带有阀值数控的输入数据状态检测电路的制作方法

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种带有阀值数控的输入数据状态检测电路。

背景技术：

自从人类1947年发明晶体管以来，50多年间半导体技术经历了硅晶体管、集成电路、超大规模集成电路、甚大规模集成电路等几代，发展速度之快是其他产业所没有的；中央处理器是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件，伴随着大规模集成电路技术的迅速发展，芯片集成密度越来越高，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，被统称为“微处理器”；无论是录像机、智能洗衣机、移动电话等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器；微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智能设备的关键部件。

而接口芯片，是用于连接微处理器和存储器之间的一种电子元器件，它包括有数据暂存缓冲的数据缓冲器或总线缓冲器、为地址信号提供较大驱动能力的总线驱动器等等，简而言之，接口芯片是用来保证数据传输过程的安全和稳定性。

然而，在数据传输的过程中，接口芯片的输入接口会因接触不良而无法确定接口芯片的输入数据是否有效，此时，接口芯片的输出接口却仍然会输出“0”或“1”的确定信号，并将其信号传输到微处理器当中；然而，由于输入接口的接触不良，使接口芯片的输入数据不能反映出真实的数据，从而导致接口芯片的输出数据是没有意义的。如何获取接口芯片上输入数据的有效性，从而决定是否采信接口芯片上的输出数据，便成为了人们研究的一个问题。

在数字电路中，数字电路一般有三种输出状态，为高电平、低电平和高阻态，其中高电平为逻辑“1”，低电平为逻辑“0”，高阻态相当于隔断状态；其中由逻辑“1”和逻辑“0”组成的二进制信号，是目前电子芯片内部传输数据的主要方式，而接口芯片的输入接口若是悬空或接触不良的情况下，便会形成高阻态，正是基于此，若能通过对接口芯片的输入进行高阻态的测试，来获取接口芯片上输入数据 的有效性，从而避免无法判断输出数据是否有效的技术问题。

因此，有必要提供一种输入能检测输入数据有效性的电路。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题提供一种带有阀值数控的输入数据状态检测电路，通过对数据输入接口的输入电压信号进行比较，根据门电路的输出数据来判断数据输入接口的输入数据是否有效，从而检测出数据输入接口的输入数据是否有效。

为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种带有阀值数控的输入数据状态检测电路，该检测电路包括偏置电路、第一阀值比较单元、第二阀值比较单元；其中偏置电路包括两个串联的电阻，在两个电阻之间的节点与数据输入接口相连，该节点与第一阀值比较单元、第二阀值比较单元的第一输入端连接；第一阀值比较单元、第二阀值比较单元的第二输入端分别与一个阀值电压生成单元连接，第一阀值比较单元、第二阀值比较单元的输出端与门电路的两个输入端一一对应连接，根据门电路的输出数据来判断数据输入接口的输入数据是否有效。

作为优选的，门电路为同或门或异或门。

作为优选的，为了检测出电路输出状态为高电平、低电平或高阻态，阀值电压生成单元包含有高阀值电压生成单元、低阀值电压生成单元，高阀值电压生成单元、低阀值电压生成单元与数字接口控制单元连接，将第一阀值比较单元的第二输入端连接高阀值电压生成单元，第二阀值比较单元的第二输入端连接低阀值电压生成单元，从高阀值电压生成单元、低阀值电压生成单元上传输进来的高、低电平电压阀值作为比较器的比较基准。

作为优选的，第一阀值比较单元或第二阀值比较单元的输出端择一与数据输出接口连接，即将输入数据传输到下一级电路中。

作为优选的，当输入数据有效时，与该电路连接的下一级电路将继续采集该数据信号；当输入数据无效时，与该电路连接的下一级电路将停止采集该数据信号。

作为优选的，由于高、低电平的取值范围为两个极端，所以产生的偏置电路取中间值时方案较佳，故而使两个电阻的阻值相等，并使其中一个电阻与电源连接，另一个电阻与地连接，从而使中间节点产生的偏置电压为电路电压的中间值。

作为优选的，第一阀值比较单元、第二阀值比较单元的第一输入端为同相端，第一阀值比较单元、第二阀值比较单元的第二输入端为反相端，即第一阀值比较单元、第二阀值比较单元均使用正逻辑。

作为优选的，由数字接口控制单元接收控制信号，使高阀值电压生成单元生成高电平电压阀值，低阀值电压生成单元生成低电平电压阀值，两个电阻之间的节点电压小于高电平电压阀值，且大于低电平电压阀值，即高、低电平电压阀值形成三个电压区间，分别对应电路输出的三种状态。

