具有共模瞬态噪声消除的低电流振荡器结构

申请号 CN202310742195.6 申请日 2023-06-21 公开(公告)号 CN117277967A 公开(公告)日 2023-12-22
申请人 英飞凌科技股份有限公司; 发明人 M·努博林;
摘要 本公开的各 实施例 涉及具有共模瞬态噪声消除的低 电流 振荡器 结构。本 发明 公开了一种用于针对可影响振荡器输出的共模干扰自动补偿差分输出振荡器 电路 的电路系统。对于任何差分振荡器,该共模 电压 偏移可减小该振荡器输出,这在一些示例中可以对接收该振荡器输出的电路产生负面影响。添加具有自动增益控制例如以调节该差分 输出电压 的反馈电路系统可以在存在共模电压的情况下进一步减小该振荡器的增益。相比之下,本公开的振荡器电路的反馈电路可以包括增益控制电路系统,以在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出 端子 处的输出电压幅度。
权利要求

1.一种设备,包括:
振荡器电路,包括差分输出端子
反馈电路,包括共模检测器,所述共模检测器被配置为自动控制所述振荡器电路的增益,所述共模检测器:
包括差分输入端子,所述差分输入端子连接到所述振荡器电路的所述差分输出端子;
并且
响应于在所述振荡器电路的所述差分输出处感测到共模干扰,所述共模检测器被配置为自动控制所述增益以在所述共模干扰的持续时间内增加所述差分输出端子处的输出电压幅度。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述反馈电路还包括峰值检测器,其中所述峰值检测器:
连接到所述振荡器电路的所述差分输出,并且
被配置为自动控制所述振荡器电路的所述增益,以便基于所述差分输出端子处的差分电压的幅值来调节所述振荡器电路的所述差分输出端子上的所述输出电压幅度。
3.根据权利要求1所述的设备,还包括连接到所述差分输出端子的隔离屏障,其中所述隔离屏障包括电流隔离电路系统。
4.根据权利要求3所述的设备,其中所述设备被配置为使用开关键控OOK跨所述隔离屏障传输消息。
5.根据权利要求1所述的设备,
其中所述振荡器电路以射频RF操作,并且
其中所述振荡器电路包括以下中的至少一者:推挽LC振荡器电路、环形振荡器电路和文氏电桥振荡器。
6.根据权利要求1所述的设备,还包括用于增益控制的偏置调整,
其中所述振荡器电路包括增益级,
其中所述偏置调整控制到所述增益级的电流,并且
其中所述反馈电路被配置为控制所述偏置调整以调节所述输出电压幅度。
7.根据权利要求6所述的设备,
其中所述增益级包括第一对交叉耦合开关,并且
其中所述共模检测器包括至少第二对交叉耦合开关,所述共模检测器被配置为:
针对所述振荡器电路的所述差分输出处的所述共模干扰来控制所述偏置调整,以增加到所述增益级的所述电流;并且
针对所述增益级处的差模偏移而对到所述增益级的所述电流没有影响。
8.根据权利要求6所述的设备,
其中所述隔离级包括具有中心抽头的线圈,并且
其中所述中心抽头被配置为将位移电流传导到接地端子。
9.一种系统,包括:
消息输出电路系统;
消息接收电路系统;
隔离数据传输电路系统,被配置为从所述消息输出电路系统接收控制信号并且基于所述控制信号将消息传输到所述消息接收电路系统,所述数据传输电路系统包括:
振荡器电路,包括差分输出端子;
反馈电路,包括共模检测器,所述共模检测器被配置为自动控制所述振荡器电路的增益,所述共模检测器:
包括差分输入端子,所述差分输入端子连接到所述振荡器电路的所述差分输出端子;
并且
响应于在所述振荡器电路的所述差分输出处感测到共模干扰,所述共模检测器被配置为自动控制所述增益以在所述共模干扰的持续时间内增加所述差分输出端子处的输出电压幅度。
10.根据权利要求9所述的系统,还包括连接到所述差分输出端子的隔离屏障,其中所述隔离屏障包括电流隔离电路系统。
11.根据权利要求9所述的系统,其中所述反馈电路还包括峰值检测器,其中所述峰值检测器:
连接到所述振荡器电路的所述差分输出,并且
被配置为自动控制所述振荡器电路的所述增益,以便基于所述差分输出端子处的差分电压的幅值来调节所述振荡器电路的所述差分输出端子上的所述输出电压幅度。
12.根据权利要求10所述的系统,
其中所述振荡器电路以射频RF操作,并且
其中所述振荡器电路包括以下中的至少一者:推挽LC振荡器电路、环形振荡器电路和文氏电桥振荡器。
13.根据权利要求9所述的系统,还包括用于增益控制的偏置调整,
其中所述振荡器电路包括增益级,
其中所述偏置调整控制到所述增益级的电流,并且
其中为了调节所述输出电压幅度,所述反馈电路被布置成控制所述偏置调整。
14.根据权利要求13所述的系统,
其中所述增益级包括第一对交叉耦合开关,并且
其中所述共模检测器包括至少第二对交叉耦合开关,所述共模检测器被配置为:
