一种有源接收电路以及隔离芯片的制作方法

1.本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及的是一种有源接收电路以及隔离芯片。


背景技术：

2.在很多应用场合，考虑到隔离噪声和电气安全的问题，需要用到隔离芯片，隔离芯片一般分为发射端，接收端和隔离器件三部分。在发射端要将输入信号(驱动或者控制信号等)进行调制，驱动等操作，经过隔离器件后，在接收端需要将隔离信号接收，放大，解调等操作。
3.现有技术在接收端电路中，将经过隔离器件的信号使用无源电阻作为负载进行接收放大的操作，如图1所示，一方面，两个无源电阻的连接端需要提供额外的共模电压基准vb，以便于后续进行放大、解调等操作。另一方面，现有技术中的接收端电路输入共模范围有限，当瞬态共模噪声产生过大时，会造成电压饱和使信号丢失。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有源接收电路以及隔离芯片，以解决现有技术中需要提供额外的共模电压基准以及在瞬态共模噪声产生过大时，造成电压饱和使信号丢失的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种有源接收电路，包括：第一隔离电容、第二隔离电容、第一有源器件以及第二有源器件；
8.所述第一隔离电容的一端接入第一差分信号，所述第一隔离电容的另一端连接所述第一有源器件；所述第二隔离电容的一端接入第二差分信号，所述第二隔离电容的另一端连接所述第二有源器件；其中，所述第一有源器件包括两个有源电阻，所述第二有源器件包括两个有源电阻；
9.所述第一隔离电容以及所述第二隔离电容用于增强隔离耐压；所述第一有源器件以及所述第二有源器件用于进行分压，并在产生共模干扰时补偿共模电流。
10.本发明的进一步设置，所述第一有源器件包括第一场效应管以及第二场效应管；
11.所述第一场效应管的源极接入电源电压，并与所述第二有源器件连接，所述第一场效应管的栅极接入分别与所述第一隔离电容的另一端以及所述第一场效应管的漏极连接；
12.所述第二场效应管的源极接地，并与所述第二有源器件连接，所述第二场效应管的栅极分别与所述第二场效应管的漏极以及所述第一场效应管的漏极连接。
13.本发明的进一步设置，所述第二有源器件包括第三场效应管以及第四场效应管；
14.所述第三场效应管的源极接入电源电压，并与所述第一有源器件连接，所述第三场效应管的栅极分别与所述第二隔离电容的另一端以及所述第三场效应管的漏极连接；
15.所述第四场效应管的源极接地，并与所述第一有源器件连接，所述第四场效应管的栅极分别与所述第四场效应管的漏极以及所述第三场效应管的漏极连接。
16.本发明的进一步设置，所述第一有源器件还包括第一电阻以及第二电阻；
17.所述第一电阻的一端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一隔离电容的另一端以及所述第一场效应管的漏极连接；
18.所述第二电阻的一端与所述第一场效应管的漏极以及所述第二场效应管的漏极连接，所述第二电阻的另一端与所述第二场效应管的栅极连接。
19.本发明的进一步设置，所述第二有源器件还包括第三电阻以及第四电阻；
20.所述第三电阻的一端与所述第三场效应管的栅极连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第二隔离电容的另一端以及所述第四场效应管的漏极连接；
21.所述第四电阻的一端与所述第三场效应管的漏极以及所述第四场效应管的漏极连接，所述第四电阻的另一端与所述第四场效应管的栅极连接。
22.本发明的进一步设置，所述第一有源器件还包括第一电容以及第二电容；
23.所述第一电容的一端接入电源电压，并与所述第二有源器件连接，所述第一电容的另一端分别与所述第一场效应管的栅极以及所述第一电阻的一端连接；
24.所述第二电容的一端分别与所述第二场效应管的栅极以及所述第二电阻的另一端连接，所述第二电容的另一端接地。
25.本发明的进一步设置，所述第二有源器件还包括第三电容以及第四电容；
26.所述第三电容的一端接入电源电压，并与所述第一有源器件连接，所述第三电容的另一端分别与所述第三场效应管的栅极以及所述第三电阻的一端连接；
27.所述第四电容的一端分别与所述第四场效应管的栅极以及所述第四电阻的另一端连接，所述第四电容的另一端接地。
