用于混合信號接口電路的裝置和相關(guān)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集成電路（IC），IC包括適于發(fā)送或接收信號的多個焊盤，以及多個混合信號接口塊，多個混合信號接口塊中的每個被聯(lián)接到所述多個焊盤中的對應(yīng)焊盤。而且，多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊適于可配置地提供獨(dú)立于其它混合信號接口塊的選擇的功能。
【專利說明】用于混合信號接口電路的裝置和相關(guān)方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求代理人案卷號為N0.SILA344P1，2012年6月30號提交的題為“用于混合信號接口電路和相關(guān)方法”的美國臨時專利申請N0.61/666837的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容合并于此作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]公開的原理一般涉及電子電路，尤其是涉及用于混合信號集成電路(IC)中接口電路或塊的裝置和相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)代的IC已經(jīng)幫助集成電子電路減小尺寸和成本。因此，現(xiàn)代的IC可以形成復(fù)雜的電路和系統(tǒng)。例如，通過使用一個或少量1C，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的幾乎所有功能。
[0005]結(jié)果是產(chǎn)生的電路和系統(tǒng)的可靠性、靈活性和功能是不斷增長的趨勢。這樣的電路和系統(tǒng)可以接收和操作模擬和數(shù)字信號，并且可以提供模擬和數(shù)字信號。因此，這樣的電路和系統(tǒng)可以包括彼此連接的模擬和數(shù)字電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個示例性實施例的IC包括多個適于發(fā)送或接收信號的焊盤。所述IC進(jìn)一步包括多個混合信號接口塊，多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊聯(lián)接到多個焊盤中的對應(yīng)焊盤。多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊適于可配置提供獨(dú)立于多個混合信號接口塊中其它混合信號接口塊的選擇的功能。
[0007]根據(jù)另一個示例性實施例，混合信號IC包括適于發(fā)送或接收信號的多個焊盤，以及多個混合信號接口塊。多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被聯(lián)接到多個焊盤中的對應(yīng)焊盤，并且專用于多個焊盤中的對應(yīng)焊盤。多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊適于經(jīng)配置提供功能集合中的至少一個選擇的功能，以便將多個焊盤中的對應(yīng)焊盤與混合信號IC的核心電路連接。
[0008]根據(jù)另一個示例性實施例，使用混合信號IC的處理信號的方法包括:利用混合信號IC的多個焊盤，將信號通信到混合信號IC外面的電路，以及向多個混合信號接口塊提供通信的信號，其中多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被聯(lián)接到多個焊盤中的對應(yīng)焊盤。所述方法進(jìn)一步包括:利用多個混合信號接口塊，處理所通信的信號，其中多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊的處理可以獨(dú)立于多個混合信號接口塊中其它混合信號接口的處理被執(zhí)行。
[0009]根據(jù)另一個示例性實施例，一種混合信號集成電路，即1C，其包括:適于發(fā)送或接收信號的多個焊盤；以及多個混合信號接口塊，在所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被聯(lián)接到所述多個焊盤中的對應(yīng)焊盤，并且被專用于所述多個焊盤中的所述對應(yīng)焊盤；其中所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊，適于可配置以提供功能集合中的至少一個選擇的功能，以便將所述多個焊盤中的對應(yīng)焊盤與混合信號IC的核心電路進(jìn)行接口連接。
[0010]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被專用于所述多個焊盤中的對應(yīng)焊盤，所述混合信號接口塊向所述對應(yīng)焊盤提供至少一個選擇的功能。
[0011]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述功能集合包括數(shù)字輸入和數(shù)字輸出功能。
[0012]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述功能集合包括模擬輸入和模擬輸出功能。
