一种差分输入电路的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种差分输入电路，输入端一和输出端一之间串联着限流电阻一和限流电阻三，输入端二和输出端二之间串联着限流电阻二和限流电阻四。在直流电源与节点B之间串联着钳位电阻一和反向的钳位二极管一，在节点B和地之间串联着反向的钳位二极管二和钳位电阻二；在直流电源与节点A之间串联着钳位电阻三和反向的钳位二极管三，在节点A和地之间连接着反向的钳位二极管四。在直流电源与输出端二之间连接着直流偏置电阻一，在输出端二与地之间连接着直流偏置电阻二；在直流电源与输出端一之间连接着直流偏置电阻三，在输出端一与地之间连接着直流偏置电阻四。本申请在各种故障情况下提高了差分输入的抗干扰能力，并易于对故障状态进行判定。
【专利说明】-种差分输入电路
【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种差分输入电路，特别是涉及一种易于判断故障的差分输入电路。
【背景技术】
[0002] 差分输入由于具备较强的抗共模干扰能力，因而被广泛应用于各种电路。请参阅 图1，这是一种现有的差分输入电路。两个输入端inl、in2之间并联着输入等效电阻RI和 输入等效滤波电容CI。两个输出端outl、out2之间并联着分压电阻RD和EMC(电磁兼容 性）滤波电容CE。限流电阻一 RL1连接着输入端一 ini和输出端一 outl。限流电阻二RL2 连接着输入端二in2和输出端二out2。外部输入仅提供有效差分信号，其直流共模偏置电 压完全由后一级处理芯片提供。
[0003] 图1所示的差分输入电路在正常工作时，一对差分信号由输入端inl、in2进入，流 经输入等效电阻RI和输入等效滤波电容CI，再经限流电阻一 RL1和限流电阻二RL2,流向 分压电阻RD和EMC滤波电容CE，最终将分压电阻RD上的电压通过输出端out 1、out2输出。 通常两个输出端outl、out2连接到一块信号处理芯片的两个输入端。
[0004] 差分输入电路的故障主要包括：两个输入端ini、in2短路；输入端一 ini短接外 部高电位电源（电压值高于直流电源电压）；输入端一 ini短接地；输入端一 ini短接负电 源；输入端二in2短接外部高电位电源；输入端二in2短接地；输入端二in2短接负电源。 一般的芯片在输入端都会有内部钳位或有最大允许共模电压的要求，以保护端口。当差分 输入电路发生故障时，如果存在干扰或信号波动导致所连接的信号处理芯片的输入端的钳 位电压不稳或共模抑制比低，那么该信号处理芯片将无法识别出差分输入电路的故障从而 导致输出异常。
[0005] 目前对差分输入电路进行故障诊断有两种方案。一种是增加外置采样电路检测差 分输入端ini、in2的故障，而这会导致正常工作时的网络匹配不平衡，影响差分输入电路 的正常工作。另一种是增加软件处理算法对信号处理芯片的输出信号进行故障诊断，而这 会增加开发成本，且存在灵活性不够、软件复杂度高等缺陷。 实用新型内容
[0006] 本申请所要解决的技术问题是提供一种差分输入电路，既易于识别故障，在故障 发生时又不会导致所连接的信号处理芯片的输出异常。
[0007] 为解决上述技术问题，本申请差分输入电路，两个输入端之间并联着输入等效电 阻和输入等效滤波电容，两个输出端之间并联着EMC滤波电容；输入端一和输出端一之间 串联着限流电阻一和限流电阻三，输入端二和输出端二之间串联着限流电阻二和限流电阻 四；
[0008] 将限流电阻一和限流电阻三之间称为节点A，将限流电阻二和限流电阻四之间称 为节点B ;在直流电源与节点B之间串联着钳位电阻一和反向的钳位二极管一，在节点B和 地之间串联着反向的钳位二极管二和钳位电阻二；在直流电源与节点A之间串联着钳位电 阻三和反向的钳位二极管三，在节点A和地之间连接着反向的钳位二极管四；
