带有可编程模拟子系统的集成电路器件的制作方法
【专利说明】带有可编程模拟子系统的集成电路器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年8月29日提交的美国临时专利申请第62/043，924号的权益，该专利申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及具有可编程块的集成电路(1C)器件，并且更具体地涉及具有可编程模拟电路块的1C器件。
【背景技术】
[0004]集成电路(1C)器件可以包括固定功能的电路和可重配置的电路。可编程逻辑器件是熟知的并且可以使1C器件能够被重新配置为广泛的数字功能。
[0005]提供可重配置的模拟电路的1C器件，在解决模拟应用方面，越来越普及。在一些常规方法中，可再编程的模拟电路的配置数据被加载到存储电路(例如，寄存器)中，以建立期望的模拟功能。这样布置的缺点可能涉及在重新配置不同功能之间的电路时费时/费力。
[0006]通常，涉及实现可重配置模拟电路的连接/路由可能引入对1C器件性能的限制。例如，一些传统的1C器件可能不适合非常低噪声的应用。类似地，路由路径中的非常小的阻抗失配阻碍差分输入信号的高保真性的处理。
[0007]如使用大多数1C器件一样，特别是当1C器件被部署在便携式电子器件中时，任何功率消耗的减少都是很有价值的。
【附图说明】
[0008]图1是根据实施例的集成电路(1C)器件的示意性框图。
[0009]图2是根据实施例的1C器件的示意性框图，其具有可从多个源进行控制和/或配置的模拟部件。
[0010]图3是根据实施例的、具有多个操作模式的1C器件的示意性框图。
[0011]图4是根据另一个实施例的1C的详细示意性框图。
[0012]图5A和5B是示出了关于与图4相似的1C器件的一个可能的配置的图。
[0013]图6A和6B是示出了关于与图4相似的1C器件的另一个可能的配置的图。
[0014]图7A和7B是示出了关于与图4相似的1C器件的另一个可能的配置的图。
[0015]图8A和8B是示出了关于与图4相似的1C器件的另一个可能的配置的图。
[0016]图8C和8D是示出了关于与图4相似的1C器件的同一 1C器件的不同配置图。
[0017]图9是示出了与在图8B中所示的情况相似的半信号路径的示意图。
[0018]图10是可以在与图4相似的1C器件中实现的扫描模拟数字转换器(ADC)路径的示意图。
[0019]图11是可以在与图4的情况相似的1C器件中实现的扫描比较器路径的示意图。
[0020]图12是可以在与图4的情况相似的1C器件中实现的频移键控(FSK)路径的示意图。
[0021]图13是可以在与图4的情况相似的1C器件中实现的血糖仪路径的示意图。
[0022]图14是可以在与图4的情况相似的1C器件中实现的磁卡读取器路径的示意图。
[0023]图15是示出了可以在与图4的情况相似的1C器件中实现的不同的信号路径的表格。
[0024]图16A到16C是示出了可以包括在实施例中的模拟路由块的图。
[0025]图17是根据一个实施例的可编程模拟子系统(PASS)的框图。
[0026]图18A到18C是根据实施例示出了 1C器件的模拟块彼此之间如何同步的示意图。
【具体实施方式】
[0027]现在将对各种实施例进行描述，这些实施例示出了可以包括以下项的集成电路(1C)器件:固定的模拟电路块、可重配置的模拟电路块和可重配置的数字电路块以及实现在所有电路块之间的多样化的数字路由的模拟路由结构。各可重配置的电路块可以根据各种源进行配置，包括针对1C器件本身的逻辑，以及通过处理器接口接收的信号。这些电路的配置可以是静态的或动态的。
[0028]图1是根据实施例的1C器件100的示意性框图。1C器件100可以包括到一个或多个模拟电路块的低阻抗可重配的信号路径。1C器件100可以包括可以集成在相同的1C基板或成套组件中的模拟部件102和数字部件104。
[0029]模拟部件102可以包括固定的模拟电路块106、可重配置的放大器电路块108、模拟路由块110、带有切换网络的可重配置的模拟电路112以及模拟复用器(MUX)114。1C器件100可以经过输入端/输出端(I/O) 116接收输入信号和提供输出信号。任何1/0116可以通过可重配置I/O路由118连接到模拟部件102和/或可以具有到模拟部件102的直接连接。
[0030]固定的模拟电路块106可以包括具有固定功能的一个或多个模拟电路。在一些实施例中，固定的模拟电路块106可以包括数据转换电路，该数据转换电路包括但不限于模拟数字转换器(ADC)。在特定的实施例中，固定的模拟电路块106可以包括逐次逼近寄存器(SAR)类型的ADC电路。
[0031]可重配置放大器电路块108可以包括可以被重新配置为各种模拟电路的放大器电路。在一些实施例中，该放大器可以是运算放大器(op amps)，其可以被重新配置为多回路，包括但不限于具有各种反馈配置、滤波器、比较器或缓冲器(仅仅举出几个例子)的基于单级和多级运算放大器的电路。
[0032]可重配置的放大器电路块108可以具有内置无源电路组件，该内置无源电路组件具有到其它电路组件的可配置连接和/或其可以通过1/0116连接到无源电路组件或到1C器件100的其它连接(未示出)。可重配置放大器电路块108可以被概念化为“时间上连续的”电路块，如同模拟操作可以发生在连续的时域内。