[0013]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述功能集合包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，即ADC，功能。
[0014]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述功能集合進(jìn)一步包括數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換，SPDAC，功能。
[0015]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述多個焊盤包括所述IC的焊盤的子集。
[0016]根據(jù)另一個示例性實施例，一種利用混合信號集成電路，即1C，處理信號的方法，所述方法包括:利用所述混合信號IC的多個焊盤，將信號通信到在所述混合信號IC外部的電路；向所述多個混合信號接口塊提供所通信的信號，在所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被聯(lián)接到所述多個焊盤中的對應(yīng)焊盤；以及利用所述多個混合信號接口塊處理所通信的信號，其中所述多個混合信號接口塊中每個混合信號接口塊的處理可以獨(dú)立于所述多個混合信號接口塊中其它混合信號接口塊的處理被執(zhí)行。
[0017]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述利用多個混合信號接口塊處理所通信的信號進(jìn)一步包括:在所述多個混合信號接口塊中的一些混合信號接口塊中執(zhí)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。
[0018]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述利用多個混合信號接口塊處理所通信的信號進(jìn)一步包括:在所述多個混合信號接口塊中的一些混合信號接口塊中執(zhí)行數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換。
[0019]根據(jù)另一個示例性實施例，其進(jìn)一步包括通過所述多個混合信號接口塊中每個混合信號接口塊配置所述處理。
[0020]根據(jù)另一個示例性實施例，其中所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被專用于所述多個焊盤的對應(yīng)焊盤。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]所附的附圖僅僅示出示例性實施例，因此不應(yīng)該被視為限制本公開的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，所公開的原理適用于其它等效的實施例。在附圖中，用于不止一個附圖中的相同數(shù)字標(biāo)號表示相同、類似或等效的功能、組件或塊。
[0022]圖1示出IC的框圖，其包括根據(jù)示例性實施例的多個混合信號接口塊(MSIB)。
[0023]圖2示出包括MSIB —般實施例的示例性實施例的框圖。
[0024]圖3示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供數(shù)字輸出功能的MSIB。
[0025]圖4示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供數(shù)字輸入功能的MSIB。
[0026]圖5-6示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供電壓數(shù)字到模擬(DAC)功能的MSIB。
[0027]圖7示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供電流DAC功能的MSIB。
[0028]圖8示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供逐次逼近寄存器(SAR)模擬到數(shù)字(DAC)功能的MSIB。
[0029]圖9示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供比例式SAR ADC功能的MSIB。
[0030]圖10示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供Λ -Σ (delta sigma)ADC功能的MSIB。
[0031]圖11示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供差分比較器功能的MSIB。
[0032]圖12示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供具有可編程閾值的比較器功能的MSIB。
[0033]圖13示出根據(jù)示例性實施例的用于MSIB的Λ-Σ調(diào)制器。
[0034]圖14-16示出包括MSIB —般實施例的示例性實施例的框圖。
【具體實施方式】
[0035]所公開的原理主要涉及在IC中提供接口電路。更為具體地，所公開的原理提供用于IC中混合信號接口的裝置和方法。