[0009] 所述钳位电阻一、钳位电阻二、钳位电阻三的取值满足：在差分输入信号为零，任 意输入端短路到高于直流电源电压、且钳位二极管一和钳位二极管三导通的前提下，输出 端一的电压值高于输出端二的电压值；在差分输入信号为零，任意输入端短路到低于地电 位、且钳位二极管二和钳位二极管四导通的前提下，输出端一的电压值高于输出端二的电 压值；
[0010] 在直流电源与输出端二之间连接着直流偏置电阻一，在输出端二与地之间连接着 直流偏置电阻二；在直流电源与输出端一之间连接着直流偏置电阻三，在输出端一与地之 间连接着直流偏置电阻四；
[0011] 所述四个直流偏置电阻的取值满足：在差分输入信号为零，且两个输入信号均没 有外部直流偏置的前提下，输出端二的电压值高于输出端一的电压值，且高出的幅度小于 正常的输入差分信号的幅值。
[0012] 本申请差分输入电路对各种故障情况下提高了差分输入的抗干扰能力。在故障情 况下，保证信号处理芯片的输出状态可知性，从而可消除故障模式因干扰或信号波动引起 的输出异常问题。同时，根据输出状态可知性，还可判断故障的出现，大大降低软件处理复 杂度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是一种现有的差分输入电路的示意图；
[0014] 图2是本申请易于判断故障的差分输入电路的示意图。
[0015] 图中附图标记说明：
[0016] inl、in2为输入端；RI为输入等效电阻；CI为输入等效滤波电容；RL1?RL4为限 流电阻；RC1?RC3为钳位电阻；DC1?DC4为钳位二极管；RD为分压电阻；CE为EMC滤波 电容；RB1?RB4为直流偏置电阻；outl、out2为输出端。
【具体实施方式】
[0017] 请参阅图2,这是本申请的差分输入电路。两个输入端ini、in2之间并联着输入 等效电阻RI和输入等效滤波电容CI。两个输出端outl、out2之间并联着EMC滤波电容 CE。输入端一 ini和输出端一 outl之间串联着限流电阻一 RL1和限流电阻三RL3。输入端 二in2和输出端二out2之间串联着限流电阻二RL2和限流电阻四RL4。这四个限流电阻 RL1?RL4构成了限流模块。所述限流模块是对钳位电压不对称模块和两个输出端outl、 out2的限流电路。
[0018] 将限流电阻一 RL1和限流电阻三RL3之间称为节点A，将限流电阻二RL2和限流电 阻四RL4之间称为节点B。在直流电源与节点B之间串联着钳位电阻一 RC1和反向的钳位 二极管一 DC1，在节点B和地之间串联着反向的钳位二极管二DC2和钳位电阻二RC2。在直 流电源与节点A之间串联着钳位电阻三RC3和反向的钳位二极管三DC3,在节点A和地之 间连接着反向的钳位二极管四DC4。这三个钳位电阻RC1?RC3和四个钳位二极管DC1? DC4构成了钳位电压不对称模块。所述钳位电压不对称模块是指差分输入分别对电源、或分 别对地的钳位电压均不对称。
[0019] 所述钳位电阻一 RC1、钳位电阻二RC2、钳位电阻三RC3的取值需满足以下两点：
[0020] 其一，在差分输入信号为零，任意一个或两个输入端ini、in2短路到高于直流电 源的电压，且钳位二极管一 DC1和钳位二极管三DC3导通的前提下，输出端一 outl的电压 值高于输出端二〇ut2的电压值。
[0021] 其二，在差分输入信号为零，任意一个或两个输入端ini、in2短路到低于地电位， 且钳位二极管二DC2和钳位二极管四DC4导通的前提下，输出端一 outl的电压值高于输出 端二out2的电压值。
[0022] 例如，在差分输入信号为零，任意一个或两个输入端ini、in2短路到高于直流电 源的电压或短路到低于地电位时，输出端一 outl的电压值高于输出端二out2的电压值的 幅度在17?50mV之间。
[0023] 在直流电源与输出端二out2之间连接着直流偏置电阻一 RB1，在输出端二out2与 地之间连接着直流偏置电阻二RB2。在直流电源与输出端一 outl之间连接着直流偏置电阻 三RB3,在输出端一 outl与地之间连接着直流偏置电阻四RB4。这四个直流偏置电阻RB1? RB4构成了直流偏置模块。所述直流偏置模块与钳位电压不对称模块配合，可在有、无故障 情况下输出特定信号状态，一方面保证差分输入电路具有一定的抗干扰能力，另一方面可 以结合控制策略实现故障模式的诊断。
