专利名称：混合电压装置的接口电压自动调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合电压装置(mixed-voltage devices)的接口电压自动调整装置。特定而言，本发明涉及可以自动进行接口电压的调整，以便与具有混合的不同电压电位信号的接口装置进行连接的自动装置。
由于半导体的制造技术，诸如微处理器(semiconductor micr-oprocessor)等方面的长足进步，以及伴随这种进步同时发生的价格的降低，数字化半导体装置的广泛应用，已经使得如个人电脑，智能化消费性电子产品等的数量大为增加。这些电器装置皆是以电力为工作能量的来源。以个人电脑为例，虽然每一部个人电脑的耗电量仅有数百瓦特左右，但由于全球个人电脑的装机数量已经极为可观，故其整体耗电量是以数十部的典型大型发电机组的发电量来计算的。因此，在环境保护观念受到重视的近日，电子半导体的设计制造方面亦已强调和鼓励节约能源。以美国能源部的“能源之星”计划为例，此计划对符合一定省电标准的电子产品颁发指定标章，以利消费大众选择。
在数字电子产品的设计上，目前的省电设计趋势之一是将数字集成电路的工作电压加以降低。典型常见于数字电子系统之中的工作电压是为DC5伏特，这是目前市场中多数数量的数字电子系统的工作电压。目前在此类技术中，已有相当数量的系统，特别是笔记本型电脑，已将工作电压降至DC3.3伏特。典型的一个例子是，英代尔公司(Intel Corporation)的第一代Pentium微处理器以60MHz在DC5伏的电压下工作，须消耗约九瓦特的电力，而第二代的Pent-ium，虽然将工作频率提高到了90MHz，但由于工作电压降至3.3伏特，其消耗电力反而降至四瓦特以下。当然，Pentium的消耗电力得以降低并不全然是由于工作电压降低的关系，其它因素仍包含了，新的Pentium是以较高的分辨率制作的，其半导体晶片的尺寸较小，因此亦对降低耗电有其贡献。
无论如何，工作电压的降低仍是属减少电力消耗，以及提高性能的一种必要作法，因此目前市场中已有越来越多的低电压，如3.3伏特系统的出现。不过，由于市场上目前已有相当多的旧式5伏特系统仍在使用之中，因此，在未来可以预见的一段时间之内，5伏特系统仍会存在。但在另一方面，基于环保的要求，并且基于整体性能提高的需求，亦会有越来越多的低电压组件，诸如3.3伏的微处理器CPU等，必须要能够与现有的5伏特组件相匹配使用。
因此，本发明的一个目的在于提供一种接口电压调整装置，可以配合各种不同高低工作电压的数字电子组件进行运作。
本发明的另一目的在于提供一种接口电压调整装置，可以利用自动进行的对接口装置的电信号的检查而判定其工作电压的电位，并进而提供这一个电压的信号。
本发明的混合电压装置的接口电压自动调整装置，用于数字逻辑系统中，与具有不同电压电位的逻辑电路的零件或组件相连接，每个逻辑电路的零组件中以数种不同电压的电压源进行工作；该接口电压自动调整装置包括一个模拟多路选择器，具有数个信号输入与一个信号输出，可将该数个零组件所传送来的数个输入信号进行多路选择；一个取样保持器，可对该模拟多路选择器的各个输出分别进行取样并保持；与一个电压操作器，具有数个信号输入与数个信号输出，可将该取样保持器所取样的信号的电压数值，在该数字逻辑系统的一组控制位的控制下分别传送至其输出端；并传送回到这些零组件。
本发明的其它目的与特点将配合附图在后面进行详细说明。
图1是显示根据本发明的一种可供混合电压装置进行接口电压自动调整的装置的实施例，应用于一典型的数字电子系统之中的示意图；图2a与2b显示本发明接口电压自动调整装置的模拟多路选择器；图3a与3b显示本发明接口电压自动调整装置的取样保持器；与图4显示本发明接口电压自动调整装置的电压操作器的方块图。
