用于多路传感信号的通信电路的制作方法

本实用新型涉及信号传输技术领域，具体地涉及一种信号隔离芯片和用于多路传感信号的通信电路。

背景技术：

随着越来越多的工业和通讯设备智能化，电子器件的系统也越来越复杂化，对于其内部信号的控制和反馈的方式也原来越多元化。由于同一系统内部的各个组件的传输信号不同，为了解决在信号传输的过程中出现不同的信号相互干扰的问题，隔离器应运而生。

现有技术中的隔离器主要为光电隔离器和高压电容隔离器，传统的光电隔离器由于基于光电隔离的原理，主要优点包括信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，抗干扰能力强，无触点。但是，也是因为光电隔离的原因，出现了信号传输速度慢、功耗大等的问题。对于高压电容隔离器，相对于光电隔离器而言，其优势是更高的数据传输速度，而且功耗低于通用的高性能光点隔离器。代表性的公司是ti。但是，其缺点是无差分信号，并且噪声与信号共用同一条传输通道，这就要求信号频率应远高于可能出现的噪声频率。

另外，由于传感信号的特性，在长时间出现高电平或低电平时也会造成隔离器本身工作的不稳定。

技术实现要素：

本实用新型实施方式的目的是提供一种用于多路传感信号的通信电路，该通信电路可以同时传输多路传感信号并且实现对每路传感信号输入与输出的隔离。

为了实现上述目的，本实用新型实施方式提供一种用于多路传感信号的通信电路，所述通信电路包括：

至少两个模数转换模块，每个所述模数转换模块的一端用于接收一路传感信号；

至少两个信号隔离芯片，其中，所述信号隔离芯片与所述模数转换模块一一对应，每个所述信号隔离芯片包括：

第一子芯片，与对应的所述模数转换模块的另一端连接，包括用于接收所述传感信号并对所述传感信号进行编码的编码部；

第二子芯片，包括用于接收编码后的所述传感信号并对所述传感信号进行解码的解码部；

第三子芯片，包括用于与所述编码部连接的第一线圈和与所述第一线圈耦合连接、与所述解码部连接的第二线圈；

处理器，与每个所述信号隔离芯片的输入端连接，用于调节所述信号隔离芯片的工作。

可选地，每个所述信号隔离芯片进一步包括与所述解码部连接的施密特触发器。

可选地，所述第三子芯片包括硅基变压器，该硅基变压器包括一基板，所述基板上设置有高压隔离层，所述第一线圈和所述第二线圈设置在所述高压隔离层的内部，所述第一线圈和所述第二线圈之间相互隔断，每个线圈均包括用于与外部电路连接的接口。

可选地，所述编码部与所述第一线圈之间连接有第一电阻，所述解码部与所述第二线圈之间连接有第二电阻。

可选地，所述第一线圈的一端和所述第二线圈的一端之间连接有第一电容，所述第一线圈的另一端和所述第二线圈的另一端之间连接有第二电容。

可选地，所述处理器包括微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路、现场可编程门阵列电路、集成电路、状态机以及系统级芯片中的至少一者。

通过上述技术方案，本实用新型提供的用于多路传感信号的通信电路通过设置多个模数转换模块与信号隔离芯片的方式来实现同时传输多路传感信号的功能，并且进一步采用处理器统一控制的方式将处理器分别接入每个信号隔离芯片的输入端，从而实现了单个处理器对每个信号隔离芯片的工作的调节，保证了该信号隔离芯片的稳定工作。

本实用新型实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型的一个实施方式的用于多路传感信号的通信电路的结构框图；

图2是根据本实用新型的一个实施方式的信号隔离芯片的结构示意图；

图3是根据本实用新型的一个实施方式的信号隔离芯片的部分结构框图；

图4a是根据本实用新型的一个实施方式的硅基变压器的剖面图；

图4b是根据本实用新型的一个实施方式的第一线圈和第二线圈的相对位置关系图；以及

图5是根据本实用新型的一个实施方式的信号隔离芯片的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施方式，并不用于限制本实用新型实施方式。

在本申请实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

另外，若本申请实施方式中有涉及“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。另外，各个实施方式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，也不在本申请要求的保护范围之内。

如图1所示是根据本实用新型的一个实施方式的用于多路传感信号的通信电路的结构框图。在图1中，该通信电路可以包括至少两个信号隔离芯片100、至少两个模数转换模块200和处理器300。

每个模数转换模块200可以用于接收传感信号并将该传感信号从模拟信号模式转化为数字信号模式，信号隔离芯片100可以与该模数转换模块200连接，用于传输该传感信号并且在该信号隔离芯片100的两端实现传感信号与输出信号的相互隔离。

对于每个信号隔离芯片100，如图2所示，可以例如包括包括第一子芯片10、第二子芯片20和第三子芯片30。

在该实施方式中，该第一子芯片10可以包括编码部11。该编码部11可以用于接收传感信号，再对该传感信号进行编码。对于该编码部11，可以是包括但不限于本领域人员所知的高频编码器、低频编码器等。在本实用新型的一个示例中，考虑到信号传输的时效性，该编码部11可以是例如高频编码器。

对于该第二子芯片20，可以包括解码部21。该解码部21可以用于接收编码后的传感信息号并对该传感信号进行解码。对于该解码部21，可以是包括但不限于本领域人员所知的高频解码器、低频解码器等。在本实用新型的一个示例中，考虑到编码部11采用了高频编码器，那么该解码部21可以是例如高频解码器。

