專利名稱：數(shù)據(jù)總線隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用微處理器控制的視頻顯示器具體地說，涉及在工作狀態(tài)和備用狀態(tài)期間耦合的數(shù)據(jù)總線的。
在由微處理器控制的設(shè)備中，數(shù)據(jù)總線經(jīng)常供通信聯(lián)絡(luò)之用。通常，由于數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)接收器和數(shù)據(jù)總線都裝在設(shè)備中，因而很少考慮數(shù)據(jù)傳輸擴(kuò)展到設(shè)備框架以外時的技術(shù)問題。許多電子系統(tǒng)便于遙控和遠(yuǎn)程操作。顯然，遙控和遠(yuǎn)程操作要求可控制設(shè)備的某些部分處于接上電源和耗電狀態(tài)，以便接收遙控指令。因此，為節(jié)電起見，大多數(shù)電子系統(tǒng)都應(yīng)用兩種工作狀態(tài)，即“備用”狀態(tài)和“運(yùn)行”或“操作”狀態(tài)。為達(dá)到這兩種狀態(tài)，配備了兩種電源“備用”電源和“運(yùn)行”或“操作”電源，前者與交流市電電源連接永久地處于供電狀態(tài)，后者在用戶將其起動之后就接通。
在上述設(shè)備的實(shí)例中，備用和工作狀態(tài)采用其相應(yīng)的電源，可能在持續(xù)供電的電路與電源通/斷轉(zhuǎn)換的電路之間發(fā)生問題。舉例說，數(shù)據(jù)總線可能從持續(xù)供電的微處理機(jī)出發(fā)向只在操作狀態(tài)期間供電的線路提供通信。一般說來，這種總線受控的線路形成了可能裝有輸入插腳靜電放電保護(hù)的部分集成電路(IC)。一般靜電或ESD保護(hù)可能配備的是串聯(lián)連接的二極管元件，二極管的負(fù)極接IC電源Vcc，正極接電路的最低電位，一般接地。兩二極管的連接處接IC輸入插腳。每當(dāng)輸入插腳電位超過加到相應(yīng)二極管端部上的電位時，二極管導(dǎo)通。
因此，在數(shù)據(jù)總線從電源持續(xù)供電的微處理器出來，耦合到電源通/斷供電帶輸入插腳保護(hù)的集成電路的系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)總線通常箝位到不接通的Vcc電源時，問題就來了。數(shù)據(jù)總線的箝位造成了電流在數(shù)據(jù)總線負(fù)載電阻器與IC輸入插腳處的ESD保護(hù)二極管之間流動。于是數(shù)據(jù)總線不能工作，設(shè)備既不能加以遙控也不能本地控制。
帶數(shù)據(jù)總線控制的視頻顯示器是有備用狀態(tài)和操作狀態(tài)的。視頻顯示器的微處理器有一個雙向數(shù)據(jù)總線，而且可以有選擇地在操作狀態(tài)或備用狀態(tài)工作。電源可控制地耦合到微處理器以便在操作狀態(tài)下或備用狀態(tài)下供電。一個集成電路耦合到所述電源，且能控制雙向數(shù)據(jù)總線。耦合裝置對電源起反應(yīng)，且根據(jù)操作狀態(tài)將雙向數(shù)據(jù)總線耦合到集成電路，根據(jù)備用狀態(tài)將雙向數(shù)據(jù)總線隔離開來。


圖1示出了由微處理器控制的顯示設(shè)備的一個實(shí)例。
圖2示出了圖1采用本發(fā)明的數(shù)據(jù)總線隔離措施的由微處理器控制的顯示器的一個實(shí)例。
圖1由微處理器控制的視頻顯示器的實(shí)例采用數(shù)據(jù)總線105，應(yīng)用例如I2C協(xié)議與其它接總線的設(shè)備雙向通信、上述視頻顯示器實(shí)例有三種狀態(tài)，即斷電狀態(tài)，與交流市電斷開；備用狀態(tài)，獲得交流市電的供電，且在低功耗狀態(tài)下工作，等待著控制指令；操作狀態(tài)，完全處于工作狀態(tài)。