[0036]在示例性實施例中，混合信號接口可以被實現(xiàn)為混合信號接口塊(MSIB)或電路。在某些實施例中，一個或更多MSIB可以和對應(yīng)的IC焊盤相關(guān)或聯(lián)接，或經(jīng)配置或適于操作IC的對應(yīng)焊盤。在某些實施例中，某些MSIB可以被專用于IC的對應(yīng)焊盤(S卩，每個這樣的MSIB被聯(lián)接到對應(yīng)的焊盤，或經(jīng)配置或適于以對應(yīng)的焊盤操作)。
[0037]MSIB提供各種優(yōu)勢。通過使用MSIB，用于IC內(nèi)通信或連接和/或與IC外面的電路通信或連接的靈活接口電路可以被實現(xiàn)。通過使用MSIB，在不需要設(shè)計者適應(yīng)模擬接口或關(guān)注資源共享的情況下，芯片上系統(tǒng)(SOC)的設(shè)計可以被實現(xiàn)(例如，通過包括相對大數(shù)量的MSIB，比如，MSIB的數(shù)量與IC的對應(yīng)焊盤之間具有——對應(yīng))。
[0038]從芯片組裝的角度來看，使用MSIB簡化了芯片組裝，這是因為模擬接口通常是本地的，而頂級接口是數(shù)字的，因此適于自動化。(參考電壓，通常仍然是一個模擬全局信號，以及供電網(wǎng)格是兩個例外。)
[0039]從產(chǎn)品組合的角度來看，MSIB可用于多種模式下配置，并且允許單一的產(chǎn)品覆蓋很寬的應(yīng)用范圍。包括在MSIB (在各種模式中的ADC、DAC、比較器)中的功能，加上數(shù)字輸入和數(shù)字輸出功能，可以被任意指定。
[0040]而且，相對頻繁或廣泛使用ADC的應(yīng)用，例如偏置光模塊，傳感器接口(溫度，壓力等)可以讓包括MSIB的IC用作相對頻繁或廣泛使用DAC的相同1C。這種使用MSIB的相同IC可以經(jīng)配置用在比較器描述中的非尋?；蚍堑湫瓦壿嬮撝禉z測和產(chǎn)生數(shù)字信號。某些應(yīng)用承擔(dān)或指定對每個系統(tǒng)是唯一的上述所有功能組合。例子包括但不限于，具有DAC的傳感器的偏置，讀取具有ADC的傳感器，控制具有電位器的模擬輸入，監(jiān)測安全溫度，通過DAC、ADC感測線上的阻抗水平，等等。
[0041]這樣的系統(tǒng)有時候由軟件和/或固件控制。如果硬件資源受限并被共享，必須要考慮如上所述的各個任務(wù)的安排，可能造成局限性。例如，最壞情況下的安排必須被確定，以及寫入和保持相對復(fù)雜的軟件以滿足每次測量的帶寬規(guī)格，為足夠快執(zhí)行和分析測量結(jié)果提供具有相對較高的優(yōu)先級(例如，與安全相關(guān)的任務(wù))。如果系統(tǒng)復(fù)雜性擴(kuò)展，架構(gòu)、操作和規(guī)范必須重新分析以及可能需要重新安排。
[0042]由MSIB提供的相對豐富獨(dú)立性、同時操作以及用于IC焊盤的專用資源簡化這樣的任務(wù)。在不考慮芯片上同一時間發(fā)生其它測量的情況下，每個測量可以被獨(dú)立和/或同時安排(例如，MSIB做出的用于其它IC焊盤的其它測量)。例如電池監(jiān)測的非時間關(guān)鍵信號不需要發(fā)現(xiàn)更高優(yōu)先級的事件之間的未用時隙，以及由于更少的關(guān)鍵測量的安排，時間關(guān)鍵事件(例如，過流保護(hù))不會被延遲。
[0043]因此，在期望的時間，所有需要的數(shù)據(jù)變成在存儲器中是可用的，以及基于所述可用的數(shù)據(jù)，控制器、主機(jī)或其它電路可以采取行動。涵蓋更多任務(wù)的更加復(fù)雜系統(tǒng)不必考慮每個單獨(dú)測量何時以及如何被完成?，F(xiàn)有的例程可以被簡單集成在頂層。每個引腳上相對豐富的可配置MSIB資源的可用性對軟件開發(fā)的簡化的影響會構(gòu)成附加優(yōu)勢。
[0044]圖1示出IClO的框圖，其包括根據(jù)示例性實施例的多個MSIB100。MSIB連接IC的核心電路105并與IC的核心電路105通信。
[0045]IClO的核心電路105可以構(gòu)成數(shù)字核心110。MSIB100可以聯(lián)接和/或連接IClO的焊盤(未示出，以及在某些實施例中，可以被包括在MSIB100中)。如上所述，某些MSIB可以被專用于IC的對應(yīng)焊盤(即，每個這樣的MSIB被聯(lián)接到對應(yīng)的焊盤，或經(jīng)配置或適于以對應(yīng)的焊盤操作)。在這樣的安排中，專用的MSIB可以獨(dú)立于其它焊盤，和/或與其它焊盤同時被配置、使用、再使用(無論是否是專用的)。
[0046]在某些實施例中，被聯(lián)接到對應(yīng)MSIB100的焊盤可以是IClO所有焊盤的子集。換句話說，在這樣的實施例中，某些焊盤可以具有對應(yīng)的專用MSIB100，而某些焊盤不一定有。
[0047]在某些實施例中，IClO的焊盤可以聯(lián)接IC封裝的引腳。在某些實施例中，焊盤可以經(jīng)由例如接合線被聯(lián)接到其它電路，就像多芯片模塊(MCM)的情況一樣。
