振蕩信號發生裝置中可避免互相干擾的裝置與方法
2023-05-01 20:29:56 1
專利名稱：振蕩信號發生裝置中可避免互相干擾的裝置與方法
技術領域：
本發明涉及一種單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置中可避免互相干擾的裝置與方法，特別是涉及應用於集成電路中的單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置中可避免互相干擾的裝置與方法。
隨著半導體製造技術的進步，元件集成度日益增加，造成同一晶片上所能完成的功能電路也愈來愈多，拿單晶片的特定應用集成電路(ASIC)而言，同時具有處理多項信號的設計是相當常見的情形，請參見
圖1所示的電路方框示意圖，它是在同一電路上具有多組RC振蕩器進行切換的功能電路，其中所示R0、R1是電阻值會應某些待測量物理量的變化而變化的可變電阻，舉例而言，R0、R1分別為隨溫度、溼度等物理量變化而改變其本身電阻值的可變電阻，受控開關121、122、123用來完成在晶片上的振蕩器主體11與位於晶片外的R0、R1、C1的連接(圖中虛線代表集成電路的內外界線)，這樣就可以形成多組RC振蕩迴路，進而在其電路上產生充放電時間常數(RC)隨溫度、溼度、壓力等物理量變化的振蕩信號。例如，當受控開關122被禁能(disable)而受控開關121、123被致能(enable)時，由振蕩迴路上所讀取到的振蕩信號的頻率變化即代表溫度的變化，再依靠後續功能電路進行轉換處理，便可獲得所欲測量的溫度值。相同地，當受控開關121被禁能(disable)而受控開關122、123被致能(enable)時，由振蕩迴路上所讀取到振蕩信號的頻率變化即為代表溼度的變化，再依靠晶片上後續功能電路的轉換處理，便可獲得所欲測量的溼度值。
如此一來，依靠控制受控開關121、122、123便可於同一通道而以分時多工方式來對溫度、溼度進行個別偵測。可是圖1所示電路是一個理想狀態，在實際電路以集成電路方式完成時，用以連接外部R0、R1、C1與建於晶片上的振蕩器主體11的焊盤(pad)結構131、132、133，實際呈現一接地電容的等效電路(請參見圖2所示)，因此當受控開關122被禁能(disable)而受控開關121、123被致能(enable)時，R1仍藉由焊盤(pad)所造成的接地電容212與振蕩迴路構成連接，導致振蕩迴路上的充放電時間常數(RC)將受到R1的影響，進而使得由振蕩迴路上所讀取到的原本代表溫度變化的振蕩信號頻率變化，亦將受到溼度變化的影響而造成測量結果產生誤差。請參見圖3所示的波形示意圖，它表示當受控開關122被禁能(disable)而受控開關121、123被致能(enable)時，節點a、b、c、d上電壓信號波形，其中c.1波形代表R1的電阻值隨溼度變化而變得很大時，而c.2波形則代表R1的電阻值隨溼度變化而變得很小時，其中可看出因焊盤(pad)132所造成的接地電容效應，隨R1的電阻值的改變，將使得振蕩迴路上的振蕩信號產生頻率漂移，嚴重影響最後的測量結果。
因此，解決上述現有電路構造所造成的缺點，即是本發明的重要目的。
本發明是一種避免互相干擾的裝置，應用於一個以一個集成電路型態所完成的單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置中，該單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置包含有一個參考阻抗元件，設置於該集成電路外，用以提供一個固定參考阻抗值；一個第一可變阻抗元件，設置於該集成電路外，因其所檢測的物理量的變化而變化其阻抗值；一個第二可變阻抗元件，設置於該集成電路外，因其所檢測的物理量而變化其阻抗值；一個振蕩器主體，設置於該集成電路內，它以焊盤(pad)構造分別與該參考阻抗元件、該第一可變阻抗元件以及該第二可變阻抗元件連接後，再共用一個單一通道經焊盤結構接回而形成一個第一振蕩迴路與一個第二振蕩迴路；一個第一受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第一可變阻抗元件之間，用以應一個第一控制信號的觸發而處於導通或斷路狀態；以及一個第二受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第二可變阻抗元件之間，用以應一第二控制信號的觸發而處導通或斷路狀態，該可避免互相干擾的裝置包含一個第一短路裝置，設置於該第一受控開關裝置與其焊盤(pad)構造的一個節點以及該單一通道之間，應該第一控制信號的觸發而處於與該第一受控開關裝置反相的狀態，用以當該第一受控開關裝置處於斷路時，能使得該節點與該單一通道間的電連接為一低阻抗狀態；以及一個第二短路裝置，設置於該第二受控開關裝置與其焊盤(pad)構造間的一個節點以及該單一通道之間，它也應該第二控制信號的觸發而處於與該第二受控開關裝置反相的狀態，用以當該第二受控開關裝置處於斷路時，能使得該節點與該單一通道間的電連接為一低阻抗狀態。
