一种直传模式数字隔离器及接收机制造技术

本申请提供一种直传模式数字隔离器及接收机，应用于集成电路接口技术领域，其中数字隔离器包括前置放大器电路、双阈值比较电路、钳位驱动电路和动态偏置电路。通过采用全新的自适应偏置电路结构实现数字隔离器，可以适用于全差分电容型数字隔离，以及通过反馈输出端动态监测信号以自适应设置放大器的偏置电流,从而尽可能降低在无信号传输情况下的静态电流消耗，还有通过在合适的信号通路上进行钳位驱动，避免了信号在传输过程中由于外部信号干扰出现误码的情况，通过测试结果表明该结构不容易受到噪声干扰，具有较好的传输可靠性。具有较好的传输可靠性。具有较好的传输可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种直传模式数字隔离器及接收机


[0001]本申请涉及集成电路接口
，具体涉及一种直传模式数字隔离器及接收机。

技术介绍

[0002]为实现在不同电压域间进行稳定可靠的数据传输，常采用电容、电磁耦合等方式进行数字隔离器设计。其中，电容型数字隔离器凭借其更快的速度、易集成度、高面积效率以及低功耗、低电磁干扰等特性已被广泛应用于隔离通讯。隔离器分为发送机及接收机两个模块，为实现高速信号的可靠、准确传输，常在发送机对输入信号进行调制、接收机译码器实现译码。
[0003]目前市场上的直传模式产品普遍采用智能分压技术，比如利用电容分压原理，在不需要调制和解调的情况下，实现电压信号跨越隔离介质的传输。虽然功耗较低，且可实现最高的传输速度，但由于该架构仅通过识别边沿实现信号的恢复，相比其它方案易受到噪声干扰造成传输可靠性降低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本说明书实施例提供一种直传模式数字隔离器及接收机，在数字隔离器的接收机进行了改进，通过动态调整接收机电路前置放大器的偏置电位进一步降低了容隔系统的功耗，并提高了传输可靠性。
[0005]本说明书实施例提供以下技术方案：
[0006]本说明书实施例提供一种直传模式数字隔离器，包括：前置放大器电路、双阈值比较电路、钳位驱动电路和动态偏置电路；
[0007]前置放大器电路为差分输入、差分输出的放大器电路，其中差分输入端用于接收机与发射机之间的直传模式连接；差分输出端与双阈值比较器电路的两个输入端对应连接；
[0008]双阈值比较器电路以前置放大器电路的差分输出为输入，利用预设的双阈值对来自所述差分输出端的信号进行比较后的差分输出；
[0009]钳位驱动电路设置于前置放大器电路的差分输入的信号通路上，以对输入到前置放大器电路的差分输入信号钳位到预设电平；
[0010]动态偏置电路利用双阈值比较器电路的输出信号产生偏置信号，并将偏置信号反馈至前置放大器电路的偏置端进行偏置调整。
[0011]优选地，前置放大器电路为伪差分的放大器电路，其中放大器电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2，第一NMOS管MN1的漏极通过第一电阻R1上拉至第一电源，第二NMOS管MN2的漏极通过第二电阻R2上拉至第一电源，第一NMOS管MN1的栅极和第二NMOS管MN2的栅极分别作为差分输入端，第一NMOS管MN1的漏极和第二NMOS管MN2的漏极分别作为差分输出端，第一NMOS管MN1的源极和第二NMOS管MN2的源极均连接于
信号地。
[0012]优选地，双阈值比较器电路包括第一支路和第二支路，其中第一支路由上到下分别为第三NMOS管MN3的漏源极、第三PMOS管MP3的源漏极和第三电阻R3依次相连，第二支路由上到下分别为第四NMOS管MN4的漏源极、第四PMOS管MP4的源漏极和第四电阻R4依次相连；
[0013]第三NMOS管MN3的栅极与第四PMOS管MP4的栅极的连接点，以及第四NMOS管MN4的栅极与第三PMOS管MP3的栅极的连接点，各自对应连接于前置放大器电路的差分输出端；
[0014]以及，第三PMOS管MP3的漏极与第三电阻R3的连接点，以及第四PMOS管MP4的漏极与第四电阻R4的连接点，作为双阈值比较器电路的差分电压输出端；
