一种毫米波隔离放大器的制作方法

本发明涉及集成电路设计，尤其涉及一种毫米波隔离放大器。

背景技术：

1、隔离放大器(isolation amplifier)，用于将输入信号隔离地传输到输出端，同时提供放大功能，主要作用是在不共享地接地的两个电路之间提供电气隔离，以防止信号的相互干扰和保护系统的电气安全。

2、现有的隔离放大器，通常由输入侧和输出侧的电感器、光耦合器、变压器或电容器等组成。输入端将电源和地线与输出端隔离开，使输入信号与输出信号之间无直接的电气连接，从而实现电气隔离。现有的隔离放大器一般采用pwm调试，将模拟信号转换成pwm信号，并通过数字隔离器将信号传递到另一侧，然后采用低通滤波器将pwm信号恢复为模拟信号，并进行放大操作。

3、但是，现有隔离放大器具有如下技术缺陷：

4、(1)电路复杂性，需要同时使用pwm调制电路、数字隔离器、低通滤波器和放大器等组件，使电路复杂化；特别是在轨对轨的pwm调制上，实现高精度的三角波可能会面临许多技术挑战，如温度稳定性、线性度和功耗等问题；

5、(2)pwm信号失真：实现轨对轨的pwm信号较为困难，电压的限制可能导致pwm信号的失真，从而影响到恢复的模拟信号的精确性和准确性；

6、(3)数字隔离器带宽限制：现有的容耦或磁耦数字隔离器的传输速率一般较低，不能实现高速的数据传输，这将限制pwm调制和恢复的精度和信号的带宽。传输速率低可能导致信号延迟和数据丢失的风险。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种毫米波隔离放大器，提高隔离放大器的耐压能力和降低信号失真率。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种毫米波隔离放大器，包括第一被隔离电路和第二被隔离电路，还包括毫米波传输电路；所述第一被隔离电路、第二被隔离电路和毫米波传输电路集成在同一块芯片上；所述第一被隔离电路的输出端与所述毫米波传输电路的输入端连接，所述毫米波传输电路的输出端与所述第二被隔离电路的输入端连接；其中，所述毫米波传输电路包括毫米波发射模块和毫米波接收模块；所述第一被隔离电路的输出端与所述毫米波发射模块的输入端连接，所述毫米波接收模块的输出端与所述第二被隔离电路的输入端连接；所述毫米波发射模块与所述毫米波接收模块之间设置隔离带；所述第一被隔离电路包括：求和器模块、积分器模块、第一开关电路、比较器模块；所述求和器模块的第一输入端与所述第一被隔离电路设置的模拟信号输入接口连接，第二输入端与所述第一开关电路的输出端连接，输出端与所述积分器模块的输入端连接；所述积分器模块的输出端与所述比较器模块的非反向输入端连接，所述比较器模块的反向输入端接地，所述比较器模块的输出端与所述毫米波发射模块的输入端连接；所述第一开关电路的输入端连接在所述比较器模块的输出端与所述毫米波发射模块的输入端之间；所述第二被隔离电路包括：第二开关电路、低通滤波器模块以及运算放大器模块；所述第二开关电路的输入端与所述毫米波接收模块的输出端连接，所述第二开关电路的输出端与所述低通滤波器模块的输入端连接，所述低通滤波器模块的输出端与所述运算放大器模块连接，所述运算放大器的输出端与所述第二被隔离电路的模拟信号输出接口连接。

3、其中，所述第一开关电路还包括第一导通端子、第二导通端子；其中，所述第一导通端子连接第一正向参考电压；所述第二导通端子连接第一负向参考电压。

4、其中，所述第二开关电路还包括第三导通端子、第四导通端子；其中，所述第三导通算子连接第二正向参考电压；所述第四导通端子连接第二负向参考电压。

5、其中，所述毫米波发射模块包括：毫米波发射电路和发射天线；所述毫米波接收模块包括：毫米波接收电路和接收天线；所述比较器模块与所述毫米波发射电路的输入端连接，所述毫米波发射电路的输出端与所述发射天线连接；所述接收天线与所述毫米波接收电路的输入端连接，所述毫米波接收电路的输出端与所述第二开关电路的输入端连接。

6、其中，所述毫米波传输电路为毫米波传输芯片。

7、本发明的有益效果在于：在第一被隔离电路与第二被隔离电路之间设置毫米波传输电路以经由毫米波传输电路进行通信，通过毫米波传输电路的隔离度保证了第一被隔离电路与第二被隔离电路之间的安全距离要求，并且隔离层厚度可以达到厘米级，降低了隔离两侧的寄生电容；进一步地，结合了sigma-delta调制器和毫米波信号隔离，目前毫米波通讯可以实现最高10gbps的通讯速率，信号延迟在3ns以内，信号抖动方面更是可以控制在ps级别，可以实现超高速率的sigma-delta信号调制，从而在突破传统数字隔离器对信号带宽限制的同时实现了信号的超高还原度；另外通过控制功率，毫米波可以轻松实现厘米级的通讯距离，大大增加了其隔离耐压能力；所述毫米波隔离放大器在信号带宽，信号延时，信号失真率和隔离耐压能力方面均优于现有的隔离放大器。

技术特征：

1.一种毫米波隔离放大器，包括第一被隔离电路和第二被隔离电路，其特征在于，还包括毫米波传输电路；

2.根据权利要求1所述的毫米波隔离放大器，其特征在于，所述第一开关电路还包括第一导通端子、第二导通端子；其中，所述第一导通端子连接第一正向参考电压；所述第二导通端子连接第一负向参考电压。

3.根据权利要求1所述的毫米波隔离放大器，其特征在于，所述第二开关电路还包括第三导通端子、第四导通端子；其中，所述第三导通算子连接第二正向参考电压；所述第四导通端子连接第二负向参考电压。

4.根据权利要求1所述的毫米波隔离放大器，其特征在于，所述毫米波发射模块包括：毫米波发射电路和发射天线；

5.根据权利要求1所述的毫米波隔离放大器，其特征在于，所述毫米波传输电路为毫米波传输芯片。

技术总结
本发明公开一种毫米波隔离放大器，包括第一被隔离电路、第二被隔离电路和毫米波传输电路；第一被隔离电路包括依次连接在第一被隔离电路设置模拟信号输入接口与毫米波发射模块的输入端连接之间的求和器模块、积分器模块、第一开关电路、比较器模块；第二被隔离电路包括依次连接在毫米波接收模块的输出端与第二被隔离电路的模拟信号输出接口之间的第二开关电路、低通滤波器模块以及运算放大器模块。通过本发明，突破传统数字隔离器对信号带宽限制的同时实现了信号的超高还原度，增加了其隔离耐压能力并降低信号延时。

技术研发人员：李成,张亚运
受保护的技术使用者：德氪微电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16