针对所述振荡器电路的所述差分输出处的所述共模干扰来控制所述偏置调整,以增加到所述增益级的所述电流;并且
针对所述增益级处的差模偏移而对到所述增益级的所述电流没有影响。
15.根据权利要求13所述的系统,还包括隔离级,所述隔离级包括:具有中心抽头的线圈,其中所述中心抽头被配置为将位移电流传导到接地端子。
16.一种通过隔离屏障将消息从消息输出电路系统传输到消息接收电路系统的方法;
所述方法包括:
由隔离数据传输电路系统从所述消息输出电路系统接收控制输入,
其中所述数据传输电路系统包括振荡器电路和反馈电路,并且
其中所述反馈电路包括共模检测器;
基于所述控制输入来控制所述振荡器电路以关断或接通,其中所述振荡器电路包括差分输出端子;以及
响应于在所述振荡器电路的所述差分输出处感测到共模干扰,由所述反馈电路的所述共模检测器在所述共模干扰的持续时间内增加所述差分输出端子处的输出电压幅度。
17.根据权利要求16所述的方法,
其中所述反馈电路还包括连接到所述差分输出端子的峰值检测器,
所述方法还包括:由所述峰值检测器基于所述差分输出端子处的差分电压的幅值来调节来自所述振荡器电路的所述差分输出端子上的所述输出电压幅度。
18.根据权利要求17所述的方法,
其中所述振荡器电路包括增益级,并且
其中调节所述差分输出端子上的所述电压幅度包括控制到所述增益级的电流,其中控制所述电流包括控制所述增益级的偏置调整。
19.根据权利要求18所述的方法,
其中所述增益级包括第一对交叉耦合开关,并且
其中所述共模检测器包括至少第二对交叉耦合开关,所述共模检测器被配置为:
针对所述振荡器电路的所述差分输出处的共模干扰来控制所述偏置调整,以增加到所述增益级的所述电流;并且
针对所述增益级处的差模偏移而对到所述增益级的所述电流没有影响。
20.根据权利要求16所述的方法,
其中所述隔离屏障包括电流隔离电路系统,并且
其中基于所述控制输入来控制所述振荡器电路以关断或接通包括:使用开关键控OOK来控制所述数据传输电路系统以跨所述隔离屏障传输所述消息。

说明书全文

具有共模瞬态噪声消除的低电流振荡器结构

技术领域

[0001] 本公开涉及振荡器和放大器电路系统。

背景技术

[0002] 对于一些应用,包括隔离屏障的电路系统可能是期望的,例如,用以保护接地环路。在没有隔离的一些示例中,接地电位差可导致电路损坏、意外电路行为或人身伤害。隔离屏障可阻止两个或更多个独立电路之间的电流流动或传导,但允许能量或数据在两个电路之间传递。隔离的一些示例包括电流隔离、电容隔离和类似的隔离电路系统。发明内容
[0003] 一般而言,本公开描述了具有两个或更多个自动增益控制电路的电路系统,以感测可以影响电路系统的操作的共模噪声或干扰。在一些应用(诸如通过隔离屏障的通信)中,通信协议诸如开关键控(OOK)可使用具有或不具有自动增益控制(AGC)的射频(RF)振荡器。在一些示例中,OOK的接通部分可在接通时间的开始时产生较高电流。对于具有AGC的OOK电路,在OOK数据传输期间,共模电流可导致通过AGC检测的共模电压偏移。共模电压偏移可减小振荡器输出并且可导致检测问题和不准确的数据传输。对于任何差分振荡器(诸如具有一对交叉耦合晶体管的振荡器),共模电压偏移可减小振荡器输出到足以导致接收振荡器输出的电路的不期望行为。添加AGC以调节差分电压可在存在共模电压的情况下进一步减小振荡器的增益。对于低电流电路(例如,电池供电应用中的被设计成最大限度减少电池电流和电池使用的电路),与以较高电流操作的其他应用相比,共模干扰的影响可具有较大影响,例如对数据传输可靠性的影响。
[0004] 在一些示例中,本公开的电路包括连接到振荡器的差分输出的至少一个共模检测器。如果附加共模检测器检测到输出处的噪声,则共模检测器可以使振荡器的AGC施加较多偏置电流以便在所感测的噪声/干扰的持续时间内获得较高振荡输出幅度。
[0005] 在一个示例中,本公开描述了一种设备,包括:振荡器电路,该振荡器电路包括连接到该振荡器电路的该差分输出端子的差分输入端子;并且响应于在该振荡器电路的差分输出处感测到共模干扰,该共模检测器被配置为自动控制增益以在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出端子处的输出电压幅度。
[0006] 在另一个示例中,本公开描述了一种系统,包括:消息输出电路系统;消息接收电路系统;隔离数据传输电路系统,被配置为从该消息输出电路系统接收控制信号并且基于该控制信号将消息传输到该消息接收电路系统,该数据传输电路系统包括振荡器电路,该振荡器电路包括连接到该振荡器电路的该差分输出端子的差分输入端子;并且响应于在该振荡器电路的该差分输出处感测到共模干扰,该共模检测器被配置为自动控制该增益以在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出端子处的该输出电压幅度。
