调节集成电路的制作方法

优先权要求

本申请要求在2020年1月24日提交的法国专利申请号2000712的优先权权益，该申请的内容在法律允许的最大程度上通过引用整体并入本文。

实施例涉及集成电路，并且特别地涉及配置用于调节包括一系列阻尼振荡的振荡模拟信号的电路。

背景技术：

集成电路在本领域中是已知的，其包括被配置为处理振荡模拟信号的处理单元，该振荡模拟信号包括振幅随时间而减小的一系列振荡。

例如，流量计包括处理单元，该处理单元被配置为基于由电感电容传感器(也称为术语“lc传感器”)产生的振荡模拟信号来确定流体的流量，电感电容传感器被与放置在流动的流体中的转轮组合使用，并具有至少一个导电部分。

lc传感器特别地包括并联连接的电容器和电感器，并且这些传感器还连接到处理单元的输入/输出单元。

这些lc传感器产生包括一系列阻尼振荡的振荡模拟信号(即，在本文中定义为连续的单个振荡的振幅在一段时间内逐渐减小的信号)。这些振荡的模拟信号通过集成电路的输入/输出单元被传输到处理单元。因此，处理单元被配置为基于由lc传感器产生的振荡模拟信号来确定流体的流速。

然而，这些振荡模拟信号可能具有的缺点是：包括具有强振幅的第一振荡，该强振幅会引起处理单元的电子部件中的故障。

为了克服该缺点，已知的解决方案包括限制为lc传感器供电的电压，以补偿由第一振荡引起的过电压。该限制对流量计的设计形成额外的约束，并限制了具有用于带有不同供电范围的输入/输出单元的替代功能的灵活性。

另一种解决方案涉及使用二极管来防止静电放电(“静电放电二极管”，缩写“esd二极管”更为广知)。然而，这种解决方案是成本高昂。

因此，需要一种解决方案，该解决方案允许降低或甚至消除处理单元的电子部件中的故障风险，该风险来自振荡包括具有强振幅的第一振荡的模拟信号。

更特别地，需要一种没有上述已知解决方案的缺点的解决方案。

技术实现要素：

根据一个方面，提出了一种用于调节包括一系列阻尼振荡的振荡模拟信号的集成电路，该集成电路包括输入/输出单元，该输入/输出单元包括：第一端口，被配置为接收所述振荡模拟信号(称为输入信号)；第二端口，被配置为基于输入信号传送输出模拟信号；控制电路，被耦合在第一端口和第二端口之间，并被配置为例如从输入信号中至少消除第一振荡，以便用于在输出信号中传送振幅小于第一阈值(例如5v)的输入信号的振荡。

集成电路的输出端尤其可以被连接到处理单元，以便其能够将由第二端口传输的振荡模拟信号输送到处理单元。

因此，第一阈值有利地与连接到第二端口的处理单元的正确操作兼容，也就是说，与处理单元可承受的最大电压电平兼容。

这样的集成电路允许不将具有大于所述阈值的振幅(通常是峰-峰电压电平)的振荡输送到处理单元。如果这些振荡被输送到处理单元，则确实可能在处理单元中引起故障。因此，这种集成电路允许减少甚至消除处理单元中的故障风险。

优选地，集成电路还包括连接到第二端口的所述处理单元，第一阈值与处理单元可承受的最大电压电平兼容。

有利地，集成电路还包括主控电路。此外，控制电路包括连接在第一端口和第二端口之间的开关，该开关可由主控电路控制。所述控制电路还包括辅控电路，所述辅控电路被配置为代替所述主控电路来临时取得对所述开关的控制，以允许所述消除输入信号的所述至少第一振荡。

该开关允许将输入信号传输到处理单元。主控电路被配置为通常通过控制信号来控制开关。然而，辅控电路被配置为以消除输入信号的所述至少第一振荡的方式临时取得对开关的控制，而无论主控电路的控制信号如何。

