專利名稱：一種高效兩線制電源調(diào)制總線及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子、電路領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用一套電源線，同時傳輸電能和數(shù)字通訊信號，是非常高效的 電路設(shè)置方式。但目前，這種技術(shù)的應(yīng)用還不是很廣泛，究其主要原 因，在于目前的技術(shù)有不少缺陷，主要在于抗干擾能力差、誤碼率高、 傳輸速率低。
參圖1所示，這兒展示了目前已有的總線載波解調(diào)電路的結(jié)構(gòu)示 意圖。它包括有兩個總線采樣電阻，而比較器的正端接總線的采樣電 壓，負(fù)端接經(jīng)低通濾波器處理后的采樣電壓。
其中的^f氐通濾波器的截止頻率4艮^f氐，大量的信號，包括通信信號 和干擾信號等，都^皮過濾掉了 ，這使得負(fù)端的輸出的電壓值較為平穩(wěn)， 不利于表達(dá)數(shù)據(jù)信息的本來狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效兩線制電源調(diào)制總線及其實現(xiàn)方 法，用以實現(xiàn)強(qiáng)抗干擾能力、低誤碼率、高傳輸速率的電源與通信信 號的同步傳輸電路，以及配套的實現(xiàn)方法。
一種高效兩線制電源調(diào)制總線，它是這么實現(xiàn)的，該調(diào)制總線包 括用以提供電源及調(diào)制信號的兩條總線，其特征在于該調(diào)制總線還包
括
釆樣電路，由設(shè)置在兩條總線之間的分壓電阻組成，下述的滯回 反饋電路和低通濾波電路的電壓采樣點均設(shè)置在所述的分壓電阻之 間；
滯回反饋電路，它由滯回量調(diào)整電阻和滯回反饋電阻共同組成， 它的電壓采樣點設(shè)置在所述釆樣電路的分壓電阻之間，輸出端與下述 的信號比較器的正端相連接，輸出端的電壓等于采樣電壓和滯回量電 壓之和；低通濾波電路，它由低通濾波電阻和低通濾波電容共同組成，它 的電壓采樣點設(shè)置在所述采樣電路的分壓電阻之間，其輸出端構(gòu)成下
述信號比較器的負(fù)端輸入電壓；
信號比較器，它是用以接收滯回反饋電路輸入的電壓信號和低通 濾波電路輸入的電壓信號，進(jìn)行電壓比較以實現(xiàn)信號輸出的器件。
進(jìn)一步，前面所述的滯回反饋電阻遠(yuǎn)大于兩個釆樣電阻，以至于 反饋回的電流對滯回電路采樣點的電壓影響很小。 所述的滯回反饋電阻，其推薦值為4. 7MQ。 所述的高效兩線制電源調(diào)制總線中各器件的構(gòu)成關(guān)系是
「3-1^2=112/ (Rl+R2) * △ (t)+ i 4/ (i 4+i 5) * (F W。 —FlO —R2/
(Rl+R2)*A(t))-廣(綠闊&。
R3C1
其中，
V2是信號比較器負(fù)端輸入電壓，對應(yīng)著低通濾波電路的電壓輸
入，
V3是信號比較器正端輸入電壓，對應(yīng)著滯回反饋電路的電壓輸
入，
Ri是設(shè)置在所述采樣電路中的一個采樣電壓， R2是設(shè)置在所述采樣電路中的另 一個采樣電壓， R3是設(shè)置在所述低通濾波電路中的低通濾波電阻， R4是設(shè)置在所述滯回反饋電路中的滯回量調(diào)整電阻， R5是設(shè)置在所述滯回反饋電路中的滯回反饋電阻， Ci是設(shè)置在所述低通濾波電路中的低通濾波電容， Vi。是所述采樣電路中的初始電壓采樣值， V。ut。是所述的信號比較器中初始的信號輸出電平， △ (t)是所述總線的電壓變化，
前述公式中，當(dāng)A(t)對應(yīng)著干擾信號時，若t有解則干擾成功， 若t無解則干擾失敗，
當(dāng)A(t)對應(yīng)著數(shù)據(jù)信號時，若t有解且t<l/Baud rate,則傳 輸成功，若t無解則數(shù)據(jù)傳輸失敗。所述的高效兩線制電源調(diào)制總線，可與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控功能 模塊、通信功能模塊相連接，作為相應(yīng)模塊的數(shù)據(jù)通訊及電源供給結(jié) 構(gòu)。
一種高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法，它是這么實現(xiàn)的，該