[0048]在示例性實施例中，正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，IClO的數(shù)字核心105包括各種數(shù)字電路或塊。例子包括一個或更多控制器，微控制器，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，可編程控制器，以及類似數(shù)字電路或塊。其它例子包括存儲器(例如，隨機(jī)存取存儲器，只讀存儲器，閃存存儲器(或廣泛的非易失性存儲器)，一次性可編程(OTP)電路)，以及類似物。
[0049]IClO的核心電路的其它例子(數(shù)字核心或其它核心電路)包括計數(shù)器、計時器、控制器、時鐘和定時電路(包括配電電路)，運(yùn)算電路(例如，地址，減法器，乘法器，除法器)，一般和可編程邏輯電路，門電路，寄存器，觸發(fā)器，多路復(fù)用器(MUX)，多路分離器(DeMUX)等。上述的例子僅僅充當(dāng)示例性實施例。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，包括一個或更多上述電路、電路類型和/或其它電路的許多例子是可能的。
[0050]MSIB100提供IClO的核心電路105 (和/或數(shù)字核心110)與被聯(lián)接到IClO的焊盤和/或引腳之間連接的靈活機(jī)制。在示例性實施例中，某些MSIB100可以提供用于提供模擬功能的輸入和/或輸出的模擬接口(在圖1中用“A”指定)。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，模擬接口可以適應(yīng)各種物理信令方案，例如電壓或電流電平等。
[0051]在某些實施例中，某些MSIB100可以提供用于提供數(shù)字輸入和/或輸出功能的數(shù)字接口(在圖1中用“D”標(biāo)出)，例如利用公共、標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)信令電平、協(xié)議等的數(shù)字接口。例子包括晶體管-晶體管邏輯(TTL)，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)邏輯等。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，各種其它數(shù)字信令方案和協(xié)議在示例性實施例中是可能的。
[0052]在某些實施例中，某些MSIB100可以提供用于提供數(shù)字輸入和/或輸出功能的數(shù)字接口(在圖1中用“D”標(biāo)出)，例如使用非尋常、專用的或不常見的信號電平、協(xié)議等的數(shù)字接口。例如，這樣的MSIB100可以適應(yīng)二進(jìn)制O對應(yīng)2V和二進(jìn)制I對應(yīng)3V的邏輯信令方案，以便減少信號擺幅，從而增加操作速度。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，各種其它數(shù)字信令方案和協(xié)議在示例性實施例中是可能的。
[0053]在某些實施例中，某些MSIB100可以提供通用輸入輸出(GPIO)接口(例如，在圖1中的“數(shù)字接口 ”115)。在某些實施例中，GPIO可以提供模擬接口能力。在某些實施例中，GPIO可以提供數(shù)字接口能力，而在其它實施例中，GPIO可以提供模擬和數(shù)字接口能力。在示例性實施例中，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，GPIO可以具有所需要的固定或可編程或可配置的功能。
[0054]圖2示出包括MSIB100的一般實施例的示例性實施例的框圖。在示出的實施例中，MSIB聯(lián)接到 IC的兩個焊盤120和125 (被標(biāo)為“焊盤I”和“焊盤2”)。MSIB100可以提供兩引腳模擬和/或數(shù)字GPIO能力。圖2中示出飛實施例可以提供電流和電壓模式DAC，快速地分辨率SAR ADC和緩慢高分辨率Λ-ΣΑ?Ο，各種比較器模式，ADC和DAC的各種比率轉(zhuǎn)換，以及全GPIO功能。
[0055]像參考電壓Vref*和電源電壓Vdd —樣，在焊盤2125的模擬信號被施加給RMUX130(參考復(fù)用單元)。RMUX130的輸出作為參考電壓被提供給V_DAC135(電壓數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器)。作為對逐次逼近(SAR)有限狀態(tài)機(jī)(FSM)和DAC寄存器的響應(yīng)，V-DAC135向第一 MUX140提供輸出電壓，其中所述第一 MUX140向比較器145提供輸入信號。第一 MUX140還接收焊盤2125的信號作為另一個輸入。
[0056]根據(jù)方程式Vout=Vref*D/2N，DAC寄存器150控制V-DAC電路135的輸出，其中N表示DAC數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)字的長度。在DAC操作期間，通過MSIB的數(shù)據(jù)輸入線，DAC寄存器150可以被寫入。
[0057]作為對可以從例如配置寄存器獲得的控制信號(未示出)的響應(yīng)，其中所述配置寄存器接收MSIB配置數(shù)據(jù)作為對時鐘信號“elk”的響應(yīng)，第一 MUX140向比較器145提供其輸入信號中的一個。比較器145的輸出驅(qū)動第二 MUX155，所述第二 MUX155提供MSIB的輸出數(shù)據(jù)。
