用于远距离传输的电路以及生物识别装置、门禁系统

摘要

本发明公开了一种用于远距离传输的电路以及生物识别装置、门禁系统，所述电路包括：电平输入端、第一电阻、第二电阻、第一开关、第二开关、第三开关和电平输出端，所述电平输入端通过第一电阻与第一开关的控制端连接，所述第一开关的第一端通过第二电阻与电源连接，所述第一开关的第二端接地，第一开关的第一端分别与第二开关和第三开关的控制端连接，第二开关的第一端与第三开关的第一端连接，第二开关的第一端连接电平输出端，第二开关的第二端接地，第三开关的第二端与电源连接。通过上述方式，解决了远距离传输电路信号驱动能力差导致的传输信号质量变形及其他问题的发生。

权利要求

1.一种用于远距离传输的电路，其特征在于，包括：

电平输入端、第一电阻、第二电阻、第一开关、第二开关、第三开关和电平输出端，所述电平输入端通过第一电阻与第一开关的控制端连接，所述第一开关的第一端通过第二电阻与电源连接，所述第一开关的第二端接地，第一开关的第一端分别与第二开关和第三开关的控制端连接，第二开关的第一端与第三开关的第一端连接，第二开关的第一端连接电平输出端，第二开关的第二端接地，第三开关的第二端与电源连接；

当所述电平输入端输入低电平时，第一开关处于断开状态，第三开关处于断开状态，第二开关处于闭合状态；

当所述电平输入端输入高电平时，第一开关处于闭合状态，第三开关处于闭合状态，第二开关处于断开状态；

所述第一开关为NPN型三极管，所述第一开关的控制端为基极，所述第一开关的第一端为集电极，所述第一开关的第二端为发射极；

所述第二开关为N型MOS管，所述第二开关的控制端为栅极，第二开关的第一端为漏极，第二开关的第二端为源极；所述第三开关为P型MOS管，所述第三开关的控制端为栅极，第三开关的第一端为漏极，第三开关的第二端为源极。

2.根据权利要求1所述的用于远距离传输的电路，其特征在于，所述电路还包括一滤波电路，所述滤波电路包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第一电感设置于电源与第二电阻间，第一电感的第一端连接第一电容的第一端，第一电感的第二端连接第二电容的第一端，所述第一电容的第二端与第二电容的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的用于远距离传输的电路，其特征在于，所述电路还包括一保护电路，所述保护电路包括自恢复保险和瞬变电压抑制二极管，所述自恢复保险的第一端连接电平输出端，自恢复保险的第二端连接所述第二开关的第一端，所述瞬变电压抑制二极管的第一端连接自恢复保险的第二端，所述瞬变电压抑制二极管的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的用于远距离传输的电路，其特征在于，所述电路还包括了抗干扰器件，所述抗干扰器件为铁氧体磁珠或第二电感，所述抗干扰器件连接在第二开关的第一端和自恢复保险之间。

5.根据权利要求4所述的用于远距离传输的电路，其特征在于，所述电路还包括一第三电容，所述第三电容的第一端连接第二开关的第一端，第三电容的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的用于远距离传输的电路，其特征在于，所述电路还包括一第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第一开关的控制端，第三电阻的第二端接地。

7.一种生物识别装置，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一所述的用于远距离传输的电路。

8.一种生物识别门禁系统，包括门禁受控终端，其特征在于，所述门禁系统还包括如权利要求7所述的生物识别装置，所述电平输出端连接门禁受控终端的输入端。

说明书

用于远距离传输的电路以及生物识别装置、门禁系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种用于远距离传输的电路以及生物识别装置、门禁系统电路。

背景技术

[0002] 通常电子门禁设备主要采用韦根信号进行数据传输，但是普通的TTL信号的传输距离在米级范围以内。常见的电子门禁设备，识别控制端(一般为指纹、虹膜等采集比对设备，)和门锁控制端(通过门禁控制器直接控制门锁的开关)距离较近，上述技术即可满足日常生活中一般需求，但是在金融、国防等安全等级要求极高的场所或领域，门锁控制端通常需要放置在安全级别很高的机房，所以就导致识别控制端的放置位置与门锁控制端的放置位置的距离较远，往往需要达到数十米甚至更远。

