用于传输数据的集成电路和方法技术

一种集成电路，该集成电路包括输出级电路(99)。该输出级电路包括：输入节点，用于接收数字输入信号(10)；供给电压节点，用于接收供给电压信号(55)；数模转换器(20)，用于转换数字信号；放大器(40)，用于放大经转换的信号；第一/第二电压调节器(70)并且任选地包括第三电压调节器(70)，生成第一/第二电压信号并且任选地生成第三电压信号；最大电压选择器电路(90)，用于向放大器提供功率。两个不同的电压被提供给DAC。输出信号可以是SENT信号。电路是对抗功率中断和EMI高度稳健的。

【技术实现步骤摘要】
用于传输数据的集成电路和方法
本专利技术涉及用于根据通信协议生成模拟通信信号的电子电路和方法。具体而言，本专利技术提供了一种具有输出级电路的集成电路，该输出级电路用于转换数字信号并且用于在存在供给电压中断的情况下将经转换的数字信号放大为模拟信号。
技术介绍
电子系统可以包括通过导线、导线束、或者传送电信号的总线来互连的在空间上分布并且进行通信的组件。分布式组件可以是模拟组件、数字组件、或模拟组件和数字组件的某种组合。同样地，在分布式组件之间传输的电信号可以是模拟的、数字的、或模拟和数字的某种组合。在许多电子系统中，分布式组件中的一些或全部是标准化的，具有标准化功能，或者使用标准化协议和标准化电气接口来进行通信。例如，模拟组件可以使用模拟信号通过导线来进行通信，这些模拟信号最经常为其值与电压幅度或指定电压范围内的差分电压的幅度相对应的电压信号。数字组件使用脉冲宽度调制方法来进行通信，以连续地传输经编码的数字值。其他数字通信标准协议是已知的，例如，被设计成用于在传感器设备与控制器(例如，汽车应用中的引擎控制单元(ECU)(汽车工程师协会(SAE)标准J2716))之间进行通信的控制器局域网(CAN)、局域互连网络(LIN)、以及单边半字节传输(Single-EdgeNibbleTransmission，SENT)协议。SENT协议是以低系统成本来传送数字数据的点对点系统。在最简单的规格中，SENT协议是使用三根导线(信号(信息)线、供给电压、以及接地线)的单向电压接口。不提供时钟信号。数据以半个字节(四位或“半字节”)数量来传送。具有以其他方式恒定的幅度的经调制的信号的两个下降沿之间的间隔定义数据的值。SENT协议包括循环冗余校验(CRC)错误校验和检测。使用SENT协议来发送信号的组件因此必须在信号线上可靠地生成电压下降沿，以便指定信号并对所传送的数据进行编码。对应地，使用SENT协议来接收信号的组件必须可靠地检测信号线上的电压下降沿，以便评估信号并对所传送的数据进行解码。一些分布式电子系统必须在可能经历极端机械压力、电磁干扰(EMI)以及例如极端加速、振动、静电放电脉冲、传导射频干扰、及温度和湿度之类的环境条件的极端困难环境(诸如，汽车环境)中可靠且安全地操作。这些环境可能创建不期望的电连接或电开路、噪声电信号、不期望的电压电平下的低劣功率或接地分布、以及不恰当的操作。结果是，分布式电子系统的各组件可能遇到不同程度的电源电压变化，并且电源电源变化可能导致这些组件和更大的分布式系统(通常以不可预测的方式)不恰当的运行。一种用于避免或防止分布式系统中的此类供给电压变化的方式是在每个分布式组件处(例如，在外部但邻近每个芯片)提供局部功率存储，例如，通常在传感器设计中使用的低压差(LDO)调节器和本地电容器。这些电容器(在芯片外部)典型地包括例如1至10μF的一个相对较大的电容器以及100nF的多个较小的电容器。然而，现代电子系统是高度集成的并且时常具有小的占用面积或体积，并且电容器倾向于是相对大的且笨重的，由此具有此类电容器的电压调节器在标准芯片封装内不适配，并且需要找到另一种解决方案。在一些电路和传输协议中，组件要求绝对的电压差(例如，电压电平的改变)来实现恰当的功能。如果在所生成或所检测到电压改变的同时发生供给电压变化，则错误的变化可以被记录，由此生成信号错误。因此，需要在存在机械压力、电磁干扰、以及广泛变化的环境条件的情况下可靠且稳健地操作的经改进的电路设计。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供更容忍于功率故障和/或电磁干扰的一种集成半导体器件以及一种用于传输数据的方法，该集成半导体器件包括输出级电路。本专利技术的实施例的具体目的是提供一种甚至在预定义时间段期间的供给电压中断的情况下仍能够继续串行通信的集成半导体器件，该预定义的时间段例如具有从1或2或5μs到10或20或30或40或50μs的持续时间。