利用6N137光耦实现磁栅尺24伏差分信号转5伏单端信号

最近需要设计一个电路，实现一个磁栅尺输出的24伏差分信号转为5伏单端信号。因为要将这个电路集成到电路板上，所以想用最少的元器件来实现这个功能。

最终用一个光耦将此功能实现了。

本文结构如下:

目录

一、磁栅尺型号说明

二、信号转换目的及芯片选型

三、高速光耦6N137使用说明

四、差分信号通过光耦转单端电路

该磁栅尺型号是MTS H 10C F，意大利厂家GIVI MISURE生产。

在GIVI官网上可以查到这个MTS类型的磁栅尺。

官网上有该磁栅尺的型号标注。每个字母都是有含义的。见下图。528VL的意思是5到28伏供电都行。LINE DRIVER。

LINE DRIVER的信号输出是这样的。

这个磁栅尺用在了工业场合，采用24伏供电，这有助于提高其抗干扰性能。

信号输出出来后，需要应用单片机等控制器做数据的采集与分析。所以，需要将差分信号转换成为单端的信号，电压也要降低为5伏。

所以必须寻找一种芯片来实现差分转单端。

从TI官网找到了这么两种芯片SN75116

以及SN75179B

但是查到这两个芯片，推荐使用差分电压分别是±12伏和±15伏。尽管其最大电压能够承受25伏，可是长期工作仍然会损坏磁栅尺。因此这两种芯片不适合当前电压工作环境。

在电路应用中，要想降低电压，一般会用到光耦。使用方法也很简单，只需给信号串联一个限流电阻就行了。因此，这里也用光耦试试。

下图是6N137的基本参数。

下图是该高速光耦的外观和内部结构图。信号由2和3引脚输入，从6脚输出。VCC和GND负责供电，VE引脚负责使能。使能引脚可以悬空，区别是输入信号与输出信号是否相反。

真值表如下

光耦的一般用法是3脚接地，2脚通过限流电阻连接到输入信号。但是这都是单端信号用法，并不是差分信号。

用示波器实际测量的磁栅尺输出信号是下图这样的，并不是手册上所说，有的在0伏以上，有的在0伏以下。（我也不知道为什么，这里先不讨论了，欢迎留言一起讨论）

如果把两路信号的0伏线重合，是这样的，只有相位差，但是幅值好像都是0-24伏。

为了使用光耦将这个信号转换为5伏单端信号，采用的是将A-B-或者Z-信号接入6N137的3脚，而A B或者Z信号通过一个3.9K的电阻接入到6N137的2脚。限流电阻阻值的计算方法不在此讨论。

设计电路的时候，有一个地方没有注意到，就是6N137的输出引脚6应该上拉。不上拉就会出问题。看下图，在50毫伏的分辨率下，输出的方波在100毫伏上下波动，如果用2伏分辨率的话，那这个方波几乎就看不见了，更别说提供给单片机或其他处理器用了。

将上拉电阻焊接上。

输出波形正常了。5伏单端输出。

可以将这个电路用到自己的电路板上了。