一种通讯干扰防御电路
阅读说明：本技术 一种通讯干扰防御电路 (Communication interference defense circuit ) 是由 霍煜 魏斌 张建 苏兴龙 赵博 于 2021-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种通讯干扰防御电路,包括两组结构相同的电路：第一组电路包括由输入端至输出端依次连接的第一差分放大电路、第一延时放大电路、第一比较电路和第一互锁电路；第二组电路包括由输入端至输出端依次连接的第二差分放大电路、第二延时放大电路、第二比较电路和第二互锁电路。第一差分放大电路的输入端连接第一通讯端口,输出端依次经由第一延时放大电路和第一比较电路后连接至第一互锁电路的第一输入端,第一互锁电路的第二输入端连接第二互锁电路的第二输出端,第一互锁电路的第一输出端连接第二通讯端口,第一互锁电路的第二输出端连接至第二互锁电路的第二输入端。能够解决双工通讯信号传输过程中的通讯抗干扰问题。(The invention provides a communication interference defense circuit, which comprises two groups of circuits with the same structure: the first group of circuits comprises a first differential amplifying circuit, a first delay amplifying circuit, a first comparison circuit and a first interlocking circuit which are sequentially connected from the input end to the output end; the second group of circuits comprises a second differential amplifying circuit, a second delay amplifying circuit, a second comparing circuit and a second interlocking circuit which are sequentially connected from the input end to the output end. The input end of the first differential amplifying circuit is connected with the first communication port, the output end of the first differential amplifying circuit is connected to the first input end of the first interlocking circuit after sequentially passing through the first delay amplifying circuit and the first comparison circuit, the second input end of the first interlocking circuit is connected with the second output end of the second interlocking circuit, the first output end of the first interlocking circuit is connected with the second communication port, and the second output end of the first interlocking circuit is connected to the second input end of the second interlocking circuit. The problem of communication anti-interference in the duplex communication signal transmission process can be solved.)
技术领域
本发明涉及通讯电路技术领域，特别涉及一种通讯干扰防御电路。
背景技术
在目前电子产品飞速发展的时代，电气，电子设备的通讯传输也在日异更新。协议越来越复杂，信号量越来越大，通讯范围越来越广泛。尤其是电气产品之间，无时无刻不在互相交换信号。
在此背景下，通讯信号的正确无误的传递，误码率的减小，是保证设备能否正常工作的关键。而由些也产生了一此方式方法，例如各种的校验，各种方式的通讯CAN、485、等等，无不是在提高通信的正确率及传输量及传输距离。