方法包括如下步驟
步驟l，利用信號發(fā)送器，將通信信號進(jìn)行調(diào)制，并加載到總線
上；
步驟2，利用分壓電路從總線的采樣電路之間獲得釆樣電壓，并 將經(jīng)低通濾波電路處理過的電壓信號作為信號比較器的負(fù)端的輸入 信號，利用滯回反饋電路從總線之間獲得采樣電壓，向比較器的正端
輸入疊加比較器反饋量后的電壓信號；
步驟3，信號比較器根據(jù)滯回反饋電路和低通濾波電路兩者所輸 入電壓信號，確定信號比較器輸出電平。
所述步驟2中的低通濾波電路和滯回反饋電路，是經(jīng)由兩總線相 連的采樣電阻之間來實現(xiàn)電壓采樣操作的。
所述步驟2中的滯回反饋電路中的滯回反饋電阻，遠(yuǎn)大于所述的 兩個總線之間的采樣電阻。
在所述的各步驟中，實現(xiàn)信號比較器輸出電平的翻轉(zhuǎn)條件是
F3>F2 若r30化20， 「3 < F2 若F30 >廠20 ，
其中，F(xiàn)io-W (Ri+R2)嚇too ， Kio表示Ki在0時刻的電平，
K3-F2=R2/ (Ri+R2) *△ (t)+ i 4 / (i 4+仏)* (r"",。-Fi0-Ra/
(Rl+R2)*A(t))-〖 U。
1 R3Cl
所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法，分別在數(shù)據(jù)釆集模 塊、監(jiān)控功能模塊、通信功能模塊中，以前述的電平翻轉(zhuǎn)條件在實現(xiàn) 電源傳輸?shù)幕A(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸操作。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明利用輸入到信號比較器上的滯回反饋電路，通過增加滯回反饋電壓，可實現(xiàn)滯回反饋電路的跟隨效應(yīng)，使 得該電源總線在實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號傳輸時，抗干擾能力更強(qiáng)、錯碼率更低、 信號傳輸速率更高。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
圖l是當(dāng)前已有的兩線制電源調(diào)制總線的電路圖。
圖2是本發(fā)明所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的電路圖。 圖3是本發(fā)明所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法的流 程圖。
具體實施方式
圖中的數(shù)字標(biāo)號說明
100-高效兩線制電源調(diào)制總線；200-總線A, 210-總線B; 300-采樣電路，310-采樣分壓電阻，320-電壓采樣點；400-滯回反饋電路， 410-滯回量調(diào)整電阻，420-滯回反饋電阻；500-低通濾波電路，510-低通濾波電阻，520-低通濾波電容；600-信號比較器。
參圖2所示，本發(fā)明所描述的一種高效兩線制電源調(diào)制總線100, 具有輸出傳輸速度快、誤碼率低等優(yōu)點。它是這么實現(xiàn)的，該調(diào)制總 線包括用以提供電源及調(diào)制信號的兩條總線，作為舉例，可以分別是 總線A200和總線B210,而其中的調(diào)制信號來自于與總線相連通的信 號發(fā)送器。在本發(fā)明中，作為重要特征，該調(diào)制總線還包括
釆樣電路300，由設(shè)置在兩條總線之間的采樣分壓電阻310組成， 下述的滯回反饋電路400和低通濾波電路500的電壓釆樣點320均設(shè) 置在所述的采樣分壓電阻310之間。其中的采樣分壓電阻310，用以 在總線A200和總線B210之間提供適合下述的信號比較器600進(jìn)行比 較的輸入電壓。作為典型的實施例，采樣分壓電阻310可設(shè)置兩個， 在附圖中，分別是分壓電阻！^和分壓電阻R2。電壓采樣點320設(shè)置 在分壓電阻K和分壓電阻R2之間。
滯回反饋電路400，它由滯回量調(diào)整電阻410和滯回反饋電阻420 共同組成，它的電壓采樣點320設(shè)置在所述采樣電路300的采樣分壓電阻310之間，輸出端與下述的信號比較器600正端相連接，其輸出 端的電壓等于釆樣電壓和滯回量電壓之和；