因此能避免此種振蕩迴路因焊盤(pad)構造的電容效應在該單一通道上所造成的互相相互幹擾。
根據上述構想，避免互相干擾裝置中該參考阻抗元件是一個電阻器。
根據上述構想，避免互相干擾裝置中該第一可變阻抗元件與該第二可變阻抗元件是一個第一電容性檢測元件與一個第二電容性檢測元件，它們都用以因其所檢測的物理量而變化其電容值。
根據上述構想，避免互相干擾裝置中該參考阻抗元件是一個電容器。
根據上述構想，避免互相干擾裝置中該第一可變阻抗元件與該第二可變阻抗元件是一個第一電阻性檢測元件與一個第二電阻性檢測元件，它們都用以應其所檢測的物理量而變化其電阻值。
根據上述構想，避免互相干擾裝置中該第一短路裝置與該第二短路裝置分別以一個模擬開關(analog switch)所完成。
根據上述構想，避免互相干擾裝置中此種模擬開關是由傳輸門(transmission gate)所完成。
本發明的另一方面是一種避免互相干擾的方法，應用於一個集成電路上單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置上，其中該單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置包含有一個參考阻抗元件，設置於該集成電路外，用以提供一個固定參考阻抗值；一個第一可變阻抗元件，設置於該集成電路外，應其所檢測的物理量而變化其阻抗值；一個第二可變阻抗元件，設置於該集成電路外，應其所檢測的物理量而變化其阻抗值；一個振蕩器主體，設置於該集成電路內，它以焊盤(pad)構造分別與該參考阻抗元件、該第一可變阻抗元件以及該第二可變阻抗元件連接後，再共用一個單一通道經焊盤結構接回而形成一個第一振蕩迴路與一個第二振蕩迴路；一個第一受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第一可變阻抗元件之間，用以應一個第一控制信號的觸發而處於導通或斷路狀態；以及一個第二受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第二可變阻抗元件之間，用以應一個第二控制信號的觸發而處導通或斷路狀態，而該方法包含下列步驟在該第一受控開關裝置與其焊盤(pad)構造間的一個節點以及該單一通道之間提供一第一電連接路徑，它應該第一控制信號的觸發而在該第一受控開關裝置處於斷路狀態時而導通，用以使該節點以及該單一通道之間處於一種低阻抗而接近短路狀態；以及在該第二受控開關裝置與其焊盤(pad)構造間的一個節點以及該單一通道之間提供一個第二電連接路徑，它應該第二控制信號的觸發而在該第二受控開關裝置處於斷路狀態時而導通，用以使該節點以及該單一通道之間處於一種低阻抗而接近短路狀態。
因此能避免此種振蕩迴路因焊盤(pad)構造的電容效應在該單一通道上所造成的互相干擾。
根據上述構想，避免互相干擾的方法中該第一電連接路徑與該第二電連接路徑是由傳輸門(transmission gate)所完成。
依靠下列附圖及詳細說明，可以對本發明更深入了解圖1現有技術中在同一電路上具有多組可進行切換的RC振蕩電路的方框示意圖；圖2將圖1中的焊盤(pad)結構等效為等效接地電容後的振蕩電路方框示意圖；圖3圖2中a、b、c、d各節點的振蕩信號波形示意圖；圖4本發明的第一優選實施例的方框示意圖；圖5第二優選實施例的方框示意圖；本申請附圖中所包含的各元件列示如下振蕩器主體11受控開關121受控開關122 受控開關123焊盤結構131、132、133 接地電容211接地電容212 接地電容213振蕩器主體41電阻器Rf第一電容性檢測元件C1第二電容性檢測元件C2第三電容性檢測元件C3焊盤結構421、422、423、424單一通道43 第一受控開關裝置45第二受控開關裝置46 第三受控開關裝置47第一短路裝置481 第二短路裝置482第三短路裝置483 振蕩器主體51電容器Cf第一電阻性檢測元件R1第二電阻性檢測元件R2第三電阻性檢測元件R3焊盤結構521、522、523、524單一通道53 第一受控開關裝置55第二受控開關裝置56 第三受控開關裝置57第一短路裝置581 第二短路裝置582第三短路裝置583
