專(zhuān)利名稱(chēng)：混合電壓裝置的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合電壓裝置(mixed-voltage devices)的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置。特定而言，本發(fā)明涉及可以自動(dòng)進(jìn)行接口電壓的調(diào)整，以便與具有混合的不同電壓電位信號(hào)的接口裝置進(jìn)行連接的自動(dòng)裝置。
由于半導(dǎo)體的制造技術(shù)，諸如微處理器(semiconductor micr-oprocessor)等方面的長(zhǎng)足進(jìn)步，以及伴隨這種進(jìn)步同時(shí)發(fā)生的價(jià)格的降低，數(shù)字化半導(dǎo)體裝置的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)使得如個(gè)人電腦，智能化消費(fèi)性電子產(chǎn)品等的數(shù)量大為增加。這些電器裝置皆是以電力為工作能量的來(lái)源。以個(gè)人電腦為例，雖然每一部個(gè)人電腦的耗電量?jī)H有數(shù)百瓦特左右，但由于全球個(gè)人電腦的裝機(jī)數(shù)量已經(jīng)極為可觀，故其整體耗電量是以數(shù)十部的典型大型發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量來(lái)計(jì)算的。因此，在環(huán)境保護(hù)觀念受到重視的近日，電子半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)制造方面亦已強(qiáng)調(diào)和鼓勵(lì)節(jié)約能源。以美國(guó)能源部的“能源之星”計(jì)劃為例，此計(jì)劃對(duì)符合一定省電標(biāo)準(zhǔn)的電子產(chǎn)品頒發(fā)指定標(biāo)章，以利消費(fèi)大眾選擇。
在數(shù)字電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上，目前的省電設(shè)計(jì)趨勢(shì)之一是將數(shù)字集成電路的工作電壓加以降低。典型常見(jiàn)于數(shù)字電子系統(tǒng)之中的工作電壓是為DC5伏特，這是目前市場(chǎng)中多數(shù)數(shù)量的數(shù)字電子系統(tǒng)的工作電壓。目前在此類(lèi)技術(shù)中，已有相當(dāng)數(shù)量的系統(tǒng)，特別是筆記本型電腦，已將工作電壓降至DC3.3伏特。典型的一個(gè)例子是，英代爾公司(Intel Corporation)的第一代Pentium微處理器以60MHz在DC5伏的電壓下工作，須消耗約九瓦特的電力，而第二代的Pent-ium，雖然將工作頻率提高到了90MHz，但由于工作電壓降至3.3伏特，其消耗電力反而降至四瓦特以下。當(dāng)然，Pentium的消耗電力得以降低并不全然是由于工作電壓降低的關(guān)系，其它因素仍包含了，新的Pentium是以較高的分辨率制作的，其半導(dǎo)體晶片的尺寸較小，因此亦對(duì)降低耗電有其貢獻(xiàn)。
無(wú)論如何，工作電壓的降低仍是屬減少電力消耗，以及提高性能的一種必要作法，因此目前市場(chǎng)中已有越來(lái)越多的低電壓，如3.3伏特系統(tǒng)的出現(xiàn)。不過(guò)，由于市場(chǎng)上目前已有相當(dāng)多的舊式5伏特系統(tǒng)仍在使用之中，因此，在未來(lái)可以預(yù)見(jiàn)的一段時(shí)間之內(nèi)，5伏特系統(tǒng)仍會(huì)存在。但在另一方面，基于環(huán)保的要求，并且基于整體性能提高的需求，亦會(huì)有越來(lái)越多的低電壓組件，諸如3.3伏的微處理器CPU等，必須要能夠與現(xiàn)有的5伏特組件相匹配使用。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種接口電壓調(diào)整裝置，可以配合各種不同高低工作電壓的數(shù)字電子組件進(jìn)行運(yùn)作。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種接口電壓調(diào)整裝置，可以利用自動(dòng)進(jìn)行的對(duì)接口裝置的電信號(hào)的檢查而判定其工作電壓的電位，并進(jìn)而提供這一個(gè)電壓的信號(hào)。
