專利名稱：隔離傳輸電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種傳輸電路，尤其涉及一種隔離傳輸電路。
背景技術：
在許多實際的應用系統(tǒng)中，很多情況下需要對模擬信號進行隔離的模數(shù)轉
換(ADC)。通常的做法有以下幾種第一種是在ADC的輸入端增加一個模 擬信號變壓器，對模擬信號先進行隔離之后再進行ADC。第二種是將ADC的 時鐘信號通過光電耦合器傳輸?shù)紸DC，并將ADC的輸出信號用光電耦合器傳 輸回來。以上二種方式都可以完成隔離的信號采集，它們的特點分別如下第 一種方式中，模擬的信號變壓器體積大、成本高，性能低，而且不能用于直流 信號的采集；第二種方式需要使用兩個光電耦合器，而且對于高速信號的采集， 需要使用高速光電耦合器，體積大，成本高，電能消耗大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明提出一種隔離傳輸電路，具有體積小、 成本低的特點。
本發(fā)明所提出的一種隔離傳輸電路，包括小信號變壓器，其具有一次側 和二次側；時鐘驅(qū)動器，連接所述第一設備，以驅(qū)動輸出一來自該第一設備的
時鐘信號；第一阻抗元件，連接該時鐘驅(qū)動器與該小信號變壓器的一次側，將 該時鐘信號耦接至該小信號變壓器的一次側；第一參考信號產(chǎn)生器，連接該時 鐘驅(qū)動器，產(chǎn)生一與該時鐘信號成比例的第一參考信號；數(shù)據(jù)驅(qū)動器，連接所 述第二設備，以驅(qū)動輸出一來自該第二設備的數(shù)據(jù)信號；第二阻抗元件，將該 數(shù)據(jù)信號耦接至該小信號變壓器的二次側，其中該數(shù)據(jù)信號與該時鐘信號在該 小信號變壓器混合形成一傳輸信號；第二參考信號產(chǎn)生器，連接該數(shù)據(jù)驅(qū)動器， 產(chǎn)生一與該數(shù)據(jù)信號成比例的第二參考信號；時鐘輸出比較器，連接該第二參考信號和該小信號變壓器的二次側，該時鐘輸出比較器依據(jù)該第二參考信號從 該小信號變壓器的傳輸信號中除去該數(shù)據(jù)信號，以輸出該時鐘信號至該第二設 備；以及數(shù)據(jù)輸出比較器，連接該第一參考信號和從該小信號變壓器的一次側， 該數(shù)據(jù)輸出比較器依據(jù)該第一參考信號從該小信號變壓器的傳輸信號中除去 該時鐘信號，以輸出該數(shù)據(jù)信號至該第一設備。
在上述的隔離傳輸電路中，該傳輸信號中包含的時鐘信號電壓分量等于該 第一參考信號的電壓，該傳輸信號中包含的數(shù)據(jù)信號電壓分量等于該第二參考 信號的電壓。
在上述的隔離傳輸電路中，舉例來說，該第一參考信號與該時鐘信號電壓
之比為1:2，該第二參考信號與該數(shù)據(jù)信號電壓之比為1:2，而該第一阻抗元件 與該第二阻抗元件的阻值之比為1:1。
在上述的隔離傳輸電路中，該第一參考信號產(chǎn)生器包括一第一分壓電路， 該第一分壓電路包括第一電阻、第二電阻和第三電阻，該第一電阻連接于一高 電位和一參考節(jié)點之間，該第二電阻連接于該參考節(jié)點和一低電位之間，該第 三電阻連接于該時鐘驅(qū)動器與該參考節(jié)點之間，該參考節(jié)點輸出該第一參考信 號。其中，該第一電阻、第二電阻與第三電阻的阻值比例如為2:2:1。
在上述的隔離傳輸電路中，該第二參考信號產(chǎn)生器包括一第二分壓電路， 該第二分壓電路包括第四電阻、第五電阻和第六電阻，該第四電阻連接于一高 電位和一分壓節(jié)點之間，該第五電阻連接于該分壓節(jié)點和一低電位之間，該第 六電阻連接于該時鐘驅(qū)動器與該分壓節(jié)點之間，該分壓節(jié)點輸出該第二參考信 號。其中，該第四電阻、第五電阻與第六電阻的阻值比例如為2:2:1。
綜上所述，本發(fā)明只采用了一個小信號變壓器加上少量器件就可組成隔離 傳輸電路，同時傳輸時鐘信號和數(shù)據(jù)信號，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有體積 小、成本低、容易實現(xiàn)的優(yōu)點。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā) 明的具體實施方式