28.本发明的进一步设置，所述第一场效应管为p型场效应管，所述第二场效应管为n型场效应管。
29.本发明的进一步设置，所述第三场效应管为p型场效应管，所述第四场效应管为n型场效应管。
30.本发明还提供一种隔离芯片，包括如上所述的有源接收电路、发送电路以及信号解调电路；
31.所述发送电路与所述有源接收电路连接，用于对输入信号进行处理并输出第一差分信号以及所述第二差分信号至所述有源接收电路；
32.所述有源接收电路与信号解调电路连接，用于对所述第一差分信号以及所述第二差分信号进行抑制共模干扰，并输出共模信号至所述有源接收电路；
33.所述有源接收电路用于对所述共模信号进行放大以及解调。
34.本发明所提供的一种有源接收电路及隔离芯片，包括：第一隔离电容、第二隔离电容、第一有源器件以及第二有源器件；所述第一隔离电容的一端接入第一差分信号，所述第一隔离电容的另一端连接所述第一有源器件；所述第二隔离电容的一端接入第二差分信号，所述第二隔离电容的另一端连接所述第二有源器件；其中，所述第一有源器件包括两个有源电阻，所述第二有源器件包括两个有源电阻；所述第一隔离电容以及所述第二隔离电容用于增强隔离耐压；所述第一有源器件以及所述第二有源器件用于进行分压，并在产生
共模干扰时补偿共模电流。本发明通过所述第一有源器件以及所述第二有源器件进行分压形成共模基准，从而实现无需额外提供共模电压基准，以便于后续放大以及解调操作。并通过所述第一有源器件以及所述第二有源器件在隔离芯片产生过大的共模干扰时，补偿共模电流，以确保信号的正常传输。
附图说明
35.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。
36.图1是现有技术中的隔离接收电路。
37.图2是本发明中有源接收电路实施例一的结构图。
38.图3是本发明中有源接收电路实施例二的电路图。
39.图4是本发明中有源接收电路实施例三的电路图。
40.图5是本发明中有源接收电路实施例四的电路图。
41.图6是本发明中隔离芯片的结构图。
42.图7是本发明中隔离芯片的仿真图。
具体实施方式
43.本发明提供一种有源接收电路及隔离芯片，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
45.应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
46.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
47.另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术
人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
48.请同时参阅图2至图5，本发明提供了一种有源接收电路及隔离芯片的较佳实施例。
49.如图2所示，本发明提供了一种有源接收电路，包括：第一隔离电容x1、第二隔离电容x2、第一有源器件100以及第二有源器件200；所述第一隔离电容x1的一端接入第一差分信号v1，所述第一隔离电容x1的另一端a1连接所述第一有源器件100；所述第二隔离电容x2的一端接入第二差分信号v2，所述第二隔离电容x2的另一端a2连接所述第二有源器件200；其中，所述第一有源器件100包括两个有源电阻，所述第二有源器件200包括两个有源电阻；所述第一隔离电容x1以及所述第二隔离电容x2用于增强隔离耐压；所述第一有源器件100以及所述第二有源器件200用于进行分压，并补偿产生共模干扰时的共模电流。
50.具体地，如图2所示，图2为实施例一的结构图。所述第一隔离电容x1与所述第二隔离电容x2的电容值设置相同，以稳固隔离芯片的差分结构，增强隔离耐压。所述第一有源器件100的第一端接入所述电源电压vcc，所述第一有源器件100的第二端接地，所述第一有源器件100的第三端与所述第一隔离电容x1的另一端a1连接，所述第二有源器件200的第一端接入所述电源电压vcc，所述第二有源器件200的第二端接地，所述第二有源器件200的第三端与所述第二隔离电容x2的另一端a2连接。其中，所述第一有源器件100包括两个有源电阻，所述第二有源器件200包括两个有源电阻；所述第一有源器件100通过所述电源电压vcc进行分压形成共模基准，所述第二有源器件200通过所述电源电压vcc进行分压形成共模基准，以实现无需额外提供共模电压基准，进而便于后续进行放大和解调操作。
