RS—232C接口逻辑电平转换电路

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在计算机标准的RS—232C接口中,TTL电平的串行数据需要转换成双极逻辑电平,以提高信号的噪声容限和传输中的抗干扰能力。

图1是一种专用于RS—232C接口的电平转换电路,它的优点是把微处理机μp发出的TTL串行数据,直接转换成RS—232C的双极逻辑电平传输信号(±5V),不需要使用负电压产生电路和专门的转换电路。此外,它使用了价格较低的CMOS模拟开关CD4053(国产型号CC4053),电路成本较低。CD4053的逻辑框图及真值表见图2和附表,由于图1中6脚INH端已接地,因而只有两种情况:当ABC=0时,开关S\(_{1}\)、S3、S\(_{5}\)分别接通;当ABC=1时,S2、S\(_{4}\)、S6分别接通。所有开关都是双向开关,即开关接通时,电流既可以从I/O端流向O/I端。也可由O/I端流向I/O端。

图1
图1 🔍原图 (615×453)
图2
图2 🔍原图 (682×600)
图3
图3 🔍原图 (907×417)

下面根据CD4053逻辑框图及真值表分析图1的工作原理。它的工作主要有两种情况。(1)数据输入C为TTL低电平时,电路可等效为图3(1)。开关S\(_{1}\)和S3接通,+5V电源对电容C\(_{2}\)充电;开关S5也接通,数据输出Z端通过S\(_{5}\)与+5V连通,故此时输出为+5V。(2)数据输入C为TTL高电平、且AB=1时,电路等效为图3(2)。开关S2被接通,C\(_{2}\)原来接+5V电源的一端被切换接地,故另一端对地呈负电压;同时S4和S\(_{6}\)通,使C2的负端通过S\(_{4}\)和S6与Z端连通,故此时输出接近-5V。另外,当时钟信号AB=0时,不管输入数据如何,Z保持+5V。

图4
图4 🔍原图 (701×268)

图1的上述接法因TTL高电平对应-5V输出,而TTL低电平对应+5V输出,故而称为反相输出。如果想获得相同相位的输出数据时,应将CD4053的3脚与5脚对换接线,这时的等效电路见图4。在图4(1)中,对应C=1,开关S\(_{2}\)和S4接通,使C\(_{2}\)上的负电荷给C1充电;同时S\(_{6}\)接通,使输出数据Z为+5V。在图4(2)中,对应C=0,S1和S\(_{3}\)接通,+5V为C2充电;同时S\(_{5}\)接通,C1上的负电压输出,故Z为-5V。

图5
图5 🔍原图 (651×301)

图1电路可以进一步简化。当印制板上有现成的时钟信号时,可以把施密特门CD40106构成的振荡器省掉。(许奇雄)