視頻顯示器一旦接上交流市電電源，微處理器100就進(jìn)入備用狀態(tài)，這時只有需要接收和執(zhí)行控制指令RC或LC的線路維持有功功率消耗狀態(tài)。舉例說，遙控接收機(jī)50獲得供電后可以使其接收遙控指令RC，由微處理器100定期掃描裝在設(shè)備上的開關(guān)75以檢測本地控制LC用戶的操作情況。收到“接通”指令時，微處理器100改變備用/運(yùn)行輸出線路101的狀態(tài)，由該線路引發(fā)“操作”狀態(tài)。例如，在圖1實(shí)線所示的第一控制實(shí)施例中，輸出線路101耦合到多項電視功能集成電路200上。這種IC的例子有湯姆遜T芯片，這種芯片可借助于經(jīng)線路101耦合的備用/運(yùn)行輸出信號直接使其工作。這種由微處理器100直接進(jìn)行的控制有足以確保IC200在微處理器100開始與其它總線受控的設(shè)備(例如數(shù)字會聚集成電路500)通信聯(lián)絡(luò)之前穩(wěn)定工作。集成電路200可包括鎖相振蕩器和脈沖計數(shù)線路，供產(chǎn)生各種顯示驅(qū)動信號。水平驅(qū)動Hd信號201由IC200產(chǎn)生，根據(jù)微處理器100的總線指令輸出，以便耦合到水平偏轉(zhuǎn)級300。水平偏轉(zhuǎn)級300產(chǎn)生水平頻率偏轉(zhuǎn)信號加到裝在CRT裝置400上的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以便使電子束水平偏轉(zhuǎn)。開關(guān)狀態(tài)電源325接水平偏轉(zhuǎn)級300，且由水平回掃脈沖驅(qū)動。
在另一個控制實(shí)施例中，微處理器100收到“接通”指令時，“備用/運(yùn)行”輸出線路101改變狀態(tài)，開始進(jìn)入操作狀態(tài)。舉例說，在圖1中，輸出線路101(圖中虛線所示)耦合到由備用電源150產(chǎn)生的原始未經(jīng)調(diào)節(jié)的直流電源供電的開關(guān)狀態(tài)“運(yùn)行”狀態(tài)電源350上。輸出線路101上的“運(yùn)行”信號使“運(yùn)行”狀態(tài)電源350工作，由電源350給T芯片、水平和垂直偏轉(zhuǎn)以及總線控制偏轉(zhuǎn)IC500供電。T芯片是由經(jīng)數(shù)據(jù)總線105傳送來的“接通”指令起動的，所以需要精確的時間控制以確保在T芯片“接通”指令經(jīng)數(shù)據(jù)總線105傳送之前就使“運(yùn)行”狀態(tài)電源350起作用。
如上面說過的那樣，就圖1實(shí)例說明的控制方法會有數(shù)據(jù)總線和時標(biāo)總線箝位或閉鎖的問題。但當(dāng)IC500例如在“備用”狀態(tài)期間沒有接上電源時，在+5伏備用電源與不接通的低阻抗+5伏“運(yùn)行”狀態(tài)電源之間就形成直流導(dǎo)電通路。圖中電流I0從總線負(fù)載電阻器R3和R4經(jīng)總線105和106流到耦合到不接通+5伏“運(yùn)行”電源的各保護(hù)二極管。這樣，各總線箝位到高于不工作的“運(yùn)行”電源和耦合到該電源的負(fù)荷產(chǎn)生的標(biāo)稱接地電位的一個二極管壓降上，從而避免微處理器100經(jīng)雙向數(shù)據(jù)總線105發(fā)送或接收通信信息。同樣，總線106上的時鐘信號箝位到標(biāo)稱0.6伏電壓，這通常使整個設(shè)備的時鐘操作調(diào)動不起來。
