CN1714511B - 一种包括多个dac的多通道集成电路及一种用于监视dac输出的方法 - Google Patents

Abstract

一种多通道电路(1)，包括多个片上通道(CH1至CH4)，每个片上通道包括一个DAC(3)，用于在一个接口和控制逻辑电路(11)的控制下彼此独立地将数字数据转换成模拟输出信号。DAC(3)的模拟输出信号在各个通道(CH1至CH4)的输出端(7)上被输出。数字输出以及用于控制DAC(3)中的数字数据的转换的控制和地址信号通过一个I/O端口(10)被输入到接口和控制电路。在各个通道(CH1至CH4)中提供DAC寄存器(9)，用以存储要在相应的DAC(3)中转换的数字。提供模拟输入端(20)，用以接收模拟输入信号(20)，例如是来自可以由DAC(3)的输出信号控制的外部系统的模拟信号。一个复用器(15)在接口和控制电路(11)的控制下工作，以选择性地和连续地将DAC(3)的模拟输出信号及模拟输入端(20)的模拟输入信号施加到监视输出终端(16)，以便于对DAC(3)的模拟输出信号、及模拟输入端(20)上的模拟输入进行独立监视。

Description

一种包括多个DAC的多通道集成电路及一种用于监视DAC输出的方法

技术领域

本发明涉及一种多通道集成电路，特别是涉及一种包括多个DAC的多通道集成电路，为每个通道提供一个DAC。本发明还涉及一种用于监视该多通道集成电路的DAC的输出的方法。

背景技术

每个通道中有一个DAC的、包括多个DAC的多通道集成电路一般用于将一个或多个数据源的数字数据转换成模拟输出信号。一般说来，各个DAC的模拟输出信号被提供在相应的输出端，然后可以从模拟输出端读取各个模拟输出信号，或者将信号施加于其它模拟电路以进一步处理。一般情况下，希望监视各个DAC的模拟输出信号的一些或全部，在许多情况下，希望，确实也是必需的，将各个DAC中的一些或全部的模拟输出信号与参考信号进行比较，以例如确定各个DAC输出的模拟输出信号是否是某个电平，例如与生成模拟输出信号的数字字的值相对应的电压电平或电流电平。一般说来，这需要将一个适合的监视电路耦合于每个模拟输出端，以连续读出输出端上的模拟输出信号。在模拟输出信号与参考信号进行比较时，监视电路的信号必须由适合的比较电路读出，该比较电路还要读取相应的参考信号，以便于模拟输出信号与参考信号的比较。这种用于监视各个DAC的模拟输出信号的方法是很麻烦的、不方便的，确实不适用于进行精确比较，因为在各个输出端进行额外耦合时会出现压降。此外，线电压降还可能出现在输出端和监视电路之间。这是不希望的。

因此，需要一种可以克服这个问题的包括多个DAC的多通道集成电路，还需要一种可以同样克服这些问题的，用于监视多通道集成电路的DAC的输出方法。

本发明涉及提供这样一种多通道集成电路，本发明还涉及一种可以克服这些问题的、用于监视多通道集成电路的多个DAC的模拟输出信号的方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种多通道集成电路，包括：

多个片上通道，

位于每个通道中的一个数模转换器(DAC)，每个DAC具有一个模拟输出端，

一个片上数字输入端口，用于接收数字数据，

一个片上接口和控制逻辑电路，用于从片上数字输入端口接收数字数据，并用于选择性地将数字数据施加于DAC以将之转换成模拟输出信号，

一个片上监视输出终端，以及

一个耦合于片上监视输出终端和至少一些DAC的模拟输出端的片上开关网络，该片上开关网络在片上接口和控制逻辑电路的控制下工作，用于选择性地将至少一些DAC的模拟输出信号切换至片上监视输出终端，以便于对模拟输出信号进行外部监视。

在本发明的一个实施例中，每个DAC的模拟输出端被耦合于片上开关网络。最好是，多个片上通道的每个片上通道在相应的片上模拟输出端口上终止，以从相应的DAC输出模拟输出信号。

