一种基于电容的信号隔离传输电路制造技术

一种基于电容的信号隔离传输电路，隔离电容组分别连接第一信号传输电路和第二信号传输电路，第一信号传输电路和第二信号传输电路都分别包含信号输入模块和信号输出模块，第一信号传输电路工作在输入模式时，则第二信号传输电路工作在输出模式，第二信号传输电路工作在输入模式时，则第一信号传输电路工作在输出模式，工作在输入模式时，只有信号输入模块工作，工作在输出模块时，只有信号输出模块工作，信号输入模块对输入信号进行占空比调制，输出固定频率的调制信号，隔离电容组实现信号隔离传输，信号输出模块对调制信号进行解调。本实用新型专利技术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实现了信号隔离传输。

A signal isolated transmission circuit based on capacitance

【技术实现步骤摘要】
一种基于电容的信号隔离传输电路
本技术涉及集成电路信号处理领域，尤其涉及一种基于电容的信号隔离传输电路。
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
本技术提供一种基于电容的信号隔离传输电路，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实现了信号隔离传输。为了达到上述目的，本技术提供一种基于电容的信号隔离传输电路，包含：结构完全一致的第一信号传输电路和第二信号传输电路，以及分别连接第一信号传输电路和第二信号传输电路的隔离电容组；所述的第一信号传输电路和第二信号传输电路都分别包含信号输入模块和信号输出模块，且第一信号传输电路和第二信号传输电路都可以分别工作在输入模式和输出模式，当工作在输入模式时，只有信号输入模块工作，信号输出模块不工作，当工作在输出模块时，只有信号输出模块工作，信号输入模块不工作；所述的第一信号传输电路工作在输入模式时，则第二信号传输电路工作在输出模式，所述的第二信号传输电路工作在输入模式时，则第一信号传输电路工作在输出模式；所述的信号输入模块对输入信号进行占空比调制，输出固定频率的调制信号；所述的隔离电容组实现信号隔离传输；所述的信号输出模块对调制信号进行解调。所述的信号输入模块为调制电路，调制电路将输入信号的高电平转换成第一占空比的时钟周期，将输入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％。所述的调制电路包含：信号调制电路，其输入端输入信号SIG_INL和基准时钟信号CK0，其输出端输出调制信号SIGX，其用于对信号进行占空比调制；毛刺过滤电路，其输入端输入调制信号SIGX，其输出端输出两个互为取反的固定频率调制信号SIG_ML和SIG_MLB，其用于过滤信号毛刺。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输入到或门输出信号CK_OR，输入信号SIG_INL输入到反相器输出信号SIG_INB，信号CK_AND、信号CK_OR、信号SIG_INL和信号SIG_INB共同输入到4输入的与或门，其中信号CK_AND与信号SIG_INB相与，信号CK_OR与信号SIG_INL相与，两者的结果相或，得到信号SIGX，信号SIGX便为过渡的调制信号。所述的毛刺过滤电路包含：迟延电路、异或门、毛刺过滤触发器、以及三态缓冲器，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，毛刺过滤触发器的正向输出端输出信号SIG_ML_BUF给三态缓冲器，反向输出端输出信号SIG_MLB_BUF给三态缓冲器，经过三态缓冲器输出高阻态输出信号SIG_ML和高阻态输出信号SIG_MLB。所述的信号输出模块包含检测电路和解调电路，检测电路的输入端连接隔离电容组，检测电路的输出端连接解调电路的输入端，检测电路将隔离电容组耦合过来的电荷信号SIG_MR转换成电压信号SIG_MRD，解调电路将电压信号SIG_MRD解调得到解调信号SIG_OUTR。所述的隔离电容组包含第一隔离电容，其将调制后的固定频率信号SIG_ML耦合后成为电荷信号SIG_MR。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，正输入级输入电荷信号SIG_MR，其输出端输出电压信号SIG_MRD，该迟滞比较器用于还原耦合前信号的时序信息；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，正输入级输入电荷信号SIG_MR，其输出端输出电压信号SIG_MRD，该迟滞比较器用于还原耦合前信号的时序信息；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，第一隔离电容将调制后的固定频率信号SIG_ML耦合后成为电荷信号SIG_MR，第二隔离电容将调制后的固定频率信号SIG_MLB耦合后成为电荷信号SIG_MRB。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，正输入级输入电荷信号SIG_MR，其负输入级连接第二隔离电容，负输入级输入电荷信号SIG_MRB，其输出端输出电压信号SIG_MRD；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，正输入级输入电荷信号SIG_MR，其负输入级连接第二隔离电容，负输入级输入电荷信号SIG_MRB，其输出端输出电压信号SIG_MRD；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_MRD_DLY，其输出端输出高电平时间转换电压信号VH，该高电平时间转电压电路用于将高电平时间量转换成电压量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_MRD_DLY，其输出端输出低电平时间转换电压信号VL，该低电平时间转电压电路用于将低电平时间量转换成电压量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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电容的信号隔离传输电路，其特征在于，包含：结构完全一致的第一信号传输电路和第二信号传输电路，以及分别连接第一信号传输电路和第二信号传输电路的隔离电容组；/n所述的第一信号传输电路和第二信号传输电路都分别包含信号输入模块和信号输出模块，且第一信号传输电路和第二信号传输电路都可以分别工作在输入模式和输出模式，当工作在输入模式时，只有信号输入模块工作，信号输出模块不工作，当工作在输出模块时，只有信号输出模块工作，信号输入模块不工作；/n所述的第一信号传输电路工作在输入模式时，则第二信号传输电路工作在输出模式，所述的第二信号传输电路工作在输入模式时，则第一信号传输电路工作在输出模式；/n所述的信号输入模块对输入信号进行占空比调制，输出固定频率的调制信号；/n所述的隔离电容组实现信号隔离传输；/n所述的信号输出模块对调制信号进行解调。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电容的信号隔离传输电路，其特征在于，包含：结构完全一致的第一信号传输电路和第二信号传输电路，以及分别连接第一信号传输电路和第二信号传输电路的隔离电容组；
所述的第一信号传输电路和第二信号传输电路都分别包含信号输入模块和信号输出模块，且第一信号传输电路和第二信号传输电路都可以分别工作在输入模式和输出模式，当工作在输入模式时，只有信号输入模块工作，信号输出模块不工作，当工作在输出模块时，只有信号输出模块工作，信号输入模块不工作；
所述的第一信号传输电路工作在输入模式时，则第二信号传输电路工作在输出模式，所述的第二信号传输电路工作在输入模式时，则第一信号传输电路工作在输出模式；
所述的信号输入模块对输入信号进行占空比调制，输出固定频率的调制信号；
所述的隔离电容组实现信号隔离传输；
所述的信号输出模块对调制信号进行解调。


