專利名稱：電源、數(shù)據(jù)信號、音頻模擬信號時分復(fù)用的單總線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓直流電源線與數(shù)據(jù)信號線和音頻模擬信號線同時傳輸?shù)碾?路，屬于通信與現(xiàn)場總線傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)控制、智能樓宇、設(shè)備監(jiān)控等領(lǐng)域，大量存在將現(xiàn)場分散的檢測點(diǎn)和控制點(diǎn) 通過總線技術(shù)進(jìn)行連接的需求。目前常用的總線技術(shù)有RS485、CAN、ProfiBUS等。與集中 式星型連線相比，總線方式可大大減少連線的總長度和布線的復(fù)雜度。每個總線模塊的接 口只需兩對線一對電源線和一對數(shù)據(jù)信號線。在需要語音通信的場合，比如智能樓宇對講 系統(tǒng)，還需要另外一對音頻模擬信號線。為了進(jìn)一步減少連線，目前也有通過一對線同時傳輸信號和電源的技術(shù)。這些技 術(shù)一般是采用在電源線上進(jìn)行載波信號疊加的方法。采用這種方法存在以下缺點(diǎn)1、成本 增加；2、傳輸距離和速度受到限制；3、總線上節(jié)點(diǎn)數(shù)受限；4、對電源和接受設(shè)備的性能要 求增加。因此，設(shè)計一種低成本的簡單的電源線通信收發(fā)電路成為需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在一對電源/通信總線上能夠同時實現(xiàn)電源供應(yīng)、數(shù)據(jù) 信號傳輸和音頻模擬信號傳輸?shù)目偩€通信系統(tǒng)。一種電源、數(shù)據(jù)信號、音頻模擬信號時分復(fù)用的單總線通信系統(tǒng)，包括接在電源/ 通信總線上的電源模塊和至少兩個通信模塊，電源/通信總線的始端和終端分別跨接一個 阻抗匹配電阻(Rzl、Rz2)。所述的通信模塊包括整流穩(wěn)壓電路；數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路，用于向電源/通信總線發(fā)送數(shù)字信號；數(shù)據(jù)信號接收電路，用于接收電源/通信總線上的數(shù)字信號；帶音頻采集裝置的音頻模擬信號發(fā)送電路，用于采集音頻信號并發(fā)送至電源/通 信總線上；帶音頻播放裝置的音頻模擬信號接收電路，用于接收電源/通信總線上的音頻信 號并進(jìn)行播放；通信控制電路，用于根據(jù)預(yù)定條件向音頻模擬信號發(fā)送電路和音頻模擬信號接收 電路發(fā)出使能控制信號。所述的電源/通信總線上的信號具有固定時間間隔的時隙周期，該時隙周期分為 電源階段、數(shù)據(jù)通信階段和音頻通信階段，其中電源階段時，電源模塊通過通信模塊中的整流穩(wěn)壓電路向數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路、數(shù) 據(jù)信號接收電路、音頻模擬信號發(fā)送電路、音頻模擬信號接收電路和通信控制電路供電；數(shù)據(jù)通信階段時，數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路在通信控制電路的控制下向電源/通信總線發(fā)送數(shù)字信號，數(shù)據(jù)信號接收電路將從電源/通信總線上接收的數(shù)字信號發(fā)送給通信控制 電路；音頻模擬信號發(fā)送電路和音頻模擬信號接收電路在音頻通信階段時發(fā)送、接收音 頻信號。所述的電源模塊包括功率開關(guān)電路和開關(guān)控制電路，功率開關(guān)電路的輸入端與直 流電源相連，輸出端接電源/通信總線，開關(guān)控制電路與功率開關(guān)電路相連用于向功率開 關(guān)電路中的功率開關(guān)提供控制信號。