CN115694468A - 信号转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信号转换电路。电压调整电路的输入端与输出端分别耦接电源电压与信号转换电路的输出端，控制电路提供控制信号至电压调整电路的控制端，依据输入数据信号控制控制信号对应输入数据信号的信号电平变化在第一控制电压电平与第二控制电压电平间切换，或依据输入数据信号决定是否提供默认电压至电压调整电路的输出端，以将输入数据信号转换为数据电源信号。

Description

信号转换电路

技术领域

本发明涉及一种信号转换电路，尤其涉及一种整合数据信号及电源信号的信号转换电路。

背景技术

一般数据信号与电源信号是各自独立传递，因此需要两条线分别进行传递。然而，某些产品可用以容纳的尺寸有限，甚至无法容纳独立的数据信号与电源信号的电路布线，因此布线的难度大幅增加。此外，因应布线的难度增加常导致电路布线不必要地延长，在长距离传输的情形下，信号容易出现被干扰或衰减的问题。

此外，现有的产品常使用多个电压电平来产生数据信号，当产品的容纳尺寸有限的情况下，不易采用多的电压电平的电路设计，此外，多个电压电平也带来的更多的信号干扰问题。

发明内容

本发明提供一种信号转换电路，可有效降低布线难度，确保信号传输质量。

本发明的信号转换电路包括电压调整电路以及控制电路。电压调整电路的输入端与输出端分别耦接电源电压与信号转换电路的输出端。控制电路耦接电压调整电路，提供控制信号至电压调整电路体的控制端，依据输入数据信号控制控制信号对应输入数据信号的信号电平变化在第一控制电压电平与第二控制电压电平间切换，或依据输入数据信号决定是否提供默认电压至电压调整电路体的输出端，以将输入数据信号转换为数据电源信号。

基于上述，本发明实施例的电压调整电路的输入端与输出端分别耦接电源电压与信号转换电路的输出端，控制电路可提供控制信号至电压调整电路的控制端，依据输入数据信号控制控制信号对应输入数据信号的信号电平变化在第一控制电压电平与第二控制电压电平间切换，或依据输入数据信号决定是否提供默认电压至电压调整电路的输出端，以将输入数据信号转换为数据电源信号。如此将输入数据信号与电源电压进行整合而产生数据电源信号，仅需一条传输线便可同时达到传输数据信号与电源信号的目的，而可降低布线难度，并确保在长距离传输的情形下数据信号不会被干扰，进而大幅提高信号传输质量。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的信号转换电路的一实施例的示意图；

图2是本发明的信号转换电路的另一实施例的示意图；

图3是图2的信号转换电路的操作时序图的一实施例；

图4是本发明的信号转换电路的另一实施例的示意图；

图5是本发明的信号转换电路的另一实施例的示意图；

图6是图5实施例的信号转换电路的操作时序图的一实施例；

图7是本发明的信号转换电路的另一实施例的示意图。

具体实施方式

图1是依照本发明的信号转换电路的一实施例的示意图，请参照图1。信号转换电路100包括控制电路102以及电压调整电路103，电压调整电路103具有控制端、输入端以及输出端，在本实施例中，电压调整电路103以双极性晶体管Q1(bipolar junctiontransistor,BJT)来实施，其中电压调整电路103的控制端、输入端以及输出端分别为双极性晶体管Q1的基极、集极与射极。双极性晶体管Q1的集极与射极分别耦接电源电压VCC与信号转换电路100的输出端TO，控制电路102耦接双极性晶体管Q1。控制电路102可依据输入数据信号S1提供控制信号SC1至双极性晶体管Q1的基极，以将输入数据信号S1转换为数据电源信号SO1。例如，数据信号S1为数字信号，控制信号SC1对应输入数据信号S1的信号电平而在不同的两个控制电压电平间切换，进而于信号转换电路100的输出端TO输出数据电源信号SO1。数据电源信号SO1可对应控制信号SC1的电压切换而在不同电平的电压间切换，也可视为数据电源信号SO1对应输入数据信号S1的信号电平变化而在不同电平的电压间切换，因而数据电源信号SO1可在作为电源信号的同时也携带输入数据信号S1所包括的数据内容。

