[發明專利]一種信號隔離系統的解調方法及電路

有效

• 申請號: 202010430020.8
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111555739B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 朱智勇;許東升;馬勛
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H03K9/00
• 分類號: H03K9/00;H03K19/00;H03K19/017;H03K19/0175;H03K19/0185
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本發明公開了一種信號隔離系統的解調方法及電路，包括順次電聯接的信號轉換對管、第一電流鏡、第二電流鏡、信號恢復電路和輸出級。信號轉換對管，用于差分信號的輸入，將兩路差分開關鍵控電壓信號轉換為兩路差分開關鍵控電流信號；第一電流鏡，對第一路差分開關鍵控電流信號復制并輸出；第二電流鏡，對第二路差分開關鍵控電流信號復制到并輸出；信號恢復電路，將第一路差分開關鍵控電流信號和第二路差分開關鍵控電流信號耦合為解調電流信號，實現電流信號的疊加功能，并將解調電流信號轉換為解調電壓信號；輸出級模塊，將解調電壓信號放大成邏輯電平信號。通過將調制電壓信號轉換為解調電流信號處理，不需要兩個高速比較器，實現低功耗設計。

技術領域

本發明涉及數字信號隔離器領域，具體涉及基于開關鍵控調制的信號隔離系統的解調方法及電路。

背景技術

電路隔離的功能分為信號隔離和功率隔離傳輸，在工業控制、醫療和通訊等系統中均有信號隔離接口的存在。數字隔離器可以在不同電壓域的兩個電路系統間交換數據信號，常見的隔離技術有光耦隔離、電容隔離和電感隔離。開關鍵控(“OOK”)是一種傳輸協議，可以根據通過隔離器件的信號的類型來識別輸入信號的高或者低；比如當輸入信號是高電平時，通過隔離器件傳輸周期信號；當輸入信號是低電平時，不傳輸信號。

傳統的基于開關鍵控調制的數字隔離器的解調如圖1所示，采用兩個比較器將載波處理成邏輯電平，通過或門和低通濾波器直接將數據恢復。由于載波信號一般較大(高達幾百兆甚至千兆赫茲)，因此所需比較器的速度高(帶寬大)，這將使得整體功耗大。作為其結果，難以實現低功耗設計。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的問題是提供一種低功耗、高速的信號隔離系統的解調方法及電路。

為解決上述問題，本發明提供一種信號隔離系統的解調方法，包括如下步驟：

輸入信號轉換步驟：用于差分信號的輸入，將差分開關鍵控電壓信號轉換為差分開關鍵控電流信號；

電流復制步驟：復制差分開關鍵控電流信號并輸出；

信號恢復步驟：對差分開關鍵控電流信號進行耦合疊加，生成解調電流信號，復制解調電流信號并轉換為解調電壓信號；

輸出步驟：對解調電壓信號進行放大整形，輸出邏輯電平信號。

優選的，差分開關鍵控電壓信號分別為正向開關鍵控電壓信號VIP和負向開關鍵控電壓信號VIN，經過所述輸入信號轉換步驟轉換為正向開關鍵控電流信號INP和負向開關鍵控電流信號INN。

基于上述信號隔離系統的解調方法，本發明還提供了一種一種信號隔離系統的解調電路，包括信號轉換對管、第一電流鏡、第二電流鏡、信號恢復電路、輸出級；

信號轉換對管，用于差分信號的輸入，將差分開關鍵控電壓信號轉換為差分開關鍵控電流信號；

第一電流鏡，具有兩條電流路徑，將差分開關鍵控電流信號的第一電流從第一條電流路徑復制到第二條電流路徑并輸出；

第二電流鏡，具有兩條電流路徑，將差分開關鍵控電流信號的第二電流從第三條電流路徑復制到第四條電流路徑并輸出；

信號恢復電路，將差分開關鍵控電流信號的第一電流和差分開關鍵控電流信號的第二電流耦合為解調電流信號，實現電流信號的疊加功能，并將解調電流信號轉換為解調電壓信號；

輸出級模塊，將解調電壓信號放大成邏輯電平信號。

優選的，差分開關鍵控電壓信號分別為正向開關鍵控電壓信號VIP和負向開關鍵控電壓信號VIN，差分開關鍵控電流信號的第一電流為正向開關鍵控電流信號INP，差分開關鍵控電流信號的第二電流為負向開關鍵控電流信號INN。