所述的電源/通信總線分別與整流穩(wěn)壓電路的輸入端、數(shù)據(jù)信號接收電路的輸入 端、音頻模擬信號接收電路的輸入端、數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路的輸出端以及音頻模擬信號發(fā)送 電路的輸出端相連；所述的數(shù)據(jù)信號接收電路的數(shù)字信號輸出端與通信控制電路的數(shù)字信號接收端 相連；所述的音頻模擬信號發(fā)送電路和音頻模擬信號接收電路的使能控制信號輸入端 均與通信控制電路的使能控制信號輸出端相連；所述的整流穩(wěn)壓電路的輸出端與數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路、數(shù)據(jù)信號接收電路、音頻模 擬信號發(fā)送電路、音頻模擬信號接收電路和通信控制電路的電源輸入端相連。音頻模擬信號發(fā)送電路包括輸入放大電路、抗混疊低通濾波器、輸出電路、輸出電 阻和使能控制電路；輸入放大電路的輸入端與音頻采集裝置相連，輸入放大電路的輸出端與抗混疊低 通濾波器的輸入端相連，抗混疊低通濾波器的輸出端與輸出電路的輸入端相連，輸出電路 的輸出端經(jīng)過一個輸出電阻與電源/通信總線相連，使能控制電路的電源輸入端與整流穩(wěn) 壓電路的輸出端相連，使能控制電路的電源輸出端分別為輸入放大電路、抗混疊低通濾波 器和輸出電路提供電源；使能控制電路的使能控制信號輸入端與通信控制電路的使能控制信號輸出端相 連。所述的音頻模擬信號接收電路包括輸入跟隨電路、消側(cè)音電路、采樣保持電路、低 通濾波器、音頻功率放大電路和使能控制電路；輸入跟隨電路的輸入端與電源/通信總線相連，輸入跟隨電路的輸出端和消側(cè)音 電路的輸入端相連，消側(cè)音電路的輸出端與采樣保持電路的輸入端相連，采樣保持電路的 輸出端與低通濾波器的輸入端相連，低通濾波器的輸出端與音頻功率放大電路的輸入端相 連，音頻功率放大電路的輸出端與音頻播放裝置相連；使能控制電路的電源輸出端分別為輸入跟隨電路、消側(cè)音電路、采樣保持電路、低 通濾波器和音頻功率放大電路提供電源；采樣保持電路的采樣保持控制信號輸入端與通信控制電路的采樣保持信號輸出 端相連。所述的音頻模擬信號發(fā)送電路中的抗混疊低通濾波器的輸出端和音頻模擬信號接收電路中的消側(cè)音電路的消側(cè)音信號輸入端相連。所述的阻抗匹配電阻以及所有通信模塊的音頻模擬信號發(fā)送電路的輸出電阻具有相同的電阻值，且其電阻值等于電源/通信總線的特征阻抗。
所述的通信模塊中的模擬信號發(fā)送電路和模擬信號接收電路受到通信控制電路 的使能控制引腳的控制，未被使能時，音頻模擬信號發(fā)送電路和音頻模擬信號接收電路功 耗為零，與電源/通信總線斷開。本發(fā)明所述的音頻模擬信號發(fā)送電路和音頻模擬信號接收電路中的使能控制電 路，可以是分別設(shè)置的，也可以共用一個使能控制電路，當(dāng)共用一個使能控制電路時，使能 控制電路的使能控制信號輸入端與通信控制電路的使能控制信號輸出端相連就可以了，當(dāng) 音頻模擬信號發(fā)送電路和音頻模擬信號接收電路分別獨(dú)立的設(shè)置使能控制電路時，音頻模 擬信號發(fā)送電路中的使能控制電路和音頻模擬信號接收電路中的使能控制電路需要分別 與通信控制電路的使能控制信號輸出端相連。本系統(tǒng)在實現(xiàn)位傳輸?shù)幕A(chǔ)上，定義相應(yīng)的幀格式，就可實現(xiàn)通信節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù) 通信。通過設(shè)計通信協(xié)議，可以協(xié)調(diào)所有通信模塊的工作，保證在任何時刻，電源/通信總 線上至多有兩個通信模塊占用信道并處于通信狀態(tài)，其他通信模塊則處于等待狀態(tài)。處于 等待狀態(tài)的通信模塊的通信控制電路通過使能控制引腳控制其音頻模擬信號發(fā)送電路與 音頻模擬信號接收電路不工作，處于掉電狀態(tài)，在電源/通信總線上呈現(xiàn)高阻態(tài)，不會對正 在通信的通信模塊造成影響。本發(fā)明的總線供電通信系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，大大簡化了電路的復(fù)雜度并降低了成 本。在構(gòu)成多節(jié)點(diǎn)總線通信方式時，支持主從通信和對等通信。