[0007] 在另一个示例中,本公开描述了一种通过隔离屏障将消息从消息输出电路系统传输到消息接收电路系统的方法;该方法包括:由隔离数据传输电路系统从该消息输出电路系统接收控制输入,其中该数据传输电路系统包括振荡器电路和反馈电路,并且其中该反馈电路包括共模检测器;基于该控制输入来控制该振荡器电路以关断或接通,其中该振荡器电路包括差分输出端子;响应于在该振荡器电路的该差分输出处感测到共模干扰,由该反馈电路的该共模检测器在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出端子处的输出电压幅度。
[0008] 本公开的一个或多个示例的细节在附图和下面的描述中阐述。本公开的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及权利要求中显而易见。

附图说明

[0009] 图1是图示本公开的示例振荡器电路的框图的框图。
[0010] 图2是图示具有隔离电路系统的数据传输系统的框图的框图。
[0011] 图3是图示具有电感隔离电路系统的数据传输系统的框图。
[0012] 图4是图示在经受共模干扰的振荡器电路的操作期间的示例信号的时序图。
[0013] 图5是图示具有电容隔离电路系统的数据传输系统的框图。
[0014] 图6是图示根据本公开的一种或多种技术的具有电流隔离电路系统的数据传输系统的示意图。
[0015] 图7是图示本公开的差分数据传输系统的示例操作的流程图

具体实施方式

[0016] 本公开描述了一种用于针对可影响振荡器输出的共模干扰自动补偿差分输出振荡器电路的电路系统。对于任何差分振荡器(诸如具有一对交叉耦合晶体管的振荡器),该共模电压偏移可减小该振荡器输出,这在一些示例中可对连接到该振荡器输出的电路系统产生负面影响。添加具有自动增益控制例如以调节该差分输出电压的反馈电路系统可以在存在共模电压的情况下进一步减小该振荡器的增益。相比之下,本公开的振荡器电路的反馈电路系统可以包括增益控制电路系统以在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出端子处的输出电压幅度。
[0017] 本公开的振荡器可以用于各种应用,诸如通过隔离屏障的通信,其可应用诸如开关键控(OOK)的通信协议。在一些示例中,OOK的接通部分可在接通时间的开始时产生较高电流。对于具有AGC的OOK电路,在通过隔离屏障的OOK数据传输期间,共模电流可以使通过AGC检测的共模电压偏移。共模电压偏移可减小振荡器输出并且可导致检测问题和不准确的数据传输。然而,本公开的振荡器电路可包括反馈电路,该反馈电路具有连接到振荡器的差分输出的至少一个共模检测器。如果共模检测器检测到输出处的噪声,则共模检测器可以使振荡器的AGC施加较多偏置电流以便在所感测的噪声/干扰的持续时间内获得较高差分振荡输出幅度。
[0018] 图1是图示本公开的示例振荡器电路的框图的框图。为了说明目的,系统100描绘了包括振荡器104的数据传输电路系统102,该振荡器是具有差分输出端子110的振荡器电路。然而,本公开的技术可应用于各种应用中并且以RF带内或RF带外的频率范围操作的任何差分输出振荡器。此外,在图1的示例中,反馈电路109被示为与振荡器104分开的框以简化解释。然而,在其他示例中,反馈电路109可以被包括在本公开的“振荡器电路”内。振荡器104可以是任何类型的差分振荡器电路,诸如LC推挽振荡器、RC振荡器、环形振荡器、相移振荡器诸如文氏电桥振荡器,以及其他类似类型的振荡器电路。
[0019] 数据传输电路系统102可接收输入112(例如,到振荡器104),该输入可来自系统的某个部分,例如可向数据传输电路系统102提供控制信号的消息输出电路系统(在图1中未示出)。消息输出电路系统可包括处理电路系统,诸如引擎控制单元或某个类似系统控制器。在一些示例中,输入112可以被配置为振荡器104的使能/禁能信号。在其他示例中,输入112可将调制信号传导到振荡器104以致使振荡器104基于各种调制方案从差分输出端子
110输出通信信号。一些示例调制方案可包括OOK、幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)或某个其他调制方案。
[0020] 差分输出端子110可以经受共模干扰116,其可影响振荡器104的性能。在集成电路(IC)的示例中,差分输出端子110可供应IC上的电路或者可以供应片外电路。反馈电路109可以包括连接到振荡器104的差分输出端子110的差分输入端子。反馈电路109可以包括被配置为自动控制振荡器电路104的增益的共模检测器。响应于感测到差分输出110处的共模干扰116,反馈电路109可自动控制振荡器104的增益以在共模干扰的持续时间内增加差分输出端子110处的输出电压幅度。在一些示例中,反馈电路109还可以包括连接到差分输出端子110的用于自动调节差分输出端子110处的差分电压的电路。在一些示例中,反馈电路109可基于差分输出端子处的差分电压的幅值来自动控制振荡器电路104的增益。调整增益可以调节振荡器电路104的差分输出端子110上的输出电压幅度,例如,以将输出电压幅度保持在期望电压范围内。