在本发明的另一个实施例中，提供至少一个片上模拟输入端，以接收相应的模拟输入信号，每个片上模拟输入端被耦合于片上开关网络，该片上开关网络在片上接口和控制逻辑电路的控制下工作，用于选择性地将每个模拟输入信号切换至片上监视输出终端。最好是，提供多个片上模拟输入端，每个片上模拟输入端被耦合至片上开关网络，以接收各个模拟输入信号。

更有优势的，片上开关网络在片上接口和控制逻辑电路的控制下工作，以连续地将DAC的模拟输出信号和片上模拟输入端的模拟输入信号切换至片上监视输出终端。

在本发明的一个实施例中，片上接口和控制逻辑电路响应于一个通过片上输入端口施加的外部生成的控制信号，以操作片上该开关网络。

在本发明的另一个实施例中，片上开关网络由一个复用器提供。

在本发明的另一个实施例中，每个片上通道上有一个DAC寄存器，用于在片上接口和控制逻辑电路的控制下，连续地从片上输入端口接收数字数据字，用于装载到相应的DAC中以对其进行转换。

在本发明的一个实施例中，对应于各个DAC中的至少一些而提供校正码寄存器，用以存储用于校正相应DAC中的偏移误差的各个校正码，并提供相应的加法装置，用以将校正码与要被相应DAC转换的数字数据字相加。最好是，每个校正码寄存器都是可编程的。

另外，本发明提供了一种用于监视来自位于多通道集成电路的各个片上通道中的多个片上DAC中的至少一些的各个模拟输出信号的方法，该方法包括下列步骤：

在集成电路中提供一个片上监视输出终端，用于对来自至少一些DAC的模拟输出信号进行连续监视，

提供一个片上开关网络，用于选择性地将至少一些DAC的模拟端耦合于片上监视输出终端，以选择性地将DAC的模拟输出信号施加于片上监视输出终端，

提供一个片上接口和控制逻辑电路，用于控制片上开关网络以选择性地切换模拟输出信号至片上监视输出终端，并且

从片上监视输出终端读取模拟输出信号。

在本发明的一个实施例中，提供一个片上输入端来将外部生成的控制信号输入至用于控制片上开关网络的操作的片上接口和控制逻辑电路。

在本发明的另一个实施例中，该方法还包括：提供至少一个用于接收相应的模拟输入信号的片上模拟输入端，将每个片上模拟输入耦合至片上开关网络，以及在片上接口和控制逻辑电路的控制下操作片上开关网络，用以选择性地将每个片上模拟输入端的模拟输入信号切换至片上监视输出终端，以对其进行监视。最好是，提供多个片上模拟输入端，用于接收各个模拟输入信号。

在本发明的一个实施例中，各个DAC的模拟输出信号及各个片上模拟输入端的模拟输入信号被片上开关网络连续切换到片上监视输出终端。

在本发明的另一个实施例中，该方法还包括将模拟输入信号施加于各个片上模拟输入端的步骤。

最好是，提供多个片上模拟输出端口，为每个片上通道提供一个片上模拟输出端口，以互相独立地输出各个DAC的模拟输出信号。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括通过片上数字输入端口，在片上接口和控制逻辑电路的控制下，选择性地将数字数据施加于各个DAC，以将其转换成模拟输出信号的步骤。

在本发明的另一个实施例中，该方法还包括，提供对应于至少一些DAC的校正码寄存器，用于存储用于校正相应DAC中的偏移误差的各个校正码，并提供相应的用于将校正码与要被相应的DAC转换的数字数据字相加的加法装置。最好是，每个校正码寄存器都是可编程的。