圖2的視頻顯示器總的說來與圖1中所示的類似，其中類似的功能元件用同樣的符號表示。圖2的視頻顯示器通?？梢钥刂频檬蛊浒瓷鲜稣f明工作，但和圖1不一樣，本發(fā)明的元件600和700起了有益的總線隔離作用。元件600是個互補(bǔ)晶體管發(fā)射極跟隨器，其作用是作為總線106上的時鐘信號與偏轉(zhuǎn)IC500輸入保護(hù)二極管之間的緩沖器。互補(bǔ)晶體管發(fā)射極跟隨器的工作過程是眾所周知的，可以用來防止時鐘信號中產(chǎn)生直流失調(diào)。時鐘信號在總線106上是單向傳輸?shù)?，其?biāo)稱電壓值可以是0和5伏之間的任何電壓值。沒有接上電源時，PNP晶體管Q1的發(fā)射極-基極結(jié)反向偏置，且NPN晶體管Q2截止，從而將總線106隔離起來。
圖2的元件700示出了本發(fā)明采用一對與反向并聯(lián)電路連接的光耦合器在“運(yùn)行”電源不接上時將數(shù)據(jù)總線105隔離起來的數(shù)據(jù)總線隔離器。光耦器105也叫做光隔離器，經(jīng)?？捎脕碓陔姎馍蠈⑵饎邮秸彰鞴庠春凸饷舭雽?dǎo)體隔離開來。但在本發(fā)明元件700的電路中，這種光耦合隔離性能用來根據(jù)電源電壓是否接上控制的數(shù)據(jù)總線的耦合。數(shù)據(jù)總線105應(yīng)用在微處理器100與其它接總線的設(shè)備之間雙向通信聯(lián)絡(luò)規(guī)定的I2C協(xié)議。微處理器100訪問與特定總線連接的各設(shè)備，這些設(shè)備通過拉低總線105確認(rèn)收到總線指令。因此為便于設(shè)備回應(yīng)，需要有數(shù)據(jù)總線隔離器700使雙向傳輸具有對稱而低的阻抗。數(shù)據(jù)總線隔離器700的好處是可以通過利用光電晶體管Q3和Q4的反并聯(lián)電路提供所要求的對稱雙相傳輸。光電晶體管Q3和Q4可以按一定的控制方式使其受到經(jīng)耦合到+5伏“運(yùn)行”狀態(tài)電源的電阻器R5串聯(lián)連接并激發(fā)的各發(fā)光二極管D1和D2的照射而發(fā)光。這樣，當(dāng)使+5伏運(yùn)行狀態(tài)電源起作用時，光電晶體管Q3和Q4因其各自的發(fā)光二極管(LED)而發(fā)光，且借助于其反并聯(lián)接線使數(shù)據(jù)總線105與偏轉(zhuǎn)IC500之間低阻抗雙向耦合。在“備用”工作狀態(tài)下，不形成+5伏“運(yùn)行”狀態(tài)電源，因而各發(fā)光二極管D1和D2不處于受激狀態(tài)，從而各光電晶體管Q3和Q4不導(dǎo)通。這樣，數(shù)據(jù)總線105與偏轉(zhuǎn)IC500的輸入保護(hù)作用隔絕。
元件700有益的光耦合性能還可以借助于采用光敏場效應(yīng)晶體管的光耦合器提供。鑒于光電場效應(yīng)晶體管或FET可以對稱雙向耦合，因而可以用一個器件代替OPTO1和OPTO2的反向并聯(lián)接線。但從生產(chǎn)成本考慮，由于采用這種器件時成本可能比起來用光電晶體管OPT1和OPT2時上升300％以上，因而不采用這種器件。
元件700的功能也可以通過一個舌簧繼電器來達(dá)到。受“運(yùn)行”電源激發(fā)時，舌簧繼電器將雙向總線105耦合到IC500，在“運(yùn)行”電源沒有接上時將總線105從IC500斷開，從而避免輸入保護(hù)二極管引起的箝位作用。采用舌簧繼電器可以使數(shù)據(jù)總線真正雙向耦合，但考慮到材料成本時，采用舌簧繼電器意味著成本比反向并聯(lián)連接耦合器OPTO1和OPTO2提高300％左右。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)總線受控具備備用和工作狀態(tài)的視頻顯示器，其特征在于，它包括微處理器(100)，具有雙向數(shù)據(jù)總線(105)，且可有選擇地在工作狀態(tài)或備用狀態(tài)下工作；電源(350)，可控制地耦合到所述微處理器(100)，以便在所述工作狀態(tài)或備用狀態(tài)下供電；集成電路(500)，耦合到電源(350)上，且能控制雙向數(shù)據(jù)總線；數(shù)據(jù)總線耦合裝置(700)，它響應(yīng)于所述電源，用以根據(jù)所述工作狀態(tài)將所述雙向數(shù)據(jù)總線(105)耦合到所述集成電路(500)，并用以根據(jù)所述備用狀態(tài)隔離所述雙向數(shù)據(jù)總線(105)。