较佳实施例说明参考图1，其中显示依据本发明的一种可供混合电压装置进行接口电压自动调整的装置的实施例。图中10是一个逻辑电路的零件或组件，是一个具有不同电压电位电源供应来源，并具有相对应工作电压信号的数字电子零组件。此零组件10可以是一个由微处理机所担任的，一部微电脑系统的CPU，或者是一个存贮子系统，例如以静态随机存取存贮器所构成的高速缓存子系统。或者，此零组件10可以是设置于一部电脑系统的系统扩充总线上的一个功能扩充卡。再或者，此零组件10可以是上述多种零组件的一个组合。因此，零组件10可能会具有多种不同电压电位的电路逻辑部分。例如，零组件10可能会使用到包含有2V、3.3V、5V，或者更高或更低的多个电源系统，其中会出现相对应于各个电源电压的多种不同电压电位的信号。
在另一方面，与零组件10相连结的是另一个以标号20所显示的数字逻辑电路装置，此逻辑电路20可以是微电脑系统的一个系统控制逻辑电路组件，例如，以IBM相容电脑系统为例，此逻辑电路可以是系统的核心逻辑专用芯片(application-specific IC，ASIC)。或者，逻辑电路20可以是插置于一部分微电脑系统的扩充总线上的一个总线主处理器装置(bus master device)。在此逻辑电路20之中包含了本发明的一个自动电压调整装置30，负责逻辑电路20与零组件10之间的，不同高低电压电源子系统之间的信号交换接口。
如图1所显示的，本发明的自动电压调整装置30包括有一个模拟多路选择器(analog multiplxer)32，一个取样保持器(sampleandhold)34，一个电压操作器(voltage operator)36，以及包括有数个输入/输出缓冲器381、382、......的缓冲器组38。
接着参考图2a与2b，其中显示本发明接口电压自动调整装置的模拟多路选择器32。图2a中所显示的是为本发明的接口电压自动调整装置所使用的一个模拟多路选择器32的方块示意图。此模拟多路选择器32是接受数个输入信号V1、V2、......Vn为输入，并在一组选择信号CS的控制之下，将输入信号V1至Vn中的一个转接至输出端Vo。
图2b中所显示的是可以适用于此种用途的模拟多路选择器32的传输门电路部分的一种实施例线路图。这样的一个模拟多路选择器32可以由n个模拟开关321、322、......以及一个运算放大器320所构成。每一个输入信号，在此是由零组件10所传送至逻辑电路20的，具有各种不同高低电压规格的输入信号V1、V2、......Vn，各被连接至一个模拟开关321、322、......。每一个模拟开关321、322、......各亦有一组互为反相的开关控制输入信号c1与-c1，c2与-c2，......cn与-cn。c1至cn或-c1至-cn可以由一个数字选择器的n个输出来控制。换句话说，选择器中的不同计数数值会分别选定其n个输出之中的一个，并进而开启模拟开关321、322、......中的对应一个，使输入信号V1、V2、......Vn中的一个，得以经过运算放大器320的处理之后，由模拟多路选择器32的输入端被选择转发至其输出端Vo。
接着，参考图3a与3b，其中显示本发明接口电压自动调整装置的取样保持器。图3a中所显示的是为本发明的接口电压自动调整装置所使用的一个取样保持器34的方块示意图。此取样保持器34是接受一个信号Vi为输入，并在一个控制门信号CG的控制之下，将输入信号Vi的电压值加以取样保存于其中，并再将其电压数值转送至其输出端Vo。
图3b中所显示的是可以适用于这种用途的取样保持器34的一种实施例线路图。这样的一个取样保持器34可以包括有两个运算放大器341与342。将被进行电压值取样的输入信号Vi输入至第一个运算放大器341的信号输入端，其输出端经过一个由控制栅信号CG所控制的晶体管而再被输入至一第二运算放大器342的输入端。此第二个运算放大器342再将其电压值被取样并保存下来的输入信号Vi的电压数值传送至其输出端Vo。
接着参考图4，其中显示本发明接口电压自动调整装置的电压操作器36的方块图。此电压操作器36的作用在于将经过取样保持器34所取样的并记录下来的各信号电压数值V1、V2、......Vn，在一组控制位b0、b1、......bk的控制之下，被分别转送到Vcc1、Vcc2、......Vccm中的每一个电压源输出端。换句话说，电压操作器36的作用在于，在控制位b1至bk的控制之下，将各信号的电压数值V1至Vn对映至各个电压源输出Vcc1至Vccm。