51.所述第一有源器件100和所述第二有源器件200起相同作用，以所述第一差分信号v1通过所述第一隔离电容x1输入至所述第一有源器件100为例，当隔离芯片没有受到共模干扰时，所述第一有源器件100的第三端正常输出所述第一差分信号v1。当隔离芯片受到过强的共模干扰时，所述第一有源器件100向所述第一隔离电容x1的另一端a1灌入共模电流，所述第一有源器件100与所述第二有源器件200组成差分结构，在所述第一隔离电容x1的另一端a1以及在所述第二隔离电容x2的另一端a2产生对称的差分形式的尖峰信号，以确保信号的正常传输。
52.在一种实施例中，如图3所示，图3为实施例二的电路图，所述第一有源器件100包括第一场效应管q1以及第二场效应管q2；所述第一场效应管q1的源极接入所述电源电压vcc，并与所述第二有源器件200连接，所述第一场效应管q1的栅极接入分别与所述第一隔离电容x1的另一端a1以及所述第一场效应管q1的漏极连接；所述第二场效应管q2的源极接地，并与所述第二有源器件200连接，所述第二场效应管q2的栅极分别与所述第二场效应管q2的漏极以及所述第一场效应管q1的漏极连接。所述第二有源器件200包括第三场效应管q3以及第四场效应管q4；所述第三场效应管q3的源极接入所述电源电压vcc，并与所述第一有源器件100连接，所述第三场效应管q3的栅极分别与所述第二隔离电容x2的另一端a2以及所述第三场效应管q3的漏极连接；所述第四场效应管q4的源极接地，并与所述第一有源器件100连接，所述第四场效应管q4的栅极分别与所述第四场效应管q4的漏极以及所述第三场效应管q3的漏极连接。
53.具体地，所述第一场效应管q1为p型场效应管，所述第二场效应管q2为n型场效应
管,所述第三场效应管q3为p型场效应管，所述第四场效应管q4为n型场效应管。所述第一有源器件100与所述第二有源器件200所起的作用相同，以所述第一有源器件100为例，所述第一场效应管q1的源极连接所述电源电压vcc，所述第一场效应管q1的漏极分别与所述第二场效应管q2的漏极以及所述第一隔离电容x1的一端连接，以通过所述第一场效应管q1以及所述第二场效应管q2对所述电源电压vcc进行分压形成共模基准，从而实现无需额外的共模电压基准，便于后续进行放大以及解调操作，并且所述第一场效应管q1以及所述第二场效应管q2对所述第一差分信号v1还提供放大作用，所述第三场效应管q3以及所述第四场效应管q4对所述第二差分信号v2还提供放大作用。其中，所述第一隔离电容x1的另一端a1的所述直流偏置点可以根据所述第一场效应管q1以及所述第二场效应管q2尺寸的大小进行设置。所述第二隔离电容x2的另一端a2的所述直流偏置点可以根据所述第三场效应管q3以及所述第四场效应管q4尺寸的大小进行设置。
54.由于在隔离芯片存在过大的共模干扰时，会在所述第一隔离电容x1的另一端a1产生正端或者负端共模电压，若此时所述第一隔离电容x1的另一端a1的偏置电流偏小，则正端共模电压会大于所述电源电压vcc，器件应力大于损坏元器件，而负端共模电压会小于地端电压，造成电路逻辑混乱，因此，通过设置所述第一场效应管q1以及所述第二场效应管q2，当隔离芯片没有共模干扰时，所述第一场效应管q1以及所述第二场效应管q2截止，所述第一隔离电容x1的另一端a1正常输出第一差分信号v1。在隔离芯片存在过大的正端共模干扰时，所述第二场效应管q2导通，向所述第一隔离电容x1的另一端a1灌入隔离芯片的共模电流，以确保信号的正常传输。当隔离芯片存在过大的负端共模干扰时，所述第一场效应管q1导通，向所述第一隔离电容x1的另一端a1灌入隔离芯片的共模电流，以确保信号的正常传输。
55.在一种实施例中，如图4所示，图4为实施例三的电路图，所述第一有源器件100还包括第一电阻r1以及第二电阻r2；所述第一电阻r1的一端与所述第一场效应管q1的栅极连接，所述第一电阻r1的另一端分别与所述第一隔离电容x1的另一端a1以及所述第一场效应管q1的漏极连接；所述第二电阻r2的一端与所述第一场效应管q1的漏极以及所述第二场效应管q2的漏极连接，所述第二电阻r2的另一端与所述第二场效应管q2的栅极连接。所述第二有源器件200还包括第三电阻r3以及第四电阻r4；所述第三电阻r3的一端与所述第三场效应管q3的栅极连接，所述第三电阻r3的另一端分别与所述第二隔离电容x2的另一端a2以及所述第四场效应管q4的漏极连接；所述第四电阻r4的一端与所述第三场效应管q3的漏极以及所述第四场效应管q4的漏极连接，所述第四电阻r4的另一端与所述第四场效应管q4的栅极连接。
