CN106100682B - 单路、多路信号隔离传输系统及全双工通信系统 - Google Patents

单路、多路信号隔离传输系统及全双工通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及由电容隔离传输信号处理电路构成的单路、多路信号隔离传输系统及全双工通信系统。一种单路信号隔离传输系统，包括发送模块、接收模块以及设于发送模块与接收模块之间的电容隔离器，电容隔离器，采用单电容来传输单路信号，包括一只信号传输电容，信号传输电容两侧的电压是变化的，电压变化信号在每个周期生成一对正负尖脉冲信号；还包括一只共模电容，其两侧的电压相对两侧的地电压是不变的；接收模块，包括尖脉冲检测模块，以将信号传输电容上的电压与共模电容上的电压进行比较，来检测信号传输电容上电压的变化信号。

Description

单路、多路信号隔离传输系统及全双工通信系统
技术领域
本发明涉及一种信号隔离传输控制系统，更涉及一种电容隔离传输信号处理电路构成的单路、多路信号隔离传输系统及全双工通信系统。
背景技术
随着工业技术快速发展，信号隔离传输控制技术得到了广泛运用，系统内部模块电路越来越复杂，电路模块之间的联系越来越紧密，当在模块电路与模块电路之间存在了地电位压差很大的情况下，为了模块与模块之间能够正常进行信号通信，保证系统能够正常运行，那么就需要利用隔离技术来解决上述问题，目前业内存在的隔离技术有：光耦隔离、变压器隔离、电容隔离等。其中光耦隔离技术存在了传输速度慢，且使用寿命较短的缺点，而变压器隔离技术占用体积大，在高速传信号过程中易收到外部强电磁共模干扰的缺点，而电容隔离技术能够解决上述问题，电容占用面积小，且在使用差分采样模式的情况下，能够很好的解决共模干扰问题，保证信号传输正确率。
传统电容隔离技术，采用双电容传输单路信号，利用正负尖脉冲信号差分比较，能够为副边信号解调输入端提供更大的差分电压幅度，同时由于采用双路，这样能够解决共模干扰问题，防止外部电磁干扰的影响。同时双路能够较好的平衡信号传输时为两端地带来的干扰。但是由于每一路电容的传输都需要采用两个电容来执行，如果需要传输N路信号，那么就必须采用2N个电容才能完成N路信号的传输，这样无疑就产生了大量的电容浪费，且无论电容是设计在芯片晶圆上，还是设计在PCB板上，或者采用单立原件，考虑到电容与电容之间距离等参数，都会占用很大的空间，这对于需要实现小体积系统来说，采用双路传输信号，就会为小体积化设计带来固有的空间限制。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点和局限性，本发明涉及一种信号隔离传输系统，更涉及一种电容隔离传输信号处理电路能够更好的解决上述问题。在不使用双路传输信号的情况下，能够保证不受外部共模信号干扰的影响，保证信号传输的准确性，同时能够减少电容的使用数量，为系统的小体积化设计节省空间。
为了实现上述目的，根据本发明提供一种单路信号隔离传输系统，包括发送模块、接收模块以及设于发送模块与接收模块之间的电容隔离器，电容隔离器，采用单电容来传输单路信号，包括一只信号传输电容，信号传输电容两侧的电压是变化的，电压变化信号在每个周期生成一对正负尖脉冲信号；其中，发送模块具有发送侧外部信号输入，接收模块具有接收侧信号输入端，信号传输电容连接在发送侧外部信号输入与接收侧信号输入端之间；还包括一只共模电容，其两侧的电压相对两侧的地电压是不变的；其中，发送模块具有发送侧偏置端，接收模块具有接收侧偏置端，共模电容连接在发送侧偏置端与接收侧偏置端之间；接收模块，包括尖脉冲检测模块，以将同一侧信号传输电容上的电压与共模电容上的电压进行比较，来检测信号传输电容上电压的变化信号。