[0021] 图2是图示了具有隔离电路系统的数据传输系统的框图的框图。系统200包括振荡器204和反馈电路209,它们是上文关于图1描述的振荡器104和反馈电路109的示例,并且具有与上文描述的特性相同或类似的特性。系统200还包括消息输出电路系统(例如,TX 224)、隔离级220和消息接收电路系统Rx 222。输出226可以向系统200的其他部分例如存储器(图2中未示出)提供配置信息、状态、数据、设置和类似电子信号。如上文关于图1所述,系统200图示了通信系统,但本公开的振荡器204、反馈电路209以及在一些示例中的隔离级
220可用于除通信系统之外的任何数量的其他应用中。
[0022] 与振荡器104一样,振荡器204可以是任何类型的差分输出振荡器电路。反馈电路209为振荡器204提供自动增益控制。在图2的示例中,反馈电路209包括峰值检测器206和共模检测器208。
[0023] 峰值检测器206连接到差分输出210。峰值检测器206可以被配置为自动控制振荡器电路204的增益以调节差分输出端子210上的输出电压幅度。在一些示例中,峰值检测器206的输出可基于差分输出端子210处的差分电压的幅值来控制振荡器电路204的增益以将差分电压维持在期望的范围内,如上文关于图1所描述的。在一些示例中,峰值检测器206可以被实现为包络检测器。
[0024] 共模检测器208还包括连接到差分输出端子210的差分输入端子。共模检测器208可被配置为自动控制振荡器204的增益以在所检测的共模干扰的持续时间内增加差分输出端子210处的输出电压幅度。在图2的示例中,峰值检测器206的输出和共模检测器208的输出在214处进行求和,使得共模检测器208的输出可响应于感测到差分输出端子210处的共模干扰而减小峰值检测器206的影响。
[0025] 隔离级220可以是任何类型的隔离电路,诸如电流隔离电路。在本公开中,电流隔离电路可指电容隔离或电磁隔离,诸如变压器,包括无芯变压器。其他类型的隔离可包括光学隔离。在系统200的示例中,隔离级220可将振荡器204的输出传导到消息接收电路系统RX 222。在其他示例中,隔离级220可将振荡器204的输出传导到其他类型的部件,如上所述。
[0026] 图3是图示具有电感隔离电路系统的数据传输系统的框图。图3中的电路系统是上文关于图1和图2描述的系统100和200的示例实现方式。图3的示例包括振荡器电路、增益级340,其由偏置电路、偏置调整346馈送并且被配置为接收输入信号312。偏置调整346将电源VDD 348连接到增益级340。
[0027] 图3的隔离级包括电容器C1 342、C2 344和变压器330。在一些示例中,隔离级的LC谐振回路338和LC谐振回路332可以被认为被包括在增益级电路中,例如,在其中增益级340是LC推挽振荡器的示例中。RX 322可以具有与上文针对消息接收电路系统RX 222所描述的特性相同或类似的特性。类似地,包括共模检测器308和峰值检测器306的反馈电路309A可以具有与上文关于图2针对反馈电路209所描述的特性相同或类似的特性。
[0028] 在图3的示例中,来自增益级340的差分输出端子310连接到反馈电路309A的峰值检测器306和共模检测器308,如上文关于图1和图2所述。差分输出端子310也连接到隔离级。差分输出端子310的第一输出端子连接到变压器330的初级端子312。电容器C1 342连接在初级端子312和中心抽头端子315之间,后者连接到初级侧接地GND1。差分输出端子310的第二输出端子连接到初级端子314。电容器C2 344连接在初级端子314和中心抽头端子315之间。次级端子316和318连接到RX 322。次级中心抽头317连接到次级接地GND2。初级接地GND1和次级接地GND2跨变压器330彼此隔离。
[0029] 在图3的示例中,变压器330是差分变压器并且在一些示例中可以是无芯变压器。变压器330还可包括初级侧和次级侧之间的寄生电容,例如寄生电容334和336。在一些示例中,LC谐振回路338可以包括电容器C1 342、初级端子312和次级端子316之间的变压器330的电感以及寄生电容334。类似地,在一些示例中,LC谐振回路332可以包括电容器C2 344、初级端子314和次级端子318之间的变压器330的电感以及寄生电容336。