`[0058]比較器145的第二輸入端接收第三MUX160的輸出信號。第三MUX160從包括施密特觸發(fā)器電路165、積分器/電流源電路170 (被標(biāo)為“積分器+Isource”)、跟蹤和保持電路175的幾個塊以及焊盤1120的信號接收其輸入端信號。作為對可以從例如配置寄存器獲得的控制信號(未示出)的響應(yīng)，第三MUX160向比較器145提供其輸入信號中的一個。
[0059]在示例性實施例中的施密特觸發(fā)器165可以具有可編程的滯后水平。積分器/電流源170與MSIB100的其它電路一起可以被用于Λ-Σ轉(zhuǎn)換器的組合塊。跟蹤和保持電路175可以被用于實施SAR電路。
[0060]除了接收輸入信號以外，焊盤1120可以經(jīng)配置提供輸出信號。更為具體地，焊盤1120可以提供電壓緩沖器180、跨導(dǎo)體185或數(shù)字輸出驅(qū)動器190。電壓緩沖器180提供V-DAC電路135的輸出電壓的緩沖?？鐚?dǎo)體185可以將V-DAC電路135的輸出電壓轉(zhuǎn)換為電流。
[0061 ] 數(shù)字輸出驅(qū)動器190可以提供緩沖或驅(qū)動功能，并且可以向焊盤2125提供從配置寄存器195或MSIB100的輸入數(shù)據(jù)提供的信息。數(shù)字輸出驅(qū)動器190可以具有可編程的壓擺率，驅(qū)動強(qiáng)度，開漏，或標(biāo)準(zhǔn)CMOS能力。
[0062]配置寄存器195接收MSIB100的配置信息或數(shù)據(jù)。所述配置信息或數(shù)據(jù)可以從所需要的源，例如ICio的核心電路105接收。根據(jù)給定規(guī)范或條件的實施，配置寄存器195可以使用所述配置信息或數(shù)據(jù)配置或編程或適應(yīng)所需要的MSIB100中的一個或更多塊或電路。因此，在示例性實施例中，配置寄存器195可以提供用于MSIB100的一個或更多塊或電路的使能、禁用參數(shù)設(shè)置(例如，滯后，壓擺率等)。
[0063]正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，上述結(jié)構(gòu)和功能是示例性的，許多其它配置、結(jié)構(gòu)和功能也可以實現(xiàn)。例如，在某些實施例中，MSIB100的某些塊或電路可以具有可編程的功能和/或參數(shù)(請參見上述例子)。作為另一個例子，在MSIB100中的所有或幾乎所有(例如，除MUX以外)塊可以具有可編程的功能和/或參數(shù)。
[0064]如上所述，在圖2中示出的MSIB100支持各種功能或操作模式。MSIB100中電路的某些塊可以不用于特定功能或操作模式。在某些隨附繪圖中的這樣的塊可以用淺灰色的輪廓(或虛線或其它符號)和連接示出。作為例子，跟蹤和保持塊175、比較器145等不用于實施下面描述的有關(guān)圖3中示出的電路的功能。
[0065]圖3示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供數(shù)字輸出功能的MSIB100。在這個模式中，焊盤1120提供從數(shù)字輸出驅(qū)動器190接收的作為數(shù)字輸出的信號。數(shù)字輸出驅(qū)動器190緩沖或處理或設(shè)置條件像MSIB100的數(shù)據(jù)輸入端一樣接收的信號，并且向焊盤1120提
供結(jié)果信號。
[0066]在某些實施例中，MSIB100可以使用CMOS數(shù)字電路(例如，標(biāo)準(zhǔn)CMOS電路)實施所需要的具有強(qiáng)勁驅(qū)動的快速CMOS輸出。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，在某些實施例中，MSIB100可以提供所需要的禁止CMOS輸出的拉升(例如，提供開漏功能(open drainfunctionality))、對驅(qū)動長度編程、控制壓擺率(slew rate)等的選項。
[0067]圖4示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供數(shù)字輸入功能的MSIB100。在這個模式中，焊盤1120接收輸入信號，并向施密特觸發(fā)器165提供信號。施密特觸發(fā)器165處理輸入信號，并通過第二 MUX155提供作為MSIB155的數(shù)據(jù)輸出信號的結(jié)果信號。
[0068]因此，在這個模式中，焊盤1120可以被配置為類似于標(biāo)準(zhǔn)或典型的數(shù)字輸入端焊盤。施密特觸發(fā)器165利用可選的滯后實施輸入緩沖，其中所述滯后可以通過配置寄存器195被編程。在這個模式中的MSIB100的功能可以被配置或編程為所需要的CMOS，TTL，或其它輸入電平。
[0069]圖5示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供電壓DAC功能的MSIB100。在這個模式中，通過例如ICio的核心電路105 (或110)中的數(shù)字電路，要被轉(zhuǎn)換為模擬域的數(shù)據(jù)可以被提供給MSIB100的數(shù)據(jù)輸入。
