【科普栏目】为什么说“隔离芯片”就是“射频芯片”？

众所周知，在半导体行业中，隔离芯片主要用于在弱电控制强电的场景中实现高低压电路之间的电气隔离，并同时在电气隔离状态下实现数据信号的耦合传输。隔离芯片不仅能保障电路运行稳定，防止故障扩散，还可以保护电子控制设备和操纵人员的安全。

现阶段，隔离芯片的主流技术路径主要涵盖了光耦隔离、磁耦隔离以及容耦隔离三种，它们主要是基于不同的信号传输机制来实现电气隔离的功能。业界内，诸如TI（德州仪器）、纳芯微以及华普微等知名企业，均将容耦隔离技术作为其隔离芯片产品的主打技术路线。

具体而言，数据信号经电容耦合隔离芯片内部编码与调制后，可在高低压电路之间进行高质量传输，同时还能避免高低压电路之间产生电气连接。而正是这一特性使得电容耦合隔离芯片在工业、通信、新能源与电力等领域中的应用愈发广泛。

那么，“隔离芯片”与“射频芯片”有何关系？为什么要说电容耦合“隔离芯片”就是“射频芯片”呢?

首先，我们先了解何为射频芯片。射频芯片是一种特殊的集成电路（IC），能够处理射频信号（电磁波信号），即利用天线将接收的电磁波信号转换为电信号，或者将电信号转换为电磁波信号进行传输。通常而言，射频芯片会涵盖调制器、解调器、放大器、滤波器、天线等元件。

典型射频系统框架图

其次，我们需要了解射频芯片如何收发信号，以Sub-1GHz无线射频收发器CMT2300A为例：数据信号在传输时，会先在数字电路进行编码打包，而后在模拟电路、调制器（OOK或（G）FSK）与放大器作用下进行调制与放大，最终成为射频信号经天线传输出去。

CMT2300A功能系统示意图

而数据信号在接收时，会先由天线接收射频信号，经放大器进行放大，而后在调制器与模拟电路作用下进行解调，数字电路再将射频信号转换回原始的数据信号，最终在解码器中进行解码并填入FIFO，或者直接输出到GPO。

最后，我们来看电容耦合隔离芯片是如何在保持电气隔离状态下实现数据信号的耦合传输。以双通道数字隔离器CMT8121X为例：

CMT8121X支持OOK调制方案，可以跨二氧化硅隔离栅进行数据信号传输，且每条隔离通道的逻辑输入和输出缓冲器均由二氧化硅绝缘栅隔离。数据信号在传输时，发射器通过隔离栅发送高频载波表示一种数字状态，而不发送信号则表示另一种数字状态。数据信号在接收时，接收器在将信号进行预处理后进行信号解调，并通过缓冲级产生输出。

CMT8121X主要用于两个不同电源域间通讯，并采用先进电路技术，支持高达5kVrms隔离电压，且能以较低的功耗实现高电磁抗扰度和低辐射。与基于传统的光耦和电感的（磁隔）隔离器相比，采用二氧化硅隔离栅的CMT8121X所提供的介电强度较高，不会因暴露于环境湿度而退化，并且可以有大于40年的隔离寿命。

通过对比射频芯片与电容耦合隔离芯片的数据传输方式，可以看出：电容耦合隔离芯片实际上就是一个在微距离上实现无线射频收发系统的“射频芯片”。