例如，下列表1之中显示电压操作器36的Vcc1在控制位b0至b2的控制之下，所可能会具有的各种电源电压数值的对应表。表1b2b1b0Vcc10 0 0 V10 0 1 V20 1 0 V31 1 1 Vn在表1的例子之中，所应用到的控制位为三位b2、b1与b0，可以控制最多八种的不同电源电压值。此组控制位可以在系统之中以记录器来记录，并供读出以便控制电压操作器的电源输出。不过，显然此组控制位亦可以是系统预先设定好的预设值。或者，此组控制位亦可以利用外部接入的信号来进行控制，皆可以达到本发明的自动调整控制的结果。
现在回来参考图1。在控制位的控制之下，由图3的电压操作器36所输出的每一组的不同电压数值的电源，即可以被分别地连接至各个对应的输入/输出缓冲器381、382、......。此组输入/输出缓冲器38即可以将经过本发明的接口自动电压调整装置30所自动调整好的适当电源，分别地传送给零组件10，以供系统正常地运作。
本发明说明书中所进行的描述虽然以微电脑系统为实例，但熟悉本技术的人员显然可以了解，本发明并不限定于微电脑的范围之中。本发明当然亦可以适用于其它以微控制器(microcontroller)等数字逻辑装置为基础所建构的系统之中。
权利要求
1.一种混合电压装置的接口电压自动调节装置，用于数字逻辑系统中，与具有不同电压电位的逻辑电路的零件或组件相连接，每个逻辑电路的零组件中以数种不同电压的电压源进行工作；该接口电压自动调整装置包括一个模拟多路选择器，具有数个信号输入与一个信号输出，可将该数个零组件所传送来的数个输入信号进行多路选择；一个取样保持器，可对该模拟多路选择器的各个输出分别进行取样并保持；与一个电压操作器，具有数个信号输入与数个信号输出，可将该取样保持器所取样的信号的电压数值，在该数字逻辑系统的一组控制位的控制下分别传送至其输出端；并传送回所述逻辑电路零组件。
2.根据权利要求1所述的接口电压自动调整装置，其特征在于还包括有数个输入/输出缓冲器，分别接受该电压操作器的数个输出，并将其经过缓冲的电压输出至所述逻辑电路零组件。
3.根据权利要求1所述的接口电压自动调整装置，其特征在于所述控制位是利用所述数字逻辑系统由软件产生。
4.根据权利要求2所述的接口电压自动调整装置，其特征在于所述控制位是利用所述数字逻辑系统由软件产生。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的接口电压自动调整装置，其特征在于所述逻辑电路零组件中的每一个可以为所述数字逻辑系统的一个微处理器。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的接口电压自动调整装置，其特征在于所述逻辑电路零组件中的每一个可以为所述数字逻辑系统的一个总线主处理器装置。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的接口电压自动调整装置，其特征在于所述逻辑电路零组件中的每一个可以为所述数字逻辑系统的存贮子系统。
全文摘要
一种混合电压装置的接口电压自动调整装置，包括多个逻辑电路零组件及包含了电压自动调整装置的一逻辑电路。电压自动调整装置包括一模拟多路选择器，一取样保持器及一电压操作器。模拟多路选择器具有可将所述零组件传送来的多个输入信号进行多路选择。取样保持器可对该多路选择输出分别进行取样并保持。电压操作器可将取样保持器所取样的信号的电压数值，在数字逻辑系统的一组控制位的控制下分别传送回到所述零组件。
文档编号G05F1/46GK1117603SQ94115738
公开日1996年2月28日 申请日期1994年8月26日 优先权日1994年8月26日
发明者黄秋雄, 刘秉章 申请人:联华电子股份有限公司