专利名称：带有嵌入式数字定序器的开关多路复用器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及涉及能够用于信号处理的开关多路复用器装置。
背景技术：
开关多路复用器装置为混合信号半导体装置，其通常用于数据获取或混合信号系统中。这些装置提供了模拟信号路径的数字控制。数字控制使得模拟路径能够经由半导体开关或多路复用器在装置的引脚之间连接或断开。常规的开关多路复用器装置提供开关关断和接通的基本数字控制，仅有赖于外部数字控制。当需要新的开关配置时，这种外部数字控制耗费时间。即使在典型的数据获取系统中开关配置重复几千次，完整的数字初始化发生在各配置变化之间。发明概述开关多路复用器装置包括多个模拟开关和与所述模拟开关操作通信的嵌入式数字定序器。嵌入式数字定序器包括多个序列控制寄存器。嵌入式数字定序器配置为将控制信息发送给模拟开开关，所述控制信息包括单ー控制信息或扩展控制信息。当进行单ー控制操作吋，扩展控制信息用于预加载用于开关配置更新的操作信息。
理解附图仅描述了示例性实施方案且因此不视为对范围的限制，通过使用附图将另外具体地、详细地描述示例性实施方案，在附图中图I描绘了开关多路复用器装置的寄存器初始已发生之后的序列执行界面；图2描绘了用干与其它开关多路复用器装置多路复用的第一开关多路复用器装置的序列执行界面；图3为根据一个实施方案的开关多路复用器装置的框图；图4为根据另ー实施方案的开关多路复用器装置的框图；图5为根据又一实施方案的开关多路复用器装置的框图；图6为根据可选实施方案的开关多路复用器装置的框图；图7描绘了用于在串行结构中实施的多个开关多路复用器装置的序列执行界面；图8为包括根据ー个实施方案的开关多路复用器装置的电子数据获取系统的框图；图9为包括根据ー个实施方案的开关多路复用器装置的示例性测试系统的框图；图10示出了使用根据ー个实施方案的开关多路复用器装置与多个外部机械继电器的接ロ ；图11示出了使用根据另ー实施方案的开关多路复用器装置与多个数字驱动器或电平转换器的接ロ ；以及图12示出了使用根据ー个实施方案的开关多路复用器装置的控制/监测应用。附图中主要部件的附图标记的列表100序列执行界面110缺省模式寄存器112计数寄存器114除寄存器116指令寄存器
120缺省模式寄存器122活跃计数寄存器124活跃除寄存器130图形表示134 “输出”指示器136 “输入”指示器140 “串行初始化”按钮144 “SEQ，，按钮150两个时钟周期200用户界面210第一序列执行界面220第二序列执行界面230第三序列执行界面240第四序列执行界面250模拟-数字转换器252模拟-数字转换器260用户界面按钮300开关多路复用器装置301嵌入式数字定序器302序列控制寄存器303开关控制定序器304逐位键控器305数据阵列存储器306外部输入308外部输出316指令寄存器318模式寄存器320 装置接 ロ322活跃计数寄存器324活跃除寄存器326预加载检测寄存器
328执行块330逻辑模块332源选择块334活跃模式寄存器336门驱动器模块338增量块340 开关
400开关多路复用器装置401嵌入式数字定序器402序列控制寄存器404逐位键控器406外部输入408外部输出410缺省模式寄存器412计数寄存器414除寄存器416指令寄存器418模式寄存器420 装置接 ロ422活跃计数寄存器424活跃除寄存器426预加载检测寄存器428执行块430逻辑模块432源选择块434活跃模式寄存器436门驱动器500开关多路复用器装置501嵌入式数字定序器502序列控制寄存器504数据阵列存储器510缺省模式寄存器512计数寄存器514除寄存器516指令寄存器518模式寄存器520 装置接 ロ522活跃计数寄存器524活跃除寄存器
526预加载检测寄存器530逻辑模块532源选择块534活跃模式寄存器536门驱动器模块538增量块540 开关600开关多路复用器装置