因此，可以基于其中添加了辅控电路的常规输入/输出单元来设计包括控制电路的输入/输出单元io。

优选地，开关被配置为在输入信号的一个或多个振荡的存在下操作，该输入信号具有大于或等于所述第一阈值的振幅，并且开关具有连接到第一端口的第一端子和连接到第二端口的第二端子。该开关能被命令：进入将第一端口电连接到第二端口的闭合状态、或者进入将第一端口与第二端口分离的断开状态。

此外，辅控电路被配置为：在输入信号的第一振荡期间以及可选地在紧接第一振荡之后的一个或多个振荡期间，将开关保持在断开状态，然后允许将开关切换至闭合状态。

特别地，在输入信号的一个(或多个)第一振荡期间，辅控电路迫使开关进入断开状态。因此，辅控电路允许防止将这些振荡输送到集成电路的第二端口。此外，通过允许在所述至少一个振荡之后将开关切换到闭合状态，辅控电路允许将输入模拟信号的随后的振荡输送到集成电路的第二端口。

因此，辅控电路允许从输入信号中消除一个(或多个)第一振荡，以便在输出信号中传送振幅小于阈值的输入信号的振荡。

在有利的实施例中，输入/输出单元还包括转换器(或整形)电路，该转换器或整形电路被配置为将振荡模拟信号转换为方波信号并将该方波信号传送至所述辅控电路。

在有利的实施例中，转换器电路包括施密特触发器。

在有利的实施例中，辅控电路包括计数器电路，该计数器电路被配置为从方波信号的第一边沿开始对方波信号的定义数量的边沿进行计数，当由计数器电路进行的计数达到由主控电路定义的数量的上升沿时，该辅控电路被配置为允许将开关切换到闭合状态。

因此，计数器电路允许对不应在输入/输出单元的输出处输送的振荡的数量进行计数。

可替代地，可以提供延迟电路以代替计数器电路，来确定将开关切换到闭合状态以将振荡输送到输入/输出单元的第二端口的时刻。

在一个有利的实施例中，集成电路还包括：所述处理单元，其连接到集成电路的第二端口，并且被配置为对具有大于第二阈值的振幅的输出信号的振荡的数量进行计数，该第二阈值小于第一阈值。

根据另一方面，提出了一种系统，其包括：电感电容传感器；以及如上所述的集成电路，其第一端口连接至电感电容传感器；其中，所述电感电容传感器被配置为在由所述集成电路触发的激励阶段之后传送所述振荡模拟信号。

根据另一方面，提出了一种流量计，其包括如上所述的系统。

根据另一方面，提出了一种用于调节包括一系列阻尼振荡的振荡模拟信号的方法，在该方法中，振荡模拟信号的至少第一振荡被消除，并且在输出模拟信号中传送振荡模拟信号的、振幅比第一阈值大的其他振荡。

附图说明

本发明的其他优点和特征将通过对实施例的详细描述而不受限地呈现在附图中，其中：

图1示出了一个系统；

图2示出了调节方法的步骤；

图3显示了时序图；和

图4示出了两个振荡模拟信号。

具体实施方式

图1示出了根据实施例的系统sys。系统sys包括电感电容传感器lc以及包括输入/输出单元io、主控电路upc和处理单元ut的集成电路ci。

处理单元ut被配置为承受最大电压阈值。例如，处理单元ut被配置为处理具有5v的最大电压振幅的信号。

传感器lc包括并联安装的电感器ls和电容器cs。

输入/输出单元io包括传感器lc所连接的第一端口pad。

输入/输出单元io包括第一保护二极管dd1，该第一保护二极管具有连接至第一端口pad的输入(阳极)和连接至旨在接收电源电压vdd的电源端子的输出(阴极)。输入/输出单元io还包括第二保护二极管dd2，该第二保护二极管具有连接到接地gnd的输入(阳极)和连接到第一端口pad的输出(阴极)。

