我的搭档Chris Keeser正在研讨SoC”>PSoC5LP开关电容模块，发现了该产品的一个躲藏特性。SoC”>PSoC的入门规划东西PSoCCreator中并没有说到这个特性，参考手册说到了，但仅仅十分简略地一笔带过。您会问，这究竟是什么特性?这便是开关电容模块中内置的一阶Sigma-Delta调制器形式。
那么，为什么这会对电源规划有用呢?下面我就来一步步剖析。看看您的家庭或办公室，您会发现各种电子体系，大多数电子体系甚至悉数电子体系都要经过电源将较高的AC电压改变为较低的DC电压。为了安全，这种转化进程需求高度阻隔。这儿需求考虑一个进退维谷的问题，大多数开关电源都必须在没有DC电流的空地上调理输出。怎样调理输出呢?处理这个问题的常见经典办法便是结合差错放大器和补偿网络以及偏置光耦合器，如图1所示，完成安全空地的桥接。这是一个比较简略的比如，并不能描绘一切或许的阻隔规划状况，不过这也能阐明问题。
能够运用经过恰当规划的光耦合器，并且往往比较成功，但(或许您现已知道了)光耦合器是多变不定的。两个具有相同部件号的相邻光耦合器在传输特性方面或许大不相同(部件的正常制作差异)。传输特性会跟着部件的老化而产生明显改变。再加上选用如图1所示的偏置装备，其传输特性通常是非线性的，这就会引发整个体系的安稳性问题。因为这些要素的存在，要规划出合适大规模出产且经久耐用的电源，就会面临相当大的应战。
数字阻隔器相关于一般光耦合器而言具有一项优势，即输入到输出的联系根本是一比一，并且不会改变。此外，信息传输的速度也十分快。数字阻隔器的技能妨碍在于它的二进制特性，这与图1的比如构成比照。数字阻隔器长于传输数据，而不是原始的模仿信号。这便是Sigma-Delta调制器能够发挥作用的当地了。
根本说来，Sigma-Delta调制器能将特定规模的模仿信号改变为高速比特流，这个密度流代表着模仿信号。要记住，这不是数据包，而是原始比特流。图2给出了一个比如。请注意，这张图是从右到左画的，能够简化剖析，这与本文一切其他暗示图中操控信号流相对应。模仿信号被驱动进入调制器。Sigma-Delta调制器将信号改变为由1和0组成的高速流，均匀加权与输入信号成正比。原始信号可在另一端经过数字处理(IIR、抽取或其他滤波方法)或简略的模仿滤波进行重构。
这样，图1中的模仿理念改变成了图3所示的数字理念。光耦合器被数字阻隔器所替代。这样，偏置或部件差异问题根本就不存在了，至少对我所用的这个数字阻隔器来说是这样。偏置电路也被消除。Sigma-Delta调制器与模仿补偿和可编程参照生成功用相结合，构成一种适用于电源运用的小型混合数字与模仿操控战略。这样做的优点在于可将功用集成在单一可编程SoC上。集成优势还不仅限于此，可编程SoC还包含数字处理以及可编程数字功用。
当然，结合运用Sigma-Delta调制器和数字阻隔器来传输模仿信息的这种方法不太或许合适一切规划，特别是关于功用要求相对较低的极点本钱灵敏型运用而言更是如此。不过，数字技能的不断遍及和集成的继续推动使得这种理念在某些体系中极具吸引力，例如服务器电源和微型逆变器等高密度杂乱体系。在这些体系中，跨过阻隔鸿沟传输数字与模仿组合信息需求不止一个通道。因而，可将各个独立光耦合器用单个多通道数字阻隔器彻底替代，用以传输数字与模仿混合信息。图4中，运用一个四通道阻隔器传输Sigma-Delta转化的两个高速模仿信号以及一对全双工UART通讯信号。
我作业所触及的一切电源渠道都在向更低本钱、更高密度和功率方向开展。说究竟，这将推动更强壮的集成战略开展，也便是说能经过改变来不断改进，一起还要削减组件。可编程SoC能有用满意这一需求。从工程师的视点来看，我个人认为Sigma-Delta调制器是一个很帅的功用，有助于集成趋势开展，特别有利于满意电源运用的需求。