圖1是電源、數(shù)據(jù)信號、音頻模擬信號時分復(fù)用的單總線通信系統(tǒng)的構(gòu)成框圖；圖2是電源模塊的構(gòu)成框圖；圖3是通信模塊的構(gòu)成框圖；圖4是音頻模擬信號發(fā)送電路的構(gòu)成框圖；圖5是音頻模擬信號接收電路的構(gòu)成框圖；圖6是一種具體的電源模塊的電路實例；圖7是一種具體的通信模塊的數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路、數(shù)據(jù)信號接收電路、整流穩(wěn)壓 電路和通信控制電路的實例；圖8是一種具體的音頻模擬信號發(fā)送電路的實例；圖9是一種具體的音頻模擬信號接收電路的實例；圖10是總線上若干個時隙周期的電壓波形的示意圖。
具體實施例方式參照圖1，本發(fā)明電源、數(shù)據(jù)信號、音頻模擬信號時分復(fù)用的單總線通信系統(tǒng)，包括 接在電源/通信總線上的電源模塊1和至少兩個通信模塊2，電源/通信總線的始端和終端 分別跨接一個阻抗匹配電阻(電阻Rzl和電阻Rz2)。電源模塊1如圖2所示，包括功率開關(guān)電路3和開關(guān)控制電路4，功率開關(guān)電路3 的輸入端與直流電源相連，輸出端接電源/通信總線，開關(guān)控制電路4與功率開關(guān)電路3相 連用于向功率開關(guān)電路3中的功率開關(guān)提供控制信號。通信模塊2如圖3所示，包括
整流穩(wěn)壓電路5;數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路6，用于向電源/通信總線發(fā)送數(shù)字信號；數(shù)據(jù)信號接收電路7，用于接收電源/通信總線上的數(shù)字信號；帶音頻采集裝置11的音頻模擬信號發(fā)送電路8，用于采集音頻信號并發(fā)送至電源/通信總線上；帶音頻播放裝置12的音頻模擬信號接收電路9，用于接收電源/通信總線上的音 頻信號并進(jìn)行播放；通信控制電路10，用于根據(jù)預(yù)定條件向音頻模擬信號發(fā)送電路8和音頻模擬信號 接收電路9發(fā)出使能控制信號。電源/通信總線分別與整流穩(wěn)壓電路5的輸入端、數(shù)據(jù)信號接收電路7的輸入端、 音頻模擬信號接收電路9的輸入端、數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路6的輸出端以及音頻模擬信號發(fā)送 電路8的輸出端相連；數(shù)據(jù)信號接收電路7的數(shù)字信號輸出端與通信控制電路10的數(shù)字信號接收端相 連；音頻模擬信號發(fā)送電路8和音頻模擬信號接收電路9的使能控制信號輸入端均與 通信控制電路10的使能控制信號輸出端相連；整流穩(wěn)壓電路5的輸出端與數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路6、數(shù)據(jù)信號接收電路7、音頻模擬 信號發(fā)送電路8、音頻模擬信號接收電路9和通信控制電路10的電源輸入端相連。音頻模擬信號發(fā)送電路8如圖4所示，包括輸入放大電路13、抗混疊低通濾波器 14、輸出電路15、輸出電阻(Rs)和使能控制電路16 ；輸入放大電路13的輸入端與音頻采集裝置11相連，輸入放大電路13的輸出端與 抗混疊低通濾波器14的輸入端相連，抗混疊低通濾波器14的輸出端與輸出電路15的輸入 端相連，輸出電路15的輸出端經(jīng)過一個輸出電阻(Rs)與電源/通信總線相連，使能控制電 路16的電源輸入端與整流穩(wěn)壓電路5的輸出端相連，使能控制電路16的電源輸出端分別 為輸入放大電路13、抗混疊低通濾波器14和輸出電路15提供電源；使能控制電路16的使能控制信號輸入端與通信控制電路10的使能控制信號輸出 端相連。音頻模擬信號接收電路9如圖5所示，包括輸入跟隨電路17、消側(cè)音電路18、采樣 保持電路19、低通濾波器20、音頻功率放大電路21和使能控制電路16 ；輸入跟隨電路17的輸入端與電源/通信總線相連，輸入跟隨電路17的輸出端和 消側(cè)音電路18的輸入端相連，消側(cè)音電路18的輸出端與采樣保持電路19的輸入端相連， 采樣保持電路19的輸出端與低通濾波器20的輸入端相連，低通濾波器20的輸出端與音頻 功率放大電路21的輸入端相連，音頻功率放大電路21的輸出端與音頻播放裝置12相連；使能控制電路16的電源輸出端分別為輸入跟隨電路17、消側(cè)音電路18、采樣保持 電路19、低通濾波器20和音頻功率放大電路21提供電源；采樣保持電路19的采樣保持控制信號輸入端與通信控制電路10的采樣保持信號 輸出端相連。所述的音頻模擬信號發(fā)送電路8中的抗混疊低通濾波器14的輸出端和音頻模擬 信號接收電路9中的消側(cè)音電路18的消側(cè)音信號輸入端相連。