本發(fā)明的混合電壓裝置的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，用于數(shù)字邏輯系統(tǒng)中，與具有不同電壓電位的邏輯電路的零件或組件相連接，每個(gè)邏輯電路的零組件中以數(shù)種不同電壓的電壓源進(jìn)行工作；該接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置包括一個(gè)模擬多路選擇器，具有數(shù)個(gè)信號(hào)輸入與一個(gè)信號(hào)輸出，可將該數(shù)個(gè)零組件所傳送來(lái)的數(shù)個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行多路選擇；一個(gè)取樣保持器，可對(duì)該模擬多路選擇器的各個(gè)輸出分別進(jìn)行取樣并保持；與一個(gè)電壓操作器，具有數(shù)個(gè)信號(hào)輸入與數(shù)個(gè)信號(hào)輸出，可將該取樣保持器所取樣的信號(hào)的電壓數(shù)值，在該數(shù)字邏輯系統(tǒng)的一組控制位的控制下分別傳送至其輸出端；并傳送回到這些零組件。
本發(fā)明的其它目的與特點(diǎn)將配合附圖在后面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一種可供混合電壓裝置進(jìn)行接口電壓自動(dòng)調(diào)整的裝置的實(shí)施例，應(yīng)用于一典型的數(shù)字電子系統(tǒng)之中的示意圖；圖2a與2b顯示本發(fā)明接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的模擬多路選擇器；圖3a與3b顯示本發(fā)明接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的取樣保持器；與圖4顯示本發(fā)明接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的電壓操作器的方塊圖。
較佳實(shí)施例說(shuō)明參考圖1，其中顯示依據(jù)本發(fā)明的一種可供混合電壓裝置進(jìn)行接口電壓自動(dòng)調(diào)整的裝置的實(shí)施例。圖中10是一個(gè)邏輯電路的零件或組件，是一個(gè)具有不同電壓電位電源供應(yīng)來(lái)源，并具有相對(duì)應(yīng)工作電壓信號(hào)的數(shù)字電子零組件。此零組件10可以是一個(gè)由微處理機(jī)所擔(dān)任的，一部微電腦系統(tǒng)的CPU，或者是一個(gè)存貯子系統(tǒng)，例如以靜態(tài)隨機(jī)存取存貯器所構(gòu)成的高速緩存子系統(tǒng)?；蛘撸肆憬M件10可以是設(shè)置于一部電腦系統(tǒng)的系統(tǒng)擴(kuò)充總線(xiàn)上的一個(gè)功能擴(kuò)充卡。再或者，此零組件10可以是上述多種零組件的一個(gè)組合。因此，零組件10可能會(huì)具有多種不同電壓電位的電路邏輯部分。例如，零組件10可能會(huì)使用到包含有2V、3.3V、5V，或者更高或更低的多個(gè)電源系統(tǒng)，其中會(huì)出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)于各個(gè)電源電壓的多種不同電壓電位的信號(hào)。
在另一方面，與零組件10相連結(jié)的是另一個(gè)以標(biāo)號(hào)20所顯示的數(shù)字邏輯電路裝置，此邏輯電路20可以是微電腦系統(tǒng)的一個(gè)系統(tǒng)控制邏輯電路組件，例如，以IBM相容電腦系統(tǒng)為例，此邏輯電路可以是系統(tǒng)的核心邏輯專(zhuān)用芯片(application-specific IC，ASIC)?；蛘撸壿嬰娐?0可以是插置于一部分微電腦系統(tǒng)的擴(kuò)充總線(xiàn)上的一個(gè)總線(xiàn)主處理器裝置(bus master device)。在此邏輯電路20之中包含了本發(fā)明的一個(gè)自動(dòng)電壓調(diào)整裝置30，負(fù)責(zé)邏輯電路20與零組件10之間的，不同高低電壓電源子系統(tǒng)之間的信號(hào)交換接口。
如圖1所顯示的，本發(fā)明的自動(dòng)電壓調(diào)整裝置30包括有一個(gè)模擬多路選擇器(analog multiplxer)32，一個(gè)取樣保持器(sampleandhold)34，一個(gè)電壓操作器(voltage operator)36，以及包括有數(shù)個(gè)輸入/輸出緩沖器381、382、......的緩沖器組38。
接著參考圖2a與2b，其中顯示本發(fā)明接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的模擬多路選擇器32。圖2a中所顯示的是為本發(fā)明的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置所使用的一個(gè)模擬多路選擇器32的方塊示意圖。此模擬多路選擇器32是接受數(shù)個(gè)輸入信號(hào)V1、V2、......Vn為輸入，并在一組選擇信號(hào)CS的控制之下，將輸入信號(hào)V1至Vn中的一個(gè)轉(zhuǎn)接至輸出端Vo。