优选的，所述信号传输电容，以尖脉冲的方式传送信号。所述接收模块，还包括电阻模块，设置在接收侧信号输入端与接收侧偏置端之间，包括第一电阻、第二电阻和偏置电压端，第一电阻的一端连接至接收侧信号输入端，第一电阻的另一端分别连接至第二电阻的一端及偏置电压端，第二电阻的另一端连接至接收侧偏置端。
本发明还提供一种多路信号隔离传输系统，包括若干发送模块、若干接收模块以及设于发送模块与接收模块之间的电容隔离器，电容隔离器，采用单电容来传输单路信号，包括若干信号传输电容，信号传输电容两侧的电压是变化的，电压变化信号在每个周期生成一对正负尖脉冲信号；其中，各发送模块具有发送侧外部信号输入，各接收模块具有接收侧信号输入端，每一信号传输电容连接在一发送侧外部信号输入与一接收侧信号输入端之间；还包括一只共模电容，其两侧的电压相对两侧的地电压是不变的；其中，发送模块具有一发送侧偏置端，接收模块具有一接收侧偏置端，共模电容连接在发送侧偏置端与接收侧偏置端之间；接收模块，包括尖脉冲检测模块，以将同一侧信号传输电容上的电压与共模电容上的电压进行比较，来检测信号传输电容上电压的变化信号。
相应的，本发明还提供一种全双工通信系统，包括原边模块、副边模块以及设于原边模块与副边模块之间的电容隔离器，其中，原边模块包括原边侧发送模块和原边侧接收模块，副边模块包括副边侧接收模块和副边侧发送模块，电容隔离器，采用单电容来传输单路信号，包括两只信号传输电容，信号传输电容两侧的电压是变化的，电压变化信号在每个周期生成一对正负尖脉冲信号；其中，各发送模块具有发送侧外部信号输入，各接收模块具有接收侧信号输入端，每一信号传输电容连接在一发送侧外部信号输入与一接收侧信号输入端之间；还包括一只共模电容，其两侧的电压相对两侧的地电压是不变的；其中，原边模块具有一原边侧偏置端，副边模块具有一副边侧偏置端，共模电容连接在原边侧偏置端与副边侧偏置端之间；接收模块，包括尖脉冲检测模块，以将同一侧信号传输电容上的电压与共模电容上的电压进行比较，来检测信号传输电容上电压的变化信号。
所述单路信号隔离传输系统，包括原边发送接收模块10、隔离器11、以及副边发送接收模块12。
所述原边发送接收模块10内部包含了外部输入信号的检测电路模块，隔离器11的驱动电路模块，内部共模电压模块，共模电容驱动电路模块、以及电容尖脉冲电压检测电路模块。
所述外部输入信号的检测电路模块，主要作用是将外部叠加了干扰信号的电平信号转化成幅值与原边芯片电源电压一致的逻辑方波信号；
所述隔离器11的驱动电路，主要作用是驱动外部隔离器，保证隔离器的原边端口的电压快速变化；
所述内部共模电压模块，主要作用是为内部的共模电容连接端口与电容尖脉冲电压检测端口提供偏置电压；
优选地，所述共模电压产生电路提供的偏置电压需要具备一定的灌电流能力与拉电流能力，且提供的偏置电压能够保证内部电路在不同的芯片电源电压下能够正常工作；
更优选地，为了便于在电容器的输出端口电压产生合适的尖脉冲电压，共模电压产生电路与共模电容连接端口，共模电压产生电路与电容尖脉冲电压检测端口之间都必须通过具备一定阻值的电阻来连接。
所述共模电容驱动电路模块，主要作用是提供偏置电压，维持共模电容侧边的电压不变，便于尖脉冲电压与共模电容侧边电压之间的比较。
所述电容尖脉冲电压检测电路，主要作用是检测信号传输电容上的正负尖脉冲电压信号。
优选地，电容尖脉冲电压检测电路通过比较信号传输电容上的正负尖脉冲电压信号与共模电容侧边电压来实现不受外部电磁干扰的影响。