[0024] 所述直流偏置电阻RB1?RB4的取值需满足：在两个输入端ini、in2差分输入信 号为零，且两个输入信号均没有外部直流偏置的前提下，输出端二〇ut2的电压值高于输出 端一 outl的电压值，高出的幅度小于正常的输入差分信号的幅值，高出的幅度例如在50? 300mV之间。
[0025] 与图1所示的现有的差分输入电路相比，本申请的差分输入电路删除了分压电 阻RD，新增了限流模块、钳位电压不对称模块和直流偏置模块，其目的是提高输入信号信噪 t匕，并易于对故障模式进行诊断。
[0026] 在使用时，图2所示的本申请的差分输入电路的两个输出端outl、out2分别连接 一块信号处理芯片的正输入端、负输入端。同时，要求差分输入电路的两个输入端inl、in2 仅提供有效差分信号而不提供任何直流偏置电压。在正常工作及各种故障情况下，本申请 的差分输入电路或者不影响所连接的信号处理芯片的正常输出，或者可以及时发现故障。
[0027] -、在正常工作时，限定输入端ini、in2任意一个输入信号的电压都在地电压和 直流电源电压之间，四个钳位二极管DC1、DC2、DC3、DC4均不会导通，根据二端口网络等效， 图2的差分输入网络近似等于图1的差分输入网络。但是由于直流偏置模块的取值，使得 输出端二〇ut2的电压值会高于输出端一 outl的电压值。这就相当于在该信号处理芯片的 负输入端增加了一个检测门限，该门限小于正常的输入差分信号的幅值，从而提高了本申 请的差分输入电路的抗干扰能力。
[0028] 当输入端一 ini的输入信号电压低于输入端二in2时，进一步考虑直流偏置模块 增加的门限，所连接的信号处理芯片的负输入端电压高于其正输入端电压，该信号处理芯 片始终输出第一电平状态（例如低电平）。当输入端一 ini的输入信号电压高于输入端二 in2时，由于输入信号幅值大于偏置模块增加的门限值，所连接的信号处理芯片的正输入端 电压高于其负输入端电压，该信号处理芯片始终输出第二电平状态（例如高电平）。这就确 保了信号处理芯片的输出结果的正常。
[0029] 二、在两个输入端ini、in2之间发生短接故障时，差分输入信号为零，四个钳位二 极管DC1、DC2、DC3、DC4均不会导通，由于直流偏置模块的取值，使得输出端二out2的电压 值高于输出端一 out 1。因此所连接的信号处理芯片的负输入端电压永远高于其正输入端电 压，该信号处理芯片始终输出第一电平状态（例如低电平）。
[0030] 三、在输入端一 ini发生短接到地故障时，若输入端二in2的输入信号电压高于 输入端一 ini的输入信号电压，贝U输出端二out2的输出信号电压值高出输出端一 outl的 输出信号电压值，所连接的信号处理芯片的负输入端电压高于其正输入端电压，该信号处 理芯片始终输出第一电平状态（例如低电平）。若输入端二in2的输入信号电压低于输入 端一 ini的输入信号电压，由于输入信号幅值大于直流偏置模块增加的门限值，则输出端 二out2的输出信号电压值低于输出端一 outl的输出信号电压值，所连接的信号处理芯片 的负输入端电压低于其正输入端电压，该信号处理芯片始终输出第二电平状态（例如高电 平）。这就确保了信号处理芯片的输出结果的正常。
[0031] 四、在输入端二in2发生短接到地故障时，若输入端一 ini的输入信号电压高于输 入端二in2的输入信号电压，由于输入信号幅值大于直流偏置模块增加的门限值，贝U输出 端一 outl的输出信号电压值高于输出端二out2的输出信号电压值，所连接的信号处理芯 片的正输入端电压高于其负输入端电压，该信号处理芯片始终输出第二电平状态（例如高 电平）。若输入端一 ini的输入信号电压低于输入端二in2的输入信号电压，进一步考虑直 流偏置模块增加的门限，贝1J输出端一 outl的输出信号电压值低于输出端二out2的输出信 号电压值，所连接的信号处理芯片的负输入端电压高于其正输入端电压，该信号处理芯片 始终输出第一电平状态（例如低电平）。这就确保了信号处理芯片的输出结果的正常。