610嵌入式数字定序器612模式控制寄存器614位定序器616中间寄存器620指令寄存器622计数寄存器624除寄存器626缺省模式寄存器628模式寄存器630 串行接 ロ632逻辑模块634活跃模式寄存器636门驱动器模块640 开关641SEL 输入642外部输入644外部输出700序列执行界面710第一开关多路复用器装置720第二开关多路复用器装置730第三开关多路复用器装置740两个时钟周期800数据获取系统810传感器812测试下単元820模块-数字转换器830开关多路复用器装置900测试系统910电子激励源920开关多路复用器装置930测试下单元
950外部机械继电器960数字驱动器/电平转换器1010控制/监测应用发明详述在下面的详细说明中，參考附图，附图构成说明的部分，并且在附图中通过示例具体的示例性实施方案的方式显示。应当理解的是，可以使用其它的实施方案，并且可以进行逻辑的、机械的、和电气的改动。因此，不应在限制的意义上看待下面的详细说明。提供开关多路复用器装置，所述开关多路复用器装置包括多个可控模拟开关和与模拟开关操作通信的嵌入式数字定序器。数字定序器包括为开关多路复用器装置提供各种功能操作的多个序列控制寄存器。当执行重复的数据获取测量时，序列控制寄存器和开关 多路复用器装置内的相关电路结构提高了开关配置更新的速度。本开关多路复用器装置可用于各种电子系统中，诸如使用模拟信号处理应用的电子系统。例如，在电子数据获取系统中，多个开关多路复用器装置可用于提供多个传感器和一个或多个模拟-数字转换器之间的连接。另外，开关多路复用器装置可用于连接激励源和被测试单元。开关多路复用器装置可由串行接ロ实施，但是提供并行接ロ技术的速度。开关多路复用器装置中的嵌入式装置电平数字定序降低了数据收集和获取循环期间的接ロ时间要求、功率消耗和噪声。嵌入式数字定序器配置为将控制信息发送给模拟开关，控制信息包括单ー控制信息或扩展控制信息。当进行单ー控制操作吋，扩展控制信息用于预加载用于开关配置更新的操作信息。开关多路复用器装置通过降低外部数字控制要求来提高多通道数据获取系统的信息通过量(速度)。这是通过将智能/可编程开关控制定序器嵌入开关多路复用器装置内来完成的，这在重复测试/数据获取应用中加速了开关配置选择。通过预加载序列參数，开关多路复用器装置得知要执行的下个配置并且能够在诸如I至3个时钟周期的极短时间段内做出所需的改变。本方法提供了在装置级预加载预期重复开关配置序列信息的机制。“预加载”信息和支持数字结构使得更改在模拟操作之间更快地更新开关配置。本方法还缩减了数字电路路径。嵌入式序列信息使得能够利用串行总线互连(从而缩减数字电路路径)，而满足或超过并行接ロ电路的速度。本方法还提供这样的机制上游多路复用器可配置为在共享相同的接ロ机构且使用相同的半导体基板的同时与下游多路复用器的操作不同。本方法在单个装置中组合智能数字控制和模拟开关装置。嵌入式序列能力大幅度地減少了开关配置开销时间。此外，开关阵列的缺省状态可配置为具有嵌入式模式生成器。作为实施例，装置可以经由寄存器设置从(16x I)变成(8x2)。因此，对于特定应用可以重新配置相同的基本硅基板。设计可以为下游(N X I)[例如，(8x1)]位置和上游(N X X)[例如，(4x2)]位置二者使用相同的硅芯片。这是经由计数寄存器和除寄存器编程来实现的。假定具体该能力，所有的开关可以共享相同的开关控制逻辑。开关多路复用器装置具有不同的配置4X 2、1 X 8、1 X 16、2 X 16等。这些配置通过由从管芯到装置封装件的接合连接来设定。本数字定序器经由嵌入式寄存器的可编程性来支持这些配置(以及更多的配置)。本开关多路复用器装置降低了数据获取活动的噪声。単一操作控制在扫描多个通道的同时减少了数字活动，使得“预加载”数字活动在数据获取开始之前发生。由于较少的数字活动降低了功率分配要求，本开关多路复用器装置还减少了功率使用。而且，将嵌入式数字电路放置到装置中減少了数字操作的寄生负荷。该降低的功率在便携式系统中非常有利。
