[发明专利]基于CMOS电桥的数据和功率系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理电路，并且更具体地涉及提取数据分量信号的CMOS全波整流器电路。

背景技术

通常，整流器用于AC至DC电压的转换。在图1中示出可以在这样的整流器中使用的CMOS电桥电路100。COMS电桥电路100可以被看作非线性的、两端口装置，其具有：输入电压u₁(t)，用于接收AC电压；输出电压U₂；以及四个CMOS开关PMOS1、PMOS2、NMOS1和NMOS2。通常，输出端口连接到负载，该负载可以是纯电阻负载(全波整流器)或与电容负载并联的电阻负载(用于DC电压)。

CMOS开关的栅极可以直接地连接到输入电压端子。假定纯电阻负载和晶体管的理想的开关性能，则满足下面的条件：

U₂＝|u₁(t)|，如果|u₁(t)|≥u_THR，并且

U₂＝0，如果|u₁(t)|＜u_THR，

由此，电压u_THR表示MOS阈值电压，在此假定该阈值电压对于PMOS和NMOS晶体管两者是相同的。对于u₁(t)≥u_THR，PMOS1和NMOS2导通(低阻抗)，而晶体管PMOS2和NMOS1截止(高阻抗)，并且反之对于u₁(t)≤-u_THR，晶体管PMOS2和NMOS1导通，并且晶体管PMOS1和NMOS2截止。因此，对于电阻负载的特殊情况，图1的CMOS电桥100表示全波整流器。注意，在此，全输入电压量级施加到在负载处，并且不因为二极管电压降而有减少。通常，MOS阈值电压是u_THR～0.7V。

假定正弦输入电压，电桥电路100不是对于所有类型的负载完全作为整流器工作，因为在导通状态中运行的晶体管开关允许在双向上的电流流动(与二极管相反)。例如，如果电路负载是并联的电阻器和电容器，则电容器在开关导通状态中被晶体管部分地放电。假定u₁(t)＞u_THR，则PMOS1和NMOS2导通，并且电压U₂仅跟随输入电压u₁(t)。这意味着负载电容器不仅经由负载电阻器而且经由输入线被放电。用于处理这一点的一种方式是将输出二极管与负载电阻器和输出电容器串连；然而，由于二极管电压降，这在低功率应用中可能是不可接受的。

而且，当期望恒定的DC电压时，与电桥电路相结合的平滑电容器和/或二极管的增加对于具有有限空间的应用可能是不实用的。例如，视网膜植入的感测/刺激元件直接位于眼球内，使得空间是主要问题。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种信号处理电路包括输入反相器和输出反相器。每一个反相器具有：信号输入，用于接收输入的矩形信号；信号输出，用于提供反相的输出矩形信号；以及一对电压输出，用于形成整流的DC输出电压。第一电路输入端连接到所述输入反相器的输出和所述输出反相器的输入。第二电路输入端连接到所述输入反相器的输入和所述输出反相器的输出，其中，所述信号输入端接收具有数据分量的输入信号。一对电源电压输出端连接到所述反相器的电压输出端以提供整流的DC电源电压输出。第一电路输出端连接到所述电源电压输出端中的一个，并且第二电路输出端连接到第二电路输入端，其中所述电路输出端提供包括所述数据分量的输出信号。

根据本发明的相关实施例，所述信号处理电路可以进一步包括可操作地耦合在所述第一和第二电压输出端之间的基本上电阻性的负载(仅具有例如来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容)，所述电阻性负载没有分立的并联电容器。所述信号处理电路可以被集成在单个芯片上。诸如视网膜植入或耳蜗植入的植入医疗装置可以包括所述信号处理电路。芯片可以包括所述信号处理电路，具有耦合在所述第一和第二输出端之间的电阻负载，而没有分立的并联电容器。所述负载可以包括信号处理器。