[0003] 数字信号的传输距离越远，受到的电磁干扰则越强烈，信号本身的衰减也越厉害，远距离传输线在传输数据信号时，传输线末端的信号质量会严重变形，导致门锁控制端无法正常解析数据信号，进而导致信号传输失败，使整套系统不能在预订的状态工作。

[0004] 如图1所示，为现有技术公开的一种用于远距离传输的电路，当电平输入端输入低电平时，三极管Q1断开，电平输出端通过电阻R2上拉至5V，电平输出端输出高电平；当电平输入端输入高电平时，三极管Q1闭合，电平输出端(OUT端)通过电阻R2上拉至地线，输出低电平。现有技术电路通过Q1和上拉电阻R2直接驱动，但是驱动电流很小，根据图1所示电路参数，其电流等于5V除以R2阻值，实现的驱动电流只有0.5mA，而传输线的长度越长，其本身电阻越大，导致的信号损耗也越大，所以减小驱动端的阻抗是优先要考虑的，最简单的方法是减小R2的电阻的阻值，通过减小该阻值，增加输出信号的驱动强度，但是，仅仅改变该阻值来增加输出信号的驱动强度的做法并不能够取得理想的效果，主要原因是该阻值越小，在Q1导通的时候，通过该电阻的电流也越大，造成设备功耗也越大，而且，电阻R2只是定制电阻，参数设定好后，该电阻并不适合每种环境下使用。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中远距离传输时信号驱动能力差等技术问题，本发明提供一种用于远距离传输的电路，包括：

[0006] 电平输入端、第一电阻、第二电阻、第一开关、第二开关、第三开关和电平输出端，所述电平输入端通过第一电阻与第一开关的控制端连接，所述第一开关的第一端通过第二电阻与电源连接，所述第一开关的第二端接地，第一开关的第一端分别与第二开关和第三开关的控制端连接，第二开关的第一端与第三开关的第一端连接，第二开关的第一端连接电平输出端，第二开关的第二端接地，第三开关的第二端与电源连接；

[0007] 当所述电平输入端输入低电平时，第一开关处于断开状态，第三开关处于断开状态，第二开关处于闭合状态；

[0008] 当所述电平输入端输入高电平时，第一开关处于闭合状态，第三开关处于闭合状态，第二开关处于断开状态。

[0009] 本发明另外提供了一种生物识别装置，包括所述的用于远距离传输的电路。

[0010] 本发明还提供了一种生物识别门禁系统，包括门禁受控终端，所述门禁系统还包括上述的生物识别装置，电平输出端连接门禁受控终端的输入端。

[0011] 本发明的一个技术方案具有以下优点或有益效果：

[0012] 本发明提供了一种用于远距离传输的电路，该电路的结构简单，与现有技术相比，当所述电平输入端输入高电平时，第一开关处于闭合状态，第三开关处于闭合状态，第二开关处于断开状态，电平输入端通过第三开关连接电源，实现了高电平的输出，输出该电流的驱动强度直接取决于电源的供电能力和第三开关的驱动能力，使得电平输出端的输出电流的驱动强度增强，通常可以达到一个安培甚至更大，为远距离信号传输提供了保障，并且该电路整体稳定性强，同时不会增加功耗，适合各种场景的应用，解决了远距离传输电路驱动能力差导致的传输信号质量变形及其他问题的发生。

附图说明

[0013] 图1为现有技术的一种用于远距离传输的电路的示意图；

[0014] 图2为本发明一个实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0015] 图3为本发明一个优选实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0016] 图4为本发明另一个优选实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0017] 图5为本发明又一个实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0018] 图6为本发明再一个实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0019] 图7为本发明另一个实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0020] 图8为本发明又一个实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0021] 图9为本发明再一个实施例的用于远距离传输的电路的示意图；

[0022] 图10为本发明一个实施例的生物识别装置的框图；

[0023] 图11为本发明一个实施例的生物识别门禁的框图。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

