一種可編程多路模擬開關的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及模擬開關領域，具體涉及可編程多路模擬開關。
【背景技術】
[0002] 目前在電子產業中數字控制領域及仿真信號測量或數模混合產品里需加入很多 不同的外圍零件做成了一個固定用的電子PCBA板，不僅成本上較高，并且容易造成堆積多 余料的浪廢，而面對客戶中小幅度規格改動或延伸規格時往往要重新設計或重新備料，則 造成社會及企業資源的浪費。
[0003] -般模擬開關發展最成熟也最據知名度的是美國德州儀器公司，最有名的是 ⑶4067的16對1模擬開關芯片，后來單獨又衍生了8對1，4對一等模擬開關，近5年來中國 臺灣地區的集成電路廠家也發展了些小電壓低阻值的不同型號的模擬開關，但這些仿真開 關也只不過是單純的將輸入/輸出利用場效應三極管做個導通而已，在實際應用中稍有不 足，實際應用時大多數使用者在量測仿真信號時，是將要測量的仿真信號透過每個一般端 口切入一公共端口后，利用外掛的運放進行小信號等比放大后，利用模數轉換器（ADC)量 測模擬量。還有一部分客戶是利用模擬開關做1對多，或多對多單向或雙向，數據傳送，如 廣播擴因器（方向：公共端口至一般端口），如電話交換機（雙向全雙工），電容觸發多路 開關（外圍信號掃描），還可做逐次比較ADC。以上不過是列舉一小部分應用，因此在實際 的模擬開關用途上及信號傳送的方向性變化很大，所接觸的產業群甚廣，需求也不同，目前 每個仿真開關制造廠家在技術上一直還是使用固定化電路結構。并未做任何創新的變動， 只是將晶圓制造工藝做一些改變，早期從MG(多數是1.Oum以上金屬結構控制閘極電場開 關），HVCM0S(多數為0? 5um~0?8um16v以上多晶硅結構控制閘極電場開關）或一般5V CMOS制程其最終不過是改變一通轉換至另一通道的切換速度、通道內阻抗（一般是20歐母 至500歐母）及芯片的工作電壓和信號傳送時的電壓寬度僅此而已，這樣并無法解決一根 本問題，用模擬開關就是要縮小體積降低產品設計難度，當然對某些產業符合需求了，但很 大部分產業只能再外加更多的仿真開關跟外部電子零件，如此一來如何滿足現今國際市場 上及技術人員普遍追求的小巧精致的產品設計觀念，并且目前在集成電路產業在各領域上 為了配合電子組裝廠競爭越來越激烈，產品更新換代周期越來越短的情況下，ALLINONE 是集成芯片技術發展的唯一趨勢，因此可程序控制多路模擬開關在此情況下必須要發展出 來。
[0004] 一般模擬開關發只不過是單純的將輸入/輸出利用場效應三極管做個導通而已， 在實既應用中稍有不足。
[0005] -般模擬開關不過是改變一通轉換至另一通道的切換速度及通道內阻抗（一般 是20歐母至500歐母）及芯片的工作電壓和信號傳送時的電壓寬度僅此而已，這樣并無 法解決一根本問題，用模擬開關就是要縮小體積降低產品設計難度，當然對某些產業符合 需求了，但很大部分產業只能再外加更多的仿真開關跟外部電子零件，如此一來如何滿足 現今國際市場上及技術人員普遍追求的小巧精致的產品設計觀念。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型為彌補上述現有技術的不足，提供可編程多路模擬開關。可程序控制 多路仿真開關可用程序去控制每個輸入/輸出引腳的排列方式及組數定義也包含了內部 運放輸入/輸出腳的方向定義，并且可將其中數個引腳用程序轉換成數字信號控制用的擴 展輸出腳，因其可選擇性的輸入/輸出可將其多腳共享節省了主控引腳，主控的選擇更具 彈性，若此芯片推廣得宜可間接的讓其它中小型單片機廠家受易，形成連帶效應，因此可 程序控制多路模擬開關在未來的電子產業地位中，可將所有不同產業不同的需求用此產 品的控制變化去簡化不必要的浪費及產品未來的擴展性及共通性。
[0007] 因為要共通性及擴展性，必需可程序化更改相關的引腳定義，必須將會使用到的 運放讓它可做方向性及輸入輸出方向做轉換，也必須要將所有仿真通道中的部分可由主 控程序可設置為內部帶運算放大或不帶運算放大，及可程序轉化程獨立多組的仿真開關 及擴展數字I/O口，才可真正的實踐成此類型集成電路應用的ALLINONE整合。
[0008] 為實現上述目的，本實用新型采用了下列技術方案：
[0009]-種可編程多路模擬開關，包括模擬開關模塊（1)、輸入輸出I/O擴展模塊（2)、32 路輸出/輸入通道模塊⑶、8路輸入/輸出端口模塊（4);