56.具体地，所述第一有源器件100与所述第二有源器件200所起的作用相同，以所述第一有源器件100为例，在所述第一场效应管q1的栅极与所述第一场效应管q1的漏极之间增加所述第一电阻r1，通过所述第一场效应管q1的寄生电容以及所述第一电阻r1共同作用以扩展隔离芯片的带宽。
57.在一种实施例中，如图5所示，图5为实施例四的电路图，所述第一有源器件100还包括第一电容c1以及第二电容c2；所述第一电容c1的一端接入所述电源电压vcc，并与所述第二有源器件200连接，所述第一电容c1的另一端分别与所述第一场效应管q1的栅极以及所述第一电阻r1的一端连接；所述第二电容c2的一端分别与所述第二场效应管q2的栅极以
及所述第二电阻r2的另一端连接，所述第二电容c2的另一端接地。所述第二有源器件200还包括第三电容c3以及第四电容c4；所述第三电容c3的一端接入所述电源电压vcc，并与所述第一有源器件100连接，所述第三电容c3的另一端分别与所述第三场效应管q3的栅极以及所述第三电阻r3的一端连接；所述第四电容c4的一端分别与所述第四场效应管q4的栅极以及所述第四电阻r4的另一端连接，所述第四电容c4的另一端接地。
58.具体地，所述第一有源器件100与所述第二有源器件200所起的作用相同，以所述第一有源器件100为例，在所述第一场效应管q1的栅极与所述第一场效应管q1的漏极之间增加所述第一电阻r1以及所述第一电容c1，通过所述第一电容c1以及所述第一电阻r1共同作用以进一步扩展隔离芯片的带宽。
59.本发明还提供了一种隔离芯片，如图6所示，包括如上所述的有源接收电路20、发送电路10以及信号解调电路30；所述发送电路10与所述有源接收电路20连接，用于对输入信号进行处理并输出第一差分信号v1以及所述第二差分信号v2至所述有源接收电路20；所述有源接收电路20与信号解调电路30连接，用于对所述第一差分信号v1以及所述第二差分信号v2进行抑制共模干扰，并输出共模信号至所述有源接收电路20；所述有源接收电路20用于对所述共模信号进行放大以及解调。具体如一种有源接收电路的实施例所述，在此不再赘述。
60.为验证本实施例有源接收电路的优越性，本实施进行了仿真实验与测试实验，仿真结果如图7所示，具体来说：
61.图7中矩形波为输入信号，也就是分别输入至所述第一隔离电容的所述第一差分信号以及输入至所述第二隔离电容的所述第二差分信号。图7中输出信号中灰色细线为所述第一隔离电容输出的信号，黑色出现为所述第二隔离电容输出的信号，从图7中可以看出，在输入信号的上升沿和下降沿都会产生对称差分形式的尖峰信号，以便于给后续的放大和信号恢复电路处理。
62.综上所述，本发明所提供的一种有源接收电路及隔离芯片，包括：第一隔离电容、第二隔离电容、第一有源器件以及第二有源器件；所述第一隔离电容的一端接入第一差分信号，所述第一隔离电容的另一端连接所述第一有源器件；所述第二隔离电容的一端接入第二差分信号，所述第二隔离电容的另一端连接所述第二有源器件；其中，所述第一有源器件由两个有源电阻构成，所述第二有源器件由两个有源电阻构成；所述第一隔离电容以及所述第二隔离电容用于增强隔离耐压；所述第一有源器件以及所述第二有源器件用于进行分压，并在产生共模干扰时补偿共模电流。本发明通过所述第一有源器件以及所述第二有源器件进行分压形成共模基准，从而实现无需额外提供共模电压基准，以便于后续放大以及解调操作。并通过所述第一有源器件以及所述第二有源器件在隔离芯片产生过大的共模干扰时，补偿共模电流，以确保信号的正常传输。
