一种数字信号隔离器制造技术

本实用新型专利技术提供一种数字信号隔离器。所述数字信号隔离器包括发送模块和接收模块，发送模块用于将输入信号转换为两个不同幅值的电压信号同时将电压信号通过变压器方式发送给接收模块，接收模块用于将接收到的两个不同幅值的电压信号转换为一个相应脉冲宽度的输出信号。本实用新型专利技术的优点是：本实用新型专利技术无需对反脉冲进行特殊处理，从而提高了通讯速率。同时本实用新型专利技术电路结构简单，较容易实现；具有较高的共模电压抑制能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于新型电子电路领域，具体涉及一种数字信号隔离器。
技术介绍
随着高速和高质量自动测试设备需求的增加，高速隔离通信接口是必需的。电子系统中，不同的集成电路芯片之间的数字信号和模拟信号需要进行交互传递，为了集成电路之间信号和电源互不干扰，这样就要求集成电路之间有很高的电阻隔离特性。实现电子系统之间的隔离多采用光电耦合来实现，但其功耗、速度、隔离电压等方面往往不能达到最优。光电耦合的工作方式是输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，这就完成了电-光-电的转换过程，从而起到输入、输出、隔离的作用。其优点是信号单向传输，具有较高的隔离电压和抗干扰能力；其缺点也比较明显，速度不会特别快，LED功耗较大，工作时间较长LED很容易老化。由于光耦的种种缺点，工业界研发了基于高压电容和变压器的隔离通讯接口，但因高压电容的隔离电压有限，变压器隔离通讯作为主流研究方向。目前基于变压器的隔离通讯接口有几种调制方式：置位复位调制、幅度调制、脉冲技术调制和脉冲极性调制。传输速率方面以置位复位调制和脉冲极性调制为优，但是置位复位调制方式需要两个变压器来传输信号，而脉冲极性调制仅仅需要一个变压器。但是脉冲极性调制方式在实现过程中会产生反向脉冲，这种反向脉冲对脉冲极性调制来说是致命的，需要对反向脉冲进行抑制，这样会降低通讯速度。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出了基于脉冲幅度的调制方式的一种数字信号隔离器。通过脉冲幅度调制产生不同幅度的脉冲用于指示输入信号的上升沿或下降沿。本技术的技术方案是：一种数字信号隔离器，包括发送模块和接收模块；发送模块包括正相边沿检测模块、反相边沿检测模块、非重叠逻辑控制模块、电流产生电路模块、主线圈N1以及逻辑门电路非门U15和与门U16；输入信号IN分别连接正相边沿检测模块的输入IN和反相边沿检测模块的输入IN；正相边沿检测模块的输出OUT连接非重叠逻辑控制模块的输入IN；反相边沿检测模块的输出OUT通过非门U15连接与门U16的一个输入端；非重叠逻辑控制模块的一个输出端OUT1作为信号SP连接电流产生电路模块的输入SP；非重叠逻辑控制模块的另一个输出端OUT2连接与门U16的另一个输入端；与门U16的输出端作为信号SN连接电流产生电路模块的输入SN；电流产生电路模块的输出连接主线圈N1的一端，主线圈N1的另一端接地gnd1；接收模块包括次线圈N2、高通滤波器模块、信号放大电路模块、比较电路模块和波形处理电路模块；次线圈N2产生的电压通过高通滤波器模块滤波后输入给信号放大电路模块，信号放大电路模块将放大后的信号输入给比较电路模块，比较电路模块的输入给波形处理电路模块，信号经波形处理电路模块处理后作为输出out；所述接收模块还包括给信号放大电路模块提供偏置电压的偏置电路。为了增大信号SP和信号SN的驱动能力：优选的，发送模块还包括缓冲器U17和缓冲器U18；非重叠逻辑控制模块中与门U13的输出通过缓冲器U17作为信号SP连接电流产生电路模块；与门U16的输出通过缓冲器U18作为信号SN连接电流产生电路模块。