低通濾波電路500，它由低通濾波電阻510和低通濾波電容520 共同組成，它的電壓采樣點320與同樣設(shè)置在所述采樣電路300的采 樣分壓電阻310之間，其輸出端構(gòu)成下述信號比較器600的負(fù)端輸入 電壓；
信號比較器600，它是用以接收滯回反饋電路400輸出端的電壓 信號和低通濾波電路500輸出端的電壓信號，進(jìn)行電壓比較以實現(xiàn)信 號輸出的器件。
前面所述的滯回反饋電阻420遠(yuǎn)大于兩個采樣電阻310,以至于 反饋回的電流對釆樣點的電壓影響很小。這種情況下，滯回反饋電路 400所產(chǎn)生的跟隨電壓，能有效提高信號比較器600對干擾信號的抵 抗能力。
這兒所述的滯回反饋電阻420,作為典型實施例而非限定，推薦 值可取為4. 7MQ。
所述的總線電路之中，各器件之間的構(gòu)成關(guān)系是
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中的V2是信號比較器600負(fù)端輸入電壓，對應(yīng)著低通濾波電 路500的電壓輸入；
V3是信號比較器600正端輸入電壓，對應(yīng)著滯回反饋電路400的 電壓輸入，
Ri是設(shè)置在所述采樣電路300中的一個采樣電壓； R2是設(shè)置在所述采樣電路300中的另一個采樣電壓； R3是設(shè)置在所述低通濾波電路500中的低通濾波電阻510; R4是設(shè)置在所述滯回反饋電路400中的滯回量調(diào)整電阻410; Rs是設(shè)置在所述滯回反饋電路400中的滯回反饋電阻420; Ci是設(shè)置在所述低通濾波電路500中的低通濾波電容520; V^是所述采樣電路300中的初始電壓采樣值；V。w。是所述的信號比較器中初始的信號輸出電平； △ (t)是所述總線的電壓變化；
前述公式中，當(dāng)A(t)對應(yīng)著干擾信號時，若t有解則干擾成功， 若t無解則千擾失?。?br> 當(dāng)△ (t)對應(yīng)著數(shù)據(jù)信號時，若t有解且t<l/Baud rate,則傳 輸成功，若t無解則數(shù)據(jù)傳輸失敗。其中的Baud rate,指的是數(shù)據(jù) 傳輸?shù)谋忍厮俾省?br> 該總線高效兩線制電源調(diào)制總線100，應(yīng)用極其廣泛。在典型的 實施例中，分別可與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控功能模塊、通信功能模塊中 的至少之一相連接，作為相應(yīng)模塊的數(shù)據(jù)及電源的導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，來分別 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能、監(jiān)控功能、通信功能等。本發(fā)明的優(yōu)勢就在于數(shù) 據(jù)傳輸和電源傳輸可同時利用總線實現(xiàn)。
本發(fā)明所述的高效兩線制電源調(diào)制總線100，它有著自己獨立的 一套實現(xiàn)方法，具體說來，它是這么實現(xiàn)的，該方法包括如下步驟 步驟l，利用信號發(fā)送器，將通信信號進(jìn)行調(diào)制，并加載到總線上。
所述的信號發(fā)送器，是與總線A200相連通的信號發(fā)生結(jié)構(gòu)，將 產(chǎn)生的信號以電壓信號的形式直接加載到總線上，與電源的電壓相疊 加。
步驟2，利用分壓電路從總線的采樣電路300之間獲得采樣電壓， 并將經(jīng)低通濾波電路500處理過的電壓信號作為信號比較器600負(fù)端 的輸入信號，利用滯回反饋電路420將比較器反饋量的電壓信號疊加 于采樣電壓，作為信號比較器600的正端輸入。
參圖2所示的實施例，低通濾波電路500所采集的電壓信號，為 信號比較器600的負(fù)輸入端，滯回反饋電路400所采集到的電壓信號， 為正輸入端。
步驟3，信號比較器600根據(jù)滯回反饋電路400和低通濾波電路 500兩者所輸入電壓信號，確定信號比較器600輸出電平。
這種情況下，由信號比較器600就直接實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號輸出了。 在本發(fā)明中，參圖2所示，信號比較器600輸出電平的翻轉(zhuǎn)條件是
