一種磁耦數(shù)字隔離器及其編解碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁耦數(shù)字隔離器及其編解碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一個(gè)完整信號(hào)鏈路中，數(shù)字隔離器起著信號(hào)隔離、電氣絕緣等作用?，F(xiàn)在的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)正面臨著高速、高性能和高可靠性的挑戰(zhàn)，而目前在信號(hào)處理鏈路中數(shù)字隔離器仍是相對獨(dú)立的器件。因此，數(shù)字隔離器的性能對于整個(gè)系統(tǒng)的影響正日益受到設(shè)計(jì)人員的關(guān)注。
[0003]目前，磁親數(shù)字隔離器普遍采用的是美國ADI (Analog device, inc)公司提出一種基于芯片級(jí)變壓器隔離方案的脈沖調(diào)制iCoupler技術(shù)。與傳統(tǒng)的光電耦合器所采用的發(fā)光二極管(LED)與光敏三極管的組合相比，具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、時(shí)序精度和瞬態(tài)共模抑制能力。同時(shí)也消除了光電耦合中不穩(wěn)定的電流傳輸率，非線性傳輸，溫度和使用壽命等方面的問題。但是iCoupler技術(shù)采用脈沖個(gè)數(shù)編碼方法，編解碼方案復(fù)雜，電路不易實(shí)現(xiàn)，且由于其雙脈沖編碼的特定方法必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理時(shí)間過長，傳輸速率受到很大限制，存在一定的局限性，制約著磁耦數(shù)字隔離器的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種磁耦數(shù)字隔離器及其編解碼方法，將原使用的單通道單變壓器改為單通道雙變壓器，實(shí)現(xiàn)編解碼電路簡化、信號(hào)傳輸頻率更高、性能更加穩(wěn)定、可靠的目的。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明提供一種磁耦數(shù)字隔離器，包括編碼電路、雙微型變壓器及解碼電路，其中:
[0008]編碼電路用于對輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，分別形成第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)；
[0009]雙微型變壓器用于對所述第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)進(jìn)行耦合傳輸；
[0010]解碼電路用于對耦合傳輸后的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼并合并，得到輸出信號(hào)。
[0011]本發(fā)明還提供一種磁耦數(shù)字隔離器的編解碼方法，包括:
[0012]SI，對輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
[0013]S2，對濾波后的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，分別得到第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)；
[0014]S3，對第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)進(jìn)行耦合傳輸；
[0015]S4，對耦合傳輸后的第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)進(jìn)行整形濾波處理；
[0016]S5，對整形濾波處理后的第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼并合并，得到輸出信號(hào)。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、系統(tǒng)可靠性提高:現(xiàn)有技術(shù)是將原信號(hào)的上升沿和下降沿用不同數(shù)目的脈沖加以區(qū)分，采用這種處理方式的編解碼電路比較復(fù)雜，而本發(fā)明采用雙變壓器通道進(jìn)行上升沿和下降沿分別編碼獨(dú)立傳遞，電路結(jié)構(gòu)大大簡化，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。
[0020]2、響應(yīng)速度快、工作頻率高:本發(fā)明采用雙變壓器通道，編解碼過程減少了信號(hào)傳輸過程中的延時(shí)，從而提高了電路的工作頻率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的磁耦數(shù)字信號(hào)隔離器電路原理框圖示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的磁耦數(shù)字隔離器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型變壓器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的磁耦數(shù)字隔離器中各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信號(hào)波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明提供一種磁耦數(shù)字隔離器，包括編碼電路、雙微型變壓器及解碼電路，編碼電路用于對輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，分別形成第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)；雙微型變壓器用于對第一、第二脈沖信號(hào)進(jìn)行耦合傳輸；解碼電路用于對耦合傳輸后的第一、第二脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼并合并，得到輸出信號(hào)。