所述副边发送接收模块12的作用与所述原边发送接收模块10的作用一样，此处就不再做多余叙述。
所述隔离器11的主要起到隔离原副边的作用，并且以尖脉冲的方式传送信号，其中传送信号的电容(Cp_s1,...Cp_sn,Cs_p1,...Cs_pn)两侧的电压是变化的，而非传送信号的电容(Ccom)两侧的电压相对于各自侧边地的电压是不变的。
优选地，所述传送信号的电容(Cp_s1,...Cp_sn,Cs_p1,...Cs_pn)中的每一个电容都负责传送一路信号，各个电容之间传送信号是独立的；
更优选地，所述非传送信号的电容(Ccom)是不用传送信号的，其两端侧边分别连接至各自侧边的偏置电压，主要负责为电容尖脉冲电压检测电路模块提供比较偏置电压，去除受外部影响的共模干扰。
应用上述技术方案，所需要传送的信号仅需要通过一个电容就可以传送的对应侧边芯片，通过电容尖脉冲电压检测模块是通过比较同一侧芯片上的传送信号电容上的电压与非传送信号电容上的电压来实现尖脉冲电压信号的检测，外部强电磁干扰对电容上电压影响的相位是同相的，这样就不会受外部强电磁干扰，保证信号在电容上传送的准确率，同时由于采用单路电容来传送信号，也能够也为系统的小体积化设计节省空间。
附图说明
图1为传统电容隔离信号传输的示意性原理框图；
图2为本发明的电容隔离信号传输系统的示意性原理框图；
图3为本发明的单路单方向信号传输系统的电路原理图；
图4为本发明的单路单方向信号传输重要节点的信号波形图；
图5为本发明的多路单方向信号传输系统的电路原理图；
图6为本发明的双向传输信号系统的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在电气隔离实现方式中，采用电容来进行隔离，占用的面积小，寿命高，且对于防电磁干扰的影响能力最强。
图1是传统型电容隔离信号传输的示意性原理框图，图1内部仅仅示意从原边向副边传送信号的信号通路，未绘出从副边向原边传送信号的信号通路。一种多路电容隔离信号传输电路，主要分为三个功能模块，原边发送接收模块10、电容隔离器11、以及副边发送接收模块12，原边发送接收模块10的驱动输出端口连接至电容隔离器11的输入端口，电容隔离器11的输出端口则连接到副边发送接收模块12的输入端口。原边发送接收模块10内部仅仅示意出了信号发送功能，即将外部的输入信号转化成信号幅度同原边发送接收模块10电源电压相等的方波驱动信号，驱动外部的电容隔离器11中的若干单元电容；在电容隔离器11中，从原边发送接收模块10向副边发送接收模块12传送信号，每一路信号的传送都需要一组成对的电容来实现，该电容即可称为信号传输电容。现以第一路信号传输为例，成对的信号传输电容包括电容Cp_s1a与电容Cp_s1b，电容Cp_s1a与电容Cp_s1b的输入端接收的信号为逻辑方波驱动信号，且两个输入端的信号正好反相，而在电容Cp_s1a与电容Cp_s1b的输出端所得到的信号为一组正好相反的尖脉冲电压信号；副边发送接收模块12内部仅仅示意出了信号接收功能，且副边内部的信号接收模块通常采用差分比较器来实现信号采样，对电容Cp_s1a与电容Cp_s1b的两个输出端上电压进行差分比较，通过差分比较形式能够非常有效的屏蔽外部电磁干扰的影响。
但是从图1所示出的功能图可以发现，每一路信号的传送都是需要一组成对电容来实现，如果此时从原边向副边需要传送n组数据，那么意味着就需要2n个电容。这样所占用的空间太大，而且能够耐高压的电容，无论是在集成电路内部晶圆上去实现还是在外部PCB印刷版上实现，都会占用很大的面积，无疑造成了浪费。为了解决这一问题，本发明提出的采用单电路来传输信号，能够正确传输数字信号，由于也是采用差分比较来实现尖脉冲信号的采样检测，因此也能够有效屏蔽外部电磁干扰的影响，最主要的优势是采用单电容，传输信号隔离电容数量减半了。