其中，ho-W (Ri + R2) 表示K在0時刻的電平，
F30-Fl0 + i 4 / (i 4+i 5) * (K",。-ri0)，
F3-r2-W(Rl+R2) *△ (t)+ W (i 4+i 5) * (K)",。-F『W
(Rl+R2)*A(t))-
1 R3d
進(jìn)一步，所述步驟2中的低通濾波電路500和滯回反饋電路400， 是經(jīng)由兩總線相連的采樣電阻之間來實現(xiàn)電壓采樣操作的。在圖2 所示的實施例中，具體的采樣點就設(shè)置在采樣電阻^和采樣電阻R2 之間。
所述步驟2中的滯回反饋電路400中的滯回反^ff電阻420,遠(yuǎn)大 于所述的兩個總線之間的采樣電阻。這樣設(shè)置的目的在于，減小滯回 反饋電流對采樣電壓的影響。
所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法，可在數(shù)據(jù)采集模 塊、監(jiān)控功能模塊、通信功能模塊中，以前述的電平翻轉(zhuǎn)條件在實現(xiàn) 電源傳輸?shù)幕A(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸。
當(dāng)然，這些應(yīng)用均為舉例而非限定，原則上，只要是需要數(shù)據(jù)傳 輸與直流電源同步傳輸?shù)目偩€結(jié)構(gòu)，都可以應(yīng)用本發(fā)明。
以上是對本發(fā)明的描述而非限制，基于本發(fā)明思想的其它實施 例，亦均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1. 一種高效兩線制電源調(diào)制總線，它是這么實現(xiàn)的，該調(diào)制總線包括用以提供電源及調(diào)制信號的兩條總線，其特征在于該調(diào)制總線還包括采樣電路，由設(shè)置在兩條總線之間的分壓電阻組成，下述的滯回反饋電路和低通濾波電路的電壓采樣點均設(shè)置在所述的分壓電阻之間；滯回反饋電路，它由滯回量調(diào)整電阻和滯回反饋電阻共同組成，它的電壓采樣點設(shè)置在所述采樣電路的分壓電阻之間，輸出端與下述的信號比較器的正端相連接，輸出端的電壓等于采樣電壓和滯回量電壓之和；低通濾波電路，它由低通濾波電阻和低通濾波電容共同組成，它的電壓采樣點設(shè)置在所述采樣電路的分壓電阻之間，其輸出端構(gòu)成下述信號比較器的負(fù)端輸入電壓；信號比較器，它是用以接收滯回反饋電路輸入的電壓信號和低通濾波電路輸入的電壓信號，進(jìn)行電壓比較以實現(xiàn)信號輸出的器件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效兩線制電源調(diào)制總線，其特征在 于所述的滯回反饋電阻遠(yuǎn)大于兩個采樣電阻，以至于反饋回的電流 與對電路采樣點的電壓影響很小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效兩線制電源調(diào)制總線，其特征在 于所述的滯回反饋電阻，其推薦值為4.7MQ。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效兩線制電源調(diào)制總線，其特征在 于所述的高效兩線制電源調(diào)制總線中各器件的構(gòu)成關(guān)系是K3-K2-R2/ (Ri + R2) *△ (t)十W (/ 4 +仏)* (F('",0-F10-R2/(Rl + R2)*A(t))— jR2/(呵竭^A R3C1其中，V2是信號比較器負(fù)端輸入電壓，對應(yīng)著低通濾波電路的電壓輸入，V3是信號比較器正端輸入電壓，對應(yīng)著滯回反饋電路的電壓輸入，Ri是設(shè)置在所述采樣電路中的一個采樣電壓，R2是設(shè)置在所述采樣電路中的另 一個采樣電壓， R3是設(shè)置在所述低通濾波電路中的低通濾波電阻， R4是設(shè)置在所述滯回反饋電路中的滯回量調(diào)整電阻， R5是設(shè)置在所述滯回反饋電路中的滯回反饋電阻， C,是設(shè)置在所述低通濾波電路中的低通濾波電容， V^是所述采樣電路中的初始電壓采樣值，V。ut。