2.如權(quán)利要求1所述的視頻顯示器，其特征在于，所述耦合裝置(700)有一對反向并聯(lián)連接的光耦合器(OPTO1，OPTO2)。
3.如權(quán)利要求2所述的視頻顯示器，其特征在于，所述光耦合器(OPTO1，OPTO2)分別有一個光電晶體管(Q3，Q4)分別由發(fā)光二極管(D1，D2)激發(fā)。
4.如權(quán)利要求2所述的視頻顯示器，其特征在于，所述雙向數(shù)據(jù)總線(105)用所述光耦合器(OPTO1，OPTO2)反并聯(lián)連接光電晶體管(Q3，Q4)。
5.如權(quán)利要求4所述的視頻顯示器，其特征在于，所述反向并聯(lián)連接的光電晶體管(Q3，Q4)分別由所述光耦合器(OPTO1，OPTO2)各自的發(fā)光二極管(D1，D2)激發(fā)。
6.如權(quán)利要求5所述的視頻顯示器，其特征在于，所述光耦合器(OPTO1，OPTO2)的所述發(fā)光二極管(D1，D2)串聯(lián)連接以便由所述電源(350)激發(fā)。
7.如權(quán)利要求1所述的視頻顯示器，其特征在于，水平偏轉(zhuǎn)電路(300)根據(jù)所述微處理器引發(fā)的水平驅(qū)動信號(Hd)開始工作。
8.如權(quán)利要求7所述的視頻顯示器，其特征在于，所述電源(350)根據(jù)所述水平偏轉(zhuǎn)電路(300)的工作切換到運(yùn)行工作狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求1所述的視頻顯示器，其特征在于，所述耦合和隔離裝置(700)有一個光耦合器(700)耦合到所述數(shù)據(jù)總線，且可控制地耦合到所述微處理器(100)以便在所述工作狀態(tài)期間使所述數(shù)據(jù)總線(105)至所述器件(500)的傳輸起作用，在所述備用狀態(tài)期間隔離所述數(shù)據(jù)總線(105)至所述器件的傳輸。
10.如權(quán)利要求9所述的視頻顯示器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)總線(105)的傳輸是雙向的。
全文摘要
一種帶數(shù)據(jù)總線控制的視頻顯示器，具備備用和工作兩種狀態(tài)。該視頻顯示器有一個數(shù)據(jù)總線是雙向的微處理器(100)，且可有選擇地在工作狀態(tài)或備用狀態(tài)下工作。電源(350)可控制地耦合到微處理器(100)以便在工作狀態(tài)或備用狀態(tài)下供電。集成電路(500)耦合到電源(350)上，能控制雙向數(shù)據(jù)總線。耦合裝置(100)對電源(350)有反應(yīng)，且根據(jù)工作狀態(tài)將雙向數(shù)據(jù)總線(105)耦合到集成電路(500)，并根據(jù)備用狀態(tài)將雙向數(shù)據(jù)總線隔離開來。
文檔編號G09G1/00GK1166106SQ9710339
公開日1997年11月26日 申請日期1997年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月25日
發(fā)明者J·B·喬治 申請人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司