[0030] 在其中增益级340是LC推挽振荡器的示例中,变压器330的电感可用作振荡器的LC谐振回路、LC谐振回路338和LC谐振回路332。如上文关于图1所述,在一些示例中,差分输出端子310上的共模干扰可能对图3的电路的性能产生负面影响。图3的电路可以充当数据传输电路以将数据或命令输出到消息接收电路系统RX 322,例如,通过基于在输入端子312处接收的信号来调制增益级340的输出,诸如利用OOK、ASK或某个其他调制方案。
[0031] 如上所述,初级接地GND1和次级接地GND2跨变压器330彼此隔离,并且如图3所示,在一些示例中,电路可具有在GND1和GND2之间的电压差。本公开的电路布置(例如,如图1‑4所描绘)可以提供共模瞬态抗扰度(CMTI),其对于处理单独接地参考之间的不同电压的电路(诸如图3和图5的通信电路、隔离栅极驱动器电路和类似电路)而言可能是期望的。CMTI对于以较高转换速率操作的电路可能是特别期望的,例如,其中开关波形的转换速率快于每纳秒二十伏(20V/ns)的电路,包括利用(SiC)、氮化镓(GAN)和其他类型的材料实现的电路。
[0032] 当结合GND1和GND2之间的电压差,连同对于电路效率而言可能期望的快速开关速度时,变压器330中的固有寄生电容334和336可以导致dV/dt在每纳秒数百伏(伏/纳秒)的范围内。对于飞法拉范围内的寄生电容,位移电流可能在毫安(mA)量级。因为中心抽头315和317连接到接地,所以位移电流可流动到接地。然而,变压器线圈的时间常数L/R意味着位移电流可能会流动一段时间,但不会经由中心抽头流动到接地。相反,位移电流可以使共模电压尖峰叠加在调制RF差分输出362上,如图4所示。对于具有AGC的OOK电路,通过隔离屏障的OOK数据传输期间的共模电流可以使由AGC检测的共模电压偏移,这可以减少振荡器的增益并且减少差分输出电压。
[0033] 如上所述,在一些示例振荡器电路中,共模干扰可致使增益级340的振荡器减少输出幅度,并且在一些示例中将输出减小到足以有效地暂停输出持续一定时间段。OOK传输中的此类间隙可导致由RX 322接收的可能不可靠或不可读的消息。在包括自动增益控制(例如,峰值检测器306,其可提供低电流操作的益处)的增益级的示例中,输出处的共模干扰可触发峰值检测器306处的响应以控制偏置调整346处的增益,从而与没有AGC的电路相比进一步减少输出电压幅度。对于具有较低电流消耗的电路(其对于一些应用可能是期望的),则振荡器输出可能对CM干扰甚至更加敏感。
[0034] 本公开的反馈电路309A可帮助克服由CM干扰引起的问题。调节AGC电路(诸如峰值检测器306)连同共模检测器308的组合可通过在CM干扰的持续时间内增加偏置调整346处的电路增益来提供期望的低电流操作和可靠的振荡器输出。如上文关于图2所述,峰值检测器306的输出和共模检测器308的输出在314处进行求和,使得共模检测器308的输出可以响应于感测到差分输出端子310处的共模干扰而减小峰值检测器306的影响。
[0035] 图5是图示了具有电容隔离电路系统的数据传输系统的框图。上文关于图1‑4描述的本公开的技术也可应用于如图5所示的具有基于电容器的隔离级的电路。
[0036] 图5的示例包括振荡器电路、增益级350,其由偏置电路、偏置调整372馈送并且被配置为接收输入信号312。与图3的变压器相比,隔离级包括电容器C3 352和C4 354,电容器C3 352和C4 354连接到RX 322并将GND1与GND2隔离。RX 322可具有与上文针对消息接收电路系统RX 222所描述的特性相同或类似的特性。类似地,包括共模检测器358和峰值检测器356的反馈电路309B可以具有与上文关于图2针对反馈电路209所描述的特性相同或类似的特性。
[0037] 来自增益级350的差分输出端子370连接到反馈电路309B的峰值检测器356和共模检测器358,如上文关于图1和图2所述。差分输出端子310也连接到隔离级。用于电容隔离架构的共模检测器358和峰值检测器356的电路布置可以不同于如用于具有电磁变压器架构的隔离级的共模检测器308和峰值检测器306。
[0038] 图6是图示根据本公开的一种或多种技术的具有电流隔离电路系统的数据传输系统的示意图。系统400是上文关于图1和图2描述的系统100和200的示例,以及图3中描绘的电路的示例。如上文关于图1所描述的,图6的电路系统也可以被描述为数据传输电路系统,被配置为经由输入端子412从消息输出电路系统接收控制信号,并且基于该控制信号将消息传输到消息接收电路系统RX 422。然而,图6的振荡器电路布置可用于数据传输之外的其他应用。
[0039] 图6的示例包括具有交叉耦合的P沟道晶体管M3和M4的LC推挽振荡器电路。偏置电路是将振荡器连接到电源VDD 448的P沟道晶体管M1。与任何晶体管一样,M1可能具有由电容器454指示的某种寄生电容。