作詳細說明，其中
圖1是本發(fā)明的隔離傳輸電路用于在兩個設備之間隔離傳輸信號的示意圖。
5圖2是本發(fā)明一個實施例的信號隔離傳輸電路圖。 圖3是圖2的等效電路圖。
圖4是對應圖2各點的波形示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明一個實施例的信號隔離傳輸電路30用以在作為第一設備 的數(shù)據(jù)處理設備10與作為第二設備的模數(shù)轉換器20之間傳輸信號，其中時鐘信號 由數(shù)據(jù)處理設備10向模數(shù)轉換器20提供，以作為模數(shù)轉換器20的控制轉換速率 的時鐘。模數(shù)轉換之后的數(shù)字信號Data會經(jīng)隔離傳輸電路30回傳給數(shù)據(jù)處理設備 10。當然，本發(fā)明并不僅限于圖l所示的應用，本領域技術人員可知本發(fā)明的第一 設備和第二設備還可以是其他種類的設備。
圖2是本發(fā)明一個實施例的信號隔離傳輸電路圖。如圖2所示，此隔離傳輸 電路30包括小信號變壓器31、時鐘驅(qū)動器32、第一阻抗元件33，第一參考信號 產(chǎn)生器34、數(shù)據(jù)輸出比較器35、數(shù)據(jù)驅(qū)動器36、第二阻抗元件37、第二參考信號 產(chǎn)生器38以及時鐘輸出比較器39。
小信號變壓器31具有一次側(D點一側)和二次側(F點一側)， 一次側和 二次側分別串聯(lián)一隔直流電容C1、 C2。
時鐘驅(qū)動器32連接數(shù)據(jù)處理器設備10，將A點的時鐘信號CLK(波形如圖 4中A所示)經(jīng)過驅(qū)動后在輸出端提供，并經(jīng)第一阻抗元件33耦接至該小信號 變壓器31的一次側(D點)，經(jīng)過隔直流電容C1施加到小信號變壓器31上隔離 輸出至二次側(F點)。
第一參考信號產(chǎn)生器34連接時鐘驅(qū)動器32，據(jù)此產(chǎn)生一在電壓上與該時鐘信 號成比例的第一參考信號Uc (波形如圖4中C所示)。作為簡化，此比例例如為 1/2，即U^1/2Ua。為此，第一參考信號產(chǎn)生器34包括連接高電位VDD的第一 電阻，其阻值為2RR， 一阻值為2RK的第二電阻連接參考節(jié)點C和低電位VSS(如 接地)， 一阻值為rr的第三電阻連接時鐘驅(qū)動器32的輸出與參考節(jié)點C。如 果A點的驅(qū)動波形是占空比為50%的時鐘信號，則驅(qū)動器32輸出節(jié)點的直流 電位為1/2電源電壓，C點對交流地的等效阻抗為兩個2RR的電阻并聯(lián)，為RR， 所以最終C點的直流電位為1/2電源電壓，交流信號則為驅(qū)動器32輸出的交流信號的1/2， WUC=1/2UA。
數(shù)據(jù)驅(qū)動器36連接模數(shù)轉換器20，會將G點的第一電流數(shù)據(jù)Dp經(jīng)過驅(qū)動 后在其輸出端輸出。為了保持驅(qū)動器36輸入信號的不包含直流分量，需將模數(shù) 轉換器20的輸出數(shù)據(jù)流和時鐘信號CLK做一次異或運算(XOR)，得到一個 雙向碼編碼后的數(shù)字信號Data (波形如圖4中G所示)，此數(shù)字信號Data經(jīng)過 第二阻抗元件37耦接至小信號變壓器31的二次側(F點)，經(jīng)過隔直流電容C2 施加到小信號變壓器31上隔離輸出至一次側(D點)。
