用于集成电路接口的装置和相关方法制造方法及图纸

一种装置，其包括适于由正电源电压供电的集成电路（IC）。所述IC包括电荷泵，其适于将所述IC的正电源电压转换为负偏置电压。所述IC进一步包括双向接口电路。所述双向接口电路包括放大器，其耦合到所述负偏置电压，以调节所述IC的双向输入电压。双向接口电路进一步包括比较器，其耦合到所述负偏置电压，以调节所述IC的双向输入电压。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求申请号为61/747533,名为 “Apparatus for Integrated CircuitInterface and Associated Methods ()”,且申请日为2012年12月31日的美国临时专利申请的优先权，并为所有目的通过引用将其纳入。
本专利技术一般涉及电子电路，更具体地，涉及用于集成电路(IC)的双向接口电路的装置及相关方法。
技术介绍
电子学的进步已经使得越来越多的功能和能力由半导体器件，例如，集成电路(integrated circuit, IC),如微控制器单元(MCU)实现。为了提供这些功能和能力，半导体器件如微控制器，继续包含越来越多的晶体管。为了降低成本并且也为满足更多功能和能力的规范，半导体技术已继续驱使朝向更高的器件密度和更小的器件尺寸的趋势。电路技术也已经消除或减少了几种电源的使用，如双极性电源(即，提供正电源电压和负电源电压)。因此，一些1C，如典型的MCU，由单个正电源电压供电来工作。
技术实现思路
公开并设想了多种双向接口电路及相关技术。在一个示例性实施例中，一种装置包括适于由正电源电压供电的1C。该IC包括电荷泵，其适于将IC的正电源电压转换为负偏置电压。该IC还包括双向接口电路。该双向接口电路包括放大器，其耦合到所述负偏置电压，以调节IC的双向输入电压。该双向接口电路还包括耦合到负偏置电压的比较器，以调节IC的双向输入电压。根据另一不例性实施例，一种电机控制系统包括电机和I禹合到电机以向电机供电的逆变器。该装置还包括MCU，其适于由正电源电压供电。该MCU包括电荷泵，其适于接收MCU的正电源电压作为输入，并产生负偏置输出电压。该MCU还包括接口电路，其适于将MCU连接到感测电阻器以接收对应于所感测到的逆变器的电流的双向输入信号。该接口电路包括耦合到电荷泵的负偏置输出电压的放大器，以调节双向输入信号。该接口电路还包括耦合到电荷泵的负偏置输出电压的比较器，以调节双向输入信号。根据另一示例性实施例，一种在由正电源电压供电的IC中调节具有正波动和负波动的双向输入信号的方法，该方法包括使用电荷泵将IC的正电源电压转换为负偏置电压。该方法还包括使用耦合到负偏置电压的放大器放大IC的双向输入电压以调节IC的双向输入电压。此外，该方法包括使用耦合到负偏置电压的比较器比较IC的双向输入电压和一电压以调节IC的双向输入电压。【附图说明】附图仅示出了示例性实施例，因此不应认为是限制其范围。本
的普通技术人员理解，所公开的概念将启发他们等同有效的实施例。在附图中，在多于一个附图中使用的相同数字代号表示相同、相似或等同的功能、组件或块。图1根据一个示例性实施例图示了双向接口的电路配置的框图。图2根据一个示例性实施例描述了用于连接电机控制电路的电路配置。图3示出了产生负输入电压给电机控制应用中使用的MCU的机制。图4根据一个示例性实施例描述了用于输入信号调整的电路配置。图5根据一个示例性实施例图示了双向接口电路的框图。图6A-6B根据一个示例性实施例示出了双向接口电路中所用的放大器。图7根据一个示例性实施例描述双向接口电路中所用的比较器。图8根据一个示例性实施例图示了双向接口电路中所用的数字输入电路。图9根据一个示例性实施例示出了双向接口电路中所用的数字输出电路。图10根据一个不例性实施例描述了双向接口电路中所用的模拟输出电路。图11根据一个示例性实施例图示了双向接口电路中所用的衰减器。【具体实施方式】本公开一般涉及用于IC的接口电路。更具体地，本公开涉及用于IC如微控制器单元(MCU)的双向接口电路的装置。根据各种实施例，接口电路提供了一种用于将IC连接到外部电路的灵活但功能强大的机制，如下面所详细描述的。在一些应用中，与外部电路接口的IC可能会遇到具有正的和负的值或波动的输入信号。在这种情况下，需要双向接口电路，即，能够容许、操作或适应具有两种极性的输入信号的接口电路。根据各种实施例，双向接口电路提供了这个优点。在下面详细描述各种实施例的其他优点。传统上典型的双向接口电路使用双极性电源。更具体地，除了正电源电压以外，这种方法使用负电源电压。在这种情况下，给定合适选定的电源和/或输入信号电压，输入共模电压将不会超过电源轨电压。这种方法会相对复杂，特别是如果低噪声放大器由负电源供电。根据各种实施例，接口电路提供了从单一正电源电压供电而工作的优势。这种接口电路通过使用电荷泵产生负的内部电压以提供双向接口能力。双向输入信号处理可以米用各种形式。图1根据一个不例性实施例不出用于双向接口的电路配置5的框图。电路配置5示出了耦合到MCU15的输入端的换能器或信号源10。换能器或信号源10 —般提供了双向信号到MCU15的输入端。换句话说，换能器或信号源10的输出信号具有正和负的电压(或电流)波动或极性。本
