专利名称：低功率asic电路的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及传感设备的电源管理。
背景技术：
诸如转向传感器等的传感设备以及相关联的电路常常要求相当高的功率。例如，某些传感设备具有内置的特定用途的集成电路(ASIC)或其他电路元件以提供用于不同用途的功能。这类传感设备在工作时通常要获得大量的电流或功率。但是，某些应用只用到传感设备所提供功能的一部分。即使只用到较少的功能，但功率需求还是一样的。这样，只为了使用一部分的功能，传感设备就要获得并因此消耗相当大量的电流或功率。
发明内容
希望在电能受限的情况下可使用现有的ASIC和通常要求较高功率的类似传感器。这样避免了为了低功率应用而需要改造传感器，但需要某种方法和设备在较低功率的情况下运行通常高功率的传感器。
在一种形式里，本发明提供一种管理现有设备所消耗功率的方法。该方法包括从所述现有设备发送数据，以及控制现有设备所消耗功率的负载周期(duty cycle)。所述负载周期通常可包括ON时间和OFF时间。该方法还包括在NO时间和OFF时间之一的期间存储所述数据。
在另一种形式里，本发明提供一种系统，用于管理现有传感设备所消耗的功率。该系统包括传感设备，配置该传感设备以产生数据信号；以及振荡组件，配置该振荡组件以接收来自所述传感设备的信号。还配置所述振荡组件以产生具有ON时间和OFF时间的控制信号。该系统还包括存储部件，配置该存储部件以存储在ON时间和OFF时间之一期间的数据。
在又另一种形式里，本发明提供一种向传感设备供应电能的方法。该方法包括确定为操作传感设备所需功率的量，根据操作传感设备所需功率的量确定功率信号，以及按脉冲方式输送该功率信号以便向所述传感设备供电。
在又另一种形式里，本发明提供一种向传感设备供应电能的方法。该方法包括确定为操作传感设备所需功率的量，根据操作传感设备所需功率的量确定功率信号，以及根据该功率信号从所述传感设备采样数据在又另一种形式里，本发明提供一种向传感设备供应电能的装置。该装置包括振荡器，配置该振荡器以接收来自所述传感设备的数据。还配置该振荡器以产生控制信号，该控制信号具有ON时间和OFF时间。所述装置还包括锁存器(latch)，用于在ON时间和OFF时间之一的期间锁存数据。
在又另一种形式里，本发明提供一种管理电路所消耗电能的方法，该电路可输出信号。该方法包括确定时间段，在该时间段之后所述信号有效；以及确定该信号的更新速率。该方法还包括根据所述时间段和所述更新速率向所述电路供应电能，以及按所述更新速率锁存所述信号。
在又另一种形式里，本发明提供一种管理电路所消耗电能的系统，该电路能够输出信号。该系统包括定时电路、开关电路和存储部件。配置所述定时电路以产生定时信号。配置所述开关电路以响应所述定时信号产生功率信号，并把所述功率信号供应给所述电路。配置所述存储部件以存储所述信号，并输出所述信号。
在又另一种形式里，本发明提供一种控制第一电路的方法。该方法包括把电源连接到振荡电路，以及按脉冲方式从所述振荡电路向所述第一电路输送电能。该方法还包括在所述第一电路产生输出信号，以及在存储器保持所述输出信号。
通过阅读详细的说明书和附图，本发明的其他方面也将变得明了。
图1是传感设备的框图；图2示出了示例性传感设备的示意图；以及图3示出了由示例性传感设备产生的某些信号的时序图。
具体实施例方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应该理解本发明并不把其应用限制在下面说明书中所述的和附图中所示出的部件的构造与设置的细节。本发明还可有其他的实施例，并可以按照不同的方式来实施和执行。而且，应该理解，这里使用的词汇和术语是为了说明的目的，而不应该看作是限制。
本领域的普通技术人员能够理解，在附图中示出的系统是实际系统可能的模型。所述的某些组件和逻辑结构可以用由微处理器或类似装置所执行的软件来实现，或者通过采用各种部件的硬件来实现，这些部件包括特定用途的集成电路(ASIC)。如“处理器”这样的术语既包括硬件也包括软件，或者既指硬件也指软件。另外，在整个说明书中，使用大写英文的术语。这样的术语用于使共同的实施有一致的表述，并有助于把说明与代码例子、公式和/或附图关联起来。但是，并因不仅使用大写而隐含特定的含义也不应因此推测其他的含义。