阻抗匹配電阻Rzl、阻抗匹配電阻Rz2以及所有通信模塊2的音頻模擬信號發(fā)送電 路8的輸出電阻Rs具有相同的電阻值，且其電阻值等于電源/通信總線的特征阻抗。通信模塊2中的模擬信號發(fā)送電路8和模擬信號接收電路9受到通信控制電路10 的使能控制引腳的控制，未被使能時，音頻模擬信號發(fā)送電路8和音頻模擬信號接收電路9 功耗為零，與電源/通信總線斷開。電源/通信總線上的信號具有固定時間間隔的時隙周期，該時隙周期分為電源階 段Tl、數(shù)據(jù)通信階段T2和音頻通信階段T3，其中電源階段Tl時，電源模塊1通過通信模塊2中的整流穩(wěn)壓電路5向數(shù)據(jù)信號發(fā)送 電路6、數(shù)據(jù)信號接收電路7、音頻模擬信號發(fā)送電路8、音頻模擬信號接收電路9和通信控 制電路10供電；數(shù)據(jù)通信階段T2時，數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路6在通信控制電路10的控制下向電源/ 通信總線發(fā)送數(shù)字信號，數(shù)據(jù)信號接收電路7將從電源/通信總線上接收的數(shù)字信號發(fā)送 給通信控制電路10 ；音頻模擬信號發(fā)送電路8和音頻模擬信號接收電路9在音頻通信階段T3時發(fā)送、 接收音頻信號。圖10給出了電源/通信總線上電壓波形的示意圖。圖6是一種具體的電源模塊1的電路實例，功率MOS管Ql是功率開關(guān)，三極管Q2 和上拉電阻Rl以及MCU或FPGA、CPLD等硬件邏輯電路構(gòu)成開關(guān)控制電路，對功率MOS管Ql 的開通和關(guān)斷進(jìn)行控制。在電源階段Tl，三極管Q2的基級控制信號為高電平時，三極管Q2 導(dǎo)通，功率MOS管Ql隨之導(dǎo)通，電源模塊輸出正電壓到電源/通信總線，為通信模塊2供電； 在數(shù)據(jù)通信階段T2和音頻通信階段T3，三極管Q2的基級控制信號為低電平，三極管Q2關(guān) 斷，功率MOS管Ql隨之關(guān)斷，電源模塊關(guān)斷輸出，對電源/通信總線呈現(xiàn)高阻態(tài)，為通信模 塊2進(jìn)行通信讓渡出信道。功率MOS管Ql也可為IGBT、GTR等其他功率半導(dǎo)體開關(guān)器件。圖7是一種具體的通信模塊2的數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路8、數(shù)據(jù)信號接收電路9、整流 穩(wěn)壓電路5和通信控制電路10的實例。二極管Dl和電容Cl構(gòu)成整流電路，將電源/通信 總線上的脈沖電壓整流成基本穩(wěn)定的直流電壓，第一穩(wěn)壓芯片和第二穩(wěn)壓芯片向具有不同 電壓需求的模擬和數(shù)字電路提供穩(wěn)定的兩路直流電源。三極管Q3和三極管Q4構(gòu)成數(shù)據(jù)信 號發(fā)送電路。在數(shù)據(jù)通信階段T2，數(shù)據(jù)發(fā)送電路的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳通過三極管Q4控制三極管 Q3的導(dǎo)通和關(guān)斷，當(dāng)三極管Q3導(dǎo)通時，總線上呈現(xiàn)高電平，發(fā)送數(shù)據(jù)“0”;當(dāng)三極管Q3關(guān)斷 時，總線上呈現(xiàn)低電平，發(fā)送數(shù)據(jù)“1”。當(dāng)處于電源階段Tl或音頻通信階段T3時，三極管 Q3也處于關(guān)斷狀態(tài)，不會干擾供電和音頻通信。