图2为本发明所述一种多路电容隔离信号传输系统的示意性原理框图；主要分为三个功能模块，原边发送接收模块10、电容隔离器11、以及副边发送接收模块12。
所述原边发送接收模块10内部包含了若干发送模块1...n和共模电压模块，副边发送接收模块12包含了若干接收模块1...n和共模电压模块。
所述发送模块1...n又名为外部输入信号的检测电路模块，主要作用是将外部叠加了干扰信号的电平信号转化成幅值与原边芯片电源电压一致的逻辑方波信号；
更优选地，所述发送模块1...n内部包括了所述电容隔离器11的驱动电路，主要作用是驱动外部隔离器，保证电容隔离器的原边端口的电压快速变化；
所述发送模块与接收模块中的共模电压模块，主要作用是为内部的共模电容的连接端口和电容尖脉冲电压检测端口提供偏置电压；所述共模电压模块提供的偏置电压需要具备一定的灌电流能力与拉电流能力，并且为了便于在电容器的输出端口电压产生合适的尖脉冲电压，共模电压产生电路与共模电容连接端口，与电容尖脉冲电压检测端口之间通过具备一定阻值的电阻连接。
更优选地，所述发送模块与接收模块中的共模电压模块，主要作用是提供偏置电压，维持共模电容侧边的电压不变，便于尖脉冲电压与共模电容侧边电压之间的比较，且共模电容驱动电路并不会输出逻辑数字信号。
所述接收模块1...n又名为电容尖脉冲电压检测电路，主要作用是检测信号传输电容上的正负尖脉冲电压信号。
所述原边发送接收模块10的作用与所述副边发送接收模块12的作用一样。
所述电容隔离器11采用单电容来传输单路信号，包括若干信号传输电容Cp_s1,...Cp_sn,Cs_p1,...Cs_pn和一只共模电容Ccom，电容隔离器11的主要起到隔离原副边的作用，并且以尖脉冲的方式传送信号，其中传送信号的电容(Cp_s1,...Cp_sn,Cs_p1,...Cs_pn)两侧的电压是变化的，而非传送信号的电容(Ccom)两侧的电压相对于各自侧边地的电压是不变的。
所述传送信号的电容(Cp_s1,...Cp_sn,Cs_p1,...Cs_pn)中的每一个电容都负责传送一路信号，各个电容之间传送信号是独立的。即每一个传送信号的电容都独立地传送一路信号；每一个传送信号的电容两侧的电压随传送的尖脉冲电压信号的电压而变化。
所述非传送信号的电容(Ccom)是不用传送信号的，其两端侧边分别连接至各自侧边的偏置电压，主要负责为传送信号的电容的尖脉冲电压检测电路模块提供比较偏置电压，去除受外部影响的共模干扰。即电容(Ccom)形成传送信号的电容电压变化的比较基准。
通过与传统型电容隔离之间对比，运用上述技术方案，所需要传送的信号仅需要通过一个电容就可以传送的对应侧边芯片，通过电容尖脉冲电压检测模块是通过比较同一侧芯片上的传送信号电容上的电压与非传送信号电容上的电压来实现尖脉冲电压信号的检测，外部强电磁干扰对电容上电压影响的相位是同相的，这样就不会受外部强电磁干扰，保证信号在电容上传送的准确率，同时由于采用单路电容来传送信号，也能够为系统的小体积化设计节省空间。下面同具体实施例来分析上述技术方案的工作原理。
实施例一
图3为本发明的单路单方向信号传输系统的电路原理图；原边发送接收模块10中只示意出了发送模块缓冲驱动器101，以及共模电容原边偏置端口COMP，发送模块缓冲驱动器101的输入端口连接至外部信号输入端VINP，输出端口连接至信号传输电容111的输入端口，而共模电容原边偏置端口COMP连接至共模电容Ccom的原边端口。