[0070]根據(jù)已接收的數(shù)字代碼或信號以及提供給V-DAC電路135的參考電壓，V-DAC電路135創(chuàng)建模擬電壓電平。數(shù)字代碼或信號通過MSIB100的數(shù)據(jù)輸入被提供給DAC寄存器150。DAC寄存器150提供寄存器功能，并且向V-DAC電路135提供數(shù)字代碼或信號。
[0071]V-DAC電路135向電壓緩沖器180提供數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的模擬電壓。電壓緩沖器180緩沖模擬電壓并向焊盤1120提供產(chǎn)生的信號，所述焊盤1120依次向其它電路(未示出)提供緩沖的信號。電壓緩沖器180可以具有可編程的參數(shù)(例如，驅(qū)動強(qiáng)度)，并且在存在相對大容量負(fù)載或相對小阻性負(fù)載(或兩者全部)的情況下，給MSIB100提供驅(qū)動焊盤1120的能力。
[0072]被提供給V-DAC電路135的參考電壓可以是在芯片上生成的帶隙電壓，MSIB100的電源，或提供給焊盤2125的外部參考。RMUX130提供這些電壓中的一個作為V-DAC電路135的參考電壓。圖6示出被提供給焊盤2125的電壓充當(dāng)被提供給V-DAC電路135的參考電壓的情況。
[0073]圖7示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供電流DAC功能的MSIB100。在這個模式中的MSIB100的操作類似于上述的電壓DAC功能。不過，V-DAC電路135的輸出電壓被提供給跨導(dǎo)體電路185。
[0074]跨導(dǎo)體電路185將由V-DAC電路135提供的模擬電壓轉(zhuǎn)換我i模擬電流。接著，產(chǎn)生的模擬電流被提供給焊盤1120，因此最終被提供給聯(lián)接到焊盤1120的任何電路。類似于電壓DAC模式，如上面詳細(xì)描述的，V-DAC電路135的參考信號可以通過RMUX130被選擇。
[0075]圖8示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供SAR ADC功能的MSIB100。在這個模式中，在焊盤1125接收的模擬信號被提供給跟蹤和保持電路175。跟蹤和保持電路175對輸入信號米樣。
[0076]跟蹤和保持電路175的輸出端被聯(lián)接到比較器145的一個輸入端。比較器145的輸出被提供給逐次逼近FSM200。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，逐次逼近技術(shù)被用于提供最終驅(qū)動V-DAC電路135的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。簡而言之，對于從高值到低值的每個比特位置，在該位置的比特被設(shè)置，接著對比較器145的輸出做檢查。如果比較器145返回指示“太高”電平的信號，則所述比特被重置。這個過程為每個比特位置重復(fù)。在MSIB100的ADC操作期間，SAR FSM根據(jù)這個過程控制DAC寄存器150。
[0077]逐次逼近FSM200的輸出反饋DAC寄存器150的輸入。DAC寄存器150的輸出被提供給V-DAC電路135的輸入端。V-DAC電路135的輸出驅(qū)動比較器145的第二輸入端。因此，在比較器145周圍形成反饋電路。
[0078]比較器145的輸出提供從模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以通過MSIB100的數(shù)據(jù)輸出信號/線被提供給所需要的目標(biāo)，例如IC的核心電路105 (或110)。
[0079]雖然圖8示出接收作為參考電壓的電源Vdd的V-DAC電路135，但是在示例性實施例中，其它配置是可能的。例如，如上所述，外部或內(nèi)部電壓可以被用作V-DAC電路135的參考電壓。
[0080]圖9示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供比例式SAR ADC功能的MSIB100。在這個操作模式中，在焊盤2125提供的外部參考電壓可以被用于實施比例式SAR ADC功能。在這個模式中，除了在焊盤2125接收的模擬信號以外，發(fā)生如上所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，其中所述在焊盤2125接收的模擬信號被提供給V-DAC電路135作為參考電壓。
[0081]因此，輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示在焊盤1120的電壓對存在于焊盤2125的電壓的比率。比例式ADC提供MSIB100的附加功能。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，例子包括阻抗、電位器位置、電阻分壓器的測量等。
[0082]圖10示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供A-SADC功能的MSIB100。在這個模式中，高精度低速模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換可以被實施。
[0083]積分器/電流源電路170的輸出信號驅(qū)動比較器145的一個輸入端。參考電壓Vref*驅(qū)動比較器145的另一個輸入端。比較器145的輸出向積分器/電流源電路170提