數(shù)據(jù)信號接收電路為一個由比較器芯片組 成的單端比較電路，對總線上的電平是否超過閾值Vref進(jìn)行判斷，如果超過閾值Vref，則 認(rèn)為總線上正在發(fā)送數(shù)據(jù)“0”，反之認(rèn)為發(fā)送數(shù)據(jù)“1”。通信控制電路可以由一片MCU編程 實現(xiàn)，也可為FPGA、CPLD等硬件邏輯電路。圖8是一種具體的音頻模擬信號發(fā)送電路8的實例。運(yùn)算放大器U8及其周圍的 電阻構(gòu)成反相放大電路，對麥克風(fēng)輸入的音頻電壓信號進(jìn)行放大，C6是隔直電容。運(yùn)算放大 器U7及其周圍的電阻電容構(gòu)成多路反饋二階低通濾波電路。運(yùn)算放大器U6及其周圍的電 阻R5、R4，二極管D2和三極管Q5構(gòu)成輸出電路，當(dāng)電源/通信總線處于電源階段Tl時或 者處于數(shù)據(jù)通信階段T2且某個通信模塊在總線上輸出高電平時，二極管D2自動截止(這是因為電源電壓高于運(yùn)算放大器的最大輸出電壓)；當(dāng)電源通信總線處于數(shù)據(jù)通信階段T2且電源/通信總線上沒有通信模塊輸出電壓時，二極管D2導(dǎo)通，總線上出現(xiàn)一定電壓，為避 免此時對總線上的數(shù)據(jù)通信造成干擾，可對數(shù)據(jù)接收電路設(shè)置較高的閾值Vref，使總線上 的數(shù)據(jù)位“1”不會被誤判為“O”;當(dāng)總線處于音頻通信階段T3，二極管D2自動導(dǎo)通，將音頻 電壓信號輸出到總線上。上述分析表明本電路通過二極管D2的自動導(dǎo)通或截止，實現(xiàn)了音 頻通信與電源供電和數(shù)據(jù)通信互不影響。MID是運(yùn)算放大器供電電源電壓的二分之一，是單 電源供電下運(yùn)算放大器組成的模擬電路的參考零點(diǎn)，可由兩等值電阻將運(yùn)算放大器供電電 源分壓得到。三極管Q6、三極管Q7和電阻Rll構(gòu)成使能控制電路，控制音頻模擬信號發(fā)送 電路是否工作，當(dāng)通信控制電路的使能控制引腳為高電平時，三極管Q7、三極管Q6導(dǎo)通，電 路上電；當(dāng)通信控制電路的使能控制引腳為低電平時，三極管Q7、三極管Q6截止，電路處于 掉電狀態(tài)，且由于二極管D2的單向?qū)щ娦?，此時音頻模擬信號發(fā)送電路在總線上呈現(xiàn)高阻 態(tài)。圖9是一種具體的音頻模擬信號接收電路9的實例。運(yùn)算放大器U9構(gòu)成跟隨器， 使得音頻模擬信號接收電路在總線上呈現(xiàn)高阻態(tài)，不影響通信。運(yùn)算放大器Uio及其周圍 電阻構(gòu)成反相加法器，由于音頻模擬信號發(fā)送電路傳送來的消側(cè)音信號與其輸出到總線的 信號正好反相，因此將總線上的信號與消側(cè)音信號相加后即可消去側(cè)音得到有用的信號。 采樣保持芯片Ull及其周圍電阻電容構(gòu)成采樣保持電路，在通信控制電路采樣保持引腳的 控制下對運(yùn)算放大器UlO的輸出采樣。運(yùn)算放大器U12及其周圍電阻電容構(gòu)成多路反饋二 階低通濾波器，將運(yùn)算放大器UlO輸出的采樣保持后的階梯形信號復(fù)原為音頻信號。二極 管D3、二極管D4、三極管Q8和三極管Q9構(gòu)成推挽式功率輸出電路，經(jīng)隔直電容C8輸出到 揚(yáng)聲器，轉(zhuǎn)換成聲音。使能控制電路與圖8所示的音頻模擬信號接收電路共用。通過設(shè)計通信協(xié)議，保證任何時刻最多有兩個通信模塊2處于通信狀態(tài)，可以互 相發(fā)送音頻和數(shù)據(jù)信號，其中音頻信號通信以全雙工方式進(jìn)行，而數(shù)據(jù)信號通信以半雙工 方式進(jìn)行。由通信協(xié)議規(guī)定的未處于通信狀態(tài)的通信模塊2必須處于待機(jī)狀態(tài)，由其通信 控制電路將其音頻模擬信號發(fā)送電路8和音頻模擬信號接受電路9取消使能，并使其數(shù)據(jù) 發(fā)送電路的三極管Q3處于關(guān)閉狀態(tài)。處于待機(jī)狀態(tài)的通信模塊不會對總線上的通信造成 干擾，并且功耗很小。各通信模塊何時可以占用總線(即處于通信狀態(tài))，何時必需讓出總 線(即處于待機(jī)狀態(tài))皆由通信協(xié)議協(xié)調(diào)，通信協(xié)議可以由軟件編程實現(xiàn)，也可通過邏輯電 路固化在硬件中。本系統(tǒng)支持主從式通信和對等通信。