[0032] 五、在输入端一 ini发生短接到外部高电位电源的故障或短路到负电源故障，且 差分输入信号为零时，由于钳位电压不对称模块的取值，使得输出端一 outl的电压值将高 于输出端二〇ut2的电压值。那么所连接的信号处理芯片的正输入端电压永远高于其负输 入端电压，该信号处理芯片始终输出第二电平状态（例如高电平）。
[0033] 输入端一 ini发生短接到外部高电位电源故障，分为以下两种情况：
[0034] 在输入端一 ini发生短接到外部高电位电源故障，且输入端二in2输入的是负电 压信号时，进一步考虑钳位电压不对称模块取值，贝1J输出端一 outl的电压值高于输出端二 out2,所连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电压，该信号处理芯片输出 第二电平状态（例如高电平）。
[0035] 在输入端一 ini发生短接到外部高电位电源故障，且输入端二in2输入的是正电 压信号时，若输入信号幅值较小，钳位电压不对称模块对输出起主导作用，贝 1J输出端一 outl 的电压值高于输出端二〇ut2,所连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电 压，该信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。若输入信号幅值较大，输入信号对 输出起主导作用，则输出端一 outl的电压值低于输出端二out2,所连接的信号处理芯片的 正输入端电压低于其负输入端电压，该信号处理芯片输出第一电平状态（例如低电平）。
[0036] 由此可知，在输入端一 ini发生短接到外部高电位电源故障，输出信号正常与否 受到输入信号幅值的影响。为了能检测到短路到电源故障，可令两个输入端ini、in2无输 入。正常情况下，两个输入端ini、in2无输入时输出端二out2的电压值高于输出端一 outl, 因此所连接的信号处理芯片输出第一电平状态（例如低电平）。如果发生了输入端二ini 短接到电源时，所连接的信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。
[0037] 输入端一 ini发生短接到外部负电源故障，分为以下两种情况：
[0038] 在输入端一 ini发生短接到外部负电源故障，且输入端二in2输入的是负电压信 号时，进一步考虑钳位电压不对称模块，贝1J输出端一 outl的电压值高于输出端二out2,所 连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电压，该信号处理芯片输出第二电平 状态（例如高电平）。
[0039] 在输入端一 ini发生短接到外部负电源故障，且输入端二in2输入的是正电压信 号时，若输入信号幅值较小，钳位电压不对称模块对输出起主导作用，贝 1J输出端一 out 1的 电压值高于输出端二〇ut2,所连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电压， 该信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。若输入信号幅值较大，输入信号对输出 起主导作用，则输出端一 outl的电压值低于输出端二out2,所连接的信号处理芯片的正输 入端电压低于其负输入端电压，该信号处理芯片输出第一电平状态（例如低电平）。
[0040] 由此可知，在输入端一 ini发生短接到外部负电源故障，输出信号正常与否受到 差分输入信号幅值的影响。为了能检测到短路到电源故障，可令两个输入端ini、in2无输 入。正常情况下，两个输入端ini、in2无输入时输出端二out2的电压值高于输出端一 outl, 因此所连接的信号处理芯片输出第一电平状态（例如低电平）。如果发生了输入端二ini 短接到电源时，所连接的信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。
