一種可編程多路模擬開(kāi)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及模擬開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，具體涉及可編程多路模擬開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在電子產(chǎn)業(yè)中數(shù)字控制領(lǐng)域及仿真信號(hào)測(cè)量或數(shù)?；旌袭a(chǎn)品里需加入很多 不同的外圍零件做成了一個(gè)固定用的電子PCBA板，不僅成本上較高，并且容易造成堆積多 余料的浪廢，而面對(duì)客戶中小幅度規(guī)格改動(dòng)或延伸規(guī)格時(shí)往往要重新設(shè)計(jì)或重新備料，則 造成社會(huì)及企業(yè)資源的浪費(fèi)。
[0003] -般模擬開(kāi)關(guān)發(fā)展最成熟也最據(jù)知名度的是美國(guó)德州儀器公司，最有名的是 ⑶4067的16對(duì)1模擬開(kāi)關(guān)芯片，后來(lái)單獨(dú)又衍生了8對(duì)1，4對(duì)一等模擬開(kāi)關(guān)，近5年來(lái)中國(guó) 臺(tái)灣地區(qū)的集成電路廠家也發(fā)展了些小電壓低阻值的不同型號(hào)的模擬開(kāi)關(guān)，但這些仿真開(kāi) 關(guān)也只不過(guò)是單純的將輸入/輸出利用場(chǎng)效應(yīng)三極管做個(gè)導(dǎo)通而已，在實(shí)際應(yīng)用中稍有不 足，實(shí)際應(yīng)用時(shí)大多數(shù)使用者在量測(cè)仿真信號(hào)時(shí)，是將要測(cè)量的仿真信號(hào)透過(guò)每個(gè)一般端 口切入一公共端口后，利用外掛的運(yùn)放進(jìn)行小信號(hào)等比放大后，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)量 測(cè)模擬量。還有一部分客戶是利用模擬開(kāi)關(guān)做1對(duì)多，或多對(duì)多單向或雙向，數(shù)據(jù)傳送，如 廣播擴(kuò)因器（方向：公共端口至一般端口），如電話交換機(jī)（雙向全雙工），電容觸發(fā)多路 開(kāi)關(guān)（外圍信號(hào)掃描），還可做逐次比較ADC。以上不過(guò)是列舉一小部分應(yīng)用，因此在實(shí)際 的模擬開(kāi)關(guān)用途上及信號(hào)傳送的方向性變化很大，所接觸的產(chǎn)業(yè)群甚廣，需求也不同，目前 每個(gè)仿真開(kāi)關(guān)制造廠家在技術(shù)上一直還是使用固定化電路結(jié)構(gòu)。并未做任何創(chuàng)新的變動(dòng)， 只是將晶圓制造工藝做一些改變，早期從MG(多數(shù)是1.Oum以上金屬結(jié)構(gòu)控制閘極電場(chǎng)開(kāi) 關(guān)），HVCM0S(多數(shù)為0? 5um~0?8um16v以上多晶硅結(jié)構(gòu)控制閘極電場(chǎng)開(kāi)關(guān)）或一般5V CMOS制程其最終不過(guò)是改變一通轉(zhuǎn)換至另一通道的切換速度、通道內(nèi)阻抗（一般是20歐母 至500歐母）及芯片的工作電壓和信號(hào)傳送時(shí)的電壓寬度僅此而已，這樣并無(wú)法解決一根 本問(wèn)題，用模擬開(kāi)關(guān)就是要縮小體積降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度，當(dāng)然對(duì)某些產(chǎn)業(yè)符合需求了，但很 大部分產(chǎn)業(yè)只能再外加更多的仿真開(kāi)關(guān)跟外部電子零件，如此一來(lái)如何滿足現(xiàn)今國(guó)際市場(chǎng) 上及技術(shù)人員普遍追求的小巧精致的產(chǎn)品設(shè)計(jì)觀念，并且目前在集成電路產(chǎn)業(yè)在各領(lǐng)域上 為了配合電子組裝廠競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來(lái)越短的情況下，ALLINONE 是集成芯片技術(shù)發(fā)展的唯一趨勢(shì)，因此可程序控制多路模擬開(kāi)關(guān)在此情況下必須要發(fā)展出 來(lái)。
[0004] 一般模擬開(kāi)關(guān)發(fā)只不過(guò)是單純的將輸入/輸出利用場(chǎng)效應(yīng)三極管做個(gè)導(dǎo)通而已， 在實(shí)既應(yīng)用中稍有不足。