[0010] 上述32路輸出/輸入通道模塊（3)分別與輸入輸出I/O擴展模塊（2)和模擬開 關模塊⑴相連，上述輸入輸出I/O擴展模塊⑵和模擬開關模塊⑴還分別與8路輸入 /輸出端口模塊⑷相連；
[0011] 上述模擬開關模塊（1)包括：連接32路輸出/輸入通道模塊（3)中的32路輸出 /輸入單元（30)的組合模擬開關、連接8路輸入/輸出端口模塊（4)中的8路可選方向運 放單元（40)的開關8位公共端口單元（10)、組合模擬開關與開關8位公共端口單元（10) 之間的開關通道（12)、控制開關通道（12)選擇的開關通道切換單元（120)，控制模擬開關 組合方式的模擬開關組合設置單元（110)。
[0012] 上述組合模擬開關可以選擇設置為：4組8選1模擬開關（111)、2組16選1模擬 開關（112)、32選1模擬開關（113)或8組4選1模擬開關（114)。
[0013] 上述輸入輸出I/O擴展模塊（2)包括：連接上述32路輸出/輸入單元（30)的4組 8路通道端口單元、連接8路輸入/輸出端口模塊（4)中的8路公共輸入輸出端單元（41) 的輸入輸出8位公共端口單元（20)、4組8路通道端口單元與擴展8位公共端口單元（20) 之間的擴展通道（22)、控制擴展通道（22)選擇的擴展通道切換單元（220)。
[0014] 上述4組8路通道端口單元包括：A通道端口（210)、B通道端口（211)、C通道端 口（212)和D通道端口（213)等4組。
[0015] 上述32路輸出/輸入通道模塊（3)包括：32路輸出/輸入單元（30)，分別連接連 接32路輸出/輸入單元（30)和外部電路的4組8路輸入輸出通道、與32路輸出/輸入單 元（30)相連的鎖存單元（31)，分別與鎖存單元（31)和4組8路通道端口單元相連的32路 鎖存通道（311)，分別與32路輸出/輸入單元（30)和組合模擬開關相連的32路非鎖存通 道（312)，控制32路鎖存通道（311)或32路非鎖存通道（312)通斷的工作模式選擇開關 (310)〇
[0016]上述4組8路輸入輸出通道分別為：A通道（321)、B通道（322)、C通道（323)和 D通道（324)等4組。
[0017] 上述8路輸入/輸出端口模塊⑷包括：與輸入輸出I/O擴展模塊⑵通過擴展 8路通道（421)相連的8路公共輸入輸出端單元（41)，與模擬開關模塊（1)通過開關8路 通道（422)相連的8路可選方向運放單元（40) ;8路可選方向運放單元（40)與8路公共輸 入輸出端單元（41)之間的端口 8路通道（423);分別與外部電路和與8路公共輸入輸出端 單元（41)相連的E通道（424)。
[0018] 上述8路可選方向運放單元（40)還包括用于運放使能的運放使能寄存器 OPEN(401)〇
[0019] 上述8路可選方向運放單元（40)還包括用于運放方向設置的方向設置寄存器 0PDIR(402)。
[0020] 上述32路輸出/輸入通道模塊（3)通過其工作模式選擇開關（310)，切換到輸入 輸出I/O擴展模塊（2)或模擬開關模塊（1)并連接至8路輸入/輸出端口模塊（4);當可 編程多路模擬開關工作在模擬開關模式下，模擬開關模塊（1)處于有效工作狀態，模擬開 關模塊（1)的模擬開關設置單元（110)通過施加指令控制方式或I/O控制方式，來選定組 合模擬開關的一種組合模式；開關通道切換單元（120)通過施加指令控制方式或I/O控制 方式，來實現對開關通道（12)的切換；當可編程多路模擬開關工作在I/O擴展模式下，輸入 輸出I/O擴展模塊（2)處于有效工作狀態，所述擴展通道切換單元（220)通過指令控制方 式或I/O控制方式來實現對擴展通道（22)的通道切換，8路輸入/輸出端口模塊（4)中的 8路可選方向運放單元（40)通過其運放使能寄存器OPEN(401)使能，達到信號放大效果， 若不使能則為持模擬通道信號不變，并通過所述方向設置寄存器〇PDIR(402)改變信號放 大方向，還通過外接電阻調節放大倍數。
[0021] 對上述技術方案如果做個概括即為下面三個內容：
[0022] (1)該可編程多路模擬開關是一款可軟件程控，集模擬開關，I/O擴展集成運放于 一體的多功能應用1C。內部主要包含三部份電路。開關用部份是一個多達32路模擬開關， 并配有的8路公共口，第二部份為4*8個并行口擴展模塊，第三部份是內部集成的8路可選 向運放模塊。
[0023] (2)模擬開關及I/O擴展兩種工作模式，指令控制模式及I/O控制模式兩種控制模 式；公共口配有獨立運放，可單獨使能，可設置輸入輸出方向，運放通過外接電阻調節放大 倍數；4種組合模式：8