缓冲驱动器101的主要作用是将外部叠加了干扰信号的电平信号转化成幅值与原边芯片电源电压一致的逻辑方波驱动信号，驱动信号传输电容111；而共模电容原边偏置端口COMP主要是为共模电容Ccom提供一个稳定的偏置电压，如果仅仅只有单路传输，最理想简洁的偏置电压就是原边地电位。
电容隔离器11中包括了信号传输电容111，以及共模电容Ccom；信号传输电容111的输入端口连接至发送模块缓冲驱动器101的输出端口，输出端口连接至副边信号检测模块的信号输入端口，即连接至Ina端口，信号传输电容111的输入端口接收到的信号为逻辑方波驱动信号，而在副边输出端口所产生的信号，以副边的地电位作为参考，是与原边输入端口的逻辑方波驱动信号中的上下降沿信号相对应的正负尖脉冲电压信号。共模电容Ccom的原边端口连接至共模电压偏置端口COMP，副边端口COMS连接至副边信号检测模块的共模输入端口，即连接至Inb端口。副边发送接收模块12中示意出了电阻模块121以及电容尖脉冲电压检测模块122，其中电阻模块121由电阻1211、电阻1212、以及偏置端口VrefS组成；122模块由比较器1221、比较器1222、RS触发器1223、反相器1224、反相器1225、阈值电压源1226、阈值电压源1227、信号输入端口Ina、以及共模电压输入端口Inb。信号输入端口Ina为电容尖脉冲电压检测模块122的尖脉冲信号输入端口，而共模电压输入端口Inb为电容尖脉冲电压检测模块122的共模信号输入端口；电阻1211的第一端口连接至电容器111的副边输出端口和信号输入端口Ina，电阻1211的第二端口连接至电阻1212的第一端口以及偏置端口VrefS，电阻1212的第二端口连接至共模电容的副边端口COMS以及122模块的共模电压输入端口Inb；比较器比较器1221正相输入端口连接至信号输入端口Ina，反相端口连接至阈值电压源1226的负极，而阈值电压源1226的正极又连接至共模电压输入端口Inb，比较器比较器1221的输出端口连接至RS触发器1223的S输入端口；比较器比较器1222正相输入端口连接至信号输入端口Ina，反相端口连接至阈值电压源1227的正极，而阈值电压源1226的负极又连接至共模电压输入端口Inb，比较器比较器1222的输出端口连接至反相器1224的输入端口；反相器1224的输出端口连接至RS触发器1223的R输入端口，RS触发器1223的输出端口连接至反相器1225的输入端口，反相器1225的输出端口连接至副边信号输出VOS端口。
图4为本发明的单路单方向信号传输重要节点的信号波形图；图中所示的波形a代表了信号传输电容111原边输入端口的信号波形，波形b代表了信号传输电容111副边输出端口的信号波形，波形c代表了共模电容Ccom副边端口的信号波形，波形d代表了模块122输出端口输出的信号波形。为了在信号传输电容111上未传输尖脉冲电压信号时，保证Ina与Inb的偏置电压稳定并相等，需要通过一定阻值的电阻连接至偏置电压VrefS上，并且，由于存在了阈值电压源1226，所以比较器1221在电容111未传输尖脉冲电压信号时，其正相输入端电压大于其反相输入端电压，比较器1221的输出电压为高电平；同理，比较器1222的反相端口连接至阈值电压1227的正极，在电容111未传输尖脉冲电压信号时，比较器1222的输出电压为低电平，综上在未传输尖脉冲电压信号时，RS触发器的两个输入端口的信号都是高电平。在信号传输电容111上传输尖脉冲电压信号时，Ina上得到的正负尖脉冲信号，而在Inb上的电压则不会发生很大变化，偏置电压一般约等于VrefS。