2.如权利要求1所述的基于电容的信号隔离传输电路，其特征在于，所述的信号输入模块为调制电路，调制电路将输入信号的高电平转换成第一占空比的时钟周期，将输入信号的低电平转换成第二占空比的时钟周期。


3.如权利要求2所述的基于电容的信号隔离传输电路，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%。


4.如权利要求2所述的基于电容的信号隔离传输电路，其特征在于，所述的调制电路包含：
信号调制电路，其输入端输入信号SIG_INL和基准时钟信号CK0，其输出端输出调制信号SIGX，其用于对信号进行占空比调制；
毛刺过滤电路，其输入端输入调制信号SIGX，其输出端输出两个互为取反的固定频率调制信号SIG_ML和SIG_MLB，其用于过滤信号毛刺。


5.如权利要求4所述的基于电容的信号隔离传输电路，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输入到或门输出信号CK_OR，输入信号SIG_INL输入到反相器输出信号SIG_INB，信号CK_AND、信号CK_OR、信号SIG_INL和信号SIG_INB共同输入到4输入的与或门，其中信号CK_AND与信号SIG_INB相与，信号CK_OR与信号SIG_INL相与，两者的结果相或，得到信号SIGX，信号SIGX便为过渡的调制信号。


6.如权利要求5所述的基于电容的信号隔离传输电路，其特征在于，所述的毛刺过滤电路包含：
迟延电路、异或门、毛刺过滤触发器、以及三态缓冲器，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，毛刺过滤触发器的正向输出端输出信号SIG_ML_BUF给三态缓冲器，反向输出端输出信号SIG_MLB_BUF给三态缓冲器，经过三态缓冲器输出高阻态输出信号SIG_ML和高阻态输出信号SIG_MLB。


7.如权利要求1所述的基于电容的信号隔离传输电路，其特征在于，所述的信号输出模块包含检测电路和解调电路，检测电路的输入端连接隔离电容组，检测电路的输出端连接解调电路的输入端，检测电路将隔离电容组耦合过来的电荷信号SIG_MR转换成电压信号SIG_MRD，解调电路将电压信号SIG_MRD解调得到解调信号SIG_OUTR。


8.如权利要求7所述的基于电容的信号隔离传输电路，其特征在于，所述的隔离电容组包含第一隔离电容，其将调制后的固定频率信号SIG_ML耦合后成为电荷信号SIG_MR。


9.如权利要求8所述的基于电容的信号隔离传输电路，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，正输入级输入电荷信号SIG_MR，其输出端输出电压信号SIG_MRD，该迟滞比较器用于还原耦合前信号的时序信息；
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。


10.如权利要求8所述的基于电容...

【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：新型
国别省市：上海;31