发明优点

根据本发明的多通道集成电路的优点有许多。多通道电路的一个特别重要的优点是，各个DAC的模拟输出信号可以被独立地监视，与各个片上通道的模拟输出端上的信号无关。这使得可以选择性地监视DAC的模拟输出信号，不会影响由多通道电路进行的数字信号至模拟信号的转换。当提供片上模拟输入端用于接收各个模拟输入信号时，还可以获得本发明的另一个优点。这使得施加于各个模拟输入端的模拟输入信号可以被选择性地切换至监视输出终端，以分别对其进行监视。提供耦合于开关网络的模拟输入端是特别有优势的，来自外部系统的模拟响应信号，例如由DAC的输出信号所控制，可以被施加于模拟输入端。然后，模拟输入端上的模拟响应信号可以被选择性地切换至监视输出终端，以由适当的监视电路进行监视，该监视电路典型地可以包括一个用于分析模拟响应信号的微处理器。然后，监视电路的微处理器，可以将适合的数字码写入多通道集成电路的DAC，用于改变来自一个或多个DAC的模拟输出信号，根据施加于模拟输入端的模拟响应信号确定这是否必需。

参考附图，从下面的一些优选实施例的描述中，本发明和它的许多优点将更加明显，这些实施例仅通过实例给出。

附图说明

图1是一个根据本发明的多通道集成电路的方框图，

图2是一个根据本发明的另一个实施例的多通道集成电路的方框图。

具体实施方式

参考附图，首先是图1，其中示出了一个根据本发明的多通道集成电路，在整体上由附图标记1来表示。多通道集成电路1被实现为一个单芯片2上的集成电路，也可以是一个独立的集成电路，或者构成与其连接的芯片2上的较大集成电路的一部分。多通道集成电路1包括多个片上通道CH1至CHN。但是，在本发明的此实施例中，示出了四个通道CH1至CH4，尽管不必说明，本领域技术人员应了解，可以提供任意数目的通道，在多通道集成电路1的一种典型应用中，可以提供多至四十个通道CH1至CH40。在各个通道CH1至CH4中提供了DAC 3，用于彼此独立地将数字数据转换成模拟输出信号。在各个DAC 3的模拟输出端5上提供模拟输出信号，接着被中继至片上模拟输出端7，在其中相应的信道CH1至CH4终止。为了方便，DAC3与对应于通道CH1至CH4的DAC1至DAC4相同。相应的模拟输出端7上的各个DAC 3的模拟输出信号可以从中读取，或被施加于其它合适的电路以进行进一步处理，并且这种进一步的电路还可以是芯片2上的集成电路，或者可以是芯片2外部的电路。在每个通道CH1至CH4中提供一个DAC寄存器9，以连续接收数字字而由相应的DAC 3来转换。各个通道CH1至CH4的DAC寄存器9与对应于通道CH1至CH4的DAC Reg1至DAC Reg4相同。

提供一个片上I/O端口10以用于接收要在DAC 3中转换的数字数据，及用于接收地址和用于控制多通道集成电路1的操作的控制信号。I/O端口10可以是一个串行或并行I/O端口10。一个片上接口和控制逻辑电路11从I/O端口10接收数字数据、地址和控制信号，并选择性地将要被转换为模拟信号的的数字数据的数字数据字施加于相应的DAC 3的DAC寄存器9。DAC 3在接口和控制逻辑电路11的控制下独立工作，以将数字字转换成模拟输出信号。

要在DAC 3中转换的数字数据字在并行数据总线12上从接口和控制逻辑电路11输出至DAC寄存器9。在来自接口和控制逻辑电路11的第一控制总线14上的控制信号的控制下，数字数据字被选择性地写入相应的DAC寄存器9。来自接口和控制逻辑电路11的第一控制总线14上的控制信号控制从DAC寄存器9至相应的DAC 3的数字数据字的加载。响应于第一控制总线14上的控制信号，各个通道CH1至CH4中的DAC 3和DAC寄存器9在接口和控制逻辑电路11的控制下彼此独立地工作，以将各个数字数据字转换成模拟输出信号。