圖2b中所顯示的是可以適用于此種用途的模擬多路選擇器32的傳輸門(mén)電路部分的一種實(shí)施例線(xiàn)路圖。這樣的一個(gè)模擬多路選擇器32可以由n個(gè)模擬開(kāi)關(guān)321、322、......以及一個(gè)運(yùn)算放大器320所構(gòu)成。每一個(gè)輸入信號(hào)，在此是由零組件10所傳送至邏輯電路20的，具有各種不同高低電壓規(guī)格的輸入信號(hào)V1、V2、......Vn，各被連接至一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)321、322、......。每一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)321、322、......各亦有一組互為反相的開(kāi)關(guān)控制輸入信號(hào)c1與-c1，c2與-c2，......cn與-cn。c1至cn或-c1至-cn可以由一個(gè)數(shù)字選擇器的n個(gè)輸出來(lái)控制。換句話(huà)說(shuō)，選擇器中的不同計(jì)數(shù)數(shù)值會(huì)分別選定其n個(gè)輸出之中的一個(gè)，并進(jìn)而開(kāi)啟模擬開(kāi)關(guān)321、322、......中的對(duì)應(yīng)一個(gè)，使輸入信號(hào)V1、V2、......Vn中的一個(gè)，得以經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器320的處理之后，由模擬多路選擇器32的輸入端被選擇轉(zhuǎn)發(fā)至其輸出端Vo。
接著，參考圖3a與3b，其中顯示本發(fā)明接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的取樣保持器。圖3a中所顯示的是為本發(fā)明的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置所使用的一個(gè)取樣保持器34的方塊示意圖。此取樣保持器34是接受一個(gè)信號(hào)Vi為輸入，并在一個(gè)控制門(mén)信號(hào)CG的控制之下，將輸入信號(hào)Vi的電壓值加以取樣保存于其中，并再將其電壓數(shù)值轉(zhuǎn)送至其輸出端Vo。
圖3b中所顯示的是可以適用于這種用途的取樣保持器34的一種實(shí)施例線(xiàn)路圖。這樣的一個(gè)取樣保持器34可以包括有兩個(gè)運(yùn)算放大器341與342。將被進(jìn)行電壓值取樣的輸入信號(hào)Vi輸入至第一個(gè)運(yùn)算放大器341的信號(hào)輸入端，其輸出端經(jīng)過(guò)一個(gè)由控制柵信號(hào)CG所控制的晶體管而再被輸入至一第二運(yùn)算放大器342的輸入端。此第二個(gè)運(yùn)算放大器342再將其電壓值被取樣并保存下來(lái)的輸入信號(hào)Vi的電壓數(shù)值傳送至其輸出端Vo。
接著參考圖4，其中顯示本發(fā)明接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的電壓操作器36的方塊圖。此電壓操作器36的作用在于將經(jīng)過(guò)取樣保持器34所取樣的并記錄下來(lái)的各信號(hào)電壓數(shù)值V1、V2、......Vn，在一組控制位b0、b1、......bk的控制之下，被分別轉(zhuǎn)送到Vcc1、Vcc2、......Vccm中的每一個(gè)電壓源輸出端。換句話(huà)說(shuō)，電壓操作器36的作用在于，在控制位b1至bk的控制之下，將各信號(hào)的電壓數(shù)值V1至Vn對(duì)映至各個(gè)電壓源輸出Vcc1至Vccm。
例如，下列表1之中顯示電壓操作器36的Vcc1在控制位b0至b2的控制之下，所可能會(huì)具有的各種電源電壓數(shù)值的對(duì)應(yīng)表。表1b2b1b0Vcc10 0 0 V10 0 1 V20 1 0 V31 1 1 Vn在表1的例子之中，所應(yīng)用到的控制位為三位b2、b1與b0，可以控制最多八種的不同電源電壓值。此組控制位可以在系統(tǒng)之中以記錄器來(lái)記錄，并供讀出以便控制電壓操作器的電源輸出。不過(guò)，顯然此組控制位亦可以是系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好的預(yù)設(shè)值?；蛘?，此組控制位亦可以利用外部接入的信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制，皆可以達(dá)到本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)整控制的結(jié)果。