是所述的信號比較器中初始的信號輸出電平，△ (t)是所述總線的電壓變化，前述公式中，當(dāng)A(t)對應(yīng)著干擾信號時，若t有解則干擾成功， 若t無解則干擾失敗，當(dāng)△ (t)對應(yīng)著數(shù)據(jù)信號時，若t有解且Kl/Baud rate,則傳 輸成功，若t無解則數(shù)據(jù)傳輸失敗。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效兩線制電源調(diào)制總線，其特征在 于所述的高效兩線制電源調(diào)制總線，可與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控功能 模塊、通信功能模塊相連接，作為相應(yīng)模塊的數(shù)據(jù)通訊及電源供給結(jié) 構(gòu)。
6. —種高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法，它是這么實現(xiàn)的， 該方法包括如下步驟步驟l,利用信號發(fā)送器，將數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制，并加載到總線上；步驟2，利用分壓電路從總線的采樣電路之間獲得采樣電壓，并 將經(jīng)低通濾波電路處理過的電壓信號作為信號比較器的負(fù)端的輸入 信號，利用滯回反饋電路從總線之間獲得采樣電壓，向比較器的正端 輸入疊加比較器反饋量后的電壓信號；步驟3,信號比較器根據(jù)滯回反饋電路和低通濾波電路兩者所輸 入電壓信號，確定信號比較器輸出電平。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法， 其特征在于所述步驟2中的低通濾波電路和滯回反饋電路，是經(jīng)由 兩總線相連的采樣電阻之間來實現(xiàn)電壓采樣操作的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法， 其特征在于所述步驟2中的滯回反饋電路中的滯回反饋電阻，遠(yuǎn)大于所述的兩個總線之間的采樣電阻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法， 其特征在于在所述的各步驟中，實現(xiàn)信號比較器輸出電平的翻轉(zhuǎn)條 件是「3>廠2, 若F30化20， < 「2 ， *> 720 ,其中，F(xiàn)i。 = R2/(R1+R2) *Kto。
， F1。表示F1在0時刻的電平J^20 = KlO 5K3-F2-R2/(Rl+R2) *△ (t)+ W (i 4+i 5) * (K'WO-FlO-W(—)*△"))- 〔R草考A(t)&。A R3C1
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方 法，其特征在于所述的高效兩線制電源調(diào)制總線的實現(xiàn)方法，分別 在數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控功能模塊、通信功能模塊中，以前述的電平翻 轉(zhuǎn)條件在實現(xiàn)電源傳輸?shù)幕A(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸操作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效兩線制電源調(diào)制總線及其實現(xiàn)方法，屬于電子、電路領(lǐng)域。該調(diào)制總線包括用以提供電源及調(diào)制信號的兩條總線，還包括有采樣電路，滯回反饋電路，低通濾波電路，信號比較器。本發(fā)明利用輸入到信號比較器上的滯回反饋電路，通過增加滯回反饋電壓，可實現(xiàn)滯回反饋電路的跟隨效應(yīng)，使得該電源總線在實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號傳輸時，抗干擾能力更強(qiáng)、錯碼率更低、信號傳輸速率更高。
文檔編號H04B3/54GK101447807SQ20081020433
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者劉榮鑫, 奕 宋, 郭兆斌 申請人:上海復(fù)展電子科技有限公司