置，旨在解决现有的测试领域屏蔽线缆容易引起电磁干扰技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种信号转换电路，所述信号转换电路包括电光转换电路、光纤及光电转换电路；其中

所述电光转换电路，用于在接收到电平信号时开启，并将接收的电平信号转换为预设波长的光信号；

所述光纤，用于将所述光信号传输至光电转换电路；

所述光电转换电路，用于在接收到所述预设波长的光信号时开启，并将所述光信号转换为电平信号。

优选地，所述信号转换电路包括多个电光转换电路及多个光电转换电路；多个电光转换电路均与所述光纤的一端连接，多个光电转换电路与所述光纤的另一端连接。

优选地，多个电光转换电路输出至光纤的光信号的预设波长互不相同。

优选地，所述电光转换电路包括基极电阻、三极管、集电极电阻、半导体激光器及第一供电电源；所述基极电阻的第一端接收电平信号，所述基极电阻的第二端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极与所述集电极电阻的第一端连接，所述集电极电阻的第二端与半导体激光器的阳极连接，所述半导体激光器阴极接地，所述半导体激光器的发射极与光纤的光学耦合装置耦合；所述三极管的漏极与所述第一供电电源连接。

优选地，所述集电极电阻的阻值、电平信号的电压幅值及三极管导通时的基极电流的关系为：

其中，R1为集电极电阻的阻值，所述Vignal为电平信号的幅值，IBT为三极管导通时的基极电流。

优选地，所述集电极电阻的阻值、第一供电电源电压及半导体激光器的额定工作电流的关系为：

其中，RA为集电极电阻的阻值、VCC1为第一供电电源电压，IDA为半导体激光器的额定工作电流。

优选地，所述光电转换电路包括光敏二极管、第一分压电阻、第二分压电阻及第二供电电源；所述光敏二极管的阳极与所述第二供电电源连接，所述光敏二极管的阴极与所述第一分压电阻的第一端连接，所述光敏二极管还与光纤端头耦合；所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端连接，所述第二分压电阻的第二端接地。

优选地，所述电平信号的电压幅值、第一分压电阻、第二分压电阻及第二供电电源的关系为：

其中，Vignal为电平信号的电压幅值，Rup为第一分压电阻，Rdown为第二分压电阻，VCC2为第二供电电源电压。

优选地，所述第一供电电源和所述第二供电电源由同一电源供电。

为实现上述目的，本发明还提出一种转换装置，所述转换装置包括如上所述的信号转换电路。

本发明提供了一种信号转换电路，该信号转换电路包括所述信号转换电路包括电光转换电路、光纤及光电转换电路。所述电光转换电路在接收到电平信号时开启，并将接收的电平信号转换为预设波长的光信号，通过光纤将所述光信号传输至光电转换电路，所述光电转换电路在接收到所述预设波长的光信号时开启，并将所述光信号转换为电平信号。本发明技术方案通过光纤、采用光电隔离的方式将电平信号从一侧传输至另一侧，实现了对电磁干扰的隔离，从而避免了电磁干扰从导线中进入。

附图说明

图1为本发明信号转换电路一实施例的模块示意图；

图2为本发明信号转换电路一实施例的具体电路结构图；

图3为电光转换电路一实施例的电路结构图；

图4为光电转换电路一实施例的电路结构图。

附图标号说明：

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种信号转换电路。

参照图1，本发明提供了一种信号转换电路，所述信号转换电路包括电光转换电路、光纤及光电转换电路。

所述电光转换电路100，用于在接收到电平信号时开启，并将接收的电平信号转换为预设波长的光信号。可以理解的是，在电光转换电路100没有接收到电平信号时，电光转换电路100关断。

所述光纤200，用于将所述光信号传输至光电转换电路。该光纤200的一端包括有光学耦合装置，以接收电光转换电路100输出的光信号，并进行传导。该光纤200的另一端还设置有光纤端头，用以输出光信号。

所述光电转换电路300，用于在接收到所述预设波长的光信号时开启，并将所述光信号转换为电平信号。值得说明的是，该光纤端头覆盖有允许通过特定波长的膜，基于此，光电转换电路300可以接收预设波长的光信号。

值得说明的是，在进行测试中，电光转换电路100设置于操作间，光电转换电路300设置于测试间，操作间和测试间之间通过光纤连接。操作控制系统输出的控制信号被电光转换电路100接收，转换成光信号，经过光纤200传输至光电转换电路300，经过光电转换电路300再还原成电平信号，最后被实验测试装置接收。本方案中，采用电光-光电转化的方法，先进行电光转换将控制的电信号转化为光信号后，通过光纤200传入测试间，在通过光电转化将光信号转为电信号，与操作间内的设备进行通信或控制执行机构动作。从而实现操作间和实验间之间电气完全隔离。

进一步地，操作间和测试间之间的通信还可以是双向的，即实验测试装置也可以向操作控制系统输出控制信号。因此在实验测试装置的一侧设置电光转换电路100，在操作控制系统的一侧设置光电转换电路300，由此可以实现操作间和测试间之间的双向控制。

本发明提供了一种信号转换电路，该信号转换电路包括所述信号转换电路包括电光转换电路100、光纤及光电转换电路300。所述电光转换电路100在接收到电平信号时开启，并将接收的电平信号转换为预设波长的光信号，通过光纤200将所述光信号传输至光电转换电路300，所述光电转换电路300在接收到所述预设波长的光信号时开启，并将所述光信号转换为电平信号。本发明技术方案通过光纤、采用光电隔离的方式将电平信号从一侧传输至另一侧，实现了对电磁干扰的隔离，从而避免了电磁干扰从导线中进入。