第三子芯片30可以设置在第一子芯片10和第二子芯片20之间且与两者连接，用于将第一子芯片10编码后的传感信号传输至第二子芯片20中。具体地，该第三子芯片30可以包括第一线圈31和第二线圈32。该第一线圈31可以用于与编码部11连接，第二线圈32可以与解码部21连接。第一线圈31和第二线圈32可以相互耦合，从而使得传感信号可以通过变压器的信号传输原理从第一线圈31传输至第二线圈32。由于第一线圈31和第二线圈32是通过电磁场耦合(变压器原理)连接，第二线圈32的输出信号无法对第一线圈31的传感信号产生影响，因此该信号隔离芯片100可以使得传感信号和输出信号完全隔离。另外，由于基于电磁场耦合连接的原理，相对于传统的光电耦合原理而言，该信号隔离芯片100具备低功耗、性能稳定以及高速率传输等的优点。

在本实用新型的一个实施方式中，考虑到该信号隔离芯片100的体积较小，传输的信号的电平过高则会导致芯片本身可能会产生过热的问题。因此，该信号隔离芯片100所传输的信号的电平(高电平状态下的电压值)一般相对较低。但是，这样的信号可能会导致后续的电子器件无法完整地解析信号，因此，在该实施方式中，如图3所示，该信号隔离芯片100可以进一步包括施密特触发器40。该施密特触发器40可以与解码部21连接，用于对解码部21解码的信号进行进一步地处理。

在本实用新型的一个实施方式中，考虑到该信号隔离芯片100的体积，该第三子芯片30是例如微型变压器。进一步地，该微型变压器可以是例如硅基变压器。如图4a所示，该硅基变压器可以包括一基板33，其上设置有高压隔离层34，该高压隔离层34的内部设置有第一线圈31和第二线圈32，第一线圈31和第二线圈32之间相互隔断，每个线圈均包括用于与外部电路连接的接口35。如图4b所示是第一线圈31和第二线圈32的位置关系图。在图4b中，第一线圈31和第二线圈32之间相互耦合。

对于本实用新型提供的信号隔离芯片100，第一线圈31和第二线圈32之间的电路连接关系可以是例如图5所示。在图5中，编码部11与第一线圈31之间连接有第一电阻r1。解码部21与第二线圈32之间连接有第二电阻r2。第一线圈31的一端和第二线圈32的一端之间可以连接有第一电容c1，第一线圈31的另一端和第二线圈32的另一端之间连接有第二电容c2。

处理器300的一端可以分别与每个信号隔离芯片100的一端(输入端)连接，用于通过接收每个信号隔离芯片100的一端传感信号以调节该信号隔离芯片100的工作。对于具体的调节方式，可以是本领域人员所知的多种形式，在本实用新型的一个示例中，针对每个信号隔离芯片100，该调节方式可以是例如：

1、传感信号由模数转换模块200从模拟信号模式转换为数字信号模式，其中，该传感信号的数字信号模式可以为中低频方波信号。

2、由于该第一线圈31和第二线圈32之间的耦合连接无法直接传输该中低频方波信号。因此，该信号隔离芯片100的编码部11对该中低频方波信号进行高频编码处理，从而使得该中低频方波信号被转换为能够通过第一线圈31和第二线圈32之间的耦合连接传输的高频信号。对于将该中低频方波信号转化为高频信号的具体过程，可以是本领域人员所知的多种形式。在本实用新型的一个示例中，该过程可以是例如：编码部11对中低频方波信号进行边缘检测，将信号的上升沿编码为两个相邻的短脉冲，其中，该短脉冲的宽度和间隔可以为例如2纳秒；该编码部11将信号的下降沿编码为一个短脉冲，该短脉冲的宽度和间隔也可以为例如2纳秒。

3、解码部21采用与该编码部11类似的方式对传感信号进行解码，从而将该传感信号从高频信号模式再次转换为中低频方波信号模式；

4、由于传感信号的高低电平的稳定性直接影响该信号隔离芯片100工作的稳定性。因此，处理器300可以通过信号隔离芯片100的一端(输入端)接收输出的该传感信号，判断该传感信号是否出现长时间为高电平或长时间为低电平的状态。在该传感信号出现长时间为高电平的状态的情况下，处理器300向该信号隔离芯片100的输入端发送刷新双脉冲；在该传感信号出现长时间为低电平的情况下，处理器300向该信号隔离芯片100的输入端发送刷新单脉冲。其中，该刷新双脉冲和刷新单脉冲的频率可以为1mhz。

另外，对于该处理器300，可以是例如通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(dsp)、多个微处理器、与dsp核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)电路、任何其它类型的集成电路(ic)、状态机、系统级芯片(soc)等。

通过上述技术方案，本实用新型提供的用于多路传感信号的通信电路通过设置多个模数转换模块与信号隔离芯片的方式来实现同时传输多路传感信号的功能，并且进一步采用处理器统一控制的方式将处理器分别接入每个信号隔离芯片的输入端，从而实现了单个处理器对每个信号隔离芯片的工作的调节，保证了该信号隔离芯片的稳定工作。

另一方面，本实用新型提供的用于传感信号的通信电路通过采用上述信号隔离芯片并进一步将处理器接入该信号隔离芯片的输入端的方式来调节该信号隔离芯片的工作，保证了该信号隔离芯片工作的稳定性。

以上结合附图详细描述了本实用新型例的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施方式的思想，其同样应当视为本实用新型实施方式所公开的内容。