当Ina上的信号为正尖脉冲信号时，比较器1221的输出电压维持高电平不变，当正尖脉冲电压幅值超过阈值电压1227的电平值时，比较器1222的输出电压发生翻转，同时反相器1224的输出信号从高电平变为低电平，低电平所持续的时间接近正尖脉冲持续的时间；当Ina上的信号为负尖脉冲信号时，比较器1222的输出电压维持低电平不变，反相器1224的输出电压维持在高电平，当负尖脉冲电压幅值超过阈值电压1226的电平值时，比较器1221的输出电压发生翻转，从高电平变为低电平，低电平所持续的时间接近负尖脉冲持续的时间。RS触发器1223则会锁存在其输入S端口与输入R端口出现的低电平窄脉冲信号。综上，Ina端口出现正脉冲电压信号时，VOS的信号从低电平变为高电平，相反当Ina端口出现负脉冲电压信号时，VOS的信号从高电平变为低电平，从图4中的波形可以很明显的看出来。图中的波形c，在每次出现尖脉冲信号时，Inb端口上的电压都会发生微弱的波动，是因为Ina端口处尖脉冲信号导致了VrefS处电压发生一定变化，然后在传到Inb端口处，波形c在尖脉冲发生时波动的幅度是与VrefS的驱动能力、电阻1211、电阻1212、以及电容Cco m的大小有关系的，当参数设置合适，波形c并不会出现上述所述的电压波动，同时该电压波动并不会对检测模块122的信号检测带来影响。
在电容隔离器11中信号传输电容容值的选择上，只要保证在Ina上所得到的正负尖脉冲电压信号的幅值能够超过幅值电压源1226与阈值电压源1227的幅值(幅值电压源的幅值一般都为mV级别的)，就可以触发并使得Vo输出信号发生变化。电容隔离器11中电容的容值一般都很小，通常最小可以做到0.4pF，如果今后随着集成电路工艺的发展，只要芯片内部放大器的放大倍数足够大，那么信号传输电容容值大小可以做得更小。正因为本发明的电容隔离器11中信号传输电容容值可以很小，那么在传输一个正尖脉冲信号时，或传输一个负尖脉冲信号时，在信号传输电容111上通过的能量都非常小，所以并不会对副边的地电位产生很大影响，同时，由于每个正常传送信号的周期内都包含了一个正负尖脉冲信号，一对正负尖脉冲信号就构成了一组自适应补偿信号，在一段时间内(所述时间段的时间长度大于正负尖脉冲的周期)并不会给副边地电位带来很大的影响。
实施例二
实施例一主要描述了采用单电容传输信号的原理，实际上如果采用本发明来进行一路传输信号时，相较于传统形式的双电容来传输一路信号，并没有省去电容，也就是没有体现出很大的优势，只有在进行多路传送信号时，优势才会非常明显的体现出来。通过实施二来就可以较明显的看出本发明的优势。
图5为本发明的多路单方向信号传输电路原理图，图中表述了从原边向副边传输三路数字信号。且实施例二中三路信号传输电路的连接关系如下所示：原边发送接收模块10中示意出了发送模块缓冲驱动器有101、103、104，三个发送模块缓冲期分别负责三路信号的输入信号检测并输出逻辑方波驱动信号；电容隔离器11内部包含的信号传输电容有112、113、114，分别负责三路正负尖脉冲电压信号的传输，以及共模电容Ccom，负责提供共模比较电压信号，发送模块驱动器101、102、103的输入端分别连接至VINP1、VINP2、VI NP3，输出端分别连接至信号传输电容112、113、114的原边输入端口，而信号传输电容112、113、114的副边输出端口分别连接至副边电容尖脉冲电压检测模块的124、125、126的Ina输入端口。而共模电容Ccom的原边端口连接到发送接收模块10内部的偏置电压端COMP，共模电容Ccom的副边端口COMS连接至副边发送接收模块12内部的偏置电压端，即通过电阻1232连接至偏置电压端VrefS，并连接至副边电容尖脉冲电压检测模块的124、125、126的Inb输入端口。检测模块的124、125、126的Ina输入端口分别通过电阻1231、1233、1234连接至副边发送接收模块12内部的偏置电压端VrefS端口，检测模块的124、125、126的输出端口分别连接至VOS1、VOS2、VOS3。