供反饋信號。
[0084]要被轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的模擬電壓在焊盤1125被接收。積分器/電流源電路170對被轉(zhuǎn)換為要被積分的電流時的輸入電壓與由比較器145的輸出信號驅(qū)動的反饋電流源之間的差值積分。
[0085]如上所述，在示例性實施例中，MSIB100包括跨導(dǎo)體電路和電壓緩沖器。在某些實施例中，跨導(dǎo)體電路或電壓緩沖器可以被用于提供積分器的功能(而不是使用專用積分器)。
[0086]圖11示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供差分比較器功能的MSIB100。在這個模式中，被施加給焊盤1120和焊盤2125或在焊盤1120和焊盤2125接收的信號被提供給比較器145的對應(yīng)輸入端。結(jié)果，比較器145可以起差分比較器的作用。(當(dāng)然，正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，接地的焊盤1120或焊盤2125提供單端的，而不是差分的比較器功能。)
[0087]圖12示出根據(jù)示例性實施例，經(jīng)配置提供具有可編程閾值的比較器功能的MSIB100。在這個操作模式中，被施加給焊盤1120的電壓被聯(lián)接到比較器145的輸入端。V-DAC電路135的輸出端被聯(lián)接到驅(qū)動比較器145的第二輸入端。V-DAC電路135的輸出電壓提供比較器145的閾值電壓。
[0088]比較器145比較被施加到其輸入端的電壓，并通過MSIB100的數(shù)據(jù)輸出端提供產(chǎn)生的輸出電壓。例如，當(dāng)在焊盤1120的輸入電壓超出V-DAC電路135的輸出電壓(即，閾值電壓)時，比較器145可以提供作為輸出數(shù)據(jù)的二進(jìn)制邏輯I。
[0089]被施加給V-DAC電路135的參考電壓程序化比較器145的閾值。如上所述，參考電壓的選擇可以被使用。例如，在某些實施例中，電源電壓或外部電壓(施加給焊盤2 )可以被使用，以代替程序化比較器閾值電壓的Vref*。
[0090]在某些實施例中，滯后可以被添加到比較器145中。實施滯后的一個方式是根據(jù)比較器145的先前決定調(diào)節(jié)V-DAC參考電平。例如，如果先前的決定二進(jìn)制邏輯1，V-DAC電路的閾值被降低，以便發(fā)生輸入電壓的明顯變化，使比較器輸出返回到二進(jìn)制邏輯O。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，這種操作在各種情況下是有用的。例子包括用非尋?；蛉我庑帕铍娖交騾f(xié)議實施數(shù)字接口。
[0091]在某些實施例中，所需要的窗口比較器可以被實施。窗口比較器可以通過對兩個不同的電平的連續(xù)測試實施(對應(yīng)于窗口閾值)，以及判斷輸入信號在窗口的里面或外面。
[0092]圖13示出根據(jù)示例性實施例的用于MSIB100的Λ-Σ調(diào)制器。調(diào)制器可以被用于MSIB100以提供Λ-Σ調(diào)制器的功能。
[0093]在示出的實施例中的Λ-Σ調(diào)制器通過對流過電容的電流的積分實施。輸入電壓被跨導(dǎo)體電路轉(zhuǎn)換為電流。參考電壓也被跨導(dǎo)體電路轉(zhuǎn)換為電流，以便生成信號Iref。
[0094]在電容上的積分電壓由比較器觀察。比較器的輸出控制電路中的反饋。具體地，比較器的輸出被用于生成信號D和Db。信號D和Db控制將電流Iref連接到電容的開關(guān)和比較器的輸入。比較器的輸出可以被提供給各種電路，例如IC的核心電路。
[0095]在某些實施中，不是需要或規(guī)定上述的MSIB100的全部功能。在示例性實施例中，MSIB100的功能可以被縮放以適合給定的條件，所需要的實施，或給定的規(guī)范集合。與圖2中提供的MSIB100相比，下列的描述提供具有減少或不同功能的某些示例性實施例的細(xì)節(jié)。
[0096]圖14示出示例性實施例的框圖，其包括與圖2示出的MSIB100相比具有減少的功能的一般實施例。具體地，圖14中示出的MSIB100提供一個焊盤的模擬或數(shù)字GPIO功能(被標(biāo)為“焊盤I” 120)。各個塊和電路類似于在圖2中詳細(xì)描述的對應(yīng)塊和電路。
[0097]在圖14中的示例性實施例支持操作的各個模式，例如電流和電壓模式DAC，相對快和相對低分辨率SAR ADC,相對緩慢和相對高分辨率SAR ADC,具有可編程閾值的比較器，全GPIO功能。圖14中的實施例不支持差分或比例式功能(因為他們使用兩個輸入信號，因此是兩個焊盤)。
[0098]圖15示出示例性實施例的框圖，其包括與圖2示出的MSIB100相比具有減少的功能的一般實施例。與圖2的MSIB100相比，在圖15中的MSIB100提供簡單的模擬/數(shù)字GPIO功能。
[0099]更為具體地，在圖15的MSIB100中，電流DAC和Λ-SADC模式被除去，以便節(jié)省半導(dǎo)體面積(因此節(jié)省成本)。圖15的MSIB100提供全部數(shù)字功能，以及全比較器功能，一個ADC模式，以及一個DAC模式。