优选的，所述正相边沿检测模块包括与非门U11和第一延时单元；输入IN连接与非门U11的一个输入端；输入IN通过第一延时单元连接与非门U11的另一个输入端；与非门U11的输出端作为正相边沿检测模块的输出端OUT。优选的，所述反相边沿检测模块包括或非门U12和第二延时单元；输入IN连接或非门U12的一个输入端；输入IN通过第二延时单元连接或非门U12的另一个输入端；或非门U12的输出端作为反相边沿检测模块的输出端OUT。进一步优选的：第一延时单元或第二延时单元为串联的非门逻辑电路RC延时电路。优选的，所述非重叠逻辑控制模块包括与门U13和或门U14；非重叠逻辑控制模块的输入IN分别连接与门U13和或门U14的一个输入端；与门U13和或门U14交叉耦合；与门U13的输出端作为非重叠逻辑控制模块的一个输出端OUT1；或门U14的输出端作为非重叠逻辑控制模块的另一个输出端OUT2。为了使电流产生电路模块产生不同的输出电流I1：优选的，所述电流产生电路模块包括电流源IP、电流源IN以及开关K1和开关K2；输入信号SP通过开关K1控制电流源IP的接入状态、输入信号SN通过开关K2控制电流源IN的接入状态。进一步优选的，所述电流产生电路模块中所述电流源IP、电流源IN为不同尺寸MOS管MP1和MP2；MP1和MP2的源级共同连接电源vdd1；MP1的栅极
接信号SP，MP2的的栅极接信号SN；MP1和MP2的漏极共同接输出端I1。更进一步优选的，所述电流产生电路模块中还包括MOS管MP3和MN1、电阻R1；MP1和MP2的漏极共同连接MP3的源级，MP3的漏极接输出端I1，同时MP3的栅极接信号SN；输出端I1通过电阻R1连接NMOS管MN1的漏极，MN1的源级连接地gnd1，MN1的栅极连接信号SN。优选的：所述高通滤波器模块包括电容Cfil和电阻Rfil；输入端接电容Cfil的一端，电容Cfil的一端的另一端与电阻Rfil的一端相连接作为输出端out；电阻Rfil的另一端接bias。优选的：所述信号放大电路模块为共源级放大电路、共漏极放大电路或者差分运算放大器。进一步优选的：所述信号放大电路模块为共源级放大电路；信号放大电路包括MOS管MN21和电阻R21、输入Vin接MN21的栅极，MN21的源级接地gnd2，MN21的漏极接电阻R21的一端，同时MN21的漏极与电阻R21链接的一端作为输出端Vout、电阻R21的另一端接电源vdd2。优选的：所述比较电路模块根据放大电路模块的输出信号的电压值与所设置的两个阈值的大小的不同，产生两个比较输出值。进一步优选的：所述比较电路模块包括两个比较器：第一比较器和第二比较器、还包括用于产生阈值的分压电阻：电阻R22、电阻R23和电阻R24。具体连接关系为：从电源vdd2到地gnd2电阻R22、电阻R23和电阻R24依次串联；电阻R22和电阻R23相连的一端接第一比较器的正相输入端；电阻R23和电阻R24相连的一端接第二比较器的正相输入端；电阻R22和电阻R23相连的一端的分压值为VrefH、电阻R23和电阻R24相连的一端的分压值为VrefL。输入Vin连
接第一比较器的反相输入端和第二比较器的反相输入端。第一比较器的输出端为输出信号VPL、第二比较器的输出端为输出信号VPH。所述波形处理电路模块包括异或门U21、D触发器U22、缓冲器U23以及第三延迟单元；输入信号VPL接异或门U21的一个输入端；输入信号VPH接异或门U21的另一个输入端；同时输入信号VPH通过第三延迟单元延迟后的信号Vd接D触发器U22的数据端D；异或门U21的输出端输出的信号Vck接D触发器U22的时钟端clk；D触发器U22的输出端Q接缓冲器U23的输入端；缓冲器U23的输出端为波形处理电路模块的输出端OUT。