權(quán)利要求
一種電源、數(shù)據(jù)信號、音頻模擬信號時分復(fù)用的單總線通信系統(tǒng)，包括接在電源/通信總線上的電源模塊(1)和至少兩個通信模塊(2)，電源/通信總線的始端和終端分別跨接一個阻抗匹配電阻(Rz1、Rz2)，其特征在于，所述的通信模塊(2)包括整流穩(wěn)壓電路(5)；數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路(6)，用于向電源/通信總線發(fā)送數(shù)字信號；數(shù)據(jù)信號接收電路(7)，用于接收電源/通信總線上的數(shù)字信號；帶音頻采集裝置(11)的音頻模擬信號發(fā)送電路(8)，用于采集音頻信號并發(fā)送至電源/通信總線上；帶音頻播放裝置(12)的音頻模擬信號接收電路(9)，用于接收電源/通信總線上的音頻信號并進(jìn)行播放；通信控制電路(10)；用于根據(jù)預(yù)定條件向音頻模擬信號發(fā)送電路(8)和音頻模擬信號接收電路(9)發(fā)出使能控制信號；所述的電源/通信總線上的信號具有固定時間間隔的時隙周期，該時隙周期分為電源階段(T1)、數(shù)據(jù)通信階段(T2)和音頻通信階段(T3)，其中電源階段(T1)時，電源模塊(1)通過通信模塊(2)中的整流穩(wěn)壓電路(5)向數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路(6)、數(shù)據(jù)信號接收電路(7)、音頻模擬信號發(fā)送電路(8)、音頻模擬信號接收電路(9)和通信控制電路(10)供電；數(shù)據(jù)通信階段(T2)時，數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路(6)在通信控制電路(10)的控制下向電源/通信總線發(fā)送數(shù)字信號，數(shù)據(jù)信號接收電路(7)將從電源/通信總線上接收的數(shù)字信號發(fā)送給通信控制電路(10)；音頻模擬信號發(fā)送電路(8)和音頻模擬信號接收電路(9)在音頻通信階段(T3)時發(fā)送、接收音頻信號。
2.如權(quán)利要求1所述的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，電源模塊(1)包括功率開關(guān)電路 (3)和開關(guān)控制電路(4)，功率開關(guān)電路(3)的輸入端與直流電源相連，輸出端接電源/通 信總線，開關(guān)控制電路(4)與功率開關(guān)電路(3)相連，用于向功率開關(guān)電路(3)中的功率開 關(guān)提供控制信號。
3 如權(quán)利要求1所述的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源/通信總線分別與整 流穩(wěn)壓電路(5)的輸入端、數(shù)據(jù)信號接收電路(7)的輸入端、音頻模擬信號接收電路(9)的 輸入端、數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路(6)的輸出端以及音頻模擬信號發(fā)送電路⑶的輸出端相連。
4.如權(quán)利要求1所述的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)信號接收電路(7)的 數(shù)字信號輸出端與通信控制電路(10)的數(shù)字信號接收端相連；所述的音頻模擬信號發(fā)送電路(8)和音頻模擬信號接收電路(9)的使能控制信號輸入 端均與通信控制電路(10)的使能控制信號輸出端相連；所述的整流穩(wěn)壓電路(5)的輸出端與數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路(6)、數(shù)據(jù)信號接收電路(7)、 音頻模擬信號發(fā)送電路(8)、音頻模擬信號接收電路(9)和通信控制電路(10)的電源輸入 端相連。