进一步地，所述信号转换电路包括多个电光转换电路100及多个光电转换电路300；多个电光转换电路100均与所述光纤200的一端连接，多个光电转换电路300与所述光纤200的另一端连接。多个电光转换电路100输出至光纤的光信号的预设波长互不相同。

需要说明的是，根据实际需要，当需要传输多路测试信号时，对应需要多个多个电光转换电路100，将对应的多路测试信号转换成不同预设波长的光信号，采用波分复用技术，共同使用一根光纤进行传输。

参照图2，具体地，所述电光转换电路100包括基极电阻R1、三极管T1、集电极电阻RA、半导体激光器DA及第一供电电源VCC1；所述基极电阻R1的第一端接收电平信号，所述基极电阻R1的第二端与所述三极管T1的基极连接，所述三极管T1的集电极与所述集电极电阻RA的第一端连接，所述集电极电阻RA的第二端与半导体激光器DA的阳极连接，所述半导体激光器DA阴极接地，所述半导体激光器DA的发射极与光纤的光学耦合装置耦合；所述三极管T1的漏极与所述第一供电电源VCC1连接。本实施例中，三极管T1类型为NPN型三极管T1。

当电平信号为高电平时，有电流流过R1，进入三极管T1的基极，三极管T1导通；VCC1提供的电流通过T1的集电极进入发射极后经过RA和半导体激光器DA中，使激光器发射出特定波长的激光，通过光学耦合装置进入光纤1；当电平信号为低电平时，无电流流过R1，进入三极管T1的基极，三极管T1关闭；VCC1无法提供的能量通过T1的集电极进入发射极后经过RA和半导体激光器DA中，激光器关闭，无激光束通过光学耦合装置进入光纤。

进一步地，所述集电极电阻RA的阻值、第一供电电源VCC1电压及三极管T1导通时的基极电流的关系为：

其中，R1为集电极电阻的阻值，所述Vignal为电平信号的幅值，IBT为三极管T1导通时的基极电流。因此，R1的阻值应根据Vignal的高电平信号幅值和T1三极管T1导通时基极电流进行确定。

进一步地，所述集电极电阻RA的阻值、第一供电电源VCC1电压及半导体激光器DA的额定工作电流的关系为：

其中，RA为集电极电阻RA的阻值、VCC1为第一供电电源VCC1电压，IDA为半导体激光器DA的额定工作电流。RA的阻值根据供电电压VCC1和正常工作时激光器DA的额定工作电流进行选择。

具体地，所述光电转换电路300包括光敏二极管DR、第一分压电阻Rup、第二分压电阻Rdown及第二供电电源VCC2；所述光敏二极管DR的阳极与所述第二供电电源VCC2连接，所述光敏二极管DR的阴极与所述第一分压电阻Rup的第一端连接，所述光敏二极管DR还与光纤端头耦合；所述第一分压电阻Rup的第二端与所述第二分压电阻Rdown的第一端连接，所述第二分压电阻Rdown的第二端接地。

优选地，所述第一供电电源VCC1的电压、第一分压电阻Rup、第二分压电阻Rdown及第二供电电源VCC2的关系为：

其中，Vignal为第一供电电源VCC1电压，Rup为第一分压电阻Rup，Rdown为第二分压电阻Rdown，VCC2为第二供电电源VCC2电压。

参照图3及图4，进一步地，当需要传输的信号路数较多时，可以采用多个电光转换电路100、多根光纤200、多个电光转换电路100构成一个信号传输阵列。可以理解的是，每一根光纤上连接有若干个电光转换电路100和若干个电光转换电路100，同一跟光纤上传输的信号的激光波长互不相同。

以Vignal1-1为例说明光电模块工作原理，从光纤分出端口的经过镀膜处理的支路光纤，在光纤1支路1与光敏二极管DR连接耦合的光纤端头进行镀膜，该镀膜为选择透过性膜，只能通过波长为电光模块中DA发出激光波长的激光。因此，在正常工作状态下，若光纤中有DA额定波长的信号，则二极管DR导通，Vignal的电压为

因DA-1，DA-2……DA-N为额定波长不同的半导体激光器DA。故光纤1支路2，光纤1支路3……光纤1支路N与对光敏二极管DR连接耦合的光纤端头均镀上选择对应额定波长透过的膜，则可实现波分复用信号的解码，输入到对应的端口。光纤2到光纤N中，信号的解耦都可以采取以上方法。

若将对应的光敏二极管DR换成只对对应波长敏感的光敏二极管DR，则可进一步提升系统传输的可靠性与稳定性。

Rup和Rdown的比例由实验间内实验测试装置对应输入引脚的电气要求决定，其Rup和Rdown总阻值可由VCC2和二极管DR的正常工作额定电流确定。未知数与方程个数相等，有固定解。其余电阻的选型均可参考此方法选型方法进行选择。

本实施例中，第一供电电源VCC1和第二供电电源VCC2由同一电源供电。在这种情况下，可以减小电源对信号转换电路的干扰。

为实现上述目的，本发明还提出一种转换装置，所述转换装置包括如上所述的信号转换电路。信号转换电路的具体结构参照上述实施例。该转换装置包括信号转换电路所能达到的有益效果。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。