或者，控制电路102也可提供控制信号SC1至双极性晶体管Q1的基极以导通双极性晶体管Q1，并依据输入数据信号S1决定是否将信号转换电路100的输出端TO的电压设置为默认电压VCT，以将输入数据信号S1转换为数据电源信号SO1，而于信号转换电路100的输出端TO输出对应的数据电源信号SO1，其中，默认电压VCT不等于电源电压VCC。由于数据电源信号SO1可对应控制电路102是否提供默认电压VCT至信号转换电路100的输出端TO而改变其信号电平，也可视为数据电源信号SO1对应输入数据信号S1的信号电平变化而在不同电平的电压间切换，因而数据电源信号SO1可在作为电源信号的同时也携带输入数据信号S1所包括的数据内容。

数据电源信号SO1可例如被输出至后端的负载电路104。例如，数据电源信号SO1的电平在4.8～5V之间变化，负载电路104可包括译码电路、有源元件和/或无源元件等。译码电路可将数据电源信号SO1的电平变化译码为数据信号与电源信号，并将数据信号与电源信号分别提供给数据信号处理电路与电源供应电路。

如此将输入数据信号S1与电源电压VCC整合而产生数据电源信号SO1，使得数据电源信号SO1除了可作为电源信号使用外，也可携带输入数据信号S1所包括的数据内容，因此仅需一条传输线便可同时达到传输数据信号与电源信号的目的，而可降低布线难度，并确保在长距离传输的情形下数据信号不会被干扰，进而大幅提高信号传输质量。

本发明的信号转换电路的另一实施方式可如图2所示，在图2实施例中，控制电路102可包括开关电路202、分压电路204、开关电路206以及分压电路208，其中开关电路202耦接于分压电路204与参考电压VSS之间，开关电路202在本实施例中以N型晶体管M1来实施，参考电压VSS可例如为接地电压或另一默认电压，然不以此为限。在本实施例中，电源电压VCC设置为高电压电平，而参考电压VSS设置为低电压电平(相对于电源电压VCC)。分压电路204耦接于电源电压VCC与开关电路202之间，并耦接至开关电路206的控制端，分压电路204例如可以采用图2的电阻R1、R2的方式实施，然不以此为限，也可以采用其他有源元件和/或无源元件等方式达成分压的功能。在本实施例中，电阻R1、R2串接于电源电压VC与晶体管M1之间，电阻R1、R2的接点耦接开关电路206的控制端，电阻R1耦接于电源电压VCC与开关电路206的控制端之间，电阻R2耦接于开关电路206的控制端与参考电压VSS之间。开关电路206耦接于电源电压VCC与信号转换电路100的输出端TO之间，开关电路206可例如以P型晶体管M2来实施，然不以此为限。此外，分压电路208包括电阻R3、R4，电阻R3耦接于电源电压VCC与双极性晶体管Q1的基极之间，电阻R4耦接于双极性晶体管Q1的基极与参考电压VSS之间。

如图3所示，电阻R3、R4构成的分压电路208可对电源电压VCC进行分压，而产生导通电压V1作为上述的控制信号SC1至双极性晶体管Q1的基极，以导通双极性晶体管Q1。当输入数据信号S1为高电压电平时，开关电路202(N型晶体管M1)被导通而提供第一控制电压电平(例如，低电压电平)的控制信号SCON，分压电路204的电阻R1、R2可分压电源电压VCC而提供分压电压给开关电路206的控制端，使开关电路206的控制端(亦即P型晶体管M2的栅极)的电压被拉低，开关电路206(P型晶体管M2)因而进入导通状态。开关电路206被导通后，电源电压VCC可经由开关电路206被提供至信号转换电路100的输出端TO，而使数据电源信号SO1处于第一输出电压电平VL1。此外，当输入数据信号S1为低电压电平时，开关电路202(N型晶体管M1)被断开，控制信号SCON转为第二控制电压电平(例如，高电压电平)，进而使开关电路206的控制端(亦即P型晶体管M2的栅极)的电压被拉高，开关电路206(P型晶体管M2)因而进入断开状态，此时双极性晶体管Q1依据控制信号SC1而处于导通状态，而提供第二输出电压电平VL2的数据电源信号SO1至信号转换电路100的输出端TO。在本实施例中，由于晶体管M2漏极和源极两端的压降小于双极性晶体管Q1的集极与射极间的压降，因此第一输出电压电平VL1高于第二输出电压电平VL2。在其他的实施例中，也可以调整控制电路102的电路设计，而将第一输出电压电平VL1设置为低于第二输出电压电平VL2。