[0100]圖16示出示例性實施例的框圖，其包括與圖2示出的MSIB100相比具有減少的功能的一般實施例。具體地，圖16中的MSIB100提供模擬GPIO功能。
[0101]圖16中的MSIB100缺乏差分和比例式模式，特定的數(shù)字電路，以及電流DAC和Λ-SADC模式(以便降低面積和成本)。不過，其保留比較器，DAC，以及ADC功能。MSIB100可以接收和驅(qū)動數(shù)字信號，作為對模擬信號的響應(yīng)。
[0102]在示例性實施例中，MSIB100的某些或全部可以在焊盤電路的周圍實施(例如，靜電放電(ESD)保護(hù)電路等)。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，在其它實施例中，MSIB100可以遠(yuǎn)離焊盤電路被實施，并且通過合適的聯(lián)接機(jī)制被聯(lián)接到對應(yīng)的焊盤或焊盤電路。如上所述，在某些實施例中，多個MSIB100可以被專用于IClO的對應(yīng)多個焊盤。
[0103]如上所述，根據(jù)示例性實施例的MSIB100提供靈活的機(jī)制，以便在混合信號和系統(tǒng)中提供連接和信號處理功能。通過向設(shè)計者提供包括和實施所需要功能的能力，MSIB100提供平衡所需要的功能和半導(dǎo)體芯片面積、功率消耗、制造復(fù)雜性、測試復(fù)雜性、成本等的方式。
[0104]參考所附附圖，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，所示的各個塊主要描繪原理功能和信號流。實際的電路實施可以或不一定單獨(dú)包含用于各種功能塊的可識別硬件，并且可以或不一定使用所示的特定電路。例如，一種方式是將各個塊的功能合并到所需要的一個電路塊中。而且，單個塊的功能可以在所需要的幾個電路塊中實現(xiàn)。電路實施的選擇取決于各種因素，例如特定設(shè)計和用于給定實施的性能規(guī)范。除了本文所述的實施例以外，其它修改和備選實施例對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本說明書教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員執(zhí)行所公開原理的方式，因此僅是示例性的。
[0105]被示出和描述的表格和實施例應(yīng)當(dāng)被視為示例性的實施例。在不偏離本文檔中所公開原理的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對部件的形狀，大小和布置作出各種改變。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以用等效的元件替代本文示出和描述的元件。而且，在不偏離所公開原理的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以獨(dú)立于其它特征的使用，使用所公開原理的特定特征。
【權(quán)利要求】
1.一種集成電路，即1C，其包括: 適于發(fā)送或接收信號的多個焊盤；以及 多個混合信號接口塊，在所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被聯(lián)接到所述多個焊盤中的對應(yīng)焊盤； 其中所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊，適于可配置以提供獨(dú)立于所述多個混合信號接口塊中其它混合信號接口塊的選擇的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1C，其中所述多個混合信號接口塊中的至少一個混合信號接口塊適于提供數(shù)字輸入功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1C，其中所述多個混合信號接口塊中的至少一個混合信號接口塊適于提供數(shù)字輸出功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1C，其中所述多個混合信號接口塊中的至少一個混合信號接口塊適于提供通用輸入/輸出，即GPIO，功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1C，其中所述多個混合信號接口塊中的至少一個混合信號接口塊適于提供數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1C，其中所述多個混合信號接口塊中的至少一個混合信號接口塊適于提供模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1C，其中所述多個混合信號接口塊中的每個混合信號接口塊被聯(lián)接到所述IC的核心電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1C，其中所述多個焊盤包括所述IC的焊盤的子集。
【文檔編號】H03M3/04GK103532562SQ201310271849
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月30日
【發(fā)明者】J·肖, P·肯艾克尼, A·湯姆森, C·戴格爾, X·王, J·克歐瑞, A·韋斯特維克, S·塔達(dá)雍 申請人:硅實驗室公司