5.如權(quán)利要求1所述的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的音頻模擬信號發(fā)送電路 (8)包括輸入放大電路(13)、抗混疊低通濾波器(14)、輸出電路(15)、輸出電阻(Rs)和使 能控制電路(16)；輸入放大電路(13)的輸入端與音頻采集裝置(11)相連，輸入放大電路(13)的輸出 端與抗混疊低通濾波器(14)的輸入端相連，抗混疊低通濾波器(14)的輸出端與輸出電路(15)的輸入端相連，輸出電路(15)的輸出端經(jīng)過一個輸出電阻(Rs)與電源/通信總線 相連，使能控制電路(16)的電源輸入端與整流穩(wěn)壓電路(5)的輸出端相連，使能控制電路(16)的電源輸出端分別為輸入放大電路(13)、抗混疊低通濾波器(14)和輸出電路(15)提 供電源；使能控制電路(16)的使能控制信號輸入端與通信控制電路(10)的使能控制信號輸出 端相連。
6.如權(quán)利要求5所述的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的音頻模擬信號接收電路 (9)包括輸入跟隨電路(17)、消側(cè)音電路(18)、采樣保持電路(19)、低通濾波器(20)、音頻 功率放大電路(21)和使能控制電路(16)；輸入跟隨電路(17)的輸入端與電源/通信總線相連，輸入跟隨電路(17)的輸出端和 消側(cè)音電路(18)的輸入端相連，消側(cè)音電路(18)的輸出端與采樣保持電路(19)的輸入端 相連，采樣保持電路(19)的輸出端與低通濾波器(20)的輸入端相連，低通濾波器(20)的 輸出端與音頻功率放大電路(21)的輸入端相連，音頻功率放大電路(21)的輸出端與音頻 播放裝置(12)相連；使能控制電路(16)的電源輸出端分別為輸入跟隨電路(17)、消側(cè)音電路(18)、采樣保 持電路(19)、低通濾波器(20)和音頻功率放大電路(21)提供電源；采樣保持電路(19)的采樣保持控制信號輸入端與通信控制電路(10)的采樣保持信號 輸出端相連。
7.如權(quán)利要求6所述的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的音頻模擬信號發(fā)送電路 (8)中的抗混疊低通濾波器(14)的輸出端和音頻模擬信號接收電路(9)中的消側(cè)音電路 (18)的消側(cè)音信號輸入端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的阻抗匹配電阻(Rzl、 Rz2)以及所有通信模塊(2)的音頻模擬信號發(fā)送電路(8)的輸出電阻(Rs)具有相同的電 阻值，且其電阻值等于電源/通信總線的特征阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的單總線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的通信模塊(2)中的模 擬信號發(fā)送電路(8)和模擬信號接收電路(9)未被使能時，音頻模擬信號發(fā)送電路(8)和 音頻模擬信號接收電路(9)功耗為零，與電源/通信總線斷開。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源、數(shù)據(jù)信號、音頻模擬信號時分復(fù)用的單總線通信系統(tǒng)，包括接在電源/通信總線上的電源模塊和至少兩個通信模塊，電源/通信總線的始端和終端分別跨接一個阻抗匹配電阻，通信模塊包括整流穩(wěn)壓電路、數(shù)據(jù)信號發(fā)送電路、數(shù)據(jù)信號接收電路、音頻模擬信號發(fā)送電路、音頻模擬信號接收電路和通信控制電路。本發(fā)明的總線供電通信系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，大大簡化了電路的復(fù)雜度并降低了成本。在構(gòu)成多節(jié)點(diǎn)總線通信方式時，支持主從通信和對等通信。
文檔編號H04J3/00GK101820372SQ20101012597
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者何湘寧, 吳建德, 顧云杰 申請人:浙江大學(xué)