为了使信号放大电路模块工作在合适的静态工作点，因此需要偏置电路。优选的：所述偏置电路模块包括MOS管MN22和电流源I21；MN22采用二极管连接方式，MN22的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字信号隔离器，其特征在于：包括发送模块和接收模块；发送模块包括正相边沿检测模块、反相边沿检测模块、非重叠逻辑控制模块、电流产生电路模块、主线圈N1以及逻辑门电路非门U15和与门U16；输入信号IN分别连接正相边沿检测模块的输入IN和反相边沿检测模块的输入IN；正相边沿检测模块的输出OUT连接非重叠逻辑控制模块的输入IN；反相边沿检测模块的输出OUT通过非门U15连接与门U16的一个输入端；非重叠逻辑控制模块的一个输出端OUT1作为信号SP连接电流产生电路模块的输入SP；非重叠逻辑控制模块的另一个输出端OUT2连接与门U16的另一个输入端；与门U16的输出端作为信号SN连接电流产生电路模块的输入SN；电流产生电路模块的输出连接主线圈N1的一端，主线圈N1的另一端接地gnd1；接收模块包括次线圈N2、高通滤波器模块、信号放大电路模块、比较电路模块和波形处理电路模块；次线圈N2产生的电压通过高通滤波器模块滤波后输入给信号放大电路模块，信号放大电路模块将放大后的信号输入给比较电路模块，比较电路模块的输入给波形处理电路模块，信号经波形处理电路模块处理后作为输出out；所述接收模块还包括给信号放大电路模块提供偏置电压的偏置电路。...

【技术特征摘要】
1.一种数字信号隔离器，其特征在于：包括发送模块和接收模块；发送模块包括正相边沿检测模块、反相边沿检测模块、非重叠逻辑控制模块、电流产生电路模块、主线圈N1以及逻辑门电路非门U15和与门U16；输入信号IN分别连接正相边沿检测模块的输入IN和反相边沿检测模块的输入IN；正相边沿检测模块的输出OUT连接非重叠逻辑控制模块的输入IN；反相边沿检测模块的输出OUT通过非门U15连接与门U16的一个输入端；非重叠逻辑控制模块的一个输出端OUT1作为信号SP连接电流产生电路模块的输入SP；非重叠逻辑控制模块的另一个输出端OUT2连接与门U16的另一个输入端；与门U16的输出端作为信号SN连接电流产生电路模块的输入SN；电流产生电路模块的输出连接主线圈N1的一端，主线圈N1的另一端接地gnd1；接收模块包括次线圈N2、高通滤波器模块、信号放大电路模块、比较电路模块和波形处理电路模块；次线圈N2产生的电压通过高通滤波器模块滤波后输入给信号放大电路模块，信号放大电路模块将放大后的信号输入给比较电路模块，比较电路模块的输入给波形处理电路模块，信号经波形处理电路模块处理后作为输出out；所述接收模块还包括给信号放大电路模块提供偏置电压的偏置电路。2.如权利要求1所述的数字信号隔离器，其特征在于：发送模块还包括缓冲器U17和缓冲器U18；非重叠逻辑控制模块中与门U13的输出通过缓冲器U17作为信号SP连接电流产生电路模块；与门U16的输出通过缓冲器U18作为信号SN连接电流产生电路模块。3.如权利要求1所述的数字信号隔离器，其特征在于：所述正相边沿检测模块包括与非门U11和第一延时单元；输入IN连接与非门U11的一个输入端；输
\t入IN通过第一延时单元连接与非门U11的另一个输入端；与非门U11的输出端作为正相边沿检测模块的输出端OUT。4.如权利要求1所述的数字信号隔离器，其特征在于：所述反相边沿检测模块包括或非门U12和第二延时单元；输入IN连接或非...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启东，
申请(专利权)人：西安矽源半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61