本发明的实施例涉及管理由电路消耗的电能的系统，该电路产生信号。该系统包括产生定时信号的定时电路，以及响应该定时信号产生功率信号的开关电路，并且把该功率信号提供给所述电路。该系统还包括存储部件，以保持所述信号。
图1按框图形式示出了传感系统100。该传感系统100包括振荡组件108，振荡组件108通过连接器128从电源104接收功率信号。振荡组件108把来自电源104的功率信号转换成第二功率信号，这在下文详述。在某些实施例中，振荡组件108包括信号发生器132和定时组件136。信号发生器132根据定时组件136的设置产生同步信号(timed signal)。通过该同步信号激活开关组件112，开关组件112又提供第二功率信号以在预定的时间量或活动时段中激活处理器116。例如，活动时间的量可以从该同步信号导出。
处理器116一旦被加电或激活，就从传感元件或传感器接收多个检测信号。这些检测信号可以是模拟形式的。处理器116可以是微处理器、微控制器、特定用途的集成电路(ASIC)等。在某些实施例中，处理器116包括传感元件或传感器。这样的处理器的例子有来自Timken的MPS-32XF处理器，其包括定向传感、霍尔效应编码，带有集成标志脉冲和高精度分辨率多ASIC。在另外的实施例中，处理器116从在处理器116外部的传感元件接收检测信号。处理器116可以包括存储器，用于存储在传感系统100中使用的软件或韧件(firmware)程序以及数据。处理器116处理检测信号并根据检测信号产生经处理的信号。在某些实施例中，处理器116把检测的模拟信号转换成其数字等价物。一旦活动时间期满，处理器116从电源104或从开关电路或组件112电断开。
存储部件120耦合到处理器116，以接收并保持所述经处理的信号。在某些实施例中，存储部件120包括诸如动态随机存取存储器的存储器。在另外的实施例中，存储部件120可以包括锁存器或多个加电的双稳多协振荡器(flip-flop)。传感系统100还包括可选的输出驱动器124，用作传感系统100和在连接器128连接到传感系统100的负荷之间的接口。按这种方式，处理器116只按预定的更新速率加电。按照所述更新速率，利用存储部件120，从处理器116输出的信号在连接器128保持可用。也就是说当同步信号是活动的或高的，系统100消耗电能；当同步信号是非活动的或低的，系统100空闲，并且在存储部件120存储、维持或保有处理器116的输出。这样，系统100在连接器128具有适用的输出信号，当电源实际从处理器116断开时终端用户看不到显著的差异，因此可透明地节省电能。
图2示出了示例性传感设备200的示意图(图1和图2中相同的部分用相同的标号来标记)。在所示的实施例中，振荡组件108包括信号发生器204(图1中的132)，其由(图1中的)电源104来加电和复位。振荡组件108还包括定时组件212(图1中的136)。在所示的实施例中，定时组件212包括电阻器-电容器组合(包括R1、R2、C1和C2)。特别地，该电阻器-电容器组合包括按分压器(voltagedivider)配置的一组串联设置的电阻器(R1，R2)。信号发生器204从定时组件212接收其时序信息以产生同步信号。配置电阻器组(R1，R2)的值以控制时序信息，并因此控制同步信号的活动时段。在另外的实施例中，RC组合的电阻器可由电位计(potentiomers)来代替。按这种方式，传感设备200的用户可调整同步信号的活动时段，并因此调整由信号发生器204产生的活动时间。
特别地，RC组合或定时组件212控制ON时间(ON状态)，这通常称作活动时段或负载周期，以及控制同步信号的OFF时间(OFF状态)。在某些实施例中，同步信号是方波，例如有百分之10的负载周期。也即该同步信号在该时段的百分之10处于ON状态，在该时段的百分之90处于OFF状态。在某些实施例中，ON状态指示了高电压，如3.3V、4.5V、或5.5V，而OFF状态指示了0V和2V之间的低电压。