输入/输出单元还包括第二端口ana，处理单元ut连接到第二端口。

作为双向单元的输入/输出单元io还包括：输入enin、输出in(尽管它是一个输出，但输出由参考标号in表示，给定其相对于主控电路upc的位置)、输出rdy、输入lpsmode、输入enana、输入enout和输入out(尽管它是输入，但输入由参考标号out表示，给定其相对于主控电路upc的位置)。

输入/输出单元io还包括开关int，该开关具有连接到第一端口pad的第一端子和连接到第二端口ana的第二端子。

开关int可以被命令(即被控制)进入到闭合状态，该闭合状态将第一端口pad电连接到第二端口ana。开关int也可以被命令进入到断开状态，该断开状态使第一端口pad与第二端口ana分离。特别地，由主控电路upc传送到输入enana的信号允许控制开关int的闭合/断开状态。

开关int可以例如是晶体管或晶闸管。特别地，开关int被配置为承受具有一振幅的信号，该振幅大于由处理单元承受的最大电压阈值。例如，开关int可以承受大于5v的电压。

输入/输出单元io还包括配置为控制开关int的转换器(或整形)电路co、缓冲电路tp和辅控电路uc。

转换器电路co具有电连接到第一端口pad的输入和连接到辅控电路uc的输入lpsin的输出。该转换器电路co由电压vdd供电。转换器电路co还具有连接至地的端口。转换器电路co适于基于输入端的振荡模拟信号在输出端生成方波信号。优选地，转换器电路co是施密特触发器。

主控电路upc被配置为在输入enin处传送信号，以允许激活或去激活转换器电路co。

在转换器电路co的输出处的方波信号能被输送至输出in，以便能由主控电路upc进行处理。

转换器电路co具有两个功能。第一种常规功能涉及对来自集成电路外部的失真(或噪声)方波信号进行整形；然后将整形后的信号输送到输入/输出单元的输出in。第二功能涉及将由传感器lc提供的振荡信号转换为方波信号。该第二功能将在下面详细描述。

传送到输入lpsmode的信号允许激活辅控电路uc。

辅控电路uc包括计数器电路cpt，该计数器电路适于对由转换器电路co传送到辅控电路uc的输入lpsin的方波信号的上升沿的数量进行计数。

辅控电路uc被配置为接收由主控电路upc传送到输入/输出单元的输入enana的信号。

更具体地，辅控电路uc被配置为允许通过信号enana来控制开关int，或者通过传送控制信号lpenana来将开关int保持在断开状态。

特别地，辅控电路uc被配置为在由计数器电路cpt进行的计数尚未达到预定数量n时传送控制信号lpenana。

辅控电路uc还包括被配置为接收由输入enout接收的信号的输入。该信号可以由主控电路upc发出，以激活或去激活缓冲电路tp。

辅控电路uc还包括连接到输入/输出单元io的输出rdy的输出。辅控电路uc因此被配置为当计数器已经达到预定数目n时向主控电路upc发出信号。辅控电路uc因此指示主控电路upc可以通过信号lpenana来控制开关。

缓冲电路tp具有：被配置为接收由主控电路upc传送至输入/输出单元io的输入out的信号的输入；被配置为将信号传送至输入/输出单元io的第一端口pad的输出。

缓冲电路tp还包括被配置为通过输入/输出单元io的输入enout接收由主控电路传送的信号的输入。该信号允许激活或去激活缓冲电路。

缓冲电路tp由电压vdd供电。缓冲电路tp还具有连接至地gnd的端口。

缓冲电路tp被配置成允许触发传感器lc的激励阶段。在激励阶段，通过将信号enout设置为0以激活缓冲电路tp并将输入out设置为0，使第一端口pad变为0伏。

在激励阶段结束时，信号enout被设置为1以去激活缓冲电路tp。因此，第一端口pad不被缓冲电路tp置为0或置为1。因此，传感器lc传送包括一系列阻尼振荡的模拟信号。