本电路是在以通信方波基础上研发的，对杂波信号具有较强的滤波能力，对较弱信号具有较强的还原能力，对通信距离不够的具有较强的增程能力，可以多个组成中继器，理论上可支持无限远距离传输信号。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种通讯干扰防御电路，能够解决双工通讯信号传输过程中的通讯抗干扰问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种通讯干扰防御电路，包括两组结构相同的电路：第一组电路和第二组电路；第一组电路包括由输入端至输出端依次连接的第一差分放大电路、第一延时放大电路、第一比较电路和第一互锁电路；第二组电路包括由输入端至输出端依次连接的第二差分放大电路、第二延时放大电路、第二比较电路和第二互锁电路。
第一差分放大电路的输入端连接第一通讯端口，输出端依次经由第一延时放大电路和第一比较电路后连接至第一互锁电路的第一输入端，第一互锁电路的第二输入端连接第二互锁电路的第二输出端，第一互锁电路的第一输出端连接第二通讯端口，第一互锁电路的第二输出端连接至第二互锁电路的第二输入端。
第二差分放大电路的输入端连接第二通讯端口，输出端依次经由第二延时放大电路和第二比较电路后连接至第二互锁电路的第一输入端，第二互锁电路的第二输入端连接第一互锁电路的第二输出端，第二互锁电路的第一输出端连接第一通讯端口，第二互锁电路的第二输出端连接至第一互锁电路的第二输入端。
进一步地，所述的第一差分放大电路和第二差分放大电路结构相同，均为由运算放大器构成的低通差分放大电路。
进一步地，所述的第一延时放大电路和第二延时放大电路结构相同，均包括前级的RC延时电路和后级的由运算放大器构成的反向比例积分放大器。
进一步地，所述的第一比较电路和第二比较电路结构相同，均为由比较器构成的比较电路。
进一步地，所述的第一互锁电路和第二互锁电路结构相同，均包括一个与非门和两个反相器。第一互锁电路的与非门的两个输入端分别连接第一比较电路的输出端和第二互锁电路的第二输出端，与非门的输出端分成三路，第一路直接连接第二通讯端口的差分端一，第二路经由第一互锁电路的第一个反相器后连接第二通讯端口的差分端二，这两路为第一互锁电路的第一输出端，连接至第二通讯端口；第三路经由第一互锁电路的第二个反相器后为第一互锁电路的第二输出端，连接至第二互锁电路的与非门的第二输入端。第二互锁电路的与非门的两个输入端分别连接第二比较电路的输出端和第一互锁电路的第二输出端，与非门的输出端分成三路，第一路直接连接第一通讯端口的差分端一，第二路经由第二互锁电路的第一个反相器后连接第一通讯端口的差分端二，这两路为第二互锁电路的第一输出端，连接至第一通讯端口；第三路经由第二互锁电路的第二个反相器后为第二互锁电路的第二输出端，连接至第一互锁电路的与非门的第二输入端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的一种通讯干扰防御电路是以通信方波基础上研发的，对杂波信号具有较强的滤波能力，对较弱信号具有较强的还原能力，对通信距离不够的具有较强的增程能力，可以多个组成中继器，理论上可支持无限远距离传输信号；有效的滤波电路能实现数字信号的双工传递；能在数字信号中间截取有效数据，避免了信号波峰及波谷给信号带来的干扰；利用可靠的延时，去除无效的窄脉冲干扰；能将较低的衰减信号恢复成正常的干净的信号。多个组合可以实现信号的中继传输。
附图说明
图1是本发明的一种通讯干扰防御电路的整体电路图；
图2是本发明的差分放大电路图；
图3是本发明的延时放大电路图；
图4是本发明的比较电路图；
图5是本发明的第一互锁电路图；
图6是本发明的第二互锁电路图。
图中1-第一RS485通讯端口2-第一差分放大电路3-第一延时放大电路4-第一比较电路5-第一互锁电路6-第二RS485通讯端口7-第二差分放大电路8-第二延时放大电路9-第二比较电路10-第二互锁电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种通讯干扰防御电路，包括两组结构相同的电路：第一组电路和第二组电路；第一组电路包括由输入端至输出端依次连接的第一差分放大电2路、第一延时放大电路3、第一比较电路4和第一互锁电路5；第二组电路包括由输入端至输出端依次连接的第二差分放大电路7、第二延时放大电路8、第二比较电路9和第二互锁电路10。
第一差分放大电路2的输入端连接第一RS485通讯端口1，输出端依次经由第一延时放大电路3和第一比较电路4后连接至第一互锁电路5的第一输入端，第一互锁电路5的第二输入端连接第二互锁电路10的第二输出端，第一互锁电路5的第一输出端连接第二RS485通讯端口6，第一互锁电路5的第二输出端连接至第二互锁电路10的第二输入端。
第二差分放大电路7的输入端连接第二RS485通讯端口6，输出端依次经由第二延时放大电路8和第二比较电路9后连接至第二互锁电路10的第一输入端，第二互锁电路10的第二输入端连接第一互锁电路5的第二输出端，第二互锁电路10的第一输出端连接第一RS485通讯端口1，第二互锁电路10的第二输出端连接至第一互锁电路5的第二输入端。