[0033]具有切换网络的可重配置模拟电路112可以包括具有伴随切换网络的模拟电路。该切换网络可以包括连接到节点的开关，这些开关可以通过不同的时钟信号单独地或成组地进行控制。这样的布置可以实现开关式的电容器类型的电路的形成。在特定的实施例中，具有切换网络的可重配置模拟电路112可以包括具有到开关式的电容器网络的可重配置连接的运算放大器。如在可重配置的放大器电路块108的情况下，具有切换网络的可重配置模拟电路112可以具有内置无源电路组件，该内置无源电路组件具有到其它电路组件的可配置连接和/或其可以通过1/0116连接到无源电路组件或到1C器件的其它连接。具有切换网络的可重配置的模拟电路112可以被概念化为“时间离散的”电路块，如同模拟操作在采用切换网络时可以发生在离散时域中。
[0034]模拟MUX 114可以选择性地将1/0116中的一些或任何一个连接到模拟路由块110。在一些实施例中，模拟MUX 114可以将一个或多个直接连接提供给固定的模拟电路块106。模拟MUX 114可以包括多于两个类型的信号路径:标准信号路径120和低阻抗和/或低噪声信号路径122。低阻抗/低噪声信号路径122可以包括导线和/或具有比标准信号路径和/或屏蔽结构或其它结构更低的阻抗的开关元件。在一些实施例中，低阻抗/低噪声信号路径122可以包括启用一个或多个差分信号对的输入的一对或多对信号路径。
[0035]模拟路由块110可以包括可将任何模拟块(106、108、112、114)相互连接的可重配置的切换网络。模拟路由块110也可以将模拟块(106、108、112、114)的一些或全部连接到数字部件104。在示出的实施例中，模拟块110可以包括至少两个不同类型的信号路由:标准路由(理解为存在于整个块)和低阻抗和/或低噪声路由124。低阻抗/低噪声路由124可以包括导线和/或具有比标准信路由和/或屏蔽结构或其它噪声降低结构更低的阻抗的开关元件。类似于模拟MUX114，在一些实施例中，低阻抗/低噪声路由124可以启用匹配信号路径的格式，实现一个或多个差分信号对的路由。在图1的特定实施例中，可能存在来自模拟路由块110和固定的模拟电路块106的其他的低阻抗/低噪声信号路径126。
[0036]仍参考图1，数字部件104可以包括以下项中的任意项:可重配数字块128、控制和时序电路130、处理器接口(I/F) 132或数字系统互联(DSI) 131，以用于连接到数字电路。可重配置数字块128可以包括可重配置数字电路。控制和时序电路130可以提供控制信号以用于执行包括模拟电路功能的预定操作。但是正如一个示例，控制和时序电路可以包括状态机或用于控制固定模拟电路块106内的电路的操作的其它结构。处理器I/F132可以包括适于与处理器总线通信的信号路径连接。在特定的实施例中，处理器I/F132可以包括用于接收地址的地址总线、接收指令的控制总线、用于输出读取数据的读取数据总线和用于接收写入数据的写入数据总线。在一个非常特定的实施例中，处理器I/F132可以是与英国剑桥的ARM有限公司公布的高级高性能总线(AHB)协议兼容的。
[0037]在操作中，1C器件100可以通过可重配置的模拟路由块110的操作来提供在任何模拟块(106、108、112、114)之间和在1/0116和模拟块(106、108、112、114)之间的高度多样化的模拟信号路由。这连同数字部件的集成，可以在同一设备的各个域间启用信号处理，所述各个域包括连续时域(例如，固定模拟电路块和/或可重配置的放大器电路块108)、离散时域(例如，具有实现开关式的电容器网络的切换网络的可重配置模拟电路112)以及数字域(例如，可重配置数字块128)。
[0038]另外，1C器件100可以实现用于高性能应用的低阻抗和/或低噪声信号路径的形成。此外，这样的信号可以包括差分信号对。根据实施例，模拟MUX114可以被配置为将一个或多个1/0116通过其低阻抗/低噪声信号路径122连接到模拟路由块110。模拟路由块110可以被配置为，使用低阻抗/低噪声路由124，将这样的信号路径路由到期望的模拟电路。在一些实施例中，通过低电路/噪声信号路径126，信号路由可以到固定的模拟电路块106和/或可重配置放大器电路块108。
[0039]图2是根据另一个实施例的1C器件200的示意性框图。图2示出了具有使用高度灵活的可重配置构造的模拟部件的1C器件200，该使用高度灵活的可重配置构造的模拟部件可以根据各个范例进行配置和控制。1C器件200可以包括与图1的那些相似的项，且这样的相似项由相同的引用字符引用，但是第一位用“ 2 ”取代了 “ 1”。
[0040]图2与图1的不同在于其示出了应用到模拟部件202的各个块(206、208、210、212,214)的配置和控制值(CFG)。值CFG可以关于特定功能配置各个块并且在一些情况中控制如何执行这样的功能。
[0041]如在图2中所示，值CFG可以源自多个源中的任意源，包括:可重配置数字块228、控制和时序电路230、处理器接口 232或DSI 231。值CFG可以是静态的或动态的，实现模拟部件202的模拟功能被设置和如果期望的话则被改变。这与其中可再编程源的配置数据被加载到来自单个源的一组寄存器中的常规的方法大不相同。
[0042]在这种方式下，1C器件200可以提供用于可重配置模拟电路的广泛的配置/控制范式。例如，可重配置模拟块可以在针对1C器件本身的专用逻辑下进行操作，或经由处理器接口 132通过另一个基于处理器的器件(例如，微控制器)进行操作。
[0043]图3是根据又一个实施例的1C器件300的示意性框图。图3示出了具有固定的和可重配置模拟部件的1C器件200，该固定的和可重配置模拟部件可以设置为多功率消耗模式，包括其中模拟块保持操作状态的两个或多个模式。1C器件300可以包括与图1的那些项相似的项，且这样的相似项用相同的引用字符引用，但是第一位用“3”取代了 “1”。
[0044]图3与图1的不同