一种可编程多路模拟开关的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及模拟开关领域，具体涉及可编程多路模拟开关。
【背景技术】
[0002] 目前在电子产业中数字控制领域及仿真信号测量或数模混合产品里需加入很多 不同的外围零件做成了一个固定用的电子PCBA板，不仅成本上较高，并且容易造成堆积多 余料的浪废，而面对客户中小幅度规格改动或延伸规格时往往要重新设计或重新备料，则 造成社会及企业资源的浪费。
[0003] -般模拟开关发展最成熟也最据知名度的是美国德州仪器公司，最有名的是 ⑶4067的16对1模拟开关芯片，后来单独又衍生了8对1，4对一等模拟开关，近5年来中国 台湾地区的集成电路厂家也发展了些小电压低阻值的不同型号的模拟开关，但这些仿真开 关也只不过是单纯的将输入/输出利用场效应三极管做个导通而已，在实际应用中稍有不 足，实际应用时大多数使用者在量测仿真信号时，是将要测量的仿真信号透过每个一般端 口切入一公共端口后，利用外挂的运放进行小信号等比放大后，利用模数转换器（ADC)量 测模拟量。还有一部分客户是利用模拟开关做1对多，或多对多单向或双向，数据传送，如 广播扩因器（方向：公共端口至一般端口），如电话交换机（双向全双工），电容触发多路 开关（外围信号扫描），还可做逐次比较ADC。以上不过是列举一小部分应用，因此在实际 的模拟开关用途上及信号传送的方向性变化很大，所接触的产业群甚广，需求也不同，目前 每个仿真开关制造厂家在技术上一直还是使用固定化电路结构。并未做任何创新的变动， 只是将晶圆制造工艺做一些改变，早期从MG(多数是1.Oum以上金属结构控制闸极电场开 关），HVCM0S(多数为0? 5um~0?8um16v以上多晶硅结构控制闸极电场开关）或一般5V CMOS制程其最终不过是改变一通转换至另一通道的切换速度、通道内阻抗（一般是20欧母 至500欧母）及芯片的工作电压和信号传送时的电压宽度仅此而已，这样并无法解决一根 本问题，用模拟开关就是要缩小体积降低产品设计难度，当然对某些产业符合需求了，但很 大部分产业只能再外加更多的仿真开关跟外部电子零件，如此一来如何满足现今国际市场 上及技术人员普遍追求的小巧精致的产品设计观念，并且目前在集成电路产业在各领域上 为了配合电子组装厂竞争越来越激烈，产品更新换代周期越来越短的情况下，ALLINONE 是集成芯片技术发展的唯一趋势，因此可程序控制多路模拟开关在此情况下必须要发展出 来。
[0004] 一般模拟开关发只不过是单纯的将输入/输出利用场效应三极管做个导通而已， 在实既应用中稍有不足。
[0005] -般模拟开关不过是改变一通转换至另一通道的切换速度及通道内阻抗（一般 是20欧母至500欧母）及芯片的工作电压和信号传送时的电压宽度仅此而已，这样并无 法解决一根本问题，用模拟开关就是要缩小体积降低产品设计难度，当然对某些产业符合 需求了，但很大部分产业只能再外加更多的仿真开关跟外部电子零件，如此一来如何满足 现今国际市场上及技术人员普遍追求的小巧精致的产品设计观念。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型为弥补上述现有技术的不足，提供可编程多路模拟开关。可程序控制 多路仿真开关可用程序去控制每个输入/输出引脚的排列方式及组数定义也包含了内部 运放输入/输出脚的方向定义，并且可将其中数个引脚用程序转换成数字信号控制用的扩 展输出脚，因其可选择性的输入/输出可将其多脚共享节省了主控引脚，主控的选择更具 弹性，若此芯片推广得宜可间接的让其它中小型单片机厂家受易，形成连带效应，因此可 程序控制多路模拟开关在未来的电子产业地位中，可将所有不同产业不同的需求用此产 品的控制变化去简化不必要的浪费及产品未来的扩展性及共通性。
[0007] 因为要共通性及扩展性，必需可程序化更改相关的引脚定义，必须将会使用到的 运放让它可做方向性及输入输出方向做转换，也必须要将所有仿真通道中的部分可由主 控程序可设置为内部带运算放大或不带运算放大，及可程序转化程独立多组的仿真开关 及扩展数字I/O口，才可真正的实践成此类型集成电路应用的ALLINONE整合。
[0008] 为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
[0009]-种可编程多路模拟开关，包括模拟开关模块（1)、输入输出I/O扩展模块（2)、32 路输出/输入通道模块⑶、8路输入/输出端口模块（4);
