CN115277328B - 一种解调电路和电容耦合数字隔离器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种解调电路和电容耦合数字隔离器，解调电路包括：多级放大器，用于放大输入信号以产生两个不同幅值的差分信号；第一包络检测器，用于对所述两个不同幅值的差分信号中的幅值较小的一个差分信号进行解调，得到第一波形信号；第二包络检测器，用于对所述两个不同幅值的差分信号中的幅值较大的一个差分信号进行解调，得到第二波形信号；比较器，用于将第一波形信号和第二波形信号进行比较并输出比较结果，在比较时，将所述第一波形信号作为阈值电压。本发明能够降低电路的脉冲宽度失真。

Description

一种解调电路和电容耦合数字隔离器
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种解调电路和电容耦合数字隔离器。
背景技术
隔离器可以为两个具有不同接地基准的电路提供电隔离，确保系统和低压侧用户的安全。隔离器的高压和低压侧之间不是直接相连的，信号通过耦合从低压侧传输到高压侧。电容耦合数字隔离器利用片上SiO2电容作为隔离屏障。由于隔离电介质层较厚，隔离电容的数值为几十fF，低频信号不能直接通过隔离电容传输。因此，隔离器需要调制和解调。脉冲宽度失真(PWD)是判断解调质量的重要参数。
传统的解调方法如图1所示，将低压侧传输过来的OOK调制信号通过包络检测器的输出Vint与阈值电压产生电路产生的决策阈值Vth进行比较，再通过比较器输出。然而，它存在两个问题：一是要设置一个合适的电压作为决策阈值Vth，且其必须不易受工艺和温度的影响，这样增加了设计的难度和复杂性；二是工艺和温度引起的解调信号漂移会造成比较器输出信号产生脉冲宽度失真(PWD)问题(见图2)。如果漂移较大，甚至会出现输出错误的情况(见图3)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解调电路和电容耦合数字隔离器，能够降低电路的脉冲宽度失真。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种解调电路，包括：
多级放大器，用于放大输入信号以产生两组不同幅值的差分信号；
第一包络检测器，用于对所述两组不同幅值的差分信号中的幅值较小的一组差分信号进行解调，得到第一波形信号；
第二包络检测器，用于对所述两组不同幅值的差分信号中的幅值较大的一组差分信号进行解调，得到第二波形信号；
比较器，用于将第一波形信号和第二波形信号进行比较并输出比较结果，在比较时，将所述第一波形信号作为阈值电压。
所述多级放大器在最后一级使用两组不同的栅电阻以产生两组不同幅值的差分信号。
所述第二包络检测器的输出端与比较器的输入端之间还设置有一个电阻，所述电阻用于产生第一波形信号和第二波形信号的直流电平部分的差值。
所述的解调电路还包括施密特触发器，所述施密特触发器用于对所述比较器输出的比较结果进行整形。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电容耦合数字隔离器，包括低压侧和高压侧，所述低压侧和高压侧之间通过隔离电容进行隔离，所述低压侧包括：振荡器，用于产生振荡信号；OOK调制电路，用于根据所述振荡信号对输入信号进行OOK调制，所述高压侧包括上述的解调电路。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明在不同工艺角和温度的影响下，能够以较低的PWD输出正确的高度信息信号。同时，本发明的解调电路不需要与温度和工艺无关的阈值电压，即不需要复杂的阈值电压产生电路，从而降低了电路的复杂性。
附图说明
图1是现有技术中电容耦合数字隔离器的方框图；
图2是现有技术中电容耦合数字隔离器输出信号产生脉冲宽度失真的示意图；
图3是现有技术中电容耦合数字隔离器输出信号出现输出错误的示意图；
图4是本发明实施方式中电容耦合数字隔离器的方框图；
图5是本发明实施方式中解调电路的电路图；
图6是本发明实施方式中电容耦合数字隔离器中各信号波形图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种电容耦合数字隔离器，如图4所示，包括低压侧和高压侧，所述低压侧和高压侧之间通过隔离电容进行隔离，所述低压侧包括：振荡器，用于产生振荡信号；OOK调制电路，用于根据所述振荡信号对输入信号进行OOK调制，所述高压侧包括解调电路。
如图5所示，解调电路包括：多级放大器，用于放大输入信号以产生两组不同幅值的差分信号；第一包络检测器，用于对所述两组不同幅值的差分信号中的幅值较小的一组差分信号进行解调，得到第一波形信号；第二包络检测器，用于对所述两组不同幅值的差分信号中的幅值较大的一组差分信号进行解调，得到第二波形信号；比较器，用于将第一波形信号和第二波形信号进行比较并输出比较结果，在比较时，将所述第一波形信号作为阈值电压。
本实施方式中放大器采用两组不同的栅极电阻，用来产生不同幅度的差分信号。然后，这两组差分信号分别被两个包络检测器解调，产生不同幅度的解调信号V1和解调信号V2。其中，解调信号V1和解调信号V2中幅值较小的信号作为传统包络检测方法中的阈值电压Vth。由此可见，本实施方式使比较阈值Vth和包络检测器输出包络波形Vint相关，使它们在温度和工艺变化时能向同一方向漂移，从而减少PWD。
如图4所示，输入信号以能够通过隔离电容的某一合适的频率ω经过调制，通过隔离电容传输到高压侧的多级放大器的输入端。多级放大器采用多级级联，利用有源电感负载来实现频率为ω时的放大器的高增益。在多级放大器的最后一级，使用两组不同的栅电阻RG1和栅电阻RG2，用来产生幅度为VA+和VA-的一组差分信号和幅度为VB+和VB-的一组差分信号。
将多级放大器传来的两组幅值不同的差分信号VA+和VA-和差分信号VB+和VB-分别输入至第一包络检测器和第二包络检测器进行解调，其中，第一包络检测器和第二包络检测器的结构相同，均由两个MOS管构成，解调后得到两个幅值不同的波形信号V1和波形信号V2。其中，幅值较低的波形信号V1作为比较器的阈值电压Vth。
由于差分信号VA+和VA-和差分信号VB+和VB-是使用两组不同的栅电阻产生的，因此两者的比例、大小关系几乎不受温度和工艺影响。即使发生偏移，它们的漂移方向也是一样的。对于包络检测器模块，差分信号VA+和VA-和差分信号VB+和VB-被解调为波形信号V1和波形信号V2。波形信号V1可以通过设置栅电阻RG1、栅电阻RG2、电流源和电容的适当参数而被设置为阈值电压Vth。此外，第二包络检测器的输出端与比较器的输入端之间还设置有一个电阻R，该电阻R被用来产生波形信号V1和波形信号V2的直流电平部分的差值，因此本实施方式可以保持比较阈值Vth和输出包络波形Vint之间正确的高度关系，以确保比较器的输出始终正确。
波形信号V1和波形信号V2通过比较器进行比较，得到比较结果，该比较结构可以经过施密特触发器整形后输出。
本实施方式的解调电路中各个波形如图6所示，当输入信号为高电平时，解调得到的波形信号V2总是高于波形信号V1，而当输入为低电平时，波形信号V2总是低于波形信号V1，并且包络检测器模块中的电阻R，确保了输出信号在直流状态下的正确高度关系。这种关系不会因温度和工艺而改变。因此，此电路可以始终通过比较器输出正确的高度信息。此外，当差分信号VA+和VA-和差分信号VB+和VB-漂移时，它们的解调得到的波形信号V1和波形信号V2随着它们的漂移方向移动。也就是说，波形信号V1和波形信号V2也在同一方向漂移。因此，它们的相对位移小于波形信号V2的相对位移，这使得该电路的PWD比现有解调电路更低。
不难发现，本发明在不同工艺角和温度的影响下，能够以较低的PWD输出正确的高度信息信号。同时，本发明的解调电路不需要与温度和工艺无关的阈值电压，即不需要复杂的阈值电压产生电路，从而降低了电路的复杂性。