本發(fā)明采用單通道雙變壓器，實(shí)現(xiàn)編解碼電路簡化、信號(hào)傳輸頻率更高、性能更加穩(wěn)定、可靠的目的。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，編碼電路包括上升沿編碼電路及下降沿編碼電路，上升沿編碼電路用于對輸入信號(hào)的上升沿進(jìn)行檢測，得到第一脈沖信號(hào)，下降沿編碼電路用于對輸入信號(hào)的下降沿進(jìn)行檢測，得到第二脈沖信號(hào)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，編碼電路還包括自動(dòng)刷新電路，用于定時(shí)刷新對應(yīng)電平脈沖，防止長時(shí)間無變化時(shí)次級(jí)信號(hào)誤動(dòng)作。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，上升沿編碼電路包含有上升沿檢測電路、上升沿延時(shí)電路和第一編碼電路，用于檢測到上升沿時(shí)，對脈沖編碼，并延時(shí)輸出第一脈沖信號(hào)，下降沿編碼電路包含有下降沿檢測電路、下降沿延時(shí)電路和第二編碼電路，用于檢測到下降沿時(shí)，對脈沖編碼，并延時(shí)輸出第二脈沖信號(hào)，其中，設(shè)置延時(shí)電路的目的在于避免編碼脈沖與刷新脈沖的沖突。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，雙微型變壓器包括第一微型變壓器及第二微型變壓器，第一微型變壓器用于傳輸?shù)谝幻}沖信號(hào)，第二微型變壓器用于傳輸?shù)诙}沖信號(hào)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，第一微型變壓器及第二微型變壓器均由基板、初級(jí)金屬線圈、次級(jí)金屬線圈和隔離層構(gòu)成。優(yōu)選地，第一微型變壓器及第二微型變壓器可以共用一塊基板，基板可采用娃晶圓；初級(jí)金屬線圈和次級(jí)金屬線圈可采用CMOS金屬層，線圈材料可選用銅；隔離層可選用抗高擊穿電壓的聚酰亞胺層。
[0031 ] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，解碼電路包括上升沿解碼電路、下降沿解碼電路和信號(hào)合成電路，上升沿解碼電路用于對第一脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼，得到第一解碼信號(hào)，下降沿解碼電路用于對第二脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼，得到第二解碼信號(hào)，信號(hào)合成電路用于對所述第一解碼信號(hào)及第二解碼信號(hào)進(jìn)行合并，得到輸出信號(hào)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，磁耦數(shù)字隔離器還包括濾波電路，用于對輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理后，將輸入信號(hào)傳輸至編碼電路。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，濾波電路及所述編碼電路封裝在第一芯片中，作為雙微型變壓器的初級(jí)端集成電路，初級(jí)端集成電路可采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝、BICMOS工藝或Bipolar工藝實(shí)現(xiàn)，雙微型變壓器與初級(jí)端集成電路通過金屬鍵合絲進(jìn)行連接，金屬鍵合絲可選用金、銅等材料。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，磁耦數(shù)字隔離器還包括整形濾波電路，用于對雙微型變壓器輸出的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)進(jìn)行整形濾波處理后，將第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)傳輸至解碼電路。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，濾波整流電路及解碼電路封裝在第二芯片中，作為雙微型變壓器的次級(jí)端集成電路，次級(jí)端集成電路可采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝、BICMOS工藝或Bipolar工藝實(shí)現(xiàn)，雙微型變壓器與次級(jí)端集成電路通過金屬鍵合絲進(jìn)行連接，金屬鍵合絲可選用金、銅等材料。
[0036]本發(fā)明還提供一種磁耦數(shù)字隔離器的編解碼方法，包括:
[0037]SI，對輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
[0038]S2，對濾波后的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，分別得到第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)；
[0039]S3，對第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)進(jìn)行耦合傳輸；
[0040]S4，對耦合傳輸后的第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)進(jìn)行整形濾波處理；
[0041]S5，對整形濾波處理后的第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼并合并，得到輸出信號(hào)。
[0042]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白