一种模拟信号隔离转换电路制造技术

一种模拟信号隔离转换电路，包含：前级转换调制电路、后级转换解调电路和分别连接前级转换调制电路输出端和后级转换解调电路输入端的隔离电容组；前级转换调制电路将模拟信号转换成PWM信号并对PWM信号进行占空比调制；隔离电容组实现信号隔离传输；后级转换解调电路将占空比调制信号解调成为PWM信号。本发明专利技术通过前后级电路调制解调的方式实现信号的模拟信号的转换与隔离，前级转换调制电路将模拟信号转换成PWM信号并对PWM信号进行占空比调制，后级转换解调电路通过检测电路实现占空比调制信号的还原后，再通过占空比解调技术将占空比调制信号解调成为PWM信号。电容器作为隔离器件，稳定、低成本、低功耗、便于集成，具有非常好的实用性。

An Analog Signal Isolation Conversion Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种模拟信号隔离转换电路
本专利技术涉及集成电路信号处理领域，尤其涉及一种模拟信号隔离转换电路。
技术介绍
在不同电压域的电子系统中经常需要对信号进行隔离，以确保系统的可靠性和安全性等指标。常用的数字信号隔离通过变压器、光电耦合器、霍尔器件等器件实现，而模拟信号的隔离转换却十分困难，通常需要将模拟信号转换成数字信号，再通过数字隔离器件进行信号隔离传输，此种方法需要多个隔离器件才能实现模拟信号隔隔离转换功能。考虑到成本、可靠性、器件尺寸等因素，光电耦合器是目前最普及的信号隔离器件，其通过光传输的方式实现了两个电压域间的电气隔离。但是由于光耦的温度特性差、功耗大和老化周期短、不易于半导体工艺集成等特点，导致光电耦合器面临很多应用瓶颈。
技术实现思路
本专利技术提供一种模拟信号隔离转换电路，通过特殊的占空比调制解调进行信号传输，并用电容器作为信号隔离器件，从而实现了模拟信号向PWM信号的转换，同时实现了信号隔离传输。为了达到上述目的，本专利技术提供一种模拟信号隔离转换电路，包含：前级转换调制电路、后级转换解调电路和分别连接前级转换调制电路输出端和后级转换解调电路输入端的隔离电容组；所述的前级转换调制电路将模拟信号转换成PWM信号并对PWM信号进行调制；所述的隔离电容组实现信号隔离传输；所述的后级转换解调电路将占空比调制信号解调成为PWM信号。所述的前级转换调制电路包含电压转PWM电路和调制电路，调制电路的输入端连接电压转PWM电路的输出端，电压转PWM电路将输入的模拟信号VIN转换成PWM信号PWM_IN，调制电路对PWM信号进行占空比调制，输出固定频率调制信号。调制电路将PWM信号的高电平转换成第一占空比的时钟周期，将PWM信号的低电平转换成第二占空比的时钟周期。第一占空比为75％且第二占空比为25％；或者第一占空比为25％且第二占空比为75％。所述的电压转PWM电路包含：积分滤波器，其正输入端输入模拟信号VIN，其负输入端输入高频脉宽调制信号PWM1，其输出端输出电压信号VINTEG；双路时钟信号产生电路，其输入端输入电压信号VINTEG，其输出端输出第一时钟信号CLK0和第二时钟信号CLK1；算法电路，其输入端输入第一时钟信号CLK0和第二时钟信号CLK1，其输出端输出高频脉宽调制信号PWM1和调频脉宽调制信号PWM_IN，高频脉宽调制信号PWM1和调频脉宽调制信号PWM_IN的平均占空比与第一时钟信号CLK0和第二时钟信号CLK1存在算法关系。所述的调制电路包含：信号调制电路，其输入端输入PWM_IN信号和基准时钟信号CK0，其输出端输出调制信号SIGX，信号调制电路用于对PWM_IN信号进行占空比调制，将PWM_IN的高电平转换成具有第一占空比周期的调制信号SIGX，将PWM_IN的低电平转换成具有第二占空比周期的调制信号SIGX；毛刺过滤电路，其输入端输入调制信号SIGX，其输出端输出第一固定频率调制信号SIG_MODU和第二固定频率调制信号SIG_MODU2，第二固定频率调制信号SIG_MODU2为第一固定频率调制信号SIG_MODU的取反，毛刺过滤电路用于过滤信号毛刺。所述的PWM_IN信号的高电平时间是基准时钟信号CK0周期的整数倍，所述的PWM_IN信号的低电平时间是基准时钟信号CK0周期的整数倍。所述的信号调制电路包含：分频触发器、与门、反相器、4输入的与或门、以及或门，基准时钟信号CK0经过分频触发器后产生分频时钟信号CK1，基准时钟信号CK0和分频时钟信号CK1输入到与门后输出信号CK_AND，基准时钟信号CK0和分频时钟信号CK1输入到或门后输出信号CK_OR，输入信号PWM_IN输入到反相器后输出信号PWM_INB，信号CK_AND、信号CK_OR、信号PWM_IN和信号PWM_INB共同输入到4输入的与或门504，其中信号CK_AND与信号PWM_INB相与，信号CK_OR与信号PWM_IN相与，两者的结果相或，得到过渡的调制信号SIGX输入毛刺过滤电路506。