图2示出了调节方法的实施例。

在步骤20中，由传感器lc传送的振荡电信号被输送到输入/输出单元io的第一端口pad。

在这里称为输入信号的该振荡电信号然后到达转换器电路co的输入。转换器电路co将振荡输入信号转换为方波信号。然后，该方波信号被输送到辅控电路uc的输入lpsin。

在步骤21中，输入信号的至少第一振荡被消除，以便在输出信号中传送输入信号的其他振荡。

特别地，辅控电路uc的计数器电路cpt对代表输入信号的振荡的方波信号的上升沿进行计数，直到达到预定数量n为止。在这n个振荡期间，辅控电路uc传送信号lpenana，该信号lpenana允许将开关int保持在断开状态，以防止将这n个振荡传输至处理单元ut。当计数器电路cpt的计数达到该预定数量n时，辅控电路uc将信号rdy传送给主控电路，以便允许由主控电路upc传送到输入enana的信号控制开关int。传送到输入enana的信号因此可以命令开关int进入闭合状态。因此，在步骤22中，由传感器lc传送的振荡模拟信号的后续振荡被传输到处理单元ut。

特别地，根据处理单元ut可以承受的最大电压阈值s1来定义振荡数n。

因此，通过在n个第一振荡期间将开关int命令为断开状态，辅控电路uc允许能够仅将振幅小于阈值s1的输入信号的振荡发送至处理单元ut。

特别地，如果将这n个振荡输送到处理单元ut，则这n个振荡的振幅可能导致处理单元ut的电子部件中的故障。例如，这n个振荡可以具有大于5v的振幅，而处理单元ut具有5v的最大电压阈值。

通过防止将这n个振荡输送到处理单元ut，辅控电路uc允许保护处理单元ut以防具有可能在处理单元ut中引起故障的振幅的振荡。

特别地，辅控电路uc可以例如被配置为仅消除输入信号的第一振荡、或者前两个振荡或前三个振荡。换句话说，例如，n可以等于1、2或3。

输入/输出单元io可以由传统的输入/输出单元制造，其中添加了辅控电路uc以及输入lpsmode和输出rdy。

图3示出了表示根据本发明的实施例的方法的实施例的时序图。

曲线10代表传送到输入lpsmode的信号。

曲线11代表传送到输入enout的信号。

曲线12代表由传感器lc在第一pad上传送的信号。

曲线13表示传送到辅控电路uc的输入lpsin的信号。

曲线14表示辅控电路uc的计数器电路cpt的值。

曲线15代表传送到输入rdy的信号。

曲线16表示由辅控电路uc传送的信号lpenana。

曲线17表示传送到输入enana的信号。

曲线18表示由输出ana传送的信号。

在该方法的该实施例中，辅控电路uc被配置为允许在由传感器lc传送的振荡模拟信号的三个振荡(因此，n被预定义为3)之后将开关int切换到闭合状态。

此外，在该实施例中，传送到输入enin、enana和enout的信号以及信号lpenana是处于低电平状态(此处为0)的控制信号。

在步骤t0中，传送到输入lpsmode的信号为0。因此，辅控电路uc被去激活。信号enout、信号lpenana和信号enana为1，从而辅控电路uc被去激活并且开关int处于断开状态。信号rdy为0。传感器lc不传送任何信号。此外，信号enin(未示出)为0，以便激活转换器电路co。

在步骤t1中，传送到输入lpsmode的信号被设置为1。辅控电路uc被激活。输入/输出单元io的第一端口pad处的电压达到vmid，其中vmid＝vdd/2。特别地，电压vmid由图1中未示出的电路施加。

在步骤t2中，传送到输入enout的信号被设置为0以激活缓冲电路tp。输出信号out(未示出)为0。输入/输出单元io的第一端口pad处的电压变为0v。该阶段对应于传感器lc的激励阶段。辅控电路uc将信号lpenana设置为1，以便迫使开关进入打开状态。开关int不再受信号enana的控制。在输入rdy处传送的信号变为1，以向主控电路upc指示开关断开并且其不受信号enana的控制。