[0040] 隔离级包括电容器C1 442、C2 444和变压器430。类似于上文关于图3的描述,在图6的示例中,变压器430的电感、连同C1 442和C2 444、以及在一些示例中的变压器430的寄生电容可形成用于振荡器的LC谐振回路的一部分。变压器430隔离初级接地GND1和次级接地GND2,并且图6的电路可存在GND1和GND2之间的电压差。
[0041] 在图6所示的示例中,来自增益级的差分输出端子410A和410B连接到隔离级。输出端子410A连接到变压器430的初级端子412。电容器C1 442连接在初级端子412和中心抽头端子415之间,中心抽头端子415连接到初级侧接地GND1。输出端子410B连接到初级端子414。电容器C2 444连接在初级端子414和初级侧中心抽头端子415之间。次级中心抽头417连接到次级接地GND2。次级端子416和418连接到RX 422。RX 422连接到变压器430并且可以具有与上文针对消息接收电路系统RX 222所描述的特性相同或类似的特性。
[0042] 输入412可以例如从消息输出电路系统(例如,图2的TX 224,但未在图6中示出)接收控制信号。在图6的示例中,输入信号由反相器452缓冲和反相。反相器452的输出连接到p沟道晶体管M2以及n沟道晶体管M5和M6的栅极。晶体管M2、M5、M6形成振荡器开关电路。在一些示例中,晶体管M2可被认为是接通或关断振荡器的使能开关。
[0043] 在图6的示例中,M2的漏极‑源极沟道(D‑S沟道)与M1的D‑S沟道串联以将VDD 448连接到作为振荡器的部分的交叉耦合晶体管M3和M4。晶体管M3的栅极连接到晶体管M4的漏极并且晶体管M4的栅极连接到晶体管M3的漏极。M3的源极也是输出端子410B并且M4的源极也是输出端子410A。
[0044] 系统400的反馈电路系统包括峰值检测器以调节差分输出端子410A和410B上的差分输出电压幅度。峰值检测器包括n沟道晶体管M7和M8并且M7和M8的栅极是峰值检测器的输入端子。M7的栅极连接到输出端子410B并且M8的栅极连接到输出端子410A。M7和M8的D‑S沟道并联连接在电源VDD 448之间,然后通过电阻器R1 450连接到GND1和中心抽头端子415。N沟道晶体管M13还将M7和M8的D‑S沟道与电阻器R1 450并联接地连接到GND1。当被激活时,晶体管M13可以跨R1 450短接以重置峰值检测器。包括M7、M8和R1 450的峰值检测器也可被认为是包络检测器。
[0045] 类似于上文关于图1‑5所描述的,在图6的系统400中,差分输出端子410A和410B上的共模干扰(例如,460和462)可叠加在输出差分信号上。在一些示例中,系统400的峰值检测器可能无法区分需要调节的输出处的电压偏移和由共模干扰引起的电压偏移。因此,峰值检测器可调节M1的栅极电压,这改变振荡器的偏置电流并且可减少输出差分电压幅值。然而,即使对于没有M7和M8的峰值检测器的振荡器电路,输出端子处的共模干扰也可减少M3和M4上的栅极‑源极电压并且减少增益。峰值检测器可提供调节振荡器输出电流的益处以提供低电流电路的优点,但可能加剧共模干扰的影响。
[0046] 类似于上文关于图1、图2和图3所描述的,图6的系统400包括共模检测器,其包括n沟道晶体管M9、M10、M11和M12。M9和M10是交叉耦合晶体管,其中M9的栅极连接到输出端子410A并且M10的栅极连接到输出端子410B。晶体管M11的栅极连接到输出端子410B并且M12的栅极连接到输出端子410A。
[0047] M9和M11的D‑S沟道彼此串联并且与M7的D‑S沟道串联连接。类似地,M10和M12的D‑S沟道彼此串联并且与M8的D‑S沟道串联连接。晶体管M9和M11一起将偏置晶体管M1的栅极连接到GND1,并且类似地,M10和M12将M1的栅极连接到GND1。当存在叠加在输出差分信号上的共模干扰时,M9、M11、M10和M12的布置将M1栅极上的电压拉向GND1,这可以根据减少通过M1的偏置并且因此减少差分输出电压而减小峰值检测器的影响。换句话说,对于共模干扰,共模检测器电路系统可在增益级的偏置生成上覆盖(override)M7、M8和R1 450的峰值检测器电路的AGC功能。然而,在存在差分电压的情况下,通向接地的路径中的至少一个晶体管(例如,M9或M11中的至少一者以及M10或M12中的至少一者)可能不导通,并且因此共模检测器电路可能针对差分电压偏移而对偏置晶体管M1和到增益级的电源电流没有影响。共模检测器电路系统也可被认为是共模峰值检测器。
[0048] 如上所述,系统400的架构只是本公开的技术的一个示例实现方式。与其他实现方式相比,图6的电路可具有低电流消耗、较少部件和简单布置的优点以提供稳定差分输出。对于以较高频率(例如,在RF GHz范围内)操作的电路,可能期望简单的实现方式。其他实现方式(例如,使用较多晶体管)可以导致增加的极点和零点、减小的带宽,并且可能无法以较高频率有效地操作。此外,图6的布置对于以较高电压操作的电路可能是期望的,例如,功率转换器、电机驱动器和在数百伏的范围内操作的类似应用。对于较高电压域,与可能更关心减小相位噪声、抖动和其他参数的低电压应用(诸如移动设备)相比,共模抑制可能是有用的参数。换句话说,当在域之间存在高电压差的情况下跨域传输数据时,并且对于其中期望减小的电流消耗的应用(例如,电池供电的车辆和类似的应用),可能期望图6的电路布置的鲁棒性共模抑制特征。