[0010] 上述32路输出/输入通道模块（3)分别与输入输出I/O扩展模块（2)和模拟开 关模块⑴相连，上述输入输出I/O扩展模块⑵和模拟开关模块⑴还分别与8路输入 /输出端口模块⑷相连；
[0011] 上述模拟开关模块（1)包括：连接32路输出/输入通道模块（3)中的32路输出 /输入单元（30)的组合模拟开关、连接8路输入/输出端口模块（4)中的8路可选方向运 放单元（40)的开关8位公共端口单元（10)、组合模拟开关与开关8位公共端口单元（10) 之间的开关通道（12)、控制开关通道（12)选择的开关通道切换单元（120)，控制模拟开关 组合方式的模拟开关组合设置单元（110)。
[0012] 上述组合模拟开关可以选择设置为：4组8选1模拟开关（111)、2组16选1模拟 开关（112)、32选1模拟开关（113)或8组4选1模拟开关（114)。
[0013] 上述输入输出I/O扩展模块（2)包括：连接上述32路输出/输入单元（30)的4组 8路通道端口单元、连接8路输入/输出端口模块（4)中的8路公共输入输出端单元（41) 的输入输出8位公共端口单元（20)、4组8路通道端口单元与扩展8位公共端口单元（20) 之间的扩展通道（22)、控制扩展通道（22)选择的扩展通道切换单元（220)。
[0014] 上述4组8路通道端口单元包括：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组。
[0015] 上述32路输出/输入通道模块（3)包括：32路输出/输入单元（30)，分别连接连 接32路输出/输入单元（30)和外部电路的4组8路输入输出通道、与32路输出/输入单 元（30)相连的锁存单元（31)，分别与锁存单元（31)和4组8路通道端口单元相连的32路 锁存通道（311)，分别与32路输出/输入单元（30)和组合模拟开关相连的32路非锁存通 道（312)，控制32路锁存通道（311)或32路非锁存通道（312)通断的工作模式选择开关 (310)〇
[0016]上述4组8路输入输出通道分别为：A通道（321)、B通道（322)、C通道（323)和 D通道（324)等4组。
[0017] 上述8路输入/输出端口模块⑷包括：与输入输出I/O扩展模块⑵通过扩展 8路通道（421)相连的8路公共输入输出端单元（41)，与模拟开关模块（1)通过开关8路 通道（422)相连的8路可选方向运放单元（40) ;8路可选方向运放单元（40)与8路公共输 入输出端单元（41)之间的端口 8路通道（423);分别与外部电路和与8路公共输入输出端 单元（41)相连的E通道（424)。
[0018] 上述8路可选方向运放单元（40)还包括用于运放使能的运放使能寄存器 OPEN(401)〇
[0019] 上述8路可选方向运放单元（40)还包括用于运放方向设置的方向设置寄存器 0PDIR(402)。
[0020] 上述32路输出/输入通道模块（3)通过其工作模式选择开关（310)，切换到输入 输出I/O扩展模块（2)或模拟开关模块（1)并连接至8路输入/输出端口模块（4);当可 编程多路模拟开关工作在模拟开关模式下，模拟开关模块（1)处于有效工作状态，模拟开 关模块（1)的模拟开关设置单元（110)通过施加指令控制方式或I/O控制方式，来选定组 合模拟开关的一种组合模式；开关通道切换单元（120)通过施加指令控制方式或I/O控制 方式，来实现对开关通道（12)的切换；当可编程多路模拟开关工作在I/O扩展模式下，输入 输出I/O扩展模块（2)处于有效工作状态，所述扩展通道切换单元（220)通过指令控制方 式或I/O控制方式来实现对扩展通道（22)的通道切换，8路输入/输出端口模块（4)中的 8路可选方向运放单元（40)通过其运放使能寄存器OPEN(401)使能，达到信号放大效果， 若不使能则为持模拟通道信号不变，并通过所述方向设置寄存器〇PDIR(402)改变信号放 大方向，还通过外接电阻调节放大倍数。
[0021] 对上述技术方案如果做个概括即为下面三个内容：
[0022] (1)该可编程多路模拟开关是一款可软件程控，集模拟开关，I/O扩展集成运放于 一体的多功能应用1C。内部主要包含三部份电路。开关用部份是一个多达32路模拟开关， 并配有的8路公共口，第二部份为4*8个并行口扩展模块，第三部份是内部集成的8路可选 向运放模块。
[0023] (2)模拟开关及I/O扩展两种工作模式，指令控制模式及I/O控制模式两种控制模 式；公共口配有独立运放，可单独使能，可设置输入输出方向，运放通过外接电阻调节放大 倍数；4种组合模式：8