在另一实施例中，控制电路102还可包括齐纳二极管，如图4所示，齐纳二极管ZD1可耦接于双极性晶体管Q1的基极与参考电压VSS之间，而能够达成稳定数据电源信号SO1的效果。此外，在其他实施例中，也可省略不使用图3实施例的分压电路204以及208，或仅使用分压电路204以及208其中之一。例如，在不使用分压电路204时，开关电路202(N型晶体管M1的漏极)可直接耦接开关电路206的控制端(亦即P型晶体管M2的栅极)。在不使用分压电路208时，双极性晶体管Q1的基极直接耦接电源电压VCC。

图5是依照本发明的信号转换电路的另一实施例的示意图。相较于图2实施例，本实施例的控制电路102不包括开关电路206以及分压电路208，且在本实施例中，电阻R1、R2的接点耦接双极性晶体管Q1的基极，电阻R1耦接于电源电压VCC与双极性晶体管Q1的基极之间，电阻R2耦接于双极性晶体管Q1的基极与开关电路202之间。开关电路202(N型晶体管M1)依据输入数据信号S1而决定是否导通而将分压电路204连接至参考电压VSS，而使分压电路204产生的控制信号SC1对应地在第一控制电压电平(例如，低电压电平)与第二控制电压电平(例如，高电压电平)的电压间切换，进而使双极性晶体管Q1产生的数据电源信号SO1在低电压电平与高电压电平间切换。如图6所示，当输入数据信号S1为高电压电平时，开关电路202(N型晶体管M1)被导通，而将分压电路204连接至参考电压VSS，分压电路204的电阻R1、R2可对电源电压VCC进行分压，而产生低电压电平的控制信号SC1给双极性晶体管Q1的基极，而于双极性晶体管Q1的射极产生第一输出电压电平VL3的数据电源信号SO1。此外，当输入数据信号S1为低电压电平时，开关电路202被断开，控制信号SC1处于高电压电平，而使双极性晶体管Q1的射极产生第二输出电压电平VL4的数据电源信号SO1。在本实施例中，第一输出电压电平VL3低于第二输出电压电平VL4。相较于图2实施例，本案实施例的信号转换电路100可进一步简化电路结构，除了同样可降低布线难度，确保在长距离传输的情形下数据信号不会被干扰外，还可改善信号传输延迟的情形，进一步提高信号传输质量。此外，信号转换电路100仅使用单一的电源电压VCC，也可达到有效降低信号干扰的问题。

在另一实施例中，图5实施例的控制电路102也可包括齐纳二极管ZD1，如图7所示，齐纳二极管ZD1可耦接于双极性晶体管Q1的基极与参考电压VSS之间，而能够达成稳定数据电源信号SO1的效果。

上述实施例为利用双极性晶体管Q1来实施电压调整电路103，然电压调整电路103的实施方式不以此为限。举例来说，在其它实施例中，电压调整电路103也可例如以P型金氧半晶体管或N型金氧半晶体管来实施。例如在图2、图4的实施例中，若电压调整电路103以P型金氧半晶体管来实施(P型金氧半晶体管的源极耦接电源电压VCC，漏极耦接信号转换电路100的输出端，栅极接收控制信号SC1)，可使P型金氧半晶体管操作于三极区(trioderegion)，并使P型金氧半晶体管与晶体管M2输出不同的电压，以使数据电源信号SO1在不同电压电平间切换。类似地，在图5、图7的实施例中，若电压调整电路103以P型金氧半晶体管来实施，也可通过改变P型金氧半晶体管的栅极偏压来使数据电源信号SO1在不同电压电平间切换。

综上所述，本发明实施例的电压调整电路的输入端与输出端分别耦接电源电压与信号转换电路的输出端，控制电路可提供控制信号至电压调整电路的控制端，依据输入数据信号控制控制信号对应输入数据信号的信号电平变化在两个不同的控制电压电平间切换，或依据输入数据信号决定是否提供默认电压至电压调整电路的输出端，以将输入数据信号转换为数据电源信号。如此将输入数据信号与电源电压进行整合而产生数据电源信号，仅需一条传输线便可同时达到传输数据信号与电源信号的目的，而可降低布线难度，并确保在长距离传输的情形下数据信号不会被干扰，进而大幅提高信号传输质量。