由于使用串行互连降低了印制电路板(PCB)不动产要求，开关多路复用器装置还节省了空间。本方法还经由可编程嵌入信息提供了用于改变基本开关配置的机制。这支持模拟开关的单端、差接或其它“链接”操作。通过预加载嵌入式模式生成器/定序器，可以快速地执行重复开关配置。这使得经由单一操作能够改变多个开关/装置的状态。指令设置可以包括但不限于带进位/不带进位的内部循环以及装置对装置的菊链式循环/移位操作。为了接通和关断所需的多路复用器开关，必须发生重复数字通信，通常称为循环。系统软件測量通道I至XXX上的数据。在完成最后的通道上的測量之后，软件复位至通道I并且再次重复该过程。这种重复使得显著減少了开关配置开销。在装置级添加上述数字能力大幅度地減少了推进系统的开关配置所需的开销。除了正常的串行控制能力之外，提供嵌入式模式定序器。例如，在ROR(循环右移)移位模式下，内部位定序器模式被移位以使得能够控制装置中的下个开关。因此，通过一次操作，当前关断的开关被接通，并且关断了序列中的下个开关。其它实现可以包括算木逻辑単元(ALU)类型的移位/増加/循环选项。软件/寄存器初始化在准备嵌入操作吋，内部装置寄存器加载有预设数据模式。例如，可以采用经由相同的串行路径控制的三个8开关装置(24开关)。第一操作是将数据预加载到预设缺省模式寄存器中。这是通过需要48个时钟周期的标准“串行”处理完成的，如表I所示。表I
装置I装置2装置3
10000000 00000000 00000000然后，所有的装置被置干“右移位”模式下，写入序列指令寄存器。在该模式下，通过每次操作，数据向右移动ー个単元。在完成“移位周期”时，新的开关接通关断信息被锁存，并且模拟开关被相应地重新配置。通过如表2所示预加载的数据序列，可以通过单次操作来更新整个开关阵列，大幅度地減少了 “通道对通道”的配置开销。
权利要求
1.一种开关多路复用器装置，包括 多个模拟开关；以及 嵌入式数字定序器，其与所述模拟开关进行操作通信，所述嵌入式数字定序器包括多个序列控制寄存器； 其中，所述嵌入式数字定序器配置为将控制信息发送给所述模拟开关，所述控制信息包括单ー控制信息或扩展控制信息； 其中，当进行单ー控制操作时，所述扩展控制信息用于预加载用于开关配置更新的操作信息。
2.如权利要求I所述的装置，进ー步包括逐位键控器，所述逐位键控器与ー个或多个 所述序列控制寄存器进行操作通信并且配置为限定从当前开关配置到下个开关配置的转换操作。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述逐位键控器提供起始开关配置并且当计数减至零时被重新加载。
4.如权利要求I所述的装置，进ー步包括数据阵列存储器，所述数据阵列存储器与一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信，所述数据阵列存储器配置为在预加载操作期间存储ー个或多个数据模式。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述数据阵列存储器提供存储的数据模式的起始位置。
6.如权利要求I所述的装置，其中，所述序列控制寄存器包括缺省模式寄存器、计数寄存器、除寄存器、指令寄存器和模式寄存器。
7.如权利要求6所述的装置，进ー步包括接ロ，所述接ロ与所述序列控制寄存器进行操作通信并且配置为将序列和控制信息预加载到所述序列控制寄存器中。
8.如权利要求7所述的装置，进ー步包括逻辑模块，所述逻辑模块与所述接ロ进行操作通信并且配置为提供用于加电、接ロ控制和状态更新的信号。
9.如权利要求7所述的装置，进ー步包括中间寄存器，所述中间寄存器与所述接口和所述嵌入式数字定序器进行操作通信。
10.如权利要求9所述的装置，进ー步包括响应于来自所述中间寄存器和所述模式寄存器的信号的活跃模式寄存器。
11.如权利要求10所述的装置，进ー步包括门驱动器模块，所述门驱动器模块与所述模拟开关可操作地耦合并且配置为接收来自所述活跃模式寄存器的信号以激活所述开关。
12.—种开关多路复用器装置，包括 多个模拟开关； 嵌入式数字定序器，其与所述模拟开关进行操作通信，所述嵌入式数字定序器包括多个序列控制寄存器； 逐位键控器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信，所述逐位键控器配置为限定从当前开关配置到下个开关配置的转换操作；以及 数据阵列存储器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信，所述数据阵列存储器配置为在预加载操作期间存储ー个或多个数据模式并且在数据获取期间增加所述数据阵列存储器中的活跃位置；其中，所述嵌入式数字定序器配置为通过所述逐位键控器或所述数据阵列存储器将控制信号发送给所述模拟开关以接通或关断所述模拟开关。