[0025] 一方面，本发明实施例提供了一种用于远距离传输的电路，该电路如图2所示，包括电平输入端、第一电阻、第二电阻、第一开关、第二开关、第三开关和电平输出端，其中所述电平输入端通过第一电阻与第一开关的控制端连接，所述第一开关的第一端通过第二电阻与电源连接，所述第一开关的第二端接地，第一开关的第一端分别与第二开关和第三开关的控制端连接，第二开关的第一端与第三开关的第一端连接，第二开关的第一端连接电平输出端，第二开关的第二端接地，第三开关的第二端与电源连接。本实施例中，所述电路工作状态下，所述第一开关在本电路中作为所述第二开关和第三开关的驱动开关，不在参与信号的传输，当所述电平输入端输入低电平时，第一开关处于断开状态，第三开关处于断开状态，第二开关处于闭合状态，电平输出端实现低电平输出；当所述电平输入端输入高电平时，第一开关处于闭合状态，第三开关处于闭合状态，第二开关处于断开状态，电平输出端实现高电平输出。

[0026] 本实施例中，当所述电平输入端输入高电平时，第一开关处于闭合状态，第三开关处于闭合状态，第二开关处于断开状态，电平输出端通过第三开关连接电源，实现了高电平的输出，输出该电流的驱动强度直接取决于电源的供电能力和第二开关的驱动能力，使得电平输出端的输出电流的驱动强度增强，通常可以达到一个安培甚至更大，为远距离信号传输提供了保障，并且该电路整体稳定性强，同时不会增加功耗，适合各种场景的应用，解决了远距离传输电路驱动能力差导致的传输信号质量变形及其他问题的发生。

[0027] 优选的，如图3所示，本实施例中所述第一开关为NPN型三极管，所述第一开关的控制端为基极，所述第一开关的第一端为集电极，所述第一开关的第二端为发射极。

[0028] 进一步的，所述电平输入端通过第一电阻与所述NPN型三极管的基极连接，所述NPN型三极管的集电极通过第二电阻与电源连接，所述NPN型三极管的发射极接地。

[0029] 优选的，如图4所示，本实施例中所述第二开关为N型MOS管，所述第二开关的控制端为栅极，第二开关的第一端为漏极，第二开关的第二端为源极；所述第三开关为P型MOS管，所述第三开关的控制端为栅极，第三开关的第一端为漏极，第三开关的第二端为源极。

[0030] 进一步的，所述N型MOS管和P型MOS管的栅极与NPN型三极管的集电极连接，所述N型MOS管的漏极与所述P型MOS管的漏极连接，且N型MOS管的漏极连接所述电平输出端，所述N型MOS管的源极接地，所述P型MOS管的源极连接电源。

[0031] 在上述优选实施例中，当电平输入端输入高电平(例如，1.8-5V)时，NPN型三极管打开，第二电阻与三极管之间的连接段输出低电平，从而P型MOS管打开，N型MOS管关断，电平输出端通过P型MOS管连接电源，实现了高电平的输出，输出该电流的驱动强度直接取决于电源的供电能力和P型MOS管的驱动能力，使得电平输出端的输出电流的驱动强度增强，通常可以达到一个安培甚至更大，为远距离信号传输提供了保障。

[0032] 作为一种举例说明，本发明实施例中的第一开关、第二开关和第三开关可以为继电器。

[0033] 作为上述优选实施例的一种改进，如图5所示，所述用于远距离传输的电路还包括一滤波电路，所述滤波电路包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第一电感设置于电源与第二电阻间，第一电感的第一端连接第一电容的第一端，第一电感的第二端连接第二电容的第一端，所述第一电容的第二端与第二电容的第二端接地。

[0034] 另外，所述滤波电路还可以使用低压差线性稳压器LDO来替代上述第一电感、第一电容和第二电容组成的滤波电路，会有更优的效果。

[0035] 韦根信号主要使用+5v表示高电平1，GND表示低电平0，所输出的数字信号由+5v的电源直接提供，但在数字电路中，给处理器等其他设备的供电也是+5v，经过转换后给处理器用电，在处理器和转换芯片工作时，会使电源产生一些文波或者噪声，此类文波或者噪声会直接影响+5v供电的电源质量，如果电源质量不好，含有文波或者噪声的信号经过传输线会被放大，最终导致信号传输失败，再者韦根信号传输只有几K的速率，所以需要滤除高频噪声。本实施例通过第一电感、第一电容和第二电容构成一个滤波电路(所述第一电感、第一电容和第二电容的参数可以根据需要传输的信号速率进行设置)，可以有效抑制和防止处理器和其他模块工作时产生的噪声通过电源进入传输信号，进一步的保障信号传输的稳定性。