[0041] 六、在输入端二in2发生短接到外部高电位电源的故障或短路到负电源故障，且 差分输入信号为零时，由于钳位电压不对称模块的取值，使得输出端一 outl的电压值将高 于输出端二〇ut2的电压值。那么所连接的信号处理芯片的正输入端电压永远高于其负输 入端电压，该信号处理芯片始终输出第二电平状态（例如高电平）。
[0042] 输入端二in2发生短接到外部高电位电源故障，分为以下两种情况：
[0043] 在输入端二in2发生短接到外部高电位电源故障，且输入端一 ini输入的是正电 压信号时，进一步考虑钳位电压不对称模块取值，贝1J输出端一 outl的电压值高于输出端二 out2,所连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电压，该信号处理芯片输出 第二电平状态（例如高电平）。
[0044] 在输入端二in2发生短接到外部高电位电源故障，且输入端一 ini输入的是负电 压信号时，若输入信号幅值较小，钳位电压不对称模块对输出起主导作用，贝1J输出端一 outl 的电压值高于输出端二〇ut2,所连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电 压，该信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。若输入信号幅值较大，输入信号对 输出起主导作用，则输出端一 outl的电压值低于输出端二out2,所连接的信号处理芯片的 正输入端电压低于其负输入端电压，该信号处理芯片输出第一电平状态（例如低电平）。
[0045] 由此可知，在输入端二in2发生短接到外部高电位电源故障，输出信号正常与否 受到输入信号幅值的影响。为了能检测到短路到电源故障，可令两个输入端ini、in2无输 入。正常情况下，两个输入端ini、in2无输入时输出端二out2的电压值高于输出端一 outl, 因此所连接的信号处理芯片输出第一电平状态（例如低电平）。如果发生了输入端二in2 短接到电源时，所连接的信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。
[0046] 输入端二in2发生短接到外部负电源故障，分为以下两种情况：
[0047] 在输入端二in2发生短接到外部负电源故障，且输入端一 ini输入的是正电压信 号时，进一步考虑钳位电压不对称模块，贝1J输出端一 outl的电压值高于输出端二out2,所 连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电压，该信号处理芯片输出第二电平 状态（例如高电平）。
[0048] 在输入端二in2发生短接到外部负电源故障，且输入端一 ini输入的是负电压信 号时，若输入信号幅值较小，钳位电压不对称模块对输出起主导作用，贝1J输出端一 out 1的 电压值高于输出端二〇ut2,所连接的信号处理芯片的正输入端电压高于其负输入端电压， 该信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。若输入信号幅值较大，输入信号对输出 起主导作用，则输出端一 outl的电压值低于输出端二out2,所连接的信号处理芯片的正输 入端电压低于其负输入端电压，该信号处理芯片输出第一电平状态（例如高电平）。
[0049] 由此可知，在输入端二in2发生短接到外部负电源故障，输出信号正常与否受到 差分输入信号幅值的影响。为了能检测到短路到电源故障，可令两个输入端ini、in2无输 入。正常情况下，两个输入端ini、in2无输入时输出端二out2的电压值高于输出端一 outl, 因此所连接的信号处理芯片输出第一电平状态（例如低电平）。如果发生了输入端二in2 短接到电源时，所连接的信号处理芯片输出第二电平状态（例如高电平）。