Claims (4)

1.一种解调电路，其特征在于，包括，
多级放大器，用于放大输入信号以产生两组不同幅值的差分信号；所述多级放大器在最后一级使用两组不同的栅电阻以产生两组不同幅值的差分信号；
第一包络检测器，用于对所述两组不同幅值的差分信号中的幅值较小的一组差分信号进行解调，得到第一波形信号；
第二包络检测器，用于对所述两组不同幅值的差分信号中的幅值较大的一组差分信号进行解调，得到第二波形信号；
比较器，用于将第一波形信号和第二波形信号进行比较并输出比较结果，在比较时，将所述第一波形信号作为阈值电压。
2.根据权利要求1所述的解调电路，其特征在于，所述第二包络检测器的输出端与比较器的输入端之间还设置有一个电阻，所述电阻用于产生第一波形信号和第二波形信号的直流电平部分的差值。
3.根据权利要求1所述的解调电路，其特征在于，还包括施密特触发器，所述施密特触发器用于对所述比较器输出的比较结果进行整形。
4.一种电容耦合数字隔离器，包括低压侧和高压侧，所述低压侧和高压侧之间通过隔离电容进行隔离，所述低压侧包括：振荡器，用于产生振荡信号；OOK调制电路，用于根据所述振荡信号对输入信号进行OOK调制，其特征在于，所述高压侧包括如权利要求1-3中任一所述的解调电路。
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