[0005] -般模擬開(kāi)關(guān)不過(guò)是改變一通轉(zhuǎn)換至另一通道的切換速度及通道內(nèi)阻抗（一般 是20歐母至500歐母）及芯片的工作電壓和信號(hào)傳送時(shí)的電壓寬度僅此而已，這樣并無(wú) 法解決一根本問(wèn)題，用模擬開(kāi)關(guān)就是要縮小體積降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度，當(dāng)然對(duì)某些產(chǎn)業(yè)符合 需求了，但很大部分產(chǎn)業(yè)只能再外加更多的仿真開(kāi)關(guān)跟外部電子零件，如此一來(lái)如何滿足 現(xiàn)今國(guó)際市場(chǎng)上及技術(shù)人員普遍追求的小巧精致的產(chǎn)品設(shè)計(jì)觀念。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型為彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供可編程多路模擬開(kāi)關(guān)?？沙绦蚩刂?多路仿真開(kāi)關(guān)可用程序去控制每個(gè)輸入/輸出引腳的排列方式及組數(shù)定義也包含了內(nèi)部 運(yùn)放輸入/輸出腳的方向定義，并且可將其中數(shù)個(gè)引腳用程序轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)控制用的擴(kuò) 展輸出腳，因其可選擇性的輸入/輸出可將其多腳共享節(jié)省了主控引腳，主控的選擇更具 彈性，若此芯片推廣得宜可間接的讓其它中小型單片機(jī)廠家受易，形成連帶效應(yīng)，因此可 程序控制多路模擬開(kāi)關(guān)在未來(lái)的電子產(chǎn)業(yè)地位中，可將所有不同產(chǎn)業(yè)不同的需求用此產(chǎn) 品的控制變化去簡(jiǎn)化不必要的浪費(fèi)及產(chǎn)品未來(lái)的擴(kuò)展性及共通性。
[0007] 因?yàn)橐餐ㄐ约皵U(kuò)展性，必需可程序化更改相關(guān)的引腳定義，必須將會(huì)使用到的 運(yùn)放讓它可做方向性及輸入輸出方向做轉(zhuǎn)換，也必須要將所有仿真通道中的部分可由主 控程序可設(shè)置為內(nèi)部帶運(yùn)算放大或不帶運(yùn)算放大，及可程序轉(zhuǎn)化程獨(dú)立多組的仿真開(kāi)關(guān) 及擴(kuò)展數(shù)字I/O口，才可真正的實(shí)踐成此類型集成電路應(yīng)用的ALLINONE整合。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案：
[0009]-種可編程多路模擬開(kāi)關(guān)，包括模擬開(kāi)關(guān)模塊（1)、輸入輸出I/O擴(kuò)展模塊（2)、32 路輸出/輸入通道模塊⑶、8路輸入/輸出端口模塊（4);
[0010] 上述32路輸出/輸入通道模塊（3)分別與輸入輸出I/O擴(kuò)展模塊（2)和模擬開(kāi) 關(guān)模塊⑴相連，上述輸入輸出I/O擴(kuò)展模塊⑵和模擬開(kāi)關(guān)模塊⑴還分別與8路輸入 /輸出端口模塊⑷相連；
[0011] 上述模擬開(kāi)關(guān)模塊（1)包括：連接32路輸出/輸入通道模塊（3)中的32路輸出 /輸入單元（30)的組合模擬開(kāi)關(guān)、連接8路輸入/輸出端口模塊（4)中的8路可選方向運(yùn) 放單元（40)的開(kāi)關(guān)8位公共端口單元（10)、組合模擬開(kāi)關(guān)與開(kāi)關(guān)8位公共端口單元（10) 之間的開(kāi)關(guān)通道（12)、控制開(kāi)關(guān)通道（12)選擇的開(kāi)關(guān)通道切換單元（120)，控制模擬開(kāi)關(guān) 組合方式的模擬開(kāi)關(guān)組合設(shè)置單元（110)。
[0012] 上述組合模擬開(kāi)關(guān)可以選擇設(shè)置為：4組8選1模擬開(kāi)關(guān)（111)、2組16選1模擬 開(kāi)關(guān)（112)、32選1模擬開(kāi)關(guān)（113)或8組4選1模擬開(kāi)關(guān)（114)。
[0013] 上述輸入輸出I/O擴(kuò)展模塊（2)包括：連接上述32路輸出/輸入單元（30)的4組 8路通道端口單元、連接8路輸入/輸出端口模塊（4)中的8路公共輸入輸出端單元（41) 的輸入輸出8位公共端口單元（20)、4組8路通道端口單元與擴(kuò)展8位公共端口單元（20) 之間的擴(kuò)展通道（22)、控制擴(kuò)展通道（22)選擇的擴(kuò)展通道切換單元（220)。