13.如权利要求12所述的装置，进ー步接ロ，所述接ロ与所述数字定序器进行操作通信并且配置为将序列和控制信息预加载到所述序列控制寄存器中。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述序列控制寄存器包括缺省模式寄存器、计数寄存器、除寄存器、指令寄存器和模式寄存器。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述逐位键控器配置为接收来自所述缺省模式寄存器和所述指令寄存器的信号。
16.如权利要求14所述的装置，其中，所述数据阵列存储器配置为接收来自所述缺省模式寄存器和所述计数寄存器的信号。
17.如权利要求14所述的装置，进ー步包括与所述装置接ロ进行操作通信的逻辑模块，以及与所述逻辑模块进行操作通信的源选择块。
18.如权利要求17所述的装置，进ー步包括与所述源选择块进行操作通信的活跃模式寄存器，所述源选择块配置为提供用于从串行接ロ直接加载所述活跃模式寄存器的信号。
19.如权利要求18所述的装置，其中，所述源选择块配置为从所述逐位键控器或所述数据阵列存储器中选择用于发送给所述活跃模式寄存器的信号。
20.如权利要求19所述的装置，进ー步包括门驱动器模块，所述门驱动器模块与所述模拟开关可操作地耦合并且配置为接收来自所述活跃模式寄存器的信号以激活所述开关。
21.如权利要求20所述的装置，进ー步包括増量块，所述增量块与所述数据存储阵列耦合，以使得在数据阵列操作期间所述増量块检测使得数据地址指针指向所述数据存储阵列中的下个模式的逻辑状态并且发出信号，从而更新要发送给所述源选择块的模式数据。
22.如权利要求20所述的装置，进ー步包括执行块，所述执行块与所述逐位键控器耦合，以使得在逐位操作期间所述执行块检测使得所述逐位键控器执行由所述指令寄存器指示的操作的逻辑状态并且发出信号。
23.一种电子数据获取系统，包括 一个或多个传感器； 与所述ー个或多个传感器进行信号通信的至少ー个开关多路复用器装置，所述开关多路复用器装置包括 多个模拟开关；以及 嵌入式数字定序器，其与所述模拟开关进行操作通信，所述嵌入式数字定序器包括多个序列控制寄存器；以及 至少ー个模拟-数字转换器，其与所述至少一个开关多路复用器装置进行信号通信。
24.如权利要求23所述的系统，进ー步包括逐位键控器，所述逐位键控器与一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信。
25.如权利要求23所述的系统，进一歩包括数据阵列存储器，所述数据阵列存储器与一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信。
26.如权利要求23所述的系统，进一歩包括 逐位键控器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信，所述逐位键控器配置为限定从当前开关配置到下个开关配置的转换操作；以及数据阵列存储器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信，所述数据阵列存储器配置为在预加载操作期间存储ー个或多个数据模式并且在数据获取期间增加所述数据阵列存储器中的活跃位置。
27.如权利要求23所述的系统，进一歩包括与所述模拟开关可操作地耦合的多个外部机械继电器。
28.如权利要求23所述的系统，进一歩包括与所述模拟开关可操作地耦合的多个数字驱动器或电平转换器。
29.—种电子测试系统,包括 至少ー个电子激励源； 至少ー个开关多路复用器装置，其与所述激励源进行信号通信，所述开关多路复用器装置包括 多个模拟开关；以及 数字定序器，其与所述模拟开关进行操作通信，所述数字定序器包括多个序列控制寄存器； 其中，所述数字定序器配置为将控制信息发送给所述模拟开关以使得所述开关将所选的激励发送给测试下単元。