[0015]第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端均连接于信号地，第三NMOS管MN3的漏极、第四NMOS管的漏极均连接于第三电源。
[0016]优选地，钳位驱动电路包括第一电位支路、第二电位支路、第一驱动支路、第二驱动支路、第一钳位支路和第二钳位支路；
[0017]第一电位支路从上到下分别为第一偏置电阻R0、栅漏短接二极管式的偏置NMOS管MN0，其中偏置NMOS管MN0的栅漏极与第一偏置电阻R0的连接点设置为中值钳位电位位置；
[0018]第二电位支路从上到下分别为第一偏置电流源I1、第二偏置电阻Rup、中值点位位置、第三偏置电阻Rdn和第二偏置电流源I2，其中第一偏置电流源I1与第二偏置电阻Rup的连接点设置为上钳位电位位置，第三偏置电阻Rdn与第二偏置电流源I2的连接点设置为下钳位电位位置；
[0019]第一驱动支路从上到下分别为第一NPN管Q1的集电极及发射极、第三偏置电流源I3，其中第一NPN管Q1的基极连接于上钳位电位位置，第一NPN管Q1的发射极与第三偏置电流源I3的连接点设置为上电位点；
[0020]第二驱动支路从上到下分别为第四偏置电流源I4、第二PNP管Q2的发射极及集电极，其中第二PNP管Q2的基极连接于下钳位电位位置，第二PNP管Q2的发射极与第四偏置电流源I4的连接点设置为下电位点；
[0021]第一钳位支路从上到下分别为第三NPN管Q3的集电极及发射极、第四PNP管Q4的发射极及集电极，其中第三NPN管Q3的基极连接于下电位点，第四PNP管Q4的基极连接于上电位点；
[0022]第二钳位支路从上到下分别为第五NPN管Q5的集电极及发射极、第六PNP管Q6的发射极及集电极，其中第五NPN管Q5的基极连接于下电位点，第六PNP管Q6的基极连接于上电位点；
[0023]其中，第三NPN管Q3的发射极和第四PNP管Q4的发射极的连接点作为第一钳位节点，第五NPN管Q5的发射极和第六PNP管Q6的发射极的连接点作为第二钳位节点，对应连接于前置放大器电路的差分输入的信号通路上；
[0024]以及，偏置NMOS管MN0的源极、第二偏置电流源I2的一端、第三偏置电流源I3的一端、第二PNP管Q2的集电极、第四PNP管Q4的集电极、第六PNP管Q6的集电极均连接于信号地，第一偏置电阻R0的一端、第一偏置电流源I1的一端、第四偏置电流源I4的一端、第一NPN管Q1的集电极、第三NPN管Q3的集电极、第五NPN管Q5的集电极均连接于第四电源。
[0025]优选地，动态偏置电路包括第一耦合电容Ca、第二耦合电容Cb、第五电阻R5、第六
电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6、第五PMOS管MP5和第六PMOS管MP6；
[0026]第一耦合电容Ca、第七电阻R7构成第一高通滤波电路以向第八PMOS管MP8输入滤波后的信号，第一耦合电容Cb、第八电阻R8构成第二高通滤波电路以向第七PMOS管MP7输入滤波后的信号；
[0027]第八PMOS管MP8的漏极、第七PMOS管MP7的漏极、第五NMOS管MN5的栅极、第六NMOS管MN6的漏极和第六电阻R6相连，第五NMOS管MN5的源极、第六PMOS管MN6的栅极和第五电阻R5相连，第六PMOS管MP6的栅漏短接后与第五NMOS管MN5的漏极、第五PMOS管MP5的栅极相连，第五PMOS管MP5的漏极作为偏置信号的输出端；
[0028]第五PMOS管的源极、第六PMOS管的源极、第七本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直传模式数字隔离器，其特征在于，包括：前置放大器电路、双阈值比较电路、钳位驱动电路和动态偏置电路；前置放大器电路为差分输入、差分输出的放大器电路，其中差分输入端用于接收机与发射机之间的直传模式连接；差分输出端与双阈值比较器电路的两个输入端对应连接；双阈值比较器电路以前置放大器电路的差分输出为输入，利用预设的双阈值对来自所述差分输出端的信号进行比较后的差分输出；钳位驱动电路设置于前置放大器电路的差分输入的信号通路上，以对输入到前置放大器电路的差分输入信号钳位到预设电平；动态偏置电路利用双阈值比较器电路的输出信号产生偏置信号，并将偏置信号反馈至前置放大器电路的偏置端进行偏置调整。