所述的毛刺过滤电路包含：迟延电路、异或门、以及毛刺过滤触发器，基准时钟信号CK0经过迟延电路后与基准时钟信号CK0共同输入到异或门，异或门输出触发信号TRIG，触发信号TRIG连接到毛刺过滤触发器的时钟信号端，调制信号SIGX输入到毛刺过滤触发器的数据端，触发信号TRIG的下降沿采样调制信号SIGX的状态，实现对毛刺的过滤。所述的后级转换解调电路包含检测电路和解调电路，解调电路的输入端连接检测电路的输出端，检测电路将电容耦合信号SIG_MODUB转换为电压信号SIG_MODUC，解调电路将电压信号SIG_MODUC解调为PWM信号。所述的隔离电容组包含第一隔离电容，其将调制后的第一固定频率信号SIG_MODU耦合后输入到检测电路。所述的检测电路包含：迟滞比较器，其正输入级连接第一隔离电容，正输入级输入第一电容耦合信号SIG_MODUB，其输出端输出电压信号SIG_MODUC；第一电阻，其一端连接电源，另一端连接迟滞比较器的正输入级；第二电阻，其一端连接迟滞比较器的正输入级，另一端接地；第三电阻，其一端连接电源，另一端连接迟滞比较器的负输入级；第四电阻，其一端连接迟滞比较器的负输入级，另一端接地。所述的检测电路包含：迟滞比较器，其正输入级连接第一隔离电容，正输入级输入第一电容耦合信号SIG_MODUB，其输出端输出电压信号SIG_MODUC；第五电阻，其一端连接偏置电压信号VREFX，另一端连接迟滞比较器的正输入级；第六电阻，其一端连接偏置电压信号VREFX，另一端连接迟滞比较器的负输入级。所述的隔离电容组包含第一隔离电容和第二隔离电容，所述的第一隔离电容将调制后的第一固定频率信号SIG_MODU耦合后输入到检测电路，所述的第二隔离电容将调制后的第二固定频率信号SIG_MODU2耦合后输入到检测电路。所述的检测电路包含：迟滞比较器，其正输入级连接第一隔离电容，正输入级输入第一电容耦合信号SIG_MODUB，其负输入级连接第二隔离电容，负输入级输入第二电容耦合信号SIG_MODU2B，其输出端输出电压信号SIG_MODUC；第一电阻，其一端连接电源，另一端连接迟滞比较器的正输入级；第二电阻，其一端连接迟滞比较器的正输入级，另一端接地；第三电阻，其一端连接电源，另一端连接迟滞比较器的负输入级；第四电阻，其一端连接迟滞比较器的负输入级，另一端接地。所述的检测电路包含：迟滞比较器，其正输入级连接第一隔离电容，正输入级输入第一电容耦合信号SIG_MODUB，其负输入级连接第二隔离电容，负输入级输入第二电容耦合信号SIG_MODU2B，其输出端输出电压信号SIG_MODUC；第五电阻，其一端连接偏置电压信号VREFX，另一端连接迟滞比较器的正输入级；第六电阻，其一端连接偏置电压信号VREFX，另一端连接迟滞比较器的负输入级。所述的解调电路包含：高电平时间转电压电路，其输入端输入延迟后的电压信号SIG_MODUC_DLY，其输出端输出高电平时间转换电压信号VH；低电平时间转电压电路，其输入端输入延迟后的电压信号SIG_MODUC_DLY，其输出端输出低电平时间转换电压信号VL；解调触发电路，其输入端输入高电平时间转换电压信号VH和低电平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟信号隔离转换电路，其特征在于，包含：前级转换调制电路、后级转换解调电路和分别连接前级转换调制电路输出端和后级转换解调电路输入端的隔离电容组；所述的前级转换调制电路将模拟信号转换成PWM信号并对PWM信号进行调制；所述的隔离电容组实现信号隔离传输；所述的后级转换解调电路将占空比调制信号解调成为PWM信号。

【技术特征摘要】
1.一种模拟信号隔离转换电路，其特征在于，包含：前级转换调制电路、后级转换解调电路和分别连接前级转换调制电路输出端和后级转换解调电路输入端的隔离电容组；所述的前级转换调制电路将模拟信号转换成PWM信号并对PWM信号进行调制；所述的隔离电容组实现信号隔离传输；所述的后级转换解调电路将占空比调制信号解调成为PWM信号。2.如权利要求1所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的前级转换调制电路包含电压转PWM电路和调制电路，调制电路的输入端连接电压转PWM电路的输出端，电压转PWM电路将输入的模拟信号VIN转换成PWM信号PWM_IN，调制电路对PWM信号进行占空比调制，输出固定频率调制信号。3.如权利要求2所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，调制电路将PWM信号的高电平转换成第一占空比的时钟周期，将PWM信号的低电平转换成第二占空比的时钟周期。