的普通技术人员理解，换能器或信号源10可构成多种设备或电路，如传感器等。MCU15包括双向接口电路20。如所述的，双向接口电路20可以容忍、适应或操作正的和负的输入电压。以这种方式，MCU15能够与换能器或信号源10接口，而无需使用额外的电源电压，如负电源电压。在示例性实施例中，MCU15由一个或更多个正电源电压供电，如图1所示的由供电电压源7提供的电源电压VDD。然而，MCU15不使用外部提供的负电源电压。因此，根据示例性实施例，接口电路设置具有的优点是相对简单的电源供应配置。MCU15包括电荷泵27。电荷泵27耦合到电压源7(g卩，接收Vdd作为输入电压)。电荷泵27将电压Vdd转换为负的偏置电压VN。负偏置电压Vn提供给接口电路20。双向接口电路20使用负偏置电压Vn作为能够容忍、适应或操作双向输入电压的电路的偏置电压(下面详细描述)。因此，双向接口电路20提供了一种用于与换能器或信号源10接口的灵活机制。低噪声电路通常采用相对高的电流来操作，因为金属氧化物半导体(MOS)器件的噪声随功率按比例变化。在传统的电路中使用的电源提供相对大的电流消耗。根据各种实施例，接口电路提供使用负偏置电压信号Vn的优点，所述负偏置电压信号Vn提供相对较小的电流，这在低功率或便携式应用中是可取的。集成电荷泵27能够产生负偏置电压信号VN，但不产生对于常规低噪声放大器来说足够的电流。双向接口电路20中的电路没有从电荷泵27吸收大量的功率，因此，其适合使用负偏置电压VN。在示例性实施例中，MCU15包括中央处理单元(CPU)25。CPU25执行MCU15的一般控制，并且还可提供各种数据或信息处理能力，如本
的普通技术人员所理解的。非限制性的，CPU25可以执行一般的可编程逻辑、算术运算、控制和/或其他任务。CPU25也可以执行与具体应用或最终使用相关的各种任务。例如，在一些实施例中，CPU25可以执行电机控制任务，如在下面详细描述的。在一些实施例中，MCU15可以包括用于存储固件的一个或更多个电路。该固件允许MCU15的更灵活的编程或配置以用于所需要的任务，如电机控制。在示例性实施例中，固件可存储在非易失性存储器(NVM)中，例如电可编程只读存储器(EPR0M)、闪存等等。固件可以各种方式进行编程，如本
的普通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：集成电路，即IC，其适于由正电源电压供电，所述IC包括：电荷泵，其适于将所述IC的正电源电压转换为负偏置电压；和双向接口电路，其包括：耦合到所述负偏置电压以调节所述IC的双向输入电压的放大器；和耦合到所述负偏置电压以调节所述IC的所述双向输入电压的比较器。

【技术特征摘要】
2012.12.31 US 61/747,533;2013.01.11 US 13/740,0281.一种装置，其包括: 集成电路，即1C，其适于由正电源电压供电，所述IC包括: 电荷泵，其适于将所述IC的正电源电压转换为负偏置电压；和双向接口电路，其包括: 耦合到所述负偏置电压以调节所述IC的双向输入电压的放大器；和 耦合到所述负偏置电压以调节所述IC的所述双向输入电压的比较器。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述双向接口电路进一步包括选择性地耦合到所述负偏置电压的数字输入电路，所述数字输入电路适于接收所述IC的数字输入信号。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述双向接口电路进一步包括选择性地耦合到所述负偏置电压的数字输出电路，所述数字输出电路适于提供所述IC的数字输出信号。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述双向接口电路进一步包括选择性地耦合到所述负偏置电压的模拟输入电路，所述模拟输入电路适于接收所述IC的所述双向输入电压。5.根据权利要求3所述的装置，其中所述双向接口电路进一步包括选择性地耦合到所述负偏置电压的多个模拟输入电路，所述多个模拟输入电路适于接收所述IC的所述双向输入电压，并选择性地将所述IC的所述双向输入电压提供给所述IC中的多个模拟电路之O6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括衰减器，其经耦合以衰减所述IC的所述双向输入电压来产生衰减的信号，所述衰减的信号被提供给所述放大器。7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括耦合在所述双向接口电路的输入端和所述IC的接地之间的多个静电放电保护二极管，即ESD保护二极管。8.根据权利要求7所述的装置，进一步包括耦合在所述双向接口电路的所述输入端和所述IC的所述正电源电压之间的ESD 二极管。9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括适于提供所述IC的所述双向输入电压的换能器。10.根据权利要求9所述的装置，其中所述换能器包括电流感测电阻器。11.一种电机控制系统，其包括: 电机； 耦合到所述电机以供电给所述电机的逆变器；和 微控制器单元，即MCU，其适于由正电源电压供电，所述MCU包括: 电荷泵，其适于接收所述MCU的所述正电源电压作为输入，并产生负偏置输出电压；和接口电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·汤姆森，
申请(专利权)人：硅实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US