現(xiàn)在回來(lái)參考圖1。在控制位的控制之下，由圖3的電壓操作器36所輸出的每一組的不同電壓數(shù)值的電源，即可以被分別地連接至各個(gè)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出緩沖器381、382、......。此組輸入/輸出緩沖器38即可以將經(jīng)過(guò)本發(fā)明的接口自動(dòng)電壓調(diào)整裝置30所自動(dòng)調(diào)整好的適當(dāng)電源，分別地傳送給零組件10，以供系統(tǒng)正常地運(yùn)作。
本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中所進(jìn)行的描述雖然以微電腦系統(tǒng)為實(shí)例，但熟悉本技術(shù)的人員顯然可以了解，本發(fā)明并不限定于微電腦的范圍之中。本發(fā)明當(dāng)然亦可以適用于其它以微控制器(microcontroller)等數(shù)字邏輯裝置為基礎(chǔ)所建構(gòu)的系統(tǒng)之中。
權(quán)利要求
1.一種混合電壓裝置的接口電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，用于數(shù)字邏輯系統(tǒng)中，與具有不同電壓電位的邏輯電路的零件或組件相連接，每個(gè)邏輯電路的零組件中以數(shù)種不同電壓的電壓源進(jìn)行工作；該接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置包括一個(gè)模擬多路選擇器，具有數(shù)個(gè)信號(hào)輸入與一個(gè)信號(hào)輸出，可將該數(shù)個(gè)零組件所傳送來(lái)的數(shù)個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行多路選擇；一個(gè)取樣保持器，可對(duì)該模擬多路選擇器的各個(gè)輸出分別進(jìn)行取樣并保持；與一個(gè)電壓操作器，具有數(shù)個(gè)信號(hào)輸入與數(shù)個(gè)信號(hào)輸出，可將該取樣保持器所取樣的信號(hào)的電壓數(shù)值，在該數(shù)字邏輯系統(tǒng)的一組控制位的控制下分別傳送至其輸出端；并傳送回所述邏輯電路零組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于還包括有數(shù)個(gè)輸入/輸出緩沖器，分別接受該電壓操作器的數(shù)個(gè)輸出，并將其經(jīng)過(guò)緩沖的電壓輸出至所述邏輯電路零組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于所述控制位是利用所述數(shù)字邏輯系統(tǒng)由軟件產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于所述控制位是利用所述數(shù)字邏輯系統(tǒng)由軟件產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于所述邏輯電路零組件中的每一個(gè)可以為所述數(shù)字邏輯系統(tǒng)的一個(gè)微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于所述邏輯電路零組件中的每一個(gè)可以為所述數(shù)字邏輯系統(tǒng)的一個(gè)總線(xiàn)主處理器裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于所述邏輯電路零組件中的每一個(gè)可以為所述數(shù)字邏輯系統(tǒng)的存貯子系統(tǒng)。
全文摘要
一種混合電壓裝置的接口電壓自動(dòng)調(diào)整裝置，包括多個(gè)邏輯電路零組件及包含了電壓自動(dòng)調(diào)整裝置的一邏輯電路。電壓自動(dòng)調(diào)整裝置包括一模擬多路選擇器，一取樣保持器及一電壓操作器。模擬多路選擇器具有可將所述零組件傳送來(lái)的多個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行多路選擇。取樣保持器可對(duì)該多路選擇輸出分別進(jìn)行取樣并保持。電壓操作器可將取樣保持器所取樣的信號(hào)的電壓數(shù)值，在數(shù)字邏輯系統(tǒng)的一組控制位的控制下分別傳送回到所述零組件。
文檔編號(hào)G05F1/46GK1117603SQ94115738
公開(kāi)日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1994年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月26日
發(fā)明者黃秋雄, 劉秉章 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司