在同步信号的ON状态期间，使用该同步信号激活开关电路214(图1中的112)，开关电路214包括晶体管对216。一旦被激活，晶体管对216激活包括ASIC 220的处理器116。电阻器R14耦合到晶体管对216，用于保持非常小的电流流入ASIC 220，以便可以利用可预计的偏压把ASIC 220激活到一致的逻辑状态。例如，如果ASIC 220包括具有滞后作用的比较器，流入ASIC的小电流降低或消除可能在比较器中发生的不规则性。这样，可利用一致的偏压把ASIC 220激活成ON或OFF。设置同步信号的ON时间，以保证ASIC 220稳定并产生有效的输出。类似地，还根据期望的系统200的更新速率或采样速率设置OFF时间，这可依赖于实际的应用。
为了使省电的活动对连接在连接器128的负荷透明，示例性的传感设备200还在存储部件120中包括一对锁存器224，来维持或保持由ASIC 220生成的数据。特别地，一旦(图1中的)处理器116或ASIC 220处理完或转换完检测的信号，ASIC 220在ON状态的初始或过渡部分使经处理的信号或数据生效。然后，锁存器224在ON时间的下降沿(从高电压状态到低电压状态)锁存经处理的信号或数据。在某些实施例中，最初是通过实验来确定ASIC为产生有效数据所要求的最小ON时间。例如，可以通过多个ASIC过渡特性来确定该最小ON时间。在另外的实施例中，可以通过另外的特性，如根据ASIC的活动时间和稳定时间来确定最小ON时间。在又另外的实施例中，既通过实验也通过ASIC 220的过渡特性来确定ON时间。
在确定了最小ON时间之后，可以把安全时间添加到ON时间，这样，总体的ON时间可使锁存器224有时间锁存所处理的数据。例如，ASIC 220可能要用0.1秒完成所处理数据的产生。在这种情况下，示例性的0.05秒时间可以添加到ON时间，以产生0.15秒的总体ON时间。按这种方式，可以保证ASIC 220有足够的功率来操作和处理检测的信号，并且锁存器224具有足够的时间来锁存完整处理的数据。当然，根据所期望的应用，也可使用其他的安全时间和其他的ON时间。
在ON时间的期间向ASIC 220供应了电能之后，并且锁存器224已经存储了来自ASIC的数据，则从ASIC断开电能。按这种方式，当ASIC 220空闲时，就会节省电能。也就是说，实际是在OFF时间的期间节省电能。例如，当ASIC 220通常可获得0.125W(5V×25mA)的平均功率，功率信号负载周期的百分之20产生0.025W的功率。这样，系统200可以节省功率0.1W。
图3示出了多个信号的时序图300，其中包括由振荡组件108产生的振荡组件输出信号(或同步信号)304，以及由开关组件112响应该振荡组件输出信号304产生的开关组件输出信号(或第二功率)308。在所示的实施例中，振荡组件输出信号304具有百分之10的负载周期。图3还指出开关组件输出信号308基本服从(follow)振荡组件输出信号304。例如，当振荡组件输出的信号高，开关组件输出的信号也高。图3还示出ASIC数据有效信号312，包括多个脉冲314，表示可以添加到由前述处理所确定的最小ON时间中的安全时间。图3还示出锁存激活定时信号318，指示了锁存器224为锁存所处理数据而使用的开关组件输出信号308的多个下降沿324。
为了说明数据锁存处理，图3还示出了示例性的由锁存器224根据锁存激活定时信号318锁存的一组数据328。数据328示出了在起初多个零在锁存器224。一旦发生下降沿324，包括多个一(1)和二(2)的新数据立刻被锁存。更特别地，锁存器224在脉冲314的结尾或下降沿324锁存来自ASIC 220的可用数据。按这种方式，当ASIC220空闲时，锁存器224维持由ASIC 220产生的数据，并且锁存的数据在连接器128可用。
在传感设备100是方向盘传感器的实施例中，设置振荡组件104，使得同步信号的完整周期或时段快于方向盘的移动。按这种方式，每当需要来自传感设备100的数据，由传感设备100传送当前的数据，即使ASIC 220仅仅短时加电。
这样，除了其他，本发明提供可在受限供电情况下操作的传感系统。本发明的各种特征和优点在权利要求书中叙述。
权利要求
