[发明专利]数字信号隔离传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号传输技术领域，特别是涉及数字信号隔离传输装置。

背景技术

在医疗设备、工业控制、高精度数据采集、长距离通信、高低压混合系统等电路设计中，经常要用到数字信号隔离传输电路。数字信号隔离传输电路主要用于实现各种数字设备之间通讯的电气隔离。一般来说，常用的隔离方式有光耦合隔离和磁耦合隔离两种。

其中，普通的光耦合电路在低速率数据传输时成本较低，在用于高频信号的传输时成本较高，而且功耗也很高，因此，光耦合隔离方式适合传输低频信号和直流信号，但功耗较大；磁耦合隔离方式适合传输高频信号，成本较低且传输带宽也较高，但是，由于磁耦合是利用电磁信号的交变来传递信号，在信号中包含较多直流分量时无法直接传输，因此，磁耦合电路一般不能用于直流或低频信号的传输，且需要对隔离输出信号整形后才能为接收数字电路使用。

因此，迫切需要本领域技术人员解决的技术问题就在于，如何在信号中包含较多直流分量的情况下，也能使用磁耦合的方式来实现数字信号的隔离传输。

发明内容

本发明提供了数字电路隔离传输装置，在信号中包含较多直流分量的情况下，也能使用磁耦合的方式来实现数字信号的隔离传输，并且电路简单，功耗和成本都比较低。

本发明提供了如下方案：

一种数字信号隔离传输装置，包括信号转换模块、耦合变压器、施密特触发器以及偏置电压提供模块；

所述耦合变压器包括初级绕组以及次级绕组，所述初级绕组的第一端与所述信号转换模块的信号输出端连接，第二端接地；

所述次级绕组的第一端与所述施密特触发器的信号输入端连接，第二端与通过所述偏置电压提供模块接地；

其中，所述信号转换模块将输入的待传输数字信号的上升沿转换为正向尖脉冲信号，下降沿转换为负向尖脉冲信号，并输入到所述耦合变压器的初级绕组，以便初级绕组将脉冲信号耦合到次级绕组，并通过次级绕组输入到所述施密特触发器；

在次级绕组中有脉冲信号产生时，所述偏置电压提供模块为耦合过来的脉冲信号提供正向偏置电压，以使得耦合过来的正向尖脉冲信号将所述施密特触发器的输出置高，耦合过来的负向尖脉冲信号将所述施密特触发器的输出置低；

在次级绕组中没有脉冲信号产生时，所述偏置电压提供模块为所述施密特触发器的信号输入端提供信号保持电压，以使得施密特触发器的输出保持在脉冲信号消失前的状态不变，其中，所述信号保持电压在施密特触发器的正向阈值电压与负向阈值电压之间。

可选地，所述信号转换模块具体为容量小于预置阈值的第一电容。

可选地，所述第一电容的两端还并联有第一电阻。

可选地，所述偏置电压提供模块具体包括第二电阻以及第三电阻，其中，所述次级绕组的第二端通过所述第二电阻连接到所述施密特触发器工作电源的输入端，通过所述第三电阻接地。

可选地，所述第二电阻与第三电阻的电阻值之间的比例，根据施密特触发器的正负向阈值之间的平均值与工作电压之间的比例确定。

可选地，所述第三电阻的两端还并联有第二电容。

可选地，所述耦合变压器由导磁体加导体线圈制成。

可选地，所述耦合变压器由制作在印刷线路板上的导线进行感应。

可选地，所述耦合变压器由集成电路芯片进行感应。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明实施例，在将待传输的数字电平信号输入到耦合变压器的初级绕组之前，首先转换成尖脉冲信号，在次级绕组侧，使用施密特触发器对信号进行还原，并且可以为耦合过来的脉冲信号提供正向偏置电压，在无脉冲信号的状态下，为施密特触发器提供信号保持电压，使得施密特触发器的输出保持在上一个状态。这样，无论是输入端的数字电平信号是否包含直流分量、无论直流分量是多还是少，都可以实现准确的隔离传输。并且，电路实现简单，功耗和成本都比较低，还能传输任意编码的数字信号，传输速率可以在处于零至百兆的较宽范围。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的数字信号隔离传输装置的示意图；