举例来说，本发明可以应用于新世代的WiFi无线接入点、一体化全方位定位系统、5G模块的射频配置、LTE CAT-M1的超低功耗模块等实际的系统应用中。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (13)

1.一种信号转换电路，其特征在于，包括：

电压调整电路，包括控制端、输入端耦接电源电压、输出端耦接所述信号转换电路的输出端；以及

控制电路，耦接所述电压调整电路，提供控制信号至所述电压调整电路的控制端，依据输入数据信号控制所述控制信号对应所述输入数据信号的信号电平变化在第一控制电压电平与第二控制电压电平间切换，或依据所述输入数据信号决定是否提供默认电压至所述电压调整电路的输出端，以将所述输入数据信号转换为数据电源信号。

2.根据权利要求1所述的信号转换电路，其特征在于，所述控制电路包括：

分压电路，耦接所述电源电压以及所述电压调整电路的控制端；以及

开关电路，耦接于所述分压电路与参考电压之间，依据所述输入数据信号而决定是否将所述分压电路连接至所述参考电压，而使所述分压电路对应地产生所述第一控制电压电平或所述第二控制电压电平至所述电压调整电路的控制端。

3.根据权利要求2所述的信号转换电路，其特征在于，所述分压电路包括：

第一电阻，耦接于所述电源电压与所述电压调整电路的控制端之间；以及

第二电阻，耦接于所述电压调整电路的控制端与所述开关电路之间。

4.根据权利要求2所述的信号转换电路，其特征在于，所述开关电路包括：

晶体管，耦接于所述分压电路与所述参考电压之间，所述晶体管的控制端接收所述输入数据信号。

5.根据权利要求2所述的信号转换电路，其特征在于，还包括：

齐纳二极管，其阴极端与阳极端分别耦接所述电压调整电路的控制端与所述参考电压。

6.根据权利要求1所述的信号转换电路，其特征在于，所述电压调整电路的控制端耦接所述电源电压，以接收所述控制信号，所述控制电路包括：

第一开关电路，其控制端接收所述输入数据信号；以及

第二开关电路，耦接于所述电源电压与所述电压调整电路的输出端之间，所述第一开关电路耦接于所述第二开关电路的控制端与参考电压之间，所述第一开关电路依据所述输入数据信号而决定是否将所述第二开关电路的控制端连接至所述参考电压，而对应地导通或关闭所述第二开关电路。

7.根据权利要求6所述的信号转换电路，其特征在于，所述第一开关电路包括：

晶体管，耦接于所述第二开关电路的控制端与所述参考电压之间，所述晶体管的控制端接收所述输入数据信号。

8.根据权利要求6所述的信号转换电路，其特征在于，所述第二开关电路包括：

晶体管，耦接于所述电源电压与所述电压调整电路的输出端之间，所述晶体管的控制端耦接所述第一开关电路。

9.根据权利要求6所述的信号转换电路，其特征在于，还包括：

分压电路，耦接于所述电源电压、所述第一开关电路与所述第二开关电路的控制端，于所述第一开关电路导通时分压所述电源电压而提供分压电压给所述第二开关电路的控制端。

10.根据权利要求9所述的信号转换电路，其特征在于，所述分压电路包括：

第一电阻，耦接于所述电源电压与所述第二开关电路的控制端之间；以及

第二电阻，耦接于所述第二开关电路的控制端与所述第一开关电路之间。

11.根据权利要求6所述的信号转换电路，其特征在于，还包括：

分压电路，耦接于所述电源电压与所述参考电压之间，分压所述电源电压，而提供导通电压作为所述控制信号给所述电压调整电路的控制端，所述导通电压控制所述电压调整电路提供所述电源电压。

12.根据权利要求11所述的信号转换电路，其特征在于，所述分压电路包括：

第三电阻，耦接于所述电源电压与所述电压调整电路的控制端之间；以及

第四电阻，耦接于所述电压调整电路的控制端与所述参考电压之间。

13.根据权利要求6所述的信号转换电路，其特征在于，还包括：

齐纳二极管，其阴极端与阳极端分别耦接所述电压调整电路的控制端与所述参考电压。

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