包括一个片上复用器15的开关网络被耦合至DAC 3的各个模拟输出5，用以选择性地和连续地将DAC 3的模拟输出信号施加于片上监视输出终端16，以方便与模拟输出端7独立地对DAC 3的模拟输出信号进行监视。复用器15在接口和控制逻辑电路11的控制下工作，用以响应于第二控制总线18上的施加于复用器15的开关信号，选择性地将DAC 3的模拟输出信号施加于监视输出终端16。响应于通过I/O端口10输入的外部生成的信号，接口和控制逻辑电路11在第二控制总线18上将适当的开关信号输出给复用器15，用以连续地将模拟输出信号从DAC 3切换至监视输出终端16。

多个片上模拟输出端，在本发明的该实施例中，提供了五个模拟输入端20，以接收各个模拟输入信号，这些信号例如可以是来自受DAC 3的输出信号控制的外部系统的模拟信号。模拟输入端20被耦合至复用器15，复用器15也在来自接口和控制逻辑电路11的第二控制总线18上的开关信号的控制下，选择性地和连续地将模拟输入端20上的模拟输入信号切换至监视输出终端16。来自DAC 3的模拟输出信号和来自模拟输入端20的模拟输入信号被切换至监视输出终端16的顺序，以及各个模拟输出和输入信号被切换至监视输出终端16的持续时间，可以通过I/O端口10编程到接口和控制逻辑电路11中。或者，复用器15可以直接通过外部生成的开关信号而工作，该外部生产的开关信号通过I/O端口10被输入，并直接通过接口和控制逻辑电路11在第二控制总线18上施加于复用器15。

使用中，数字数据及地址和控制信号通过I/O端口10被施加于接口和控制逻辑电路11。响应于通过I/O端口10接收到的控制和地址信号，在接口和控制逻辑电路11的控制下，在DAC 3中数字数据被转换成模拟输出信号，接着通过相应的模拟输出端7输出。当希望监视DAC 3的模拟输出信号时，适当的控制信号被通过I/O端口10输入至接口和控制逻辑电路11，它响应于适当的控制信号操作复用器15，以选择性地将模拟输出信号从DAC 3切换至监视输出终端16。另外，如果希望将模拟输入端20上的模拟输入信号切换至监视输出终端16，复用器15响应于通过I/O端口10输入的适当控制信号，在接口和控制逻辑电路11的控制下工作，以选择性地将各个模拟输入端20上的模拟输入信号切换至监视输出终端16。

典型地，在使用中可以将来自在DAC 3的输出信号控制下的外部系统的模拟响应信号施加于模拟输入端20。这种模拟响应信号可以例如是来自传感器或其它这种用于监视外部系统的性能的设备。在适当时间，可能希望通过合适的监视电路监视这种模拟响应信号，监视电路一般包括一个微处理器。因此，通过将来自外部系统的模拟响应信号施加于模拟输入端20，模拟响应信号可以被连续地从模拟输入端20切换至监视输出终端16，并从那里被中继给监视电路的微处理器。然后，通过监视电路的微处理器将来自模拟输入端20的模拟响应信号与相应的参考信号相比较，并且如果模拟响应信号与相应的参考信号没有良好地匹配，微处理器可以将适当的代码写入一个或多个DAC 3，以改变DAC 3的模拟输出信号，而校正由DAC或DAC 3控制的外部系统。随着数字码被写入DAC 3，DAC 3的模拟输出信号可以通过复用器15被连续地切换至监视输出终端16，用以由监视电路监视，并且如果DAC 3的模拟输出信号不是预期值，可以由监视电路的微处理器将其它适当的编码写入DAC 3。

当DAC 3的模拟输出信号正在选择性地在监视输出终端16上被监视时，在通道CH1至CH4的相应输出端7上可以同时独立地得到各个DAC 3的模拟输出信号。

现在参考图2，其中示出了根据本发明的另一个实施例的多通道集成电路，在整体上由附图标记30来表示。电路30与电路1基本相似，相似的组件由相同的附图标记来表示。电路30也包括四个片上通道CH1至CH4，尽管仅示出CH1和CH4，通道CH2和CH3与通道CH1和CH4相似。电路30和电路1之间的主要区别在于，为每个片上通道CH1至CH4提供了一个可编程校正码存储寄存器31，用以存储用于校正相应的通道CH1至CH4的DAC 3中的电压偏移、和/或通道CH1至CH4中的电压偏移的校正码，而用于校准DAC 3，和/或通道CH1至CH4。对应于每个DAC 3的加法装置，即加法器32，将相应的校正码寄存器31中的校正码按与相应的数字数据字连续地相加，此时它们被正在写入相应的DAC寄存器9以在DAC 3中进行转换。