作为优选的，为了适应不同的工作环境和需求，两个电阻可等效替换为两个电流源，其中一个电流源与电源连接，另一个电流源与地连接，电流源的电流流向为电源方向至地，其目的是产生偏置电压。

本发明的有益效果是：

一种带有阀值数控的输入数据状态检测电路，通过对数据输入接口的输入电压信号进行比较，根据门电路的输出数据来判断数据输入接口的输入数据是否有效，从而保证数据传输过程的有效性，并能在输入接口发生悬空或接触不良时能及时发现，避免因为采集无意义的信号作为数据所导致的故障。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后，本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明第一实施例涉及的带有阀值数控的输入数据状态检测电路的具体电路示意图；

图2为含有本发明带有阀值数控的输入数据状态检测电路的芯片接口示意图；

图3为本发明第一实施例涉及的带有阀值数控的输入数据状态检测电路中各位置电压的示意图；

图4为本发明第二施例涉及的带有阀值数控的输入数据状态检测电路的具体电路示意图；

图5为本发明第三实施例涉及的带有阀值数控的输入数据状态检测电路的具体电路示意图；

图6为本发明第四实施例涉及的带有阀值数控的输入数据状态检测电路的具体电路示意图。

其中，1为高阀值电压生成单元，2为低阀值电压生成单元，3为数字接口控制单元，IN为数据输入接口，D_out为数据输出接口，D_INS为数据输入状态输出接口，V_S为阀值控制接口，V_CC为电路的供电电源，GND为接地端，R₁-R₂为电阻，IS₁、IS₂为电流源，A₁为第一阀值比较单元，A₂为第二阀值比较单元。

其中，图3中各位置的电压说明如下：V_IN为输入电压，V_bias为偏置电压，V_A1+为第一阀值比较单元A₁同相端的输入电压，V_A1-为第一阀值比较单元A₁反相端的输入电压，V_A2+为第二阀值比较单元A₂同相端的输入电压，V_A2-为第二阀值比较单元A₂反相端的输入电压，V_outa为第一阀值比较单元A₁的输出电压，V_outb为第二阀值比较单元A₂的输出电压，V_refh为高阀值输入电压，V_refl为低阀值输入电压，V_out为输出电压，V_INS为数据输入状态检测电压。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明：

如图1至图3所示的为本发明的第一实施例，其中图1为第一实施例的具体电路示意图；该检测电路包括偏置电路、第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂；其中偏置电路包括两个串联的电阻R₁、R₂，电阻R₁与电路的供电电源V_CC连接，电阻R₂与接地端GND连接，在电阻R₁、R₂之间的节点与数据输入接口IN相连。

如图1所示，第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂均使用正逻辑，使得与数据输入接口IN的节点与第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂的第一输入端连接，且两个比较单元的第一输入端均为同相端；两个比较单元的第二输入端为反相端，其中第一阀值比较单元A₁的第二输入端连接高阀值电压生成单元1，第二阀值比较单元A₂的第二输入端连接低阀值电压生成单元2，同时，高阀值电压生成单元1、低阀值电压生成单元2与数字接口控制单元3连接，数字接口控制单元3向外连接有阀值控制接口V_S；第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂的输出端与同或门的两个输入端一一对应连接，同或门的输出端与数据输入状态输出接口D_INS连接，第一阀值比较单元A₁的输出端同时与数据输出接口D_out连接。

其中，通过阀值控制接口V_S将阀值控制信号传输到数字接口控制单元3内，从而控制高阀值电压生成单元1、低阀值电压生成单元2分别生成高电平电压阀值V_refh、低电平电压阀值V_refl，其中高电平电压阀值V_refh设置为接近但小于高电平电压的下限值，低电平电压阀值V_refl设置为接近但大于低电平电压的下限值，电阻R₁、R₂之间的节点电压小于高电平电压阀值V_refh，且大于低电平电压阀值V_refl，即形成三个电压区间，分别为大于高电平电压阀值V_refh的区间、处于高电平电压阀值V_refh与低电平电压阀值V_refl之间的区间以及小于低电平电压阀值V_refl的区间，并分别对应电路输出的三种状态。

同时，为了保证更理想的检测效果，使电阻R₁、R₂的阻值相等，且电阻R₁、R₂阻值很大，从而在理想情况下，产生的偏置电压V_bias为电路的供电电源V_CC的二分之一，且该偏置电路上的电流很小，使其对输入数据的高、低电平所造成的影响忽略不计。