从原边向副边单方向传输3路信号时，由于本发明采用的是单电容传送数字信号，由此三路传送信号只用到了3+1个电容，共模电容Ccom为公用电容，所以当原边向副边单方向传输N路信号时，总共需要N+1个电容就可以完成N路信号的传输。从副边向原边单方向传输N路信号同原边向副边传输信号的方法完全一样。此处就不做多余的描述。
实施例三
实施例一与是实施例二主要描述了采用隔离电容单方向传输数字逻辑信号，实际上工作中往往会出现相互传送信号的情况，实施例三所示出的电路不仅仅可以从原边向副边传送信号，同时也可以从副边向原边传送信号，即实现了隔离信号的全双工通信。图6就描述了相反方向传输信号电路原理图。
电路原理图描述如下：原边发送接收模块10中示意出了发送模块缓冲驱动器有105，原边尖脉冲电压信号检测电路107，以及原边偏置电压提供电路106；电容隔离器11中示意出了信号传输隔离电容有电容115与电容116，以及共模电容Ccom；副边发送接收模块12中示意出了发送模块缓冲驱动器有129，尖脉冲电压信号检测电路128，以及原边偏置电压提供电路127。原边发送模块缓冲驱动器有105的输入端口连接至外部信号输入端口VINP，其输出端口连接至隔离电容115的原边输入端口，原边尖脉冲电压信号检测电路107的输入端口Ina连接至隔离电容116的原边输出端口，并且输入端口Ina连接至电阻1062的第一端口，原边尖脉冲电压信号检测电路107的输入端口Inb连接至共模电容Ccom的原边端口COMP，并连接至电阻1061的第一端口，电阻1061与电阻1062的第二端口共同连接至原边偏置电压端口VrefP。副边发送模块缓冲驱动器有129的输入端口连接至外部信号输入端口VINS，其输出端口连接至隔离电容116的副边输入端口，副边尖脉冲电压信号检测电路128的输入端口Ina连接至隔离电容115的副边输出端口，并且输入端口Ina连接至电阻1271的第一端口，副边尖脉冲电压信号检测电路128的输入端口Inb连接至共模电容Ccom的副边端口COMS，并连接至电阻1272的第一端口，电阻1271与电阻1272的第二端口共同连接至原边偏置电压端口VrefS。
实施例三中所述的电路不仅可以从原边传输信号至副边，同时也可以从副边传输信号至原边，原边输入信号从VINP输入，经过隔离电容115得到正负尖脉冲信号，然后经过尖脉冲电压信号检测模块128检测并从VOS输出与VINP同相的数字逻辑信号；副边输入信号从VINS输入，经过隔离电容116得到正负尖脉冲信号，然后经过尖脉冲电压信号检测模块107检测并从VOP输出与VINS同相的数字逻辑信号，实现了隔离信号的全双工通信。如果需要实现多路全双工通信，即从原边向副边传送N路信号，同时从副边向原边传送N路信号，所需要的电容个数的计算方式从实施二的多路单方向信号传输的计算方式相同，即实现N路全双工通信需要的电容个数为2N+1。而利用传统形式的双电容传输隔离信号，如果需要实现N路全双工通信则需要的电容个数为4N，相较于本发明所述方法整整多了将近一倍的电容。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单路信号隔离传输系统，包括发送模块、接收模块以及设于发送模块与接收模块之间的电容隔离器，其特征在于：
电容隔离器，采用单电容来传输单路信号，