[0049] 在其他示例中,振荡器增益级(例如,图1和图2的振荡器104和204)可以利用如图6所示的金属化物半导体晶体管(MOSFET)或通过管、双极结型晶体管(BJT)或其他开关部件来实现。图6的示例可通过多种技术来实现,包括例如SiC和GaN。
[0050] 图7是图示本公开的差分数据传输系统的示例操作的流程图。除非另有说明,否则将根据图2和图6描述图7的框。
[0051] 如在图7的示例中所见,振荡器电路系统(诸如图2的振荡器204)可以在输入端子212处接收控制信号(90)。类似地,包括晶体管M3和M4的图6的LC推挽振荡器可以在输入端子412处接收控制信号。在一些示例中,控制信号可以来自处理电路系统,如上文关于图1所描述的。在一些示例中,振荡器电路可以是数据传输电路系统的一部分并且所接收的控制信号可调制振荡器电路的输出以承载消息,该消息可包括数据、命令、状态和其他信息。
[0052] 所接收的控制信号可致使振荡器电路系统基于输入端子处的控制信号来关断或接通(92)。在一些示例中,控制信号可以是使能信号,例如,可以控制使能开关(诸如图6的晶体管M2)以控制到振荡器的供应电流。在一些示例中,接通和关断振荡器或控制振荡器输出可以是调制方案(诸如OOK),如上所述。
[0053] 本公开的系统可包括具有共模检测器的反馈电路,该共模检测器被配置为响应于感测到振荡器电路的差分输出处的共模干扰而提供AGC。例如,如上文关于图6所述,晶体管M9、M11、M10和M2可以在共模干扰的持续时间内增加差分输出端子410A和410B处的输出电压幅度(94),例如,通过控制偏置晶体管M1的栅极上的电压。
[0054] 本公开的技术也可在以下条款中描述。
[0055] 条款1:一种设备,包括:振荡器电路,包括连接到该振荡器电路的该差分输出端子的差分输入端子;并且响应于在该振荡器电路的该差分输出处感测到共模干扰,该共模检测器被配置为自动控制该增益以在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出端子处的输出电压幅度。
[0056] 条款2:根据条款1的设备,其中该反馈电路还包括峰值检测器,其中该峰值检测器:连接到该振荡器电路的该差分输出,被配置为自动控制该振荡器电路的该增益,以便基于该差分输出端子处的差分电压的幅值来调节该振荡器电路的该差分输出端子上的该输出电压幅度。
[0057] 条款3:根据条款1和2中任一项的设备,还包括连接到该差分输出端子的隔离屏障,其中该隔离屏障包括电流隔离电路系统。
[0058] 条款4:根据条款3的设备,其中该设备被配置为使用开关键控(OOK)跨该隔离屏障传输消息。
[0059] 条款5:根据条款1至4中任一项的设备,其中该振荡器电路以射频(RF)操作,并且其中该振荡器电路包括以下中的至少一者:推挽LC振荡器电路、环形振荡器电路和文氏电桥振荡器。
[0060] 条款6:根据条款1至5中任一项的设备,还包括用于增益控制的偏置调整,其中该振荡器电路包括增益级,其中该偏置调整控制到该增益级的电流,并且其中该反馈电路被配置为控制该偏置调整以调节该输出电压幅度。
[0061] 条款7:根据条款6的设备,其中该增益级包括第一对交叉耦合开关,并且其中该共模检测器包括至少第二对交叉耦合开关,该共模检测器被配置为:针对该振荡器电路的该差分输出处的共模干扰来控制该偏置调整,以增加到该增益级的电流;并且针对该增益级处的差模偏移而对到该增益级的电流没有影响。
[0062] 条款8:根据条款6和7中任一项的设备,其中该隔离级包括具有中心抽头的线圈,并且其中该中心抽头被配置为将位移电流传导到接地端子。
[0063] 条款9:一种系统,包括:消息输出电路系统;消息接收电路系统;隔离数据传输电路系统,该隔离数据传输电路系统被配置为从该消息输出电路系统接收控制信号并且基于该控制信号将消息传输到该消息接收电路系统,该数据传输电路系统包括振荡器电路,该振荡器电路包括连接到该振荡器电路的差分输出端子的差分输入端子;并且响应于在该振荡器电路的该差分输出处感测到共模干扰,该共模检测器被配置为自动控制该增益以在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出端子处的输出电压幅度。
[0064] 条款10:根据条款9的系统,还包括连接到该差分输出端子的隔离屏障,其中该隔离屏障包括电流隔离电路系统。