本发明的电路有2个通讯端口(本实施例中是RS485通讯端口，还可以是CAN等其它通讯端口)，用于双工通讯信号，2个通讯端口中其中一个为输入端口，则另一个为输出端口，每个端口都即是输入端口又是输出端口。图1的整体电路图中的各电路在图2-6中均有放大的清晰图。
以下为本发明中各电路的具体结构及电路原理的详细介绍：
1、差分放大电路
所述的第一差分放大电路2和第二差分放大电路7结构相同，均为由运算放大器构成的低通差分放大电路。图2是第一差分放大电路2的放大图，与第二差分放大电路7结构相同，这里仅展示一个。差分放大电路包括由运算放大器U5A及其附属器件(包括电阻R1和R11以及电容C13和C14)构成的低通差分放大电路，通过电阻R1和R11设置为低通，能够去除差分信号有效值外的高值部分，取信号的中间有效值，去除有效值外的信号相当于去除了信号的波峰及波谷的杂波信号，并将整理后的信号送入下一级电路中。另外，差分放大电路的前级还设置了T1-T3的瞬态抑制二极管，用于防雷限幅作用。
2、延时放大电路
所述的第一延时放大电路3和第二延时放大电8路结构相同，均包括前级的RC延时电路和后级的由运算放大器构成的反向比例积分放大器。图3是第一延时放大电路3的放大图，与第二延时放大电路8结构相同，这里仅展示一个。延时放大电路包括由电阻R6和电容C2构成的RC延时电路和后级的由运算放大器U5B及其附属器件(包括电阻R4和R9以及电容C1和C3)构成的反向比例积分放大器，RC延时电路起到信号延时的作用，信号延时可以去窄脉冲，目的是为了滤除小于正常波形的窄脉冲干扰信号，以保证信号的正确性。反向比例积分放大器在进一步放大信号的同时，其输入端为6号引脚的负端，起到将前级的负向信号进行反向的作用(变成正信号)。
3、比较电路
所述的第一比较电路4和第二比较电路9结构相同，均为由比较器构成的比较电路。图4为第一比较电路4图，第一比较电路与第二比较电路9结构相同，这里仅展示一个。比较电路由比较器U8及其附属器件构成，2号引脚的为信号的输入端，3号引脚为设定值端，输入的信号通过与设定值比较后输出能够进行波形的截取，可截止正半周波形，或负半周波形，或过零点波形(视现场实际需要而定)。
4、互锁电路
所述的第一互锁电路5和第二互锁电路10结构相同，均包括一个与非门和两个反相器。
如图5所示，第一互锁电路5的与非门U13的两个输入端(1号引脚和2号引脚)分别连接第一比较电路4的输出端和第二互锁电路10的第二输出端，与非门U13的输出端分成三路，第一路经由二极管D1和电阻R5后直接为第二RS485通讯端口6的差分端一485B-2，第二路经由第一互锁电路5的第一个反相器U1(再经由二极管D2和电阻R14后)为第二RS485通讯端口6的差分端二485A-2，这两路为第一互锁电路5的第一输出端，连接至第二RS485通讯端口6；第三路经由第一互锁电路5的第二个反相器U9后为第一互锁电路5的第二输出端，连接至第二互锁电路10的与非门U3的第二输入端。
如图6所示，第二互锁电路10的与非门U3的两个输入端(1号引脚和2号引脚)分别连接第二比较电路9的输出端和第一互锁电路5的第二输出端，与非门U3的输出端分成三路，第一路经由二极管D3和电阻R18后直接为第一RS485通讯端口1的差分端一485B-1，第二路经由第二互锁电路10的第一个反相器U6(再经由二极管D5和电阻R31后)为第一RS485通讯端口1的差分端二485A-1，这两路为第二互锁电路10的第一输出端，连接至第一RS485通讯端口1；第三路经由第二互锁电路10的第二个反相器U4后为第二互锁电路10的第二输出端，连接至第一互锁电路5的与非门U13的第二输入端。
互锁电路的电路原理为：与非门的工作原理是其中一个输入端为低电平时，其输出即为低电平，也就是说，当与非门的第二输入端的信号为低电平时，由第一输入端过来的信号(高电平信号)不能进行输出，而与非门的第二输出端是经过反相器(U9和U4)的信号，也就是说当第一组电路正常输出时，与非门的第二输出端经过了反相器是低电平信号，将其输入至第二组电路的与非门的第二输入端时，能够将第二组电路的互锁电路锁死，使其不能输出。互锁电路的作用是：采用互锁方式能够保证在某一时间段上，只能充许信号单方向通过。由于通讯所用的信号是都是双工的，所以信号是可以从一侧到另一侧，反之也可以，但在同一时间段内只能允许信号的单方向通过。二组电路互逆，各自形成收发通道，以完成双工的目的。
互锁电路中的另一个反相器(U1和U6)是用于将正向的输出信号反向实现差分输出作用的，RS485通讯信号是差分信号。
以上的实施例是以485通讯为例；485通讯是双方波的差分信号，一个是从0-5V，一个是从5-0V，本发明还支持单端信号的通讯信号类型，在进行单端信号的双向传输时，只需要将差分放大电路的运算放大器的一端接GND，调整第一级变比为1:1；同时适当调节参考值VREF即可实现。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
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