为了更好的说明整个电路的工作过程，配合图3中各位置电压如的示意图，数据输入接口IN上三种形态下的电路分析如下：

（1）、当数据输入接口IN所处的状态为高电平时，V_A1+ =V_A2+=V_IN=V_IH（输入高电平），V_A1-=V_refh，V_A2-=V_refl，由于V_IH> V_refh 且V_IH> V_refl，从而使第一阀值比较单元A₁的输出电压V_outa、第二阀值比较单元A₂的输出电压V_outb均为高电平，经过同或门运算后，得到的数据输入状态检测电压V_INS为高电平，即输出的逻辑值为1。

（2）、当数据输入接口IN所处的状态为低电平时，V_A1+ =V_A2+=V_IN=V_IL（输入低电平），V_A1- =V_refh，V_A2-=V_refl，由于V_IL<V_refh 且V_IL <V_refl，从而使第一阀值比较单元A₁的输出电压V_outa、第二阀值比较单元A₂的输出电压V_outb均为低电平，经过同或门运算后，得到的数据输入状态检测电压V_INS为高电平，即输出的逻辑值为1。

（3）、当数据输入接口IN所处的状态为高阻态时，等同于数据输入接口IN上没有外接，此时，V_A1+ =V_A2+=V_bias，由于V_refl < V_bias < V_refh，从而使第一阀值比较单元A₁的输出电压V_outa为低电平、第二阀值比较单元A₂的输出电压V_outb为高电平，即第一阀值比较单元A₁输出的逻辑值为0，第二阀值比较单元A₂输出的逻辑值为1，经过同或门运算后，得到的数据输入状态检测电压V_INS为低电平，即输出的逻辑值为0。

综上所述，当数据输入状态检测电压V_INS的输出逻辑值为1时，数据输入接口IN所处的状态为高电平或低电平，即数据输入接口IN的输入数据逻辑有效，并且在逻辑上，输出电压V_out与输入电压V_IN相等，故与该检测电路连接的下一级电路取数据输出接口D_out的输出数据作为该下一级电路的输入数据即可；当数据输入状态检测电压V_INS的输出逻辑值为0时，数据输入接口IN所处的状态为高阻态，即数据输入接口IN的输入数据逻辑无效，故与该检测电路连接的下一级电路停止采信该输出数据。

图4为本发明第二施例的具体电路示意图，与第一实施例相比的区别在于：第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂的第一输入端均为反相端；第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂的第二输入端为同相端，当数据输入接口IN所处的状态为高电平时，第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂输出的逻辑值均为0，当数据输入接口IN所处的状态为低电平时，第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂输出的逻辑值均为1，即输出逻辑值与输入逻辑值相反，此时与该检测电路连接的下一级电路取数据输出接口D_out的输出数据与非门运算后的结果作为该下一级电路的输入数据均可，其余参照上述关于第一实施例的描述。

图5为本发明第三实施例的具体电路示意图，该检测电路包括偏置电路、第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂；其中偏置电路包括两个串联的电流源IS₁、IS₂，电流源IS₁与电路的供电电源V_CC连接，电流源IS₂与接地端GND连接，在电流源IS₁、IS₂之间的节点与数据输入接口IN相连，即本发明第三实施例是在第一实施例的基础上，将偏置电路上的电阻R₁、R₂替换为电流源IS₁、IS₂，其余参照上述关于第一实施例的描述。

图6为本发明第四实施例的具体电路示意图，第一阀值比较单元A₁、第二阀值比较单元A₂的输出端与异或门的两个输入端一一对应连接，异或门的输出端与数据输入状态输出接口D_INS连接，此时，当数据输入状态检测电压V_INS的输出逻辑值为0时，数据输入接口IN的输入数据逻辑有效；当数据输入状态检测电压V_INS的输出逻辑值为1时，数据输入接口IN的输入数据逻辑无效，即本发明的第四实施例是在第一实施例的基础上，将同或门替换为异或门，使得输出逻辑值和有效性的对应与第一实施例相反，其余参照上述关于第一实施例的描述。

同时，第二实施例中将同相端和反相端的调换，第三实施例中将电阻R₁、R₂替换为电流源IS₁、IS₂，第四实施例中将同或门替换为异或门的形式，均是在第一实施例的基础上进行的替换，该三种替换方式可自由组合成新的实施例，例如第五实施例：在第一实施例的基础上，将电阻R₁、R₂替换为电流源IS₁、IS₂，将同或门替换为异或门，这样形成的第五实施例是对第三实施、第四实施例的简单组合，此类组合而成新的实施例均为本发明的等效实施例。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。