信號隔離器系統(tǒng)中的開關(guān)鍵調(diào)制信號的解調(diào)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信號隔離器，尤其設(shè)及根據(jù)開關(guān)鍵信號協(xié)議而運行的信號隔離器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隔離器是在兩個電隔離電路系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)信號的器件。兩個電路系統(tǒng)各自在 不同的電壓域中運行，不同的電壓域可W包括不同的電源電壓和不同的接地基準。隔離器 件可W提供跨隔離勢壘的數(shù)據(jù)交換，隔離勢壘保持電隔離。典型的隔離器件包括微型變壓 器、電容器、磁電阻器/巨型磁電阻器W及光電子器件。
[0003] 開關(guān)鍵控（"00K")是一種發(fā)信協(xié)議，其基于通過隔離勢壘傳輸?shù)男盘柕念愋蛠碜R 別輸入數(shù)據(jù)的數(shù)字狀態(tài)。通過跨隔離勢壘傳輸周期性信號，可W對第一數(shù)字數(shù)據(jù)狀態(tài)（即， 數(shù)字"1")發(fā)信號。通過跨隔離勢壘不傳輸信號，可W對第二數(shù)字數(shù)據(jù)狀態(tài)（數(shù)字"0")發(fā) 信號。接收器電路將檢測周期性信號的存在或不存在且對來自其的數(shù)字輸出信號進行解 碼。
[0004] 基于OOK的信號隔離器通常具有低效設(shè)計。例如，隔離器接收器可W包括乘法器 (或混合器）W及作為用于OOK解調(diào)的能量檢測器的積分器。然而，混合器處理共模噪聲的 能力有限。對于需要跨隔離勢壘進行高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)膽?yīng)用而言，積分器通常非常慢。
[0005] 因此，發(fā)明人認識到了本領(lǐng)域?qū)τ谔峁└倪M的速度和改進的抗擾度的改進的接收 器的需要。
【附圖說明】
[0006] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的隔離器系統(tǒng)。
[0007] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的接收器。
[0008] 圖3示出了可通過圖2的接收器處理的示例性的信號。
[0009] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電流比較器。
[0010] 圖5示出了可通過圖4的比較器處理的示例性的信號。
[0011] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的接收器。
[0012] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的輸出驅(qū)動器。
[0013] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的接收器。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明的實施例提供了用于開關(guān)鍵隔離器系統(tǒng)的接收器系統(tǒng)。該系統(tǒng)可W包括接 收器，該接收器基于OOK輸入信號來產(chǎn)生中間電流信號。當輸入信號具有第一OOK狀態(tài)時， 可W提供第一電流電平的中間電流，而當輸入信號具有第二OOK狀態(tài)時，可W提供第二電 流電平的中間電流。該系統(tǒng)還可W包括產(chǎn)生中間電流信號的電壓表示的輸出驅(qū)動器。在電 流域中執(zhí)行信號處理允許OOK狀態(tài)之間的快速轉(zhuǎn)變。
[0015] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的隔離器系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可W包括發(fā)送器110、 隔離器120、接收器130和輸出驅(qū)動器140。隔離器120可跨越隔離邊界150,其將兩個電 壓域彼此電隔離。發(fā)送器110可屬于第一電壓域，其處理其自身的電壓和接地電源（示為 Vddi,GNDi)。接收器130和輸出驅(qū)動器140可屬于第二電壓域，其處理與第一電壓域分離的 電壓和接地電源（Vdd2,GN02)。隔離邊界150可防止一個域的電壓域另一個域的電壓連通。
[0016] 系統(tǒng)100可設(shè)置為通過開關(guān)鍵控（簡寫為"00K")將數(shù)字數(shù)據(jù)從第一電壓域傳送 到第二電壓域。在該實施例中，發(fā)送器110可W接收取兩個二進制電壓電平中的一個的輸 入信號。發(fā)送器110可W生成具有由輸入信號狀態(tài)確定的狀態(tài)的輸出信號。例如，如果輸 入信號對應(yīng)于二進制值"1"，則發(fā)送器110可生成周期性信號作為其輸出，但是如果輸入信 號對應(yīng)于二進制值"0"，則發(fā)送器110可W輸出惰性信號（不活躍）。基于輸入信號狀態(tài)在 活躍狀態(tài)與不活躍狀態(tài)之間的運種切換動作代表了開關(guān)鍵輸出的一個實施例。