[0014] 上述4組8路通道端口單元包括：A通道端口（210)、B通道端口（211)、C通道端 口（212)和D通道端口（213)等4組。
[0015] 上述32路輸出/輸入通道模塊（3)包括：32路輸出/輸入單元（30)，分別連接連 接32路輸出/輸入單元（30)和外部電路的4組8路輸入輸出通道、與32路輸出/輸入單 元（30)相連的鎖存單元（31)，分別與鎖存單元（31)和4組8路通道端口單元相連的32路 鎖存通道（311)，分別與32路輸出/輸入單元（30)和組合模擬開(kāi)關(guān)相連的32路非鎖存通 道（312)，控制32路鎖存通道（311)或32路非鎖存通道（312)通斷的工作模式選擇開(kāi)關(guān) (310)〇
[0016]上述4組8路輸入輸出通道分別為：A通道（321)、B通道（322)、C通道（323)和 D通道（324)等4組。
[0017] 上述8路輸入/輸出端口模塊⑷包括：與輸入輸出I/O擴(kuò)展模塊⑵通過(guò)擴(kuò)展 8路通道（421)相連的8路公共輸入輸出端單元（41)，與模擬開(kāi)關(guān)模塊（1)通過(guò)開(kāi)關(guān)8路 通道（422)相連的8路可選方向運(yùn)放單元（40) ;8路可選方向運(yùn)放單元（40)與8路公共輸 入輸出端單元（41)之間的端口 8路通道（423);分別與外部電路和與8路公共輸入輸出端 單元（41)相連的E通道（424)。
[0018] 上述8路可選方向運(yùn)放單元（40)還包括用于運(yùn)放使能的運(yùn)放使能寄存器 OPEN(401)〇
[0019] 上述8路可選方向運(yùn)放單元（40)還包括用于運(yùn)放方向設(shè)置的方向設(shè)置寄存器 0PDIR(402)。
[0020] 上述32路輸出/輸入通道模塊（3)通過(guò)其工作模式選擇開(kāi)關(guān)（310)，切換到輸入 輸出I/O擴(kuò)展模塊（2)或模擬開(kāi)關(guān)模塊（1)并連接至8路輸入/輸出端口模塊（4);當(dāng)可 編程多路模擬開(kāi)關(guān)工作在模擬開(kāi)關(guān)模式下，模擬開(kāi)關(guān)模塊（1)處于有效工作狀態(tài)，模擬開(kāi) 關(guān)模塊（1)的模擬開(kāi)關(guān)設(shè)置單元（110)通過(guò)施加指令控制方式或I/O控制方式，來(lái)選定組 合模擬開(kāi)關(guān)的一種組合模式；開(kāi)關(guān)通道切換單元（120)通過(guò)施加指令控制方式或I/O控制 方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)通道（12)的切換；當(dāng)可編程多路模擬開(kāi)關(guān)工作在I/O擴(kuò)展模式下，輸入 輸出I/O擴(kuò)展模塊（2)處于有效工作狀態(tài)，所述擴(kuò)展通道切換單元（220)通過(guò)指令控制方 式或I/O控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)展通道（22)的通道切換，8路輸入/輸出端口模塊（4)中的 8路可選方向運(yùn)放單元（40)通過(guò)其運(yùn)放使能寄存器OPEN(401)使能，達(dá)到信號(hào)放大效果， 若不使能則為持模擬通道信號(hào)不變，并通過(guò)所述方向設(shè)置寄存器〇PDIR(402)改變信號(hào)放 大方向，還通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。
[0021] 對(duì)上述技術(shù)方案如果做個(gè)概括即為下面三個(gè)內(nèi)容：
[0022] (1)該可編程多路模擬開(kāi)關(guān)是一款可軟件程控，集模擬開(kāi)關(guān)，I/O擴(kuò)展集成運(yùn)放于 一體的多功能應(yīng)用1C。內(nèi)部主要包含三部份電路。開(kāi)關(guān)用部份是一個(gè)多達(dá)32路模擬開(kāi)關(guān)， 并配有的8路公共口，第二部份為4*8個(gè)并行口擴(kuò)展模塊，第三部份是內(nèi)部集成的8路可選 向運(yùn)放模塊。
[0023] (2)模擬開(kāi)關(guān)及I/O擴(kuò)展兩種工作模式，指令控制模式及I/O控制模式兩種控制模 式；公共口配有獨(dú)立運(yùn)放，可單獨(dú)使能，可設(shè)置輸入輸出方向，運(yùn)放通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)放大 倍數(shù)；4種組合模式：8