2.根据权利要求1所述的直传模式数字隔离器，其特征在于，前置放大器电路为伪差分的放大器电路，其中放大器电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2，第一NMOS管MN1的漏极通过第一电阻R1上拉至第一电源，第二NMOS管MN2的漏极通过第二电阻R2上拉至第一电源，第一NMOS管MN1的栅极和第二NMOS管MN2的栅极分别作为差分输入端，第一NMOS管MN1的漏极和第二NMOS管MN2的漏极分别作为差分输出端，第一NMOS管MN1的源极和第二NMOS管MN2的源极均连接于信号地。3.根据权利要求1所述的直传模式数字隔离器，其特征在于，双阈值比较器电路包括第一支路和第二支路，其中第一支路由上到下分别为第三NMOS管MN3的漏源极、第三PMOS管MP3的源漏极和第三电阻R3依次相连，第二支路由上到下分别为第四NMOS管MN4的漏源极、第四PMOS管MP4的源漏极和第四电阻R4依次相连；第三NMOS管MN3的栅极与第四PMOS管MP4的栅极的连接点，以及第四NMOS管MN4的栅极与第三PMOS管MP3的栅极的连接点，各自对应连接于前置放大器电路的差分输出端；以及，第三PMOS管MP3的漏极与第三电阻R3的连接点，以及第四PMOS管MP4的漏极与第四电阻R4的连接点，作为双阈值比较器电路的差分电压输出端；第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端均连接于信号地，第三NMOS管MN3的漏极、第四NMOS管的漏极均连接于第三电源。4.根据权利要求1所述的直传模式数字隔离器，其特征在于，钳位驱动电路包括第一电位支路、第二电位支路、第一驱动支路、第二驱动支路、第一钳位支路和第二钳位支路；第一电位支路从上到下分别为第一偏置电阻R0、栅漏短接二极管式的偏置NMOS管MN0，其中偏置NMOS管MN0的栅漏极与第一偏置电阻R0的连接点设置为中值钳位电位位置；第二电位支路从上到下分别为第一偏置电流源I1、第二偏置电阻Rup、中值点位位置、第三偏置电阻Rdn和第二偏置电流源I2，其中第一偏置电流源I1与第二偏置电阻Rup的连接点设置为上钳位电位位置，第三偏置电阻Rdn与第二偏置电流源I2的连接点设置为下钳位电位位置；第一驱动支路从上到下分别为第一NPN管Q1的集电极及发射极、第三偏置电流源I3，其中第一NPN管Q1的基极连接于上钳位电位位置，第一NPN管Q1的发射极与第三偏置电流源I3的连接点设置为上电位点；第二驱动支路从上到下分别为第四偏置电流源I4、第二PNP管Q2的发射极及集电极，其中第二PNP管Q2的基极连接于下钳位电位位置，第二PNP管Q2的发射极与第四偏置电流源I4
的连接点设置为下电位点；第一钳位支路从上到下分别为第三NPN管Q3的集电极及发射极、第四PNP管Q4的发射极及集电极，其中第三NPN管Q3的基极连接于下电位点，第四PNP管Q4的基极连接于上电位点；第二钳位支路从上到下分别为第五NPN管Q5的集电极及发射极、第六PNP管Q6的发射极及集电极，其中第五NPN管Q5的基极连接于下电位点，第六PNP管Q6的基极连接于上电位点；其中，第三NPN管Q3的发射极和第四PNP管Q4的发射极的连接点作为第一钳位节点，第五NPN管Q5的发射极和第六PNP管Q6的发射极的连接点作为第二钳位节点，对应连接于前置放大器电路的差分输入的信号通路上；以及，偏置NMOS管MN0的源极、第二偏置电流源I2的一端、第三偏置电流源I3的一端、第二PNP管Q2的集电极、第四PNP管Q4的集电极、第六PNP管Q6的集电极均连接于信号地，第一偏置电阻R0的一端、第一偏置电流源I1的一端、第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟逸飞，罗锋，肖知明，郭亚东，赵越，
申请(专利权)人：南开大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：