63.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种有源接收电路，其特征在于，包括：第一隔离电容、第二隔离电容、第一有源器件以及第二有源器件；所述第一隔离电容的一端接入第一差分信号，所述第一隔离电容的另一端连接所述第一有源器件；所述第二隔离电容的一端接入第二差分信号，所述第二隔离电容的另一端连接所述第二有源器件；其中，所述第一有源器件包括两个有源电阻，所述第二有源器件包括两个有源电阻；所述第一隔离电容以及所述第二隔离电容用于增强隔离耐压；所述第一有源器件以及所述第二有源器件用于进行分压，并在产生共模干扰时补偿共模电流。2.根据权利要求1所述的有源接收电路，其特征在于，所述第一有源器件包括第一场效应管以及第二场效应管；所述第一场效应管的源极接入电源电压，并与所述第二有源器件连接，所述第一场效应管的栅极接入分别与所述第一隔离电容的另一端以及所述第一场效应管的漏极连接；所述第二场效应管的源极接地，并与所述第二有源器件连接，所述第二场效应管的栅极分别与所述第二场效应管的漏极以及所述第一场效应管的漏极连接。3.根据权利要求2所述的有源接收电路，其特征在于，所述第二有源器件包括第三场效应管以及第四场效应管；所述第三场效应管的源极接入电源电压，并与所述第一有源器件连接，所述第三场效应管的栅极分别与所述第二隔离电容的另一端以及所述第三场效应管的漏极连接；所述第四场效应管的源极接地，并与所述第一有源器件连接，所述第四场效应管的栅极分别与所述第四场效应管的漏极以及所述第三场效应管的漏极连接。4.根据权利要求2所述的有源接收电路，其特征在于，所述第一有源器件还包括第一电阻以及第二电阻；所述第一电阻的一端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一隔离电容的另一端以及所述第一场效应管的漏极连接；所述第二电阻的一端与所述第一场效应管的漏极以及所述第二场效应管的漏极连接，所述第二电阻的另一端与所述第二场效应管的栅极连接。5.根据权利要求3所述的有源接收电路，其特征在于，所述第二有源器件还包括第三电阻以及第四电阻；所述第三电阻的一端与所述第三场效应管的栅极连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第二隔离电容的另一端以及所述第四场效应管的漏极连接；所述第四电阻的一端与所述第三场效应管的漏极以及所述第四场效应管的漏极连接，所述第四电阻的另一端与所述第四场效应管的栅极连接。6.根据权利要求4所述的有源接收电路，其特征在于，所述第一有源器件还包括第一电容以及第二电容；所述第一电容的一端接入电源电压，并与所述第二有源器件连接，所述第一电容的另一端分别与所述第一场效应管的栅极以及所述第一电阻的一端连接；所述第二电容的一端分别与所述第二场效应管的栅极以及所述第二电阻的另一端连接，所述第二电容的另一端接地。7.根据权利要求5所述的有源接收电路，其特征在于，所述第二有源器件还包括第三电
容以及第四电容；所述第三电容的一端接入电源电压，并与所述第一有源器件连接，所述第三电容的另一端分别与所述第三场效应管的栅极以及所述第三电阻的一端连接；所述第四电容的一端分别与所述第四场效应管的栅极以及所述第四电阻的另一端连接，所述第四电容的另一端接地。8.根据权利要求2所述的有源接收电路，其特征在于，所述第一场效应管为p型场效应管，所述第二场效应管为n型场效应管。9.根据权利要求3所述的有源接收电路，其特征在于，所述第三场效应管为p型场效应管，所述第四场效应管为n型场效应管。10.一种隔离芯片，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的有源接收电路、发送电路以及信号解调电路；所述发送电路与所述有源接收电路连接，用于对输入信号进行处理并输出第一差分信号以及所述第二差分信号至所述有源接收电路；所述有源接收电路与信号解调电路连接，用于对所述第一差分信号以及所述第二差分信号进行抑制共模干扰，并输出共模信号至所述有源接收电路；所述有源接收电路用于对所述共模信号进行放大以及解调。

技术总结
本发明公开了一种有源接收电路及隔离芯片，包括：第一隔离电容、第二隔离电容、第一有源器件以及第二有源器件；所述第一隔离电容的一端接入第一差分信号，所述第一隔离电容的另一端连接所述第一有源器件；所述第二隔离电容的一端接入第二差分信号，所述第二隔离电容的另一端连接所述第二有源器件；其中，所述第一有源器件包括两个有源电阻，所述第二有源器件包括两个有源电阻；本发明通过第一有源器件以及第二有源器件进行分压形成共模基准，以实现无需额外提供共模电压基准，以便于后续放大以及解调操作。并在隔离芯片产生过大的共模干扰时，补偿共模电流，以确保信号的正常传输。以确保信号的正常传输。以确保信号的正常传输。


技术研发人员：周识
受保护的技术使用者：深圳锐来博微电子有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/7