在步骤t3中，将信号enout设置为1，以标记激励阶段的结束。传感器lc因此在第一端口pad上传送输入振荡模拟信号，该模拟信号包括一系列阻尼振荡。转换后的co将第一振荡转换为方波信号lpsin。计数器电路cpt对信号lpsin上的第一上升沿进行计数。保持在1的信号lpenana迫使开关int进入断开状态；信号enana被忽略。因此，该第一振荡不被输送到输入/输出单元的输出ana。

在步骤t4中，计数器电路cpt对信号lpsin上的第二上升沿进行计数。处于1的信号lpenana将开关int保持在断开状态。第二振荡不被输送到输入/输出单元的输出ana。

在步骤t5中，计数器电路cpt对信号lpsin上的第三上升沿进行计数。因此，计数器电路cpt达到振荡的预定数n，从而不被发送给处理单元ut。因此确保后续振荡将具有小于阈值s1的振幅。信号lpenana将开关int保持在断开状态。第三振荡不被输送到输入/输出单元的输出ana。

在步骤t6中，信号lpenana变为0。因此，信号lpenana不再迫使开关int进入断开状态，并且该开关再次通过传送到输入enana的信号变得可控。由于传送到输入enana的信号为0，因此开关切换到闭合状态。辅控电路将传送到输出rdy的信号设置为0，以指示主控电路该开关可以由信号enana控制。

由于开关int处于闭合状态，因此输入信号的后续振荡被输送到处理单元ut。计数器电路cpt被重置为0。信号rdy被设置为0。

在步骤t7中，信号lpsmode被设置为0。

上述系统sys可用于流量计。特别地，在这种流量计中，传感器lc与具有至少一个导电部分和至少一个非导电部分的转轮结合使用。转轮以能够被放置在流体流中，以便能通过流体流旋转。至于传感器lc，它是固定的。传感器lc产生振荡模拟信号。这些振荡模拟信号或多或少地根据传感器lc相对于导电部分的相对位置而被抑制。

为了说明的目的，图4示出了可以由传感器lc产生的两个振荡模拟信号sgn1，sgn2。当传感器lc靠近转轮的导电部分时，获得第一信号sgn1。当传感器lc靠近转轮的非导电部分时，获得第二信号sgn2。因此可以观察到，第一信号sgn1比第二信号sgn2被更多地抑制。

处理单元ut被配置为基于转轮的旋转速度来确定流体的流速。通过分析传感器lc产生的振荡模拟信号的阻尼来确定转轮的旋转速度。

特别地，通过对被输送到处理单元ut并且振幅大于阈值s2的输出信号的振荡数进行计数，确定转轮相对于传感器lc的相对位置。确定传感器lc相对于转轮的导电部分在各个时间的相对位置，允许推导出转轮的旋转速度，从而推断出流体的流速。

因此，处理单元ut对由传感器lc产生的具有在阈值s1和阈值s2之间的振幅的信号的振荡进行计数，其中，具有大于s1的振幅的振荡已经由输入/输出单元io消除。

应当注意，消除输入信号的一个(或多个)第一振荡仅对流体流速的确定具有可忽略的影响。实际上，在确定流速时通常考虑大约一百个振荡。

这种流量计的一般操作对于本领域技术人员是众所周知的，并且特别在于2017年9月由stmicroelectronics公司公开的题为“用于基于stm32l073z-eval和stm32l476rg-nucleo板的气体或水计量的lc传感器的演示”的应用笔记an4636中进行了描述(通过引用合并)。

当然，本发明能够进行多种替代和修改，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。例如，作为辅控电路uc的计数器电路cpt的替代，可以提供一种延迟电路，该延迟电路允许从输入信号中消除至少第一振荡，以便在输出信号中传送输入信号的振幅小于阈值的振荡。

此外，将所述转换器电路co加倍是有利的。因此，并联使用两个转换器。通过使转换器电路co加倍，可以增加磁滞，以便在辅控电路uc的输入处传送的信号免受每个转换器电路co的电源上的噪声的影响。