本专利技术的实施例的目的是提供一种用于根据SENT协议、以更容忍于功率故障和/或电磁干扰的方式来传输数据的集成半导体器件和方法。本专利技术的实施例的目的是提供根据SENT协议、以更容忍于功率故障和/或电磁干扰的方式的一种包括传感器的集成半导体器件和一种用于传送传感器数据的方法。本专利技术的实施例的目的是提供根据SENT协议、以减少供给电压中断情况下的CRC错误数量的方式的一种包括传感器的集成半导体器件和一种用于传送传感器数据的方法。本专利技术的实施例的目的是提供包括传感器、甚至在供给电压中断的情况下(例如，如果供给电压在大约25微秒内不存在，或者如果供给电压在大约25μs期间从大约5V降低至大约2.5V)仍然能够继续进行中的通信而不导致CRC错误并且没有内部复位或者导致CRC错误的风险降低的此类集成半导体器件。具体目的是提供一种经封装的集成半导体器件，该经封装的集成半导体器件具有有限数量的大约100至200nF的分立电容器，这些分立电容器嵌入在封装中但不被集成在半导体衬底上，优选地具有至多两个分立的电容器，更优选地具有仅一个分立的电容器。这些目的和其他目的可以通过根据本专利技术的实施例的设备和方法来实现。根据第一方面，本专利技术提供一种集成电路，该集成电路包括：输出级电路，用于将数字输入信号转换为模拟输出信号，该输出级电路包括：数字输入节点，用于接收数字输入信号；供给电压节点，用于接收供给电压信号，该供给电压信号具有标称供给电压电平(例如，大约5V)；数模转换器，响应于数字输入信号并适于产生经转换的信号；放大器，被配置成用于接收并放大经转换的信号，由此生成模拟输出信号；其中，集成电路进一步包括第一电压调节器，该第一电压调节器适于生成具有低于标称供给电压电平(例如，大约5V)的标称第一电压电平(例如，大约3.3V)的第一电压信号，并且适于在标称第一电压电平(例如，大约3.3V)将能量存储在第一电容器上；并且集成电路进一步包括第二电压调节器，该第二电压调节器适于生成具有低于标称第一电压电平(例如，大约3.3V)的标称第二电压电平(例如，图4中为大约1.25V；图5中为大约1.65V)的第二电压信号；并且数模转换器被配置成用于基于包括至少第二电压信号的从供给电压得到的多个至少两个电压信号产生经转换的信号；并且输出级电路进一步包括最大电压选择器电路，该最大电压选择器电路适于在包括供给电压和第一电压信号的至少两个信号中的多个信号当中选择具有最大电压电平的信号，并且适于将所选择的信号作为功率信号提供给放大器。第一电压调节器可被配置成用于接收供给电压信号或从中得出的信号。第二电压调节器可被配置成用于接收第一电压信号或供给电压。此种电路的优势在于，给DAC提供两个不同的电压，一个电压小于另外一个电压，因为在下降沿的临界部分期间，甚至在功率下降或EMI事件的情况下(例如，当这些电压电平的降低仍高于其标称值时)，这允许具有准确(例如，预期)电压电平“经转换的信号”。此种电路的优势在于，给放大器提供至少两个不同电压(供给电压信号和第一电压信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路，包括：/n-输出级电路(99)，用于将数字输入信号(10)转换为模拟输出信号(60)，所述输出级电路(99)包括：/n-数字输入节点(N10)，用于接收所述数字输入信号(10)；/n-供给电压节点(N55)，用于接收具有标称供给电压电平的供给电压信号(55)；/n-数模转换器(20)，响应于所述数字输入信号(10)并适于产生经转换的信号(30)；/n-放大器(40)，被配置成用于接收并放大所述经转换的信号(30)，由此生成所述模拟输出信号(60)；/n其特征在于，/n-所述集成电路进一步包括第一电压调节器(70)，所述第一电压调节器(70)适于生成具有低于所述标称供给电压电平的标称第一电压电平的第一电压信号(81)并且适于在所述标称第一电压电平下将能量存储在第一电容器(C70)上；以及/n-所述集成电路进一步包括第二电压调节器(72)，所述第二电压调节器(72)适于生成具有低于所述标称第一电压电平的标称第二电压电平的第二电压信号(82)；以及/n-所述数模转换器(20)被配置成用于基于从所述供给电压得到的包括至少所述第二电压信号(82)的多个至少两个电压信号来产生所述经转换的信号(30)；以及/n-所述输出级电路(99)进一步包括最大电压选择器电路(90)，所述最大电压选择器电路(90)适于在包括所述供给电压信号(55)和所述第一电压信号(81)的多个至少两个信号当中选择具有最大电压电平的信号，并且适于将所选择的信号作为功率信号(50)提供给所述放大器(40)。/n...