包括一只信号传输电容，信号传输电容两侧的电压是变化的，电压变化信号在每个周期生成一对正负尖脉冲信号；其中，发送模块具有发送侧外部信号输入，接收模块具有接收侧信号输入端，信号传输电容连接在发送侧外部信号输入与接收侧信号输入端之间；
还包括一只共模电容，其两侧的电压相对两侧的地电压是不变的；其中，发送模块具有发送侧偏置端，接收模块具有接收侧偏置端，共模电容连接在发送侧偏置端与接收侧偏置端之间；
接收模块，包括尖脉冲检测模块，以将同一侧信号传输电容上的电压与共模电容上的电压进行比较，来检测信号传输电容上电压的变化信号。
2.根据权利要求1所述的单路信号隔离传输系统，其特征在于：所述信号传输电容，以尖脉冲的方式传送信号。
3.根据权利要求1所述的单路信号隔离传输系统，其特征在于：所述接收模块，还包括电阻模块，设置在接收侧信号输入端与接收侧偏置端之间，包括第一电阻、第二电阻和偏置电压端，第一电阻的一端连接至接收侧信号输入端，第一电阻的另一端分别连接至第二电阻的一端及偏置电压端，第二电阻的另一端连接至接收侧偏置端。
4.一种多路信号隔离传输系统，包括若干发送模块、若干接收模块以及设于发送模块与接收模块之间的电容隔离器，其特征在于：
电容隔离器，采用单电容来传输单路信号，
包括若干信号传输电容，信号传输电容两侧的电压是变化的，电压变化信号在每个周期生成一对正负尖脉冲信号；其中，各发送模块具有发送侧外部信号输入，各接收模块具有接收侧信号输入端，每一信号传输电容连接在一发送侧外部信号输入与一接收侧信号输入端之间；
还包括一只共模电容，其两侧的电压相对两侧的地电压是不变的；其中，发送模块具有一发送侧偏置端，接收模块具有一接收侧偏置端，共模电容连接在发送侧偏置端与接收侧偏置端之间；
接收模块，包括尖脉冲检测模块，以将同一侧信号传输电容上的电压与共模电容上的电压进行比较，来检测信号传输电容上电压的变化信号。
5.根据权利要求4所述的多路信号隔离传输系统，其特征在于：所述接收模块，还包括电阻模块，设置在接收侧信号输入端与接收侧偏置端之间，包括第一电阻、第二电阻和偏置电压端，第一电阻的一端连接至接收侧信号输入端，第一电阻的另一端分别连接至第二电阻的一端及偏置电压端，第二电阻的另一端连接至接收侧偏置端。
6.一种全双工通信系统，包括原边模块、副边模块以及设于原边模块与副边模块之间的电容隔离器，其中，原边模块包括原边侧发送模块和原边侧接收模块，副边模块包括副边侧接收模块和副边侧发送模块，其特征在于：
电容隔离器，采用单电容来传输单路信号，
包括两只信号传输电容，信号传输电容两侧的电压是变化的，电压变化信号在每个周期生成一对正负尖脉冲信号；其中，各发送模块具有发送侧外部信号输入，各接收模块具有接收侧信号输入端，每一信号传输电容连接在一发送侧外部信号输入与一接收侧信号输入端之间；
还包括一只共模电容，其两侧的电压相对两侧的地电压是不变的；其中，原边模块具有一原边侧偏置端，副边模块具有一副边侧偏置端，共模电容连接在原边侧偏置端与副边侧偏置端之间；
接收模块，包括尖脉冲检测模块，以将同一侧信号传输电容上的电压与共模电容上的电压进行比较，来检测信号传输电容上电压的变化信号。
7.根据权利要求6所述的全双工通信系统，其特征在于：所述接收模块，还包括电阻模块，设置在接收侧信号输入端与接收侧偏置端之间，包括第一电阻、第二电阻和偏置电压端，第一电阻的一端连接至接收侧信号输入端，第一电阻的另一端分别连接至第二电阻的一端及偏置电压端，第二电阻的另一端连接至接收侧偏置端。
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