4.如权利要求3所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，第一占空比为75％且第二占空比为25％；或者第一占空比为25％且第二占空比为75％。5.如权利要求3所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的电压转PWM电路包含：积分滤波器，其正输入端输入模拟信号VIN，其负输入端输入高频脉宽调制信号PWM1，其输出端输出电压信号VINTEG；双路时钟信号产生电路，其输入端输入电压信号VINTEG，其输出端输出第一时钟信号CLK0和第二时钟信号CLK1；算法电路，其输入端输入第一时钟信号CLK0和第二时钟信号CLK1，其输出端输出高频脉宽调制信号PWM1和调频脉宽调制信号PWM_IN，高频脉宽调制信号PWM1和调频脉宽调制信号PWM_IN的平均占空比与第一时钟信号CLK0和第二时钟信号CLK1存在算法关系。6.如权利要求3所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的调制电路包含：信号调制电路，其输入端输入PWM_IN信号和基准时钟信号CK0，其输出端输出调制信号SIGX，信号调制电路用于对PWM_IN信号进行占空比调制，将PWM_IN的高电平转换成具有第一占空比周期的调制信号SIGX，将PWM_IN的低电平转换成具有第二占空比周期的调制信号SIGX；毛刺过滤电路，其输入端输入调制信号SIGX，其输出端输出第一固定频率调制信号SIG_MODU和第二固定频率调制信号SIG_MODU2，第二固定频率调制信号SIG_MODU2为第一固定频率调制信号SIG_MODU的取反，毛刺过滤电路用于过滤信号毛刺。7.如权利要求6所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的PWM_IN信号的高电平时间是基准时钟信号CK0周期的整数倍，所述的PWM_IN信号的低电平时间是基准时钟信号CK0周期的整数倍。8.如权利要求6所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的信号调制电路包含：分频触发器、与门、反相器、4输入的与或门、以及或门，基准时钟信号CK0经过分频触发器后产生分频时钟信号CK1，基准时钟信号CK0和分频时钟信号CK1输入到与门后输出信号CK_AND，基准时钟信号CK0和分频时钟信号CK1输入到或门后输出信号CK_OR，输入信号PWM_IN输入到反相器后输出信号PWM_INB，信号CK_AND、信号CK_OR、信号PWM_IN和信号PWM_INB共同输入到4输入的与或门，其中信号CK_AND与信号PWM_INB相与，信号CK_OR与信号PWM_IN相与，两者的结果相或，得到过渡的调制信号SIGX输入毛刺过滤电路。9.如权利要求8所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的毛刺过滤电路包含：迟延电路、异或门、以及毛刺过滤触发器，基准时钟信号CK0经过迟延电路后与基准时钟信号CK0共同输入到异或门，异或门输出触发信号TRIG，触发信号TRIG连接到毛刺过滤触发器的时钟信号端，调制信号SIGX输入到毛刺过滤触发器的数据端，触发信号TRIG的下降沿采样调制信号SIGX的状态，实现对毛刺的过滤。10.如权利要求1所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的后级转换解调电路包含检测电路和解调电路，解调电路的输入端连接检测电路的输出端，检测电路将电容耦合信号SIG_MODUB转换为电压信号SIG_MODUC，解调电路将电压信号SIG_MODUC解调为PWM信号。11.如权利要求10所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的隔离电容组包含第一隔离电容，其将调制后的第一固定频率信号SIG_MODU耦合后输入到检测电路。12.如权利要求11所述的模拟信号隔离转换电路，其特征在于，所述的检测电路包含：迟滞比较器，其正输入级连接第一隔离电容，正输入级输入第一电容耦合信号SIG_MODUB，其输出端输出电压信号SIG_MODUC；第一电阻，其一端连接电源，另一端连接迟滞比较器的正输入级；第二电阻，其一端连接迟滞比较器的正输入级，另一端接地；第三电阻，其一端连接电源，另...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金桥，
申请(专利权)人：上海客益电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31