在多通道电路30的校准过程中，适当的校正码通过接口和控制逻辑电路11在并行数据总线33上被写入校正码寄存器31。第一控制总线14上的控制信号控制校正码向校正码寄存器31中的写入。多通道电路30的校准一般在一个微处理器的控制下执行，该处理器通过I/O端口10将控制数字字输入至接口和控制逻辑电路11，以在相应的DAC 3中转换。该微处理器还可以向模拟输入端20施加相应的参考电压，并可以通过I/O端口10向接口和控制逻辑电路11施加合适的开关信号，以操作复用器15，用于选择性地施加DAC 3的模拟输出信号于监视输出终端16。另外，用于操作接口和控制逻辑电路11的控制信号还可以操作复用器15，以选择性地将模拟输入端20切换至监视输出终端16。被连续地由复用器15施加于监视输出终端16的DAC 3的模拟输出信号被微处理器读出，并与施加于模拟输入端20的相应的参考模拟输出信号相比较，以确定各个DAC 3的模拟电压偏移。然后，微处理器确定用于校正每个DAC 3的电压偏移的适当校正码，在接口和控制逻辑电路11的控制下，将适当校正码写入适当的校正码寄存器31。

一旦多通道电路30被校准，则其操作与已描述的多通道集成电路1的操作类似。

应该理解，DAC的模拟输出信号，以及模拟输入端的模拟输入信号被切换至监视输出终端的顺序可以是任何希望的顺序，当然，将所有DAC的模拟输出端耦合至复用器不是必须的，这对本领域中的技术人员是显而易见的。只有那些其模拟输出要被监视的DAC需要被切换至监视输出终端。

还应该理解，各个DAC输出端以及模拟输入端被切换至监视输出终端的持续时间对每个DAC和模拟输入端可以是相同的也可以是不同的，并且各个希望的持续时间可以被编程到接口和控制逻辑电路中，或由来自任何合适的数据源，如微处理器的外部信号来选择，此时每个DAC输出和/或模拟输入端被切换至监视输出终端。

尽管该多通道电路被描述为包括特定数量的片上通道和模拟输入端，可以为该多通道电路提供任何希望数量的片上通道和模拟输入端。并且应该理解，在特定情况下，也可以不为该多通道电路提供模拟输入端。

尽管参考图2描述的多通道电路被描述为包括针对每个DAC的一个校正码寄存器，但为每个DAC都提供校正码寄存器不是必须的。另外，尽管校正码寄存器被描述为可编程的，但最好是这样，而不是必须的。

Claims (21)

1.一种多通道集成电路，其包括多个片上通道；位于每个通道中的一个数模转换器，每个数模转换器具有一个模拟输出端，所述多通道集成电路进一步包括：一个片上数字输入端口，用于接收数字数据；一个片上接口和控制逻辑电路，用于从片上数字输入端口接收数字数据，并用于选择性地将数字数据施加于数模转换器，以将其转换成模拟输出信号，其特征在于，提供一个片上监视输出终端，并且一个片上开关网络被耦合于片上监视输出终端和至少一些数模转换器的模拟输出端，该片上开关网络在片上接口和控制逻辑电路的控制下工作，用于选择性地将来自至少一些数模转换器的模拟输出信号切换至片上监视输出终端，以方便对模拟输出信号进行外部监视。