[0065] 条款11:根据条款9和10中任一项的系统,其中该反馈电路还包括峰值检测器,其中该峰值检测器:连接到该振荡器电路的该差分输出,被配置为自动控制该振荡器电路的该增益,以便基于该差分输出端子处的差分电压的幅值来调节该振荡器电路的该差分输出端子上的该输出电压幅度。
[0066] 条款12:根据条款10和11中任一项的系统,其中该振荡器电路以射频(RF)操作,并且其中该振荡器电路包括以下中的至少一者:推挽LC振荡器电路、环形振荡器电路和文氏电桥振荡器。
[0067] 条款13:根据条款9至12中任一项的系统,还包括用于增益控制的偏置调整,其中该振荡器电路包括增益级,其中该偏置调整控制到该增益级的电流,并且其中为了调节该输出电压幅度,该反馈电路被布置成控制该偏置调整。
[0068] 条款14:根据条款13的系统,其中该增益级包括第一对交叉耦合开关,并且其中该共模检测器包括至少第二对交叉耦合开关,该共模检测器被配置为:针对该振荡器电路的该差分输出处的共模干扰来控制该偏置调整,以增加到该增益级的电流;并且针对该增益级处的差模偏移而对到该增益级的电流没有影响。
[0069] 条款15:根据条款13和14中任一项的系统,还包括具有中心抽头的线圈,其中该中心抽头被配置为将位移电流传导到接地端子。
[0070] 条款16:一种通过隔离屏障将消息从消息输出电路系统传输到消息接收电路系统的方法;该方法包括:由隔离数据传输电路系统从该消息输出电路系统接收控制输入,其中该数据传输电路系统包括振荡器电路和反馈电路,并且其中该反馈电路包括共模检测器;基于该控制输入来控制该振荡器电路以关断或接通,其中该振荡器电路包括差分输出端子;响应于在该振荡器电路的该差分输出处感测到共模干扰,由该反馈电路的该共模检测器在该共模干扰的持续时间内增加该差分输出端子处的输出电压幅度。
[0071] 17.根据条款16的方法,其中该反馈电路还包括连接到该差分输出端子的峰值检测器,该方法还包括:由该峰值检测器基于该差分输出端子处的差分电压的幅值来调节来自该振荡器电路的该差分输出端子上的该输出电压幅度。
[0072] 条款18:根据条款16和17的方法,其中该振荡器电路包括增益级,其中调节该差分输出端子上的该电压幅度包括控制到该增益级的电流,其中控制该电流包括控制该增益级的偏置调整。
[0073] 条款19:根据条款16至18中任一项的方法,其中该增益级包括第一对交叉耦合开关,并且其中该共模检测器包括至少第二对交叉耦合开关,该共模检测器被配置为:针对该振荡器电路的该差分输出处的共模干扰来控制该偏置调整,以增加到该增益级的电流;并且针对该增益级处的差模偏移而对到该增益级的电流没有影响。
[0074] 条款20:根据条款16至18中任一项的方法,其中该隔离屏障包括电流隔离电路系统,并且其中基于该控制输入来控制该振荡器电路以关断或接通包括使用开关键控(OOK)来控制该数据传输电路系统以跨该隔离屏障传输该消息。
[0075] 在一个或多个示例中,上述功能可以硬件软件固件或其任何组合来实现。例如,图1至图2的各种部件可以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。如果以软件实现,则功能可以被存储在有形计算机可读存储介质上,并且由处理器或基于硬件的处理单元执行。.[0076] 指令可由一个或多个处理器执行,诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器专用集成电路(ASIC)、现场可编程阵列(FPGA)或其他等效的集成或分立逻辑电路。因此,如本文所使用的术语“处理器”和“处理电路”诸如可指任何前述结构或适合于实现本文描述的技术的任何其他结构。此外,这些技术可在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。
[0077] 本公开的技术可在各种各样的设备或装置中实现,包括无线手机、集成电路(IC)或IC组(例如,芯片组)。在本公开中描述了各种部件、模或单元以强调被配置为执行所公开的技术的设备的功能方面,但不一定需要由不同的硬件单元实现。相反,如上所述,各种单元可组合在硬件单元中或由互操作硬件单元的集合提供,包括如上所述的一个或多个处理器。
[0078] 术语“非暂态”可指示诸如存储器的存储介质不以载波或传播信号来体现。在某些示例中,非暂态存储介质可存储可随时间推移而变化的数据(例如,在RAM或高速缓存中)。作为示例而非限制,此类计算机可读存储介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器、硬盘、光盘ROM(CD‑ROM)、软盘、盒式磁带、磁性介质、光学介质或其他计算机可读介质。
[0079] 已经描述了本公开的各种示例。这些和其他示例在所附权利要求的范围内。
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