[0050] 以上六种情况的大小关系比较时均指电压幅值的绝对值的大小，将以上六种情况 整理如下表所示：
[0051] 差分输入电路差分输入电路信号处理芯片 结果 的输入信号 的输出信号 的输出信号 inl<in2 outl<out2 第一电平状态 正常工作___正常结果 ?η1>?π2 outl>out2 第二电平状态 令ini、in2的幅值 ^、 大小关系变化，可以 inl、in2短接 零 outl<out2 第一电平状态 区分正常结果与该 故障 inl<in2 outl<out2 第一电平状态 不影响信号处理芯 ini短接地___ inl>in2 outl>out2 第二电平状态 片的输出 inl<in2 outl<out2 第一电平状态 不影响信号处理芯 in2短接地___ inl>in2 outl>out2 第二电平状态 片的输出 令输入信号为零，可 ini短接高电令输入信号为 outl>out2 第二电平状态 以区分正常结果与 源或负电源 零 该故障 ΓΤ^ ~ 令输入信号为零，可 in2短接_电令输入fe号为 out 1> out 2 笫二电平状态 以区分正常结果与 源或负电源 零 该故障
[0052] 由此可见，在正常工作及各种故障情况下，本申请的差分输入电路或者不影响所 连接的信号处理芯片的正常输出，或者通过简单操作（令ini、in2的幅值大小关系变化、或 者令输入信号为零）即可方便地发现故障。
[0053] 以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来 说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种差分输入电路，两个输入端之间并联着输入等效电阻和输入等效滤波电容，两 个输出端之间并联着EMC滤波电容；其特征是，输入端一和输出端一之间串联着限流电阻 一和限流电阻三，输入端二和输出端二之间串联着限流电阻二和限流电阻四； 将限流电阻一和限流电阻三之间称为节点A，将限流电阻二和限流电阻四之间称为节 点B ;在直流电源与节点B之间串联着钳位电阻一和反向的钳位二极管一，在节点B和地之 间串联着反向的钳位二极管二和钳位电阻二；在直流电源与节点A之间串联着钳位电阻三 和反向的钳位二极管三，在节点A和地之间连接着反向的钳位二极管四； 所述钳位电阻一、钳位电阻二、钳位电阻三的取值满足：在差分输入信号为零，任意输 入端短路到高于直流电源电压、且钳位二极管一和钳位二极管三导通的前提下，输出端一 的电压值高于输出端二的电压值；在差分输入信号为零，任意输入端短路到低于地电位、且 钳位二极管二和钳位二极管四导通的前提下，输出端一的电压值高于输出端二的电压值； 在直流电源与输出端二之间连接着直流偏置电阻一，在输出端二与地之间连接着直流 偏置电阻二；在直流电源与输出端一之间连接着直流偏置电阻三，在输出端一与地之间连 接着直流偏置电阻四； 所述四个直流偏置电阻的取值满足：在差分输入信号为零，且两个输入信号均没有外 部直流偏置的前提下，输出端二的电压值高于输出端一的电压值，且高出的幅度小于正常 的输入差分信号的幅值。
2. 根据权利要求1所述的差分输入电路，其特征是，所述钳位电阻一、钳位电阻二、钳 位电阻三的取值满足：在差分输入信号为零，任意输入端短路到高于直流电源电位或短路 到低于地电位时，输出端一的电压值高于输出端二的电压值在17?50mV之间。
3. 根据权利要求1所述的差分输入电路，其特征是，所述四个直流偏置电阻的取值满 足：在差分输入信号为零，且两个输入信号均没有外部直流偏置时，输出端二的电压值高于 输出端一的电压值在50?300mV之间。
【文档编号】H03H1/00GK203896318SQ201420242075
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】秦运柏, 潘文, 姚伟, 余志洋, 程广欣 申请人:联合汽车电子有限公司