第二參考信號產(chǎn)生器38連接數(shù)據(jù)驅(qū)動器36，據(jù)此產(chǎn)生一在電壓上與該數(shù)字 信號Data成比例的第一參考信號UE。作為簡化，此比例例如為1/2，即UE=1/2UG。 為此，第二參考信號產(chǎn)生器38包括連接高電位VDD的第四電阻，其阻值為2RR， 一阻值為2RR的第五電阻連接參考節(jié)點E和低電位VSS (如接地)， 一阻值為 RK的第六電阻連接數(shù)據(jù)驅(qū)動器36的輸出與參考節(jié)點E。由于G點的驅(qū)動波形 是數(shù)字信號Data，則驅(qū)動器36輸出節(jié)點的直流電位為1/2電源電壓，E點對交 流地的等效阻抗為兩個2RR的電阻并聯(lián)，為RR，所以最終E點的直流電位為 1/2電源電壓，交流信號則為驅(qū)動器36輸出的交流信號的1/2，即U^l/2Uc3(波 形如圖4中E所示)。
在小信號變壓器31中，該數(shù)字信號Data與時鐘信號CLK會混合形成一傳輸 信號。下面分析這一信號。如圖2所示，兩個電容均為隔直電容，容量較大，對 傳輸?shù)男盘杹碚f阻抗非常小，可忽略不計。在本實施例中，變壓器31的兩個 繞組匝數(shù)比為1:1，即變壓器31兩端的阻抗比以及電壓比均為1:1。當把小信 號變壓器31兩側的電路共地，而使數(shù)據(jù)處理設備10和模數(shù)轉換器20連接在 一起時，其交流等效電路如圖3所示，此時D點和F點的電壓相等，均為兩個 驅(qū)動器輸出電壓的均值，即為(UA+Uc)/2，(波形分別如圖4中D和F所示)等 效電容50可以隔斷直流信號。
數(shù)據(jù)輸出比較器35連接C點的第一參考信號Uc以及D點的傳輸信號，C點 電壓為A點信號經(jīng)過時鐘驅(qū)動器32后電壓的一半，即Ua/2，那么把C點電壓 和D點電壓送到比較器35中，比較器的輸出即為對D點電壓和C點電壓之差 值(波形分別如圖4中D-C所示)的整形后波形sgn((UA+UG)/2-UA/2)= sgn(UG/2)。從而完全恢復出G點的信號，即數(shù)字信號Data，輸出至數(shù)據(jù)處理設備10。
類似地，時鐘輸出比較器39連接E點的第二參考信號UE以及F點的傳輸信 號，E點電壓為G點信號經(jīng)過數(shù)據(jù)驅(qū)動器36后電壓的一半，即Ue/2，那么把E 點電壓和F點電壓送到比較器39中，比較器的輸出即為對F點電壓和E點電 壓之差值(波形分別如圖4中F-E所示)的整形后波形sgn((UA+UG)/2-UG/2)= sgn(UA/2)，從而完全恢復出A點的時鐘信號CLK，輸出至模數(shù)轉換器20中。
經(jīng)過以上處理之后，從模數(shù)轉換器20側的H點可以得到數(shù)據(jù)處理設備10 輸出的時鐘信號，從B點可以得到模數(shù)轉換器20的數(shù)字信號，同時起到了隔 離的作用。值得一提的是，按照上述的方法，B點的信號為模數(shù)轉換器20的輸 出數(shù)據(jù)流和時鐘信號的異或，所以在進入數(shù)據(jù)處理設備10之前，還需要先和 本地時鐘進行異或，以恢復原始的模數(shù)轉換器輸出信號。
在上面的實施例中，為簡化計算而進行的處理，如將參考節(jié)點C的交流電 壓設置為A點電壓的一半、將將參考節(jié)點E的交流電壓設置為G點電壓的一 半、以及使第一、第二阻抗元件33、 37的阻值均為R，不應視為對本發(fā)明的限 制。在實際中，在保證C點信號大致等于傳輸信號中包含的時鐘信號分量，而 E點信號大致等于傳輸信號中包含的電流數(shù)據(jù)分量的條件下，本領域技術人員 完全可作不同的分壓比設計。
綜上所述，本發(fā)明只采用了一個小信號變壓器加上少量器件就可組成隔離 傳輸電路，同時傳輸時鐘信號和數(shù)據(jù)信號，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有體積 小、成本低、容易實現(xiàn)的優(yōu)點。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1. 