[实用新型]基于磁场耦合的高性能隔离放大器结构

说明书

本实用新型涉及隔离放大器技术领域，具体为一种基于磁场耦合的高性能隔离放大器结构，其能够在有限的耦合带宽限制下获得更高性能的信号放大功能，其包括发送端模块、接收端模块、磁耦合器件，所述发送端模块包括前置放大/滤波模块，其特征在于，所述前置放大/滤波模块顺次连接N比特Delta‑Sigma调制器、电流源开关组，所述接收端模块包括顺次布置的放大整形电路、并行/串行转换器、低通滤波器，所述磁耦合器件对应设置N+1个，N为正整数。

技术领域

本实用新型涉及隔离放大器技术领域，具体为一种基于磁场耦合的高性能隔离放大器结构。

背景技术

在芯片应用领域，经常会出现需要芯片进行两个电压域之间的信号传输/放大，这种传输/放大必须在不同的供电系统中进行，所以被称为隔离放大器。

磁场耦合作为一种非电信号耦合方式，具有空间隔离性好、耦合带宽幅度响应平坦、半导体集成度高等诸多优点。但是芯片上集成的磁传感器（如：霍尔器件、磁阻器件）其响应速度较慢，通常最高响应频率从几百千赫兹到几兆赫兹不等，这就造成可以耦合的放大器信号带宽有限，无法满足宽带信号的放大要求。另一方面，为了降低芯片成本，常用隔离芯片采用普通封装，无法对外部磁场干扰进行屏蔽。为了在干扰条件下对待传输信号进行耦合，通常采用数字信号耦合的方式进行，由于数字信号中天然存在的量化噪声，通过这种方式传输模拟信号无疑会进一步限制待传输信号的带宽。

由于数字信号天然具有比模拟信号更强的抗干扰特性，磁场耦合选择采用数字信号进行耦合，现有的隔离放大器见图1所示，在发送端，主要包括前置放大/滤波模块101、某种形式的数字调制器102，其功能为将待传输模拟信号100转换为数字信号110，数字转换方式可以是脉宽调制，也可以是更加复杂的转换方式；103是将电压信号转换为电流信号的电流源与开关电路。电流信号通过线圈104产生磁场，而磁传感器105感应磁场并输出感应电压。接收端主要由磁传感器感应电压读取电路106、数字信号处理电路107和模拟滤波器和驱动电路108组成，在这种结构中由于采用数字信号耦合，所以首先应获得高性能的模拟数字转换器性能。与普通模拟数字转换器不同的是，转换出来的数字信号应该是位数较少（减少耦合器件数量），频率较高（利用过采样保证信号质量）的信号；其次，耦合到接收端的数字信号应该易于被恢复成为模拟信号，并保证较高的恢复质量。现有的隔离放大器无法满足上述要求。

实用新型内容

为了解决现有传统的隔离放大器无法在有限的耦合带宽限制下获得高性能的信号放大的问题，本实用新型提供了一种基于磁场耦合的高性能隔离放大器结构，其能够在有限的耦合带宽限制下获得更高性能的信号放大功能。

其技术方案是这样的：一种基于磁场耦合的高性能隔离放大器结构，其包括发送端模块、接收端模块、磁耦合器件，所述发送端模块包括前置放大/滤波模块，其特征在于，所述前置放大/滤波模块顺次连接N比特Delta-Sigma调制器、电流源开关组，所述接收端模块包括顺次布置的放大整形电路、并行/串行转换器、低通滤波器，所述磁耦合器件对应设置N+1个，N为正整数。

其进一步特征在于，所述N比特Delta-Sigma调制器包括至少两个积分器和一个多比特量化器。

采用本实用新型后，与传统的1比特数字调制信号不同，本实用新型的数字调制信号为多比特，就意味着它能够携带更多的待传输模拟信号的信息，同时也意味着在相同的数字调制信号频率（该频率低于可以被磁传感器感应的频率上限）条件下，多比特数字调制信息代表更高的待传输模拟信号带宽与更好的信号质量，满足了有限的耦合带宽限制下获得更高性能的信号放大的要求。

附图说明

图1为现有技术原理图；

图2为本实用新型原理图；

图3为N比特Delta-Sigma调制器原理图；

图4为3比特转1比特示意图。

具体实施方式