【技术特征摘要】
20181102 EP 18204074.11.一种集成电路，包括：
-输出级电路(99)，用于将数字输入信号(10)转换为模拟输出信号(60)，所述输出级电路(99)包括：
-数字输入节点(N10)，用于接收所述数字输入信号(10)；
-供给电压节点(N55)，用于接收具有标称供给电压电平的供给电压信号(55)；
-数模转换器(20)，响应于所述数字输入信号(10)并适于产生经转换的信号(30)；
-放大器(40)，被配置成用于接收并放大所述经转换的信号(30)，由此生成所述模拟输出信号(60)；
其特征在于，
-所述集成电路进一步包括第一电压调节器(70)，所述第一电压调节器(70)适于生成具有低于所述标称供给电压电平的标称第一电压电平的第一电压信号(81)并且适于在所述标称第一电压电平下将能量存储在第一电容器(C70)上；以及
-所述集成电路进一步包括第二电压调节器(72)，所述第二电压调节器(72)适于生成具有低于所述标称第一电压电平的标称第二电压电平的第二电压信号(82)；以及
-所述数模转换器(20)被配置成用于基于从所述供给电压得到的包括至少所述第二电压信号(82)的多个至少两个电压信号来产生所述经转换的信号(30)；以及
-所述输出级电路(99)进一步包括最大电压选择器电路(90)，所述最大电压选择器电路(90)适于在包括所述供给电压信号(55)和所述第一电压信号(81)的多个至少两个信号当中选择具有最大电压电平的信号，并且适于将所选择的信号作为功率信号(50)提供给所述放大器(40)。


2.根据权利要求1所述的集成电路，
-其中，所述集成电路进一步包括第三电压调节器(73)，所述第三电压调节器(73)被配置成用于接收所述第一电压信号(81)或所述供给电压信号(55)并且适于生成具有在所述标称第一电压电平与所述标称第二电压电平之间的标称第三电压电平的第三电压信号(83)。


3.根据权利要求1所述的集成电路，
其中，所述最大电压选择器电路(90)适于在包括所述供给电压信号(55)、所述第一电压信号(81)、以及从连接至所述放大器的输出的节点获得的电压信号(61)的多个至少三个信号当中选择具有最大电压电平的信号。


4.根据权利要求1所述的集成电路，
-其中，所述数模转换器(20)包括限定三个或更多个节点的两个或更多个串联连接的电阻器；
-其中，从所述供给电压得到的所述至少两个电压信号中的一个电压信号连接至所述节点中的一个节点，并且从所述供给电压得到的所述至少两个电压信号中的另一电压信号连接至所述节点中的另一节点。


5.根据权利要求4所述的集成电路，
其中，所述数模转换器(20)是一元编码的DAC，并且每个串联连接的电阻器具有基本上相等的值。


6.根据权利要求4所述的集成电路，
其中，所述数模转换器(20)是二进制加权的DAC，并且每个串联连接的电阻器具有其直接连接到的串联连接的电阻器的值的基本上一半或两倍的值。


7.根据权利要求1所述的集成电路，
其中，所述供给电压信号(55)是从4.5伏特到5.5伏特范围内或从4.75伏特到5.25伏特范围内的电压；以及
其中，所述集成电路进一步包括控制器(98)，所述控制器(98)适于将所述数字输入信号(10)提供为具有使得从中得出的所述模拟输出信号(60)是单边半字节传输SENT协议信号的格式的位流。


8.根据权利要求7所述的集成电路，
-所述集成电路进一步包括连接至所述控制器(98)的传感器电路；以及
-其中，所述控制器进一步适于从所述传感器电路获得传感器信号，并且适于根据传感器信号提供所述数字信号(10)。

【专利技术属性】
技术研发人员：M·帕尔多恩，C·盖齐，K·法尔尼，
申请(专利权)人：迈来芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH