專利名稱：多路轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多路轉(zhuǎn)換器，更具體地說(shuō)，涉及可以選擇一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)信號(hào)端口的多路轉(zhuǎn)換器。
通常，單片機(jī)上帶有多個(gè)輸入端口，用于接受信號(hào)，還有一個(gè)內(nèi)裝多路轉(zhuǎn)換器，用于交替地從輸入端口中選擇一個(gè)端口。選中的信號(hào)輸入端口上的信號(hào)被輸入內(nèi)部電路。


圖1為現(xiàn)有單片機(jī)的安放圖，參考圖1對(duì)電路圖進(jìn)行說(shuō)明。
單片機(jī)M上帶有信號(hào)輸入端口AN0，AN1…ANn－2和ANn－1，每一個(gè)端口分別連接到開(kāi)關(guān)元件S0至Sn－1的一個(gè)端子上。開(kāi)關(guān)元件的其它端子則如圖1所示，在一點(diǎn)上連接到模/數(shù)變換器(A/D變換器)1上。這樣，開(kāi)關(guān)元件S0至Sn－1構(gòu)成一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器。
A/D變換器1轉(zhuǎn)換由于開(kāi)關(guān)元件S0至Sn－1的接通或開(kāi)斷所選中的輸入端口AN0至ANn－1中的任何一個(gè)端口上的模擬信號(hào)。A/D變換器1的高精度進(jìn)行輸入信號(hào)的A/D變換，該輸入信號(hào)具有由電源電壓和其它因素預(yù)先規(guī)定的最佳電位幅值。
圖1為一個(gè)要被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模擬信號(hào)(以下稱為“目標(biāo)模擬信號(hào)”)輸入到單片機(jī)M的端口AN0至ANn－1中任何一個(gè)端口的情況。如果輸入到輸入端口AN1和ANn－2上的每一個(gè)目標(biāo)模擬信號(hào)的幅值比最佳電位幅值小，利用連接到輸入端口AN1和ANn－2上的做為外部電路元件的模擬量放大器51和52，模擬信號(hào)輸入其上，將較小的幅值放大到最佳值，如圖2所示。模擬量放大器51和52由用戶負(fù)擔(dān)安裝的。這樣，輸入到輸入端口AN0，AN1…ANn－2和ANn－1上的全部模擬信號(hào)可以以最佳電位幅值，輸入到模/數(shù)變換器1上。
在每一輸入端口上增加附加模擬量放大器，使產(chǎn)品價(jià)格增加。此外，必須根據(jù)模擬信號(hào)的幅值，將每一個(gè)模擬量放大器的幅值精確地調(diào)節(jié)到最佳值，這樣的精確調(diào)節(jié)是費(fèi)錢(qián)的。單片機(jī)用戶必須承擔(dān)涉及安裝模擬量放大器以及調(diào)整幅值的全部費(fèi)用。
為了節(jié)省調(diào)整由用戶增加的模擬量放大器的幅值的費(fèi)用，有如圖3所示的建議方案。圖中有一只與輸入端口AN1單獨(dú)連接的模擬量放大器5，多路轉(zhuǎn)換器11在外部與模擬量放大器5連接，它選擇具有相對(duì)小幅值的模擬信號(hào)，輸入到模擬量放大器5中去。
這一建議方案的優(yōu)點(diǎn)是不必要精心調(diào)節(jié)幅值，但是，它的缺點(diǎn)是需要有一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器作為外部電路元件。因此，用戶必須要控制兩個(gè)多路轉(zhuǎn)換器—一個(gè)外部多路轉(zhuǎn)換器和一個(gè)單片機(jī)的內(nèi)部多路轉(zhuǎn)換器。結(jié)果是使選擇目標(biāo)模擬信號(hào)變得復(fù)雜。降低基于單片機(jī)的設(shè)備的生產(chǎn)費(fèi)用是困難的。
本發(fā)明的目的是解決上面所討論的問(wèn)題。本發(fā)明的基本目的在于提供一種多路轉(zhuǎn)換器，它能夠?qū)⑤斎氲揭粋€(gè)選定信號(hào)端口上的信號(hào)輸出到其它信號(hào)端口上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種多路轉(zhuǎn)換器，它包括多個(gè)第一信號(hào)端口；一個(gè)第二信號(hào)端口；一個(gè)第三信號(hào)端口；多個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元，用來(lái)從第一信號(hào)端口中選擇一個(gè)信號(hào)端口，每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元有一個(gè)第一端子連接到每個(gè)第一信號(hào)端口，以及一個(gè)第二端子；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)單元，它的一個(gè)第一端子連接到第二信號(hào)端口，一個(gè)第二端子連接到每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元的第二端子；一個(gè)第三開(kāi)關(guān)單元，它的一個(gè)第一端子連接到第三信號(hào)端口；一個(gè)第四開(kāi)關(guān)單元，它接于每一個(gè)第一和第二開(kāi)關(guān)單元的第二端子和第三開(kāi)關(guān)單元的第二端子之間，為響應(yīng)第二和第三開(kāi)關(guān)單元之閉合，第四開(kāi)關(guān)單元是打開(kāi)的。
為響應(yīng)第四開(kāi)關(guān)單元閉合時(shí)，第一、第二和第三開(kāi)關(guān)單元中的任何一個(gè)開(kāi)關(guān)均閉合，從而選中與閉合開(kāi)關(guān)單元連接的信號(hào)端口上的信號(hào)。當(dāng)?shù)谒拈_(kāi)關(guān)單元打開(kāi)時(shí)，第二和第三開(kāi)關(guān)單元以及第一開(kāi)關(guān)單元中的一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合。這樣，使連接到閉合的第一開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口與連接到第二開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口短路。然后，選中連接到第二和第三開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口，作為所希望電路的連接端口。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器，它包括有多個(gè)第一信號(hào)端口；一個(gè)第二信號(hào)端口；多個(gè)電路塊，每一電路塊包括多個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元，從第一信號(hào)端口中選中一個(gè)信號(hào)端口，每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元的第一端子連接到每一個(gè)第一信號(hào)端口上；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第二信號(hào)端口上，一個(gè)第二端子連接到第一開(kāi)關(guān)單元的每一個(gè)第二端子上；一個(gè)第三開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第一和第二開(kāi)關(guān)單元的每一個(gè)第二端子上，響應(yīng)于第二開(kāi)關(guān)單元的閉合而打開(kāi)；一個(gè)第三信號(hào)端口；一個(gè)第四開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第三信號(hào)端口上，一個(gè)第二端子連接到一個(gè)電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元的第二端子上，其中，同一電路塊上的第三開(kāi)關(guān)單元有一個(gè)第一端子連接到另一電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元的第二端子上；第四開(kāi)關(guān)單元響應(yīng)首先提到的那塊電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元打開(kāi)而閉合。
例如，假設(shè)有第一電路塊和第二電路塊，并且假設(shè)第一電路塊直接到第四開(kāi)關(guān)單元上，第二電路塊連接到第一電路塊上。在這種情況下，當(dāng)?shù)诙娐穳K上的第三開(kāi)關(guān)單元閉合時(shí)，第二電路塊上的第一開(kāi)關(guān)單元，或者是第二開(kāi)關(guān)單元閉合。這樣，連接到閉合開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口便被選中，作為第一電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元的連接端口。當(dāng)?shù)谝浑娐穳K上第三開(kāi)關(guān)單元閉合時(shí)，第一電路塊上的第一開(kāi)關(guān)單元，或者是第二開(kāi)關(guān)單元閉合。這樣，連接到閉合開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口便被選中，作為所希望電路的連接端口。當(dāng)一個(gè)電路塊上的第三開(kāi)關(guān)單元打開(kāi)時(shí)，同一電路塊上的第二開(kāi)關(guān)單元閉合時(shí)，并且如果同一電路塊上的任何一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元閉合，連接到閉合的第一開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口與連接到第二開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口短路。此時(shí)，如果第四開(kāi)關(guān)單元閉合，則連接到第四開(kāi)關(guān)單元的信號(hào)端口被選中，作為所希望電路的連接端口。
這樣，全部電路塊中任何一個(gè)信號(hào)端口被交替地選中。輸入到每一電路塊上任何一個(gè)信號(hào)端口上的信號(hào)可以輸出到同一電路塊上其它信號(hào)端口上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，多路轉(zhuǎn)換器包括有多個(gè)第一信號(hào)端口；一個(gè)第二信號(hào)端口；多個(gè)電路塊，每一電路塊包括多個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元，它從第一信號(hào)端口中選中一個(gè)信號(hào)端口，每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元的第一端子連接到每一個(gè)第一信號(hào)端口上；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第二信號(hào)端口上，一個(gè)第二端子連接到每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元的第二端子上；一個(gè)第三開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到每一個(gè)第一和第二開(kāi)關(guān)單元的第二端子上，響應(yīng)第二開(kāi)關(guān)單元閉合而打開(kāi)；一個(gè)第三信號(hào)端口；一個(gè)第四開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第三信號(hào)端口上，第二端子連接到第三開(kāi)關(guān)單元的每一個(gè)第二端子上，其中，響應(yīng)全部電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元的打開(kāi)，第四開(kāi)關(guān)單元閉合。
當(dāng)一塊電路塊上第四開(kāi)關(guān)單元閉合，同一電路塊上的第一開(kāi)關(guān)單元，或者第二開(kāi)關(guān)單元閉合。連接到閉合的開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口便被選中，作為所希望電路的連接端口。如果一個(gè)電路塊上的第三開(kāi)關(guān)單元打開(kāi)，則第二開(kāi)關(guān)單元閉合。如果全部電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元打開(kāi)，則第四開(kāi)關(guān)單元閉合。如果一個(gè)電路塊上任何一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元閉合，則連接到該閉合的第一開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口與連接到第二開(kāi)關(guān)端子上的信號(hào)端口短路，連接到第四開(kāi)關(guān)單元上的信號(hào)端口則被選中，作為所希望電路的連接端口。
這樣一來(lái)，全部電路塊中任何一個(gè)信號(hào)端口被交替地選中。輸入到每一電路塊上選中信號(hào)端口中的信號(hào)可以輸入到同一電路塊上的其它信號(hào)端口。
借助于附圖，通過(guò)以下的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述和更進(jìn)一步目的及特點(diǎn)將會(huì)更加清楚。
圖1所示為帶有常規(guī)內(nèi)裝多路轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有單片機(jī)的結(jié)構(gòu)；圖2所示為現(xiàn)有微機(jī)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例；圖3所示為現(xiàn)有微機(jī)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)例；圖4所示為帶有根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)裝多路轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)結(jié)構(gòu)；圖5為方塊圖，所示為圖4中微機(jī)結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子；圖6為方塊圖，所示為圖4中微機(jī)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子；
圖7為方塊圖，所示為圖4中微機(jī)結(jié)構(gòu)的又一個(gè)例子；圖8為方塊圖，所示為帶有根據(jù)本發(fā)明內(nèi)部多路轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)型的單片機(jī)的結(jié)構(gòu)；圖9為方塊圖，所示為圖8中微機(jī)結(jié)構(gòu)的例子；圖10為方塊圖，所示為帶有進(jìn)一步改進(jìn)的根據(jù)本發(fā)明多路轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)的結(jié)構(gòu)。
以下將參考示出本發(fā)明的實(shí)施例的圖來(lái)詳細(xì)敘述本發(fā)明。
參考圖4，單片機(jī)M(以下稱為“微機(jī)M”)帶有信號(hào)端口AN0，AN1…ANn－3、ANn－2和ANn－1，信號(hào)通過(guò)這些端口輸入或輸出。信號(hào)端口AN1連接到作為第一單元的開(kāi)關(guān)元件S0的一端上。同樣地，信號(hào)端口AN1到ANn－3分別地連接到作為第一單元的開(kāi)關(guān)元件S1到Sn－3的一個(gè)端子上。信號(hào)端口ANn－2連接到作為第二單元的開(kāi)關(guān)元件Sn－2的一個(gè)端子上。端口ANn－1連接到作為第三單元的開(kāi)關(guān)元件Sn－1的一個(gè)端子上。開(kāi)關(guān)元件S0到Sn－2的其它端子連接到公共節(jié)點(diǎn)41，公共節(jié)點(diǎn)41又連接到作為第四單元的第四開(kāi)關(guān)元件2S的一個(gè)端子上。第四開(kāi)關(guān)元件2S的另一端子和開(kāi)關(guān)元件Sn－1的另一端子相互連接，同時(shí)又共同連接到A/D變換器1的輸入端子上。開(kāi)關(guān)元件S0到Sn－1和2S組成多路轉(zhuǎn)換器，控制它使開(kāi)關(guān)元件2S的打開(kāi)使開(kāi)關(guān)元件Sn－2和Sn－1閉合。
參考圖5，敘述帶有這類內(nèi)裝多路轉(zhuǎn)換器的微機(jī)M的使用方法。
如果被輸入到微機(jī)M中的模擬信號(hào)幅值小于A/D變換器所確定的最佳值，模擬量放大器5便接于信號(hào)端口ANn－2和ANn－1之間，如圖5所示。在這種情況下，信號(hào)端口AN0到ANn－3和ANn－1為輸入端口，而信號(hào)端口ANn－2為輸出端口。
例如，如果幅值小于最佳值的模擬信號(hào)輸入到信號(hào)端口AN1，開(kāi)關(guān)元件2S便打開(kāi)，接著，開(kāi)關(guān)元件Sn－2和Sn－1閉合。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件S1閉合時(shí)，信號(hào)端口AN1上的模擬信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1和Sn－2，輸出到信號(hào)端口ANn－2，并且輸入到模擬量放大器5，使它的幅值放大，達(dá)到最佳值。放大了的模擬信號(hào)輸入到信號(hào)端口ANn－1，并且通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Sn－1，輸入到A/D變換器1。用這樣方式保證A/D變換的精度。
如果幅值等于最佳值的模擬信號(hào)輸入到任何一個(gè)端口，例如端口AN0開(kāi)關(guān)元件2S閉合，而開(kāi)關(guān)元件Sn－1打開(kāi)。此時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S0，S1到Sn－3中之一，例如開(kāi)關(guān)元件S0關(guān)閉。輸入到信號(hào)端口AN0的模擬信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S0和2S輸入到A/D變換器1。這樣，模擬信號(hào)被高精度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
以上敘述證明，單個(gè)模擬放大器5從外部與微機(jī)M相連接，即使當(dāng)幅值比A/D變換器1的最佳值小或者相等時(shí)，也能使模擬信號(hào)平滑地輸入微機(jī)M。這樣一來(lái)，可以使與微機(jī)相連的模擬量放大器數(shù)目為最少，同時(shí)還可以省去對(duì)模擬量放大器幅值調(diào)整的麻煩。通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1到Sn－1和2S的打開(kāi)和閉合，就能夠選擇模擬信號(hào)，所以，就能方便地控制開(kāi)關(guān)元件的打開(kāi)和閉合，同時(shí)很方便地選擇模擬信號(hào)。
在制造微機(jī)時(shí)，A/D變換器和多路轉(zhuǎn)換器必須進(jìn)行測(cè)試。一種測(cè)試方法是將模擬信號(hào)輸入到信號(hào)端口AN0，使得同一量通過(guò)開(kāi)關(guān)元件2S輸入到A/D變換器1中。通過(guò)A/D變換的結(jié)果可以檢查A/D變換器的性能。檢查多路轉(zhuǎn)換器的一個(gè)例子是將開(kāi)關(guān)元件2S打開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件S0和S1閉合，從而將模擬信號(hào)輸入到信號(hào)端口AN0，模擬信號(hào)又從此輸出到信號(hào)端口AN1。通過(guò)比較輸入和輸出的兩個(gè)模擬信號(hào)的幅值，可以檢查多路轉(zhuǎn)換器的性能。多路轉(zhuǎn)換器的測(cè)試不需要由A/D變換器進(jìn)行A/D變換過(guò)程，因而縮短了多路轉(zhuǎn)換器的測(cè)試時(shí)間。對(duì)于A/D變換器和多路轉(zhuǎn)換器，在相對(duì)很短的時(shí)間中便可以結(jié)束測(cè)試工作。
參考圖6，圖中相同的標(biāo)號(hào)表示與圖4中相同的元件和部件，以下敘述帶有本發(fā)明多路轉(zhuǎn)換器的微機(jī)的另一個(gè)實(shí)例。
微機(jī)M裝有計(jì)時(shí)信號(hào)端口TIM，它與微機(jī)M的內(nèi)裝計(jì)時(shí)器6相連接。除了這點(diǎn)以外，微機(jī)M的結(jié)構(gòu)與圖4中所示的微機(jī)相同。當(dāng)輸入到A/D變換器1中的模擬信號(hào)為單個(gè)信號(hào)時(shí)，便采用這一類微機(jī)M。
本例中微機(jī)M用法如下如圖6所示，信號(hào)端口ANn－2和計(jì)時(shí)信號(hào)端口T1M在微機(jī)M外部相互連接，其中開(kāi)關(guān)元件2S為常開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件Sn－2和Sn－1為常閉。這時(shí)候，如果有一模擬信號(hào)輸入到信號(hào)端口ANn－1，所產(chǎn)生的模擬信號(hào)便通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Sn－1固定地輸入到A/D變換器1，進(jìn)行A/D變換。這樣，模擬信號(hào)便轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。開(kāi)關(guān)元件S0，S1到Sn－3和Sn－2起到多路轉(zhuǎn)換器的功能，選擇一個(gè)數(shù)字信號(hào)送入計(jì)時(shí)器6。更具體地說(shuō)，開(kāi)關(guān)元件Sn－2為常閉，對(duì)應(yīng)于信號(hào)端口AN0到ANn－3的開(kāi)關(guān)元件S0到Sn－3中任意一個(gè)為閉合。這一狀態(tài)能夠交替地選中輸入到信號(hào)端口AN0到ANn－3中的不同數(shù)字信號(hào)，并將其輸入到計(jì)時(shí)信號(hào)端口TIM中。數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)時(shí)器6，由計(jì)時(shí)器6計(jì)算輸入數(shù)字信號(hào)的脈沖數(shù)目，用以測(cè)量計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定值的時(shí)間段。
本實(shí)施例的實(shí)例優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)時(shí)器6，僅利用3條A/D變換器1不用的每個(gè)信號(hào)端口，增加了由計(jì)時(shí)器6計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)通道數(shù)，但是并不增加微機(jī)M外部的新電路，從而拓寬了微機(jī)的應(yīng)用范圍。
參考圖7，圖中相同的標(biāo)號(hào)表示與圖4中相同的元件和部件，微機(jī)M帶有串行時(shí)鐘端口SIOclk和串行數(shù)據(jù)端口SIOtxd，它們分別在時(shí)鐘輸出端予以及在串行數(shù)據(jù)端子上與串行輸入/輸出電路7相連接。在這一例子中，輸入到A/D變換器1的模擬信號(hào)也是單一的。
微機(jī)M的用法如下微機(jī)M通過(guò)信號(hào)端口AN0和AN1連接到外部單片機(jī)81和82上，從微機(jī)M向每一個(gè)外部微機(jī)81或82傳送數(shù)據(jù)。串行時(shí)鐘端口SIOclk和信號(hào)端口ANn－2在外部相互連接。串行數(shù)據(jù)端口SIOtxd連接到外部微機(jī)81和82的相應(yīng)輸入端口上。在這種情況下，信號(hào)端口ANn－2和ANn－1起到信號(hào)輸入端口的作用，信號(hào)端口AN0和AN1到ANn－3，串行時(shí)鐘端口SIOclk和串行數(shù)據(jù)端口SIOtxd起到信號(hào)輸出端口的功能。
開(kāi)關(guān)元件2S打開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件Sn－2和Sn－1均閉合。開(kāi)關(guān)元件S0也閉合。這樣，串行輸入/輸出電路7向微機(jī)81輸出一串行時(shí)鐘，微機(jī)81與輸入的串行時(shí)鐘同步地采樣并保持從串行數(shù)據(jù)端口SIOtxd來(lái)的數(shù)據(jù)。當(dāng)串行時(shí)鐘的傳輸暫停(is suspended)時(shí)(也就是電位固定)，從串行數(shù)據(jù)端口SIOtxd的數(shù)據(jù)采樣也暫停。
通過(guò)開(kāi)關(guān)元件2S常開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件Sn－3常閉，以及對(duì)應(yīng)于信號(hào)端口AN0和AN1到ANn－3的開(kāi)關(guān)元件S0和S1到Sn－3中任意一個(gè)元件的關(guān)閉，將串行時(shí)鐘輸出。這樣一來(lái)，由A/D變換器不用的信號(hào)端口組成一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器，串行時(shí)鐘有選擇性地供給外部微機(jī)81，82或信號(hào)端口ANn－3。根據(jù)這一實(shí)例，接受從串行輸入/輸出電路7所輸出數(shù)據(jù)的微機(jī)M的個(gè)數(shù)可以增加，但是并不增加微機(jī)M外部的額外電路，從而使微機(jī)M得到廣泛的應(yīng)用。
參考圖8，微機(jī)M帶有由多個(gè)信號(hào)端口AN0…加上單個(gè)信號(hào)端口ANm－1組成的第一組信號(hào)端口，以及有由多個(gè)信號(hào)端口ANm到ANn－3加上兩個(gè)單元信號(hào)端口ANn－2和ANn－1組成的第二組信號(hào)端口。信號(hào)端口AN0…連接到作為第一單元的開(kāi)關(guān)元件AS0…的一個(gè)端子，信號(hào)端口ANm－1連接到作為第二單元的開(kāi)關(guān)元件ASm－1的一個(gè)端子。
進(jìn)一步地，信號(hào)端口ANm…和ANn－3連接到作為第一單元的開(kāi)關(guān)元件BSm…BSn－3的一個(gè)端子上，信號(hào)端口ANn－2連接到作為第二單元的開(kāi)關(guān)元件BSn－2的一個(gè)端子。信號(hào)端口ANn－1連接到作為第四單元的開(kāi)關(guān)元件BSn－1的一個(gè)端子。
開(kāi)關(guān)元件AS0到ASm－1的其它端子連接到節(jié)點(diǎn)42，開(kāi)關(guān)元件BSm到BSn－3和BSn－1的其它端子連接到節(jié)點(diǎn)41。開(kāi)關(guān)元件A2S作為第三單元，接于節(jié)點(diǎn)41和42之間。開(kāi)關(guān)元件BSn－1的另一端子通過(guò)第三單元開(kāi)關(guān)元件B2S連接到節(jié)點(diǎn)41上，這便意味著開(kāi)關(guān)元件BSn－1直接連接到A/D變換器的輸入端上?？刂剖沟卯?dāng)開(kāi)關(guān)元件A2S打開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件ASm－1閉合，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)元件B2S打開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)元件BSn－2閉合。
由信號(hào)端口AN0…和ANm－1，開(kāi)關(guān)元件AS0…和ASm－1，以及開(kāi)關(guān)元件A2S組成一個(gè)電路塊，由信號(hào)端口ANm…和ANn－2，開(kāi)關(guān)元件BSm…BSm－2，以及開(kāi)關(guān)元件B2S組成另一個(gè)電路塊。
本實(shí)例的微機(jī)用法如下圖8所示為幅值接近于A/D變換器1所規(guī)定的最佳值的一個(gè)模擬信號(hào)輸入到信號(hào)端口AN0中的情況。此時(shí)，開(kāi)關(guān)元件AS0，A2S和B2S閉合，輸入到信號(hào)端口AN0的模擬信號(hào)輸入到A/D變換器1，因而使模擬信號(hào)被高精度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
如果在A/D變換器中被轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)幅值小于A/D變換器所規(guī)定的最佳值，模擬放大器的幅值根據(jù)每一個(gè)模擬信號(hào)變化這一電路的結(jié)構(gòu)最好如圖9所示。
現(xiàn)在參考圖9，微機(jī)M外部裝備有電阻91，92和93，用于調(diào)整幅值，還裝備有一個(gè)運(yùn)算放大器10。
信號(hào)端口AN0通過(guò)電阻91連接于運(yùn)算放大器10的輸出端口10a上，信號(hào)端口AN1通過(guò)電阻92連接于運(yùn)算放大器10的輸出端口10a上。運(yùn)算放大器10的輸出端口10a連接于信號(hào)端口ANn－1上。信號(hào)端口ANm－1通過(guò)電阻93接地，并且直接連接于運(yùn)算放大器10的反相輸入端口(-)，而信號(hào)端口ANn－2連接于運(yùn)算放大器10的非反相輸入端(+)。這樣，信號(hào)端口AN0，AN1，ANm…，ANn－3和ANn－1起輸入端口的作用，而信號(hào)端口ANm－1，和ANn－2起輸出端口的作用。由此可見(jiàn)，運(yùn)算放大器10和調(diào)整幅值用的電阻91，92和93組成一個(gè)非反相放大器，該放大器組成模擬放大器。
當(dāng)輸入到信號(hào)端口ANm的模擬信號(hào)幅值低于最佳值時(shí)，開(kāi)關(guān)元件A2S和B2S打開(kāi)，接著開(kāi)關(guān)元件ASm－1和BSm－2閉合，開(kāi)關(guān)元件AS0和BSm閉合。輸入到信號(hào)端口ANm模擬信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件BSm和BSm－2輸出到信號(hào)端口ANn－2，并且輸入到運(yùn)算放大器10的非反相輸入端(+)。模擬信號(hào)通過(guò)組成非反相放大器的運(yùn)算放大器10和電阻91和93放大，直到達(dá)到A/D變換器1所規(guī)定的最佳幅值。然后，模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)端口ANn－1輸入到A/D變換器1，從而，模擬信號(hào)以高精度進(jìn)行A/D變換。
根據(jù)電阻91和93的電阻比來(lái)調(diào)整非反相放大器的幅值率。為了改變幅值率，開(kāi)關(guān)元件AS0打開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件AS1閉合，從而，由運(yùn)算放大器10和幅值調(diào)整電阻92和93組成一個(gè)非反相放大器。當(dāng)模擬信號(hào)的幅值為最佳值，它可以直接地輸入A/D變換器，而不通過(guò)運(yùn)算放大器10，開(kāi)關(guān)元件B2S便閉合，而開(kāi)關(guān)元件BSn－1打開(kāi)。這樣，模擬信號(hào)不被放大就直接地輸入A/D變換器1。
在不必需P2改變幅值率的時(shí)候，不使用信號(hào)端口AN0，AN1和ANm－1。此時(shí)，如果開(kāi)關(guān)元件A2S閉合，這些信號(hào)端口可以被用作為多路轉(zhuǎn)換器，它交替地選擇輸入到任一個(gè)信號(hào)端口AN0，AN1，ANm－1，ANm…和ANn－3中的模擬信號(hào)。