2.如权利要求1所述的多通道集成电路，其特征在于每个数模转换器的模拟输出端被耦合至该片上开关网络。

3.如权利要求1或2所述的多通道集成电路，其特征在于多个片上通道的每个片上通道在相应的片上模拟输出端口上终止，以从相应的数模转换器输出模拟输出信号。

4.如权利要求1所述的多通道集成电路，其特征在于提供至少一个片上模拟输入端，以接收相应的模拟输入信号，每个片上模拟输入端被耦合于片上开关网络，该片上开关网络在片上接口和控制逻辑电路的控制下工作，用于选择性地将每个片上模拟输入信号切换至片上监视输出终端。

5.如权利要求4所述的多通道集成电路，其特征在于提供多个片上模拟输入端，每个片上模拟输入端被耦合至片上开关网络，以接收各个模拟输入信号。

6.如权利要求4所述的多通道集成电路，其特征在于片上开关网络在片上接口和控制逻辑电路的控制下工作，以连续地将来自数模转换器的模拟输出信号和来自片上模拟输入端的模拟输入信号切换至片上监视输出终端。

7.如权利要求1所述的多通道集成电路，其特征在于片上接口和控制逻辑电路响应于一个通过片上输入端口施加的外部生成的控制信号，以操作该片上开关网络。

8.如权利要求1所述的多通道集成电路，其特征在于片上开关网络由一个复用器提供。

9.如权利要求1所述的多通道集成电路，其特征在于每个片上通道中有一个DAC寄存器，用于在片上接口和控制逻辑电路的控制下，连续地从片上输入端口接收数字数据字，用于装载到相应的数模转换器中，以对其进行转换。

10.如权利要求1所述的多通道集成电路，其特征在于对应于各个数模转换器中的至少一些而提供校正码寄存器，用以存储用于校正相应数模转换器中的偏移误差的各个校正码，并提供相应的加法装置，用以将校正码与要被相应数模转换器转换的数字数据字相加。

11.如权利要求10所述的多通道集成电路，其特征在于每个校正码寄存器都是可编程的。

12.一种用于监视来自位于多通道集成电路的各个片上通道中的多个片上数模转换器中的至少一些的各个模拟输出信号的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：在集成电路中提供一个片上监视输出终端，用于对来自至少一些数模转换器的模拟输出信号进行连续监视；提供一个片上开关网络，用于选择性地将至少一些数模转换器的模拟输出端耦合于片上监视输出终端，以选择性地将来自数模转换器的模拟输出信号施加于片上监视输出终端；提供一个片上接口和控制逻辑电路，用于控制片上开关网络以选择性地将模拟输出信号切换至片上监视输出终端；从片上监视输出终端读取模拟输出信号。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于提供一个片上输入端，用于将外部生成的控制信号输入到用于控制片上开关网络的操作的片上接口和控制逻辑电路。

14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于该方法还包括提供至少一个用于接收相应的模拟输入信号的片上模拟输入端，将每个片上模拟输入端耦合至片上开关网络，以及在片上接口和控制逻辑电路的控制下操作片上开关网络，用以选择性地将每个片上模拟输入端的模拟输入信号切换至片上监视输出终端，以对其进行监视。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于提供多个片上模拟输入端，用于接收各个模拟输入信号。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于来自各个数模转换器的模拟输出信号及来自各个片上模拟输入端的模拟输入信号被片上开关网络连续切换到片上监视输出终端。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于该方法还包括将模拟输入信号施加到各个片上模拟输入端的步骤。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于提供多个片上模拟输出端口，为每个片上通道提供一个片上模拟输出端口，以互相独立地输出各个数模转换器的模拟输出信号。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于该方法还包括通过片上数字输入端口，在片上接口和控制逻辑电路的控制下，选择性地将数字数据施加于各个数模转换器，以将其转换成模拟输出信号的步骤。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于该方法还包括，提供对应于至少一些数模转换器的校正码寄存器，用以存储用于校正相应数模转换器中的偏移误差的各个校正码，并提供相应的用于将校正码与要被相应的数模转换器转换的数字数据字相加的加法装置。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于每个校正码寄存器都是可编程的。