[0017] 隔離器120可設(shè)置為微型變壓器（圖1中顯示）、電容隔離器、磁阻傳感器、光信號 隔離器或霍爾效應(yīng)器件。隔離器120可W接收來自第一電壓域中的發(fā)送器110的輸出且將 接收到的信號傳遞到第二電壓域中的接收器130。雖然接收到的信號被圖示為隔離器120 從發(fā)送器110接收到的OOK輸出的副本，但是接收到的信號可W包括通過隔離器120引入 信號中的擾動（未示出），例如電壓偏移、由于隔離器時間響應(yīng)引發(fā)的失真和噪聲效應(yīng)。接 收到的信號可W作為電壓提供給接收器130。
[0018] 接收器130和輸出驅(qū)動器140可W共同構(gòu)成OOK接收器系統(tǒng)。接收器130可W根 據(jù)由隔離器120供給其的OOK信號來生成電流信號。輸出驅(qū)動器140可根據(jù)由接收器130 供給其的電流信號來生成電壓信號。在實施例中，接收器130和輸出驅(qū)動器140可W交換 電流域信號W響應(yīng)于由隔離器120提供的OOK信號來提供低等待時間輸出。
[0019] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的接收器200,其可用作圖1的系統(tǒng)中的接收器。接 收器200可W包括電流源210、兩個差分對電路220、230,W及一對電流鏡240、250。
[0020] 差分對電路220、230各自可包括用于對220的一對失配晶體管222、224W及用于 對230的一對失配晶體管232、234。每個對220、230中的晶體管可根據(jù)預(yù)定的尺寸比失配， 預(yù)定的尺寸比顯示為N比1。因此，晶體管222和232可W比其對應(yīng)的晶體管224、234大N 倍。在運行期間，響應(yīng)于共同的控制電壓，晶體管222、232可W比對應(yīng)的晶體管224和234 傳遞大N倍的電流。
[0021] 輸入信號Viw可W是由分量信號VIWW和VIW表示的差分信號。晶體管222和234的 柵極可W接收第一輸入電壓V"，其他晶體管224和232的柵極可W接收第二輸入電壓Viww。 第一差分對220中的晶體管222、224的源極可W連接到共同的節(jié)點，該共同的節(jié)點可W與 電流鏡240內(nèi)的晶體管244禪合。第二差分對230中的晶體管232、234的源極可W連接到 第二節(jié)點，該第二節(jié)點可W與電流鏡240內(nèi)的另一晶體管246禪合。兩個差分對220、230 的單位尺寸的晶體管224、234的漏極可W連接在一起且連接到第二電流鏡250中的第一晶 體管252。兩個差分對220、230的N尺寸晶體管222、232的漏極可W連接到電壓源Vdd。
[0022] 第一電流鏡240可W包括其柵極連接在一起的多個晶體管242-248。第一晶體管 242可W在其漏極處連接到電流源210。第一晶體管242還可W配置為二極管連接配置。因 此，通過第一晶體管242的電流量（由電流源210來限定）限定了通過電流鏡240的其余 晶體管244-248的電流量。晶體管244-248可W定尺寸使得大兩倍的電流隨著通過晶體管 248而通過晶體管244和246 (分別顯示為Ie和1/21B)。
[0023] 第二電流鏡250可W包括一對晶體管252和254。如所論述的，第一晶體管252可 W連接到差分對220、230的單位尺寸的晶體管224和234。第二晶體管254可W連接到第 一電流鏡240中的晶體管248。第一晶體管252可W設(shè)置為二極管連接配置。因此，通過晶 體管252的電流限定了通過晶體管254的電流的量。
[0024] 接收器200的輸出端子Iout可W設(shè)在晶體管254和248之間的連接處。在操作期 間，晶體管254和248執(zhí)行輸出端子I。。,處的電流比較。晶體管248可W吸收來自輸出端 子的等于l/2Ie的電流量。晶體管254可W將將由差分對220確定的量的電流量ISK源送 到輸出端子，差分對220、230反過來由輸入信號Viw和VIWW來確定。當ISie聲1/21e時，殘 留電流或者源送給輸出端子1。^或者從輸出端子I。。1吸取。
[0025] 在圖2所示的實施方案中，晶體管圖示為MOSFET晶體管，具體而言，晶體管 222-224、232-234W及242-248圖示為NMOS晶體管，晶體管252-254圖示為PMOS晶體管。 本發(fā)明的原理適用于其他工藝技術(shù)的晶體管，例如BJT晶體管等。而且，如下文要論述的， 通過適當?shù)姆崔D(zhuǎn)電源電壓，可W將工藝類型反轉(zhuǎn)（例如，在圖示出NMOS晶體管的情況下可 W提供PMOS晶體管，在圖示出PMOS晶體管的情況下可W提供NMOS晶體管）。除非本文中 提及，否則運些變化對于本發(fā)明的原理不重要。
[00%] 圖3示出了可由圖2的接收器處理的示例性的輸入信號和輸出信號。輸入信號Viw和VIW可W根據(jù)系統(tǒng)的OOK信號