如圖9所示，在使用微機(jī)的時(shí)候，可能出現(xiàn)幅值不同的多個(gè)模擬信號(hào)輸入的情況。根據(jù)本發(fā)明，微機(jī)M帶有單個(gè)外部模擬放大器便足夠了。它比起需要幾個(gè)放大器的常規(guī)微機(jī)來(lái)說(shuō)要優(yōu)越。由開(kāi)關(guān)元件AS0，AS1，ASm－1，A2S和B2S的打開(kāi)和關(guān)閉，達(dá)到模擬信號(hào)的選擇和通過(guò)放大器的幅值調(diào)整。從而簡(jiǎn)化了控制過(guò)程。
圖9中，節(jié)點(diǎn)41和42通過(guò)開(kāi)關(guān)元件A2S相互連接，但是，節(jié)點(diǎn)42可以通過(guò)開(kāi)關(guān)元件A2S，連接到開(kāi)關(guān)元件BSn－1，B2S和A/D變換器1的中間點(diǎn)。這樣組成的多路轉(zhuǎn)換器如圖10所示，其中相同的標(biāo)號(hào)表示與圖9中相同的元件和部件，并且省去敘述說(shuō)明。也可以并聯(lián)開(kāi)關(guān)元件AS0…ASm－1，A2S的電路塊與開(kāi)關(guān)元件BSm…BSn－3，BSn－2和B2S的電路塊，得到相同的效果。在這種情況下，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件A2S和B2S均打開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)元件BSn－1打開(kāi)。
在以上的敘述中，多路轉(zhuǎn)換器是裝在微機(jī)內(nèi)部的，但是，實(shí)施例并不局限于此。
在所示的實(shí)施例中，模擬信號(hào)被多路轉(zhuǎn)換器選中，并且輸入A/D變換器，本發(fā)明還用在模擬信號(hào)輸入到放大器或控制電路中，可以得到同樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的多路轉(zhuǎn)換器，交替地選擇多個(gè)信號(hào)端口中任何一個(gè)來(lái)選擇單一信號(hào)，所選中的信號(hào)可以輸出到其它信號(hào)端口。多路轉(zhuǎn)換器的性能可以在短時(shí)期中進(jìn)行測(cè)試，并不需要運(yùn)行由多路轉(zhuǎn)換器選中的信號(hào)所傳輸?shù)脑O(shè)備的電路，從而，縮短了多路轉(zhuǎn)換器和信號(hào)傳輸電路的性能測(cè)試時(shí)間。當(dāng)本發(fā)明的多路轉(zhuǎn)換器是在單片機(jī)內(nèi)部時(shí)，可以減少像放大器那種安裝在單片機(jī)外部的外部設(shè)備數(shù)目，從而降低用戶承擔(dān)的費(fèi)用。安裝較少的外部電路使調(diào)整和維護(hù)簡(jiǎn)化。這也導(dǎo)致降低費(fèi)用。
進(jìn)而，本發(fā)明的多路轉(zhuǎn)移器允許更多的信號(hào)向它輸入和從它輸出，這意味著增加了信號(hào)通道的數(shù)目。其結(jié)果是使多路轉(zhuǎn)換器可以得到更多的應(yīng)用。
由于這一發(fā)明可以用多種形式來(lái)實(shí)施，均不離開(kāi)它的基本特征的精神，因而，實(shí)施例作為一種例子，是說(shuō)明式的而非限制式的。由于本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求來(lái)限定，而不是用前面的敘述，因而，在權(quán)利要求限制范圍以內(nèi)的各種變化，或者是與限制范圍等價(jià)均被權(quán)利要求所包括。
權(quán)利要求
1.一種多路轉(zhuǎn)換器，用于交替地選擇多個(gè)信號(hào)，它包括有多個(gè)第一信號(hào)端口；一個(gè)第二信號(hào)端口；一個(gè)第三信號(hào)端口；多個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元，用于從第一信號(hào)端口中選擇一個(gè)端口，每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元的第一端子連接到每一個(gè)第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口上；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第二信號(hào)端口上，第二端子連接到每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元的第二端子上；一個(gè)第三開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第三信號(hào)端口上，還有一個(gè)第二端子；一個(gè)第四開(kāi)關(guān)單元，它接于每一個(gè)第一和第二開(kāi)關(guān)單元的第二端子和第三開(kāi)關(guān)單元的第二端子之間；其中，第四開(kāi)關(guān)單元響應(yīng)第二和第三開(kāi)關(guān)單元閉合而打開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多路轉(zhuǎn)換器，其中，由第一開(kāi)關(guān)單元交替地選擇通過(guò)第一信號(hào)端口輸入的信號(hào)從第二信號(hào)端口輸出到多路轉(zhuǎn)換器外部，又通過(guò)第三信號(hào)端口響應(yīng)第四開(kāi)關(guān)單元的打開(kāi)而輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的多路轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