30.如权利要求29所述的系统，进ー步包括逐位键控器，所述逐位键控器与一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信。
31.如权利要求29所述的系统，进一歩包括数据阵列存储器，所述数据阵列存储器与一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信。
32.如权利要求29所述的系统，进一歩包括 逐位键控器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信，所述逐位键控器配置为限定从当前开关配置到下个开关配置的转换操作；以及 数据阵列存储器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器进行操作通信，所述数据阵列存储器配置为在预加载操作期间存储ー个或多个数据模式并且在数据获取期间增加所述数据阵列存储器中的活跃位置。
33.如权利要求29所述的系统，进一歩包括与所述模拟开关可操作地耦合的多个外部机械继电器。
34.如权利要求29所述的系统，进一歩包括与所述模拟开关可操作地耦合的数字驱动器或电平转换器。
35.ー种控制和监测系统，包括 至少ー个开关多路复用器装置，其包括 第一多个模拟开关； 第二多个模拟开关；以及 嵌入式数字定序器，其与所述模拟开关进行操作通信，所述嵌入式数字定序器包括多个序列控制寄存器； 多个接ロ控制模块，其与所述第一多个模拟开关可操作地耦合以控制多个外部装置； 多个接ロ传感器模块，其与所述第二多个模拟开关可操作地耦合以监测多个外部传感器測量通道。
36.ー种用于开关多路复用器装置的序列执行界面，所述序列执行界面包括 多个模拟开关的图形表示，其配置为描绘处于接通或关断位置的所述模拟开关；以及 用于所述开关多路复用器装置中的多个序列控制寄存器的信息显示。
37.一种用于多个开关多路复用器装置的用户界面，所述用户界面包括 用于第一开关多路复用器装置的序列执行界面，所述序列执行界面包括 多个模拟开关的图形表示，其配置为 描绘处于接通或关断位置的所述模拟开关；以及用于所述第一开关多路复用器装置中的多个序列控制寄存器的信息显示；以及用干与所述第一开关多路复用器装置可操作地耦合的两个或多个开关多路复用器装置中的每个的两个或多个附加序列执行界面，所述两个或多个附加序列执行界面各自包括 多个模拟开关的图形表示；以及 用于多个序列控制寄存器的信息显示。
38.ー种操作开关多路复用器装置的方法，所述方法包括 将控制信息预加载到所述开关多路复用器装置中的多个序列控制寄存器中； 将所述控制信息发送给所述开关多路复用器装置中的多个模拟开关；以及 基于所述控制信息来激活所述模拟开关以接通或关断。
39.如权利要求38所述的方法，其中，所述开关多路复用器装置包括 逐位键控器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器可操作地通信，所述逐位键控器限定从当前开关配置到下个开关配置的转换操作；以及 数据阵列存储器，其与所述模拟开关和一个或多个所述序列控制寄存器可操作地通信，所述数据阵列存储器在所述预加载期间存储ー个或多个数据模式并且在数据获取期间増加所述数据阵列存储器中的活跃位置。
全文摘要
一种开关多路复用器装置包括多个模拟开关以及与所述模拟开关进行操作通信的嵌入式数字定序器。所述嵌入式数字定序器包括多个序列控制寄存器。所述嵌入式数字定序器配置为将控制信息发送给模拟开关，所述控制信息包括单一控制信息或扩展控制信息。当进行单一控制操作时，所述扩展控制信息用于预加载用于开关配置更新的操作信息。在一个实施方案中，开关多路复用器装置包括逐位键控器和数据阵列存储器，逐位键控器和数据阵列存储器与所述模拟开关和一个或多个序列控制寄存器进行操作通信。
文档编号H03K17/62GK102739219SQ201210028608
公开日2012年10月17日 申请日期2012年2月3日 优先权日2011年3月29日
发明者G·D·克罗夫特, R·A·格瑞斯特 申请人:英特赛尔美国股份有限公司