1.一种管理由可输出信号的电路所消耗功率的方法，该方法包括确定某个时段，在此时段之后所述信号有效；确定所述信号的更新速率；根据所述时段和所述更新速率对所述电路供应电能；以及按所述的更新速率锁存所述信号。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括按所述更新速率利用所述电能把所述电路激活所述时段。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述时段包括确定电路的活动时间、启动时间、稳定时间、过渡时间和安全时间中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述更新速率包括确定所述时段的负载周期，所述方法还包括根据所述更新速率在所述负载周期之外把对所述电路的电能供应断开一段时间，并且在所述负载周期之内对所述电路加电一段时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中对所述电路供应电能包括根据所述时段和所述更新速率产生功率脉冲。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括利用传感器检测现象。
7.一种用于管理由可输出信号的电路所消耗功率的系统，该系统包括定时电路，连接到所述电路，并配置该定时电路以产生定时信号；开关电路，连接到所述电路，配置该开关电路以响应所述定时信号产生功率信号，并配置该开关电路以便向所述电路提供所述功率信号；以及存储部件，配置该存储部件以存储所述信号，并输出所述信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述定时信号包括ON时间和OFF时间，所述ON时间包括活动时间、启动时间、稳定时间、过渡时间和安全时间中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述开关电路在所述OFF时间的期间断开对所述电路的电能供应，并且在所述ON时间的期间向所述电路转送电能。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述定时电路根据更新速率产生所述定时信号。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述电路包括传感器。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述存储部件包括锁存器。
13.根据权利要求7所述的系统，还包括驱动电路，配置该驱动电路以便把负荷连接到所述系统。
14.根据权利要求7所述的系统，其中所述定时电路还包括被配置用来调整所述定时信号的分压器和RC电路中的至少一个。
15.一种控制第一电路的方法。该方法包括把电源连接到振荡电路；按脉冲方式从所述振荡电路向所述第一电路输送电能；在所述第一电路产生输出信号；以及在存储器保持所述输出信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，按脉冲方式输送电能包括确定活动时间、启动时间、稳定时间、过渡时间和安全时间中的至少一个。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，按脉冲方式输送电能包括确定所述电源的负载周期，所述方法还包括在所述负载周期之外使所述第一电路空闲一段时间，并且在所述负载周期之内对所述第一电路加电一段时间。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一电路包括传感器，所述方法包括用所述传感器检测现象。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，保持所述输出信号还包括利用锁存器锁存所述输出信号。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括利用驱动电路把所述存储器和负荷连接起来。
全文摘要
一种管理由可输出信号的电路所消耗功率的方法。该方法包括确定某个时段，在此时段之后所述信号有效；以及确定所述信号的更新速率。该方法还包括根据所述时段和所述更新速率对所述电路供应电能；以及按所述的更新速率锁存所述信号。
文档编号H03K3/00GK1790204SQ20051012025
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月9日 优先权日2004年11月9日
发明者艾尔弗雷德·约翰·桑托斯 申请人:铁姆肯美国公司