而包括一個(gè)第四信號(hào)端口，其中，由第一開(kāi)關(guān)單元交替地選擇通過(guò)第一信號(hào)端口輸入的信號(hào)從第二信號(hào)端口輸出到多路轉(zhuǎn)換器外部，又響應(yīng)第四開(kāi)關(guān)單元的打開(kāi)通過(guò)第四信號(hào)端口輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的多路轉(zhuǎn)換器，其中，多路轉(zhuǎn)換器連接到與每一個(gè)第一信號(hào)端口相連的多個(gè)外部設(shè)備上，還附帶有一個(gè)第四信號(hào)端口，其中，信號(hào)從第四信號(hào)端口輸出到多路轉(zhuǎn)換器的外部，它通過(guò)第二信號(hào)端口被重新輸入以后，又響應(yīng)第四開(kāi)關(guān)單元的打開(kāi)輸出到被第一開(kāi)關(guān)單元交替地選中的第一信號(hào)端口所連接的外部設(shè)備中。
5.一種多路轉(zhuǎn)換器，用于交替地選擇多個(gè)信號(hào)，它包括多個(gè)電路塊每個(gè)電路塊包括多個(gè)第一信號(hào)端口；一個(gè)第二信號(hào)端口；多個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元，用于選擇第一信號(hào)端口中的一個(gè)信號(hào)端口，每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元有第一端子連接到每一個(gè)第一信號(hào)端口，還有一個(gè)第二端子；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第二信號(hào)端口，第二端子連接到第一開(kāi)關(guān)單元的每一個(gè)第二端子；一個(gè)第三開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到每一個(gè)第一和第二開(kāi)關(guān)單元的第二端子，響應(yīng)于第二開(kāi)關(guān)單元的閉合而打開(kāi)；一個(gè)第三信號(hào)端口；一個(gè)第四開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第三信號(hào)端口上，第二端子連接到一個(gè)電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元的第二端子，其中，同一電路塊上的第三開(kāi)關(guān)單元的第一端子連接到另一電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元的第二端子；其中，響應(yīng)于首先提到的電路塊上第三開(kāi)關(guān)單元的打開(kāi)，第四開(kāi)關(guān)單元閉合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的多路轉(zhuǎn)換器，其中電路塊數(shù)目為兩塊。
7.一種多路轉(zhuǎn)換器，用于交替地選擇多個(gè)信號(hào)，它包括多個(gè)電路塊，每個(gè)包括多個(gè)第一信號(hào)端口；一個(gè)第二信號(hào)端口；多個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元，用于從第一信號(hào)端口中選擇一個(gè)信號(hào)端口，每一個(gè)第一開(kāi)關(guān)單元有第一端子連接到每一個(gè)第一信號(hào)端口上，還有一個(gè)第二端子；一個(gè)第二開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第二信號(hào)端口，第二端子連接到開(kāi)關(guān)單元的第二端子；一個(gè)第三開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到每一個(gè)第一和第二開(kāi)關(guān)單元的第二端子，響應(yīng)于第二開(kāi)關(guān)單元的閉合而打開(kāi)；一個(gè)第三信號(hào)端口；一個(gè)第四開(kāi)關(guān)單元，它的第一端子連接到第三信號(hào)端口，第二端子連接到多個(gè)電路塊中第三開(kāi)關(guān)單元的每一個(gè)第二端子，其中，響應(yīng)全部電路塊中的第三開(kāi)關(guān)單元的打開(kāi)第四開(kāi)關(guān)單元閉合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的多路轉(zhuǎn)換器，其中，電路導(dǎo)塊的數(shù)目為兩塊。
全文摘要
一種多路轉(zhuǎn)換器，包括三個(gè)開(kāi)關(guān)單元，每一單元的一個(gè)端子連接到每一個(gè)信號(hào)端口上，另一端子連接到第四開(kāi)關(guān)單元上。通過(guò)被選擇的信號(hào)端口輸入的信號(hào)依靠第四開(kāi)關(guān)單元的操作，從另一信號(hào)端口輸出到外部。
文檔編號(hào)G08C13/00GK1124422SQ95117318
公開(kāi)日1996年6月12日 申請(qǐng)日期1995年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月8日
發(fā)明者大崎曉壽, 松井秀夫 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社