[0036] 作为上述优选实施例的另一种改进，如图6所示，所述用于远距离传输的电路还包括一保护电路，所述保护电路包括自恢复保险和瞬变电压抑制二极管，所述自恢复保险的第一端连接电平输出端，自恢复保险的第二端连接所述第二开关的第一端，所述瞬变电压抑制二极管的第一端连接自恢复保险的第二端，所述瞬变电压抑制二极管的第二端接地。

[0037] 当电平输出端接收到外界的干扰引入高压信号，该信号通过所述自恢复保险后，所述瞬变电压抑制二极管则会在瞬时导通，此时流经自恢复保险会产生一个较大的电流，当该电流超过一定的阈值后，自恢复保险会直接断开，从而避免了电路中的其他器件受到过压过流的危害。通常情况下，如果传输线的干扰过大，在信号线上则会产生较大的电压波动，通过上述保护电路，可以对电路起到防护保护作用。

[0038] 进一步的，如图7所示，所述用于远距离传输的电路还包括一抗干扰器件，所述抗干扰器件为铁氧体磁珠或第二电感，所述抗干扰器件连接在第二开关的第一端和自恢复保险之间。

[0039] 进一步的，如图8所示，所述用于远距离传输的电路还包括一第三电容，所述第三电容的第一端连接第二开关的第一端，第三电容的第二端接地。

[0040] 所述抗干扰器件能够对高频信号产生较高的抗阻，从而能够有效抑制部分高平噪声，吸收部分线路中的反射、串扰等干扰。所述第三电容为一个去耦电容，该电容能够防止上述N型MOS管和P型MOS管在开关的过程中产生的开关噪声，防止在断开或闭合的瞬间产生过冲的情况发生。另外，所述抗干扰器件和第三电容也构成了一个滤波电路，进一步滤除传输线上的高频噪声，从而进一步保证信号传输的稳定性。

[0041] 作为上述实施例的再一种改进，如图9所示，所述用于远距离传输的电路还包括一第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第一开关的控制端，第三电阻的第二端接地。

[0042] 所述第三电阻通过下拉接地，给所述电路在初始上电开始工作时一个初始信号，进而保证初始状态下电平输出端是低电平，防止生物识别装置中MCU初始运行给电平输入端的传输信号状态不稳定，对设备造成一些错误的操作。

[0043] 另一方面，如图10所示，本发明实施例提供了一种生物识别装置，包括了上述实施例中任一所述的用于远距离传输的电路。

[0044] 本实施例中所述生物识别装置包括一个生物识别单元和所述用于远距离传输的电路，所述生物识别单元对获取的生物特征(如指纹、人脸、虹膜、声纹、掌纹、指静脉等)进行识别，根据识别结果生成控制信号，该控制信号通常从生物识别单元中的MCU输出，输入上述实施例中所述的用于远距离传输的电路的电平输入端，并从所述电路的电平输出端输出。

[0045] 本实施例中，通过所述电路，所述生物识别装置具有传输信号质量高，驱动能力强，抗干扰能力强，防护能力强等优势。

[0046] 再一方面，如图11所示，本发明实施例提供了一种生物识别门禁系统，包括门禁受控终端，还包括上述的生物识别装置，所述的电平输出端连接门禁受控端的输入端。

[0047] 本实施例中生物识别装置根据对获取的生物特征(如指纹、人脸、虹膜、声纹、掌纹、指静脉等)进行识别，根据识别结果生成控制信号，该控制信号输入上述实施例中所述的用于远距离传输的电路的电平输入端，并从所述电路的电平输出端输出，通过传输线与所述门禁受控终端的输入端连接，门禁受控终端根据输入的控制信号进行解析，根据解析结果进而控制门禁锁的打开或关闭。

[0048] 本实施例中，通过所述电路，所述生物识别门禁系统具有传输信号质量高，驱动能力强，抗干扰能力强，防护能力强等优势，解决了现有技术因传输距离的影响导致的传输信号质量变形及其他问题的发生。

[0049] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。