一種隔離傳輸電路，用以在第一設備與第二設備之間傳輸時鐘信號和數(shù)據(jù)信號，其特征在于，所述隔離傳輸電路包括小信號變壓器，其具有一次側和二次側；時鐘驅(qū)動器，連接所述第一設備，以驅(qū)動輸出一來自該第一設備的時鐘信號；第一阻抗元件，連接該時鐘驅(qū)動器與該小信號變壓器的一次側，將該時鐘信號耦接至該小信號變壓器的一次側；第一參考信號產(chǎn)生器，連接該時鐘驅(qū)動器，產(chǎn)生一與該時鐘信號成比例的第一參考信號；數(shù)據(jù)驅(qū)動器，連接所述第二設備，以驅(qū)動輸出一來自該第二設備的數(shù)據(jù)信號；第二阻抗元件，將該數(shù)據(jù)信號耦接至該小信號變壓器的二次側，其中該數(shù)據(jù)信號與該時鐘信號在該小信號變壓器混合形成一傳輸信號；第二參考信號產(chǎn)生器，連接該數(shù)據(jù)驅(qū)動器，產(chǎn)生一與該數(shù)據(jù)信號成比例的第二參考信號；時鐘輸出比較器，連接該第二參考信號和該小信號變壓器的二次側，該時鐘輸出比較器依據(jù)該第二參考信號從該小信號變壓器的傳輸信號中除去該數(shù)據(jù)信號，以輸出該時鐘信號至該第二設備；數(shù)據(jù)輸出比較器，連接該第一參考信號和從該小信號變壓器的一次側，該數(shù)據(jù)輸出比較器依據(jù)該第一參考信號從該小信號變壓器的傳輸信號中除去該時鐘信號，以輸出該數(shù)據(jù)信號至該第一設備。
2. 如權利要求l所述的隔離傳輸電路，其特征在于，該傳輸信號中包含的時 鐘信號電壓分量等于該第一參考信號的電壓，該傳輸信號中包含的數(shù)據(jù)信號電壓分 量等于該第二參考信號的電壓。
3. 如權利要求1或2所述的隔離傳輸電路，其特征在于，該第一參考信號與 該時鐘信號電壓之比為1:2，而該第一阻抗元件與該第二阻抗元件的阻值之比為 1:1。
4. 如權利要求1或2所述的隔離傳輸電路，其特征在于，該第二參考信號與 該數(shù)據(jù)信號電壓之比為1:2，而該第一阻抗元件與該第二阻抗元件的阻值之比為1:1。
5. 如權利要求l所述的隔離傳輸電路，其特征在于，該第一參考信號產(chǎn)生器 包括一第一分壓電路，該第一分壓電路包括第一電阻、第二電阻和第三電阻，該第 一電阻連接于一高電位和一參考節(jié)點之間，該第二電阻連接于該參考節(jié)點和一低電 位之間，該第三電阻連接于該時鐘驅(qū)動器與該參考節(jié)點之間，該參考節(jié)點輸出該第 一參考信號。
6. 如權利要求5所述的隔離傳輸電路，其特征在于，該第一電阻、第二電阻 與第三電阻的阻值比為2:2:1。
7. 如權利要求1所述的隔離傳輸電路，其特征在于，該第二參考信號產(chǎn)生器 包括一第二分壓電路，該第二分壓電路包括第四電阻、第五電阻和第六電阻，該第 四電阻連接于一高電位和一分壓節(jié)點之間，該第五電阻連接于該分壓節(jié)點和一低電 位之間，該第六電阻連接于該時鐘驅(qū)動器與該分壓節(jié)點之間，該分壓節(jié)點輸出該第 二參考信號。
8. 如權利要求7所述的隔離傳輸電路，其特征在于，該第四電阻、第五電阻 與第六電阻的阻值比為2:2:1。
全文摘要
本發(fā)明公開一種隔離傳輸電路，用以在第一設備與第二設備之間傳輸時鐘信號和數(shù)據(jù)信號，隔離傳輸電路包括小信號變壓器，其具有一次側和二次側。時鐘驅(qū)動器輸出來自第一設備的時鐘信號至一次側。數(shù)據(jù)驅(qū)動器輸出來自第二設備的數(shù)據(jù)信號至二次側。在一次側，第一參考信號產(chǎn)生器產(chǎn)生與該時鐘信號成比例的第一參考信號。數(shù)據(jù)輸出比較器依據(jù)第一參考信號從小信號變壓器的混合了時鐘信號和數(shù)據(jù)信號的傳輸信號中除去時鐘信號，以輸出該數(shù)據(jù)信號至第一設備。在二次側，第二參考信號產(chǎn)生器產(chǎn)生與數(shù)據(jù)信號成比例的第二參考信號。時鐘輸出比較器依據(jù)第二參考信號從小信號變壓器的混合了時鐘信號和數(shù)據(jù)信號的傳輸信號除去數(shù)據(jù)信號，以輸出時鐘信號至第二設備。
文檔編號H03K19/0175GK101483427SQ20081003236
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權日2008年1月8日
發(fā)明者宋朝盛 申請人:彌亞微電子(上海)有限公司