圖4是本發明第一優選實施例的方框示意圖，其中振蕩器主體41位於集成電路晶片上，而設置於該集成電路外的該參考阻抗元件以及第一可變阻抗元件、第二可變阻抗元件與該第三可變阻抗元件分別以電阻器Rf、第一電容性檢測元件C1、第二電容性檢測元件C2與第三電容性檢測元件C3所完成，C1、C2、C3都應其所檢測的物理量(例如溫度、溼度、壓力等)而變化其電容值。Rf、C1、C2、C3皆以焊盤(pad)結構421、422、423、424進行連接，並利用相同的單一通道43形成振蕩迴路。另外，第一受控開關裝置45、第二受控開關裝置46以及第三受控開關裝置47分別設置于振蕩器主體41與焊盤(pad)結構422、423、424之間，用以受第一控制信號、第二控制信號與第三控制信號的控制而處於導通或斷路狀態，進而決定是由C1、C2或是C3來與電阻器Rf以及振蕩器主體41間形成振蕩迴路。
對於圖4所示的實施例而言，共可形成三個振蕩迴路，迴路(1)當第一控制信號控制第一受控開關裝置45處於導通狀態，則第二控制信號、第三控制信號控制第二受控開關裝置46與第三受控開關裝置47處於斷路狀態時，第一電容性檢測元件C1及電阻器Rf便與振蕩器主體41利用單一通道43來形成振蕩迴路，而C2與C3則被隔離不發生作用。迴路(2)當第二控制信號控制第二受控開關裝置46處於導通狀態，而第一控制信號、第三控制信號控制第一受控開關裝置45與第三受控開關裝置47處於斷路狀態時，第二電容性檢測元件C2及電阻器Rf便與振蕩器主體41利用單一通道43來形成振蕩迴路，而C1與C3則被隔離不發生作用。迴路(3)當第三控制信號控制第三受控開關裝置47處於導通狀態，而第一控制信號、第二控制信號控制第一受控開關裝置45與第二受控開關裝置46處於斷路狀態時，第三電容性檢測元件C3及電阻器Rf便與振蕩器主體41利用單一通道43來形成振蕩迴路，而C1與C2則被隔離不發生作用。
但由先前發明背景內容的描述可知，在實際電路以集成電路方式完成時，用以連接外部電阻器Rf、第一電容性檢測元件C1、第二電容性檢測元件C2與第三電容性檢測元件C3的焊盤(pad)結構421、422、423、424，實際上呈現一個接地電容的等效電路。如此一來，迴路(1)當第一控制信號控制第一受控開關裝置45處於導通狀態，而第二控制信號、第三控制信號控制第二受控開關裝置46與第三受控開關裝置47處於斷路狀態時，除了第一電容性檢測元件C1與振蕩器主體41利用單一通道43來形成振蕩迴路，該第二電容性檢測元件C2與第三電容性檢測元件C3也將因接地電容效應而對實際振蕩迴路產生影響。另外迴路(2)、迴路(3)也相同，在此不再贅述。
為了解決現有技術缺點，本發明按振蕩迴路數目而加設短路裝置，在本實施例即在該第一受控開關裝置45與其焊盤(pad)構造422間的一個節點以及該單一通道44之間提供一個第一短路裝置481，它應該第一控制信號的觸發而於該第一受控開關裝置45處於斷路狀態時導通，用以使該節點以及該單一通道之間處於一低阻抗而接近短路狀態，相同地，在該第二受控開關裝置46與其焊盤(pad)構造423間的一個節點通道之間提供一個第二短路裝置482，它應該第二控制信號的觸發而於該第二受控開關裝置46處於斷路狀態時導通，用以使該節點以及該單一通道之間處於一低阻抗而接近短路狀態，而在該第三受控開關裝置47與其焊盤(pad)構造424間的一個節點以及該單一通道之間也相同地提供一個第三短路裝置483，它應該第三控制信號的觸發而於該第三受控開關裝置47處於斷路狀態時導通，用以使該節點以及該單一通道之間處於一低阻抗而接近短路狀態，進而消除C1、C2、C3所可能造成的接地電容效應所產生的幹擾，因此能避免此種振蕩迴路因焊盤(pad)構造的電容效應在該單一通道上所造成的互相干擾。舉例而言，當形成迴路(1)時，第二短路裝置482與第三短路裝置483將導通而提供一低阻抗而接近短路狀態來消除C2、C3所可能造成的幹擾。而當形成迴路(2)時，第一短路裝置481與第三短路裝置483將導通而提供一低阻抗而接近短路狀態來消除C1、C3所可能造成的幹擾形成。相同地，迴路(3)形成時，第一短路裝置481與第二短路裝置482將導通而提供一低阻抗而接近短路狀態來消除C1、C2所可能造成的幹擾。而上述的第一短路裝置481、第二短路裝置482與第三短路裝置483可以由模擬開關(analog switch)，例如傳輸門(transmission gate)來完成。
圖5為本發明的第二優選實施例，其中該參考阻抗元件以及第一可變阻抗元件、第二可變阻抗元件與該第三可變阻抗元件分別以電容器Cf、第一電阻性檢測元件R1、第二電阻性檢測元件R2與第三電阻性檢測元件R3完成，R1、R2、R3均應其所檢測的物理量(例如溫度、溼度、壓力等)而變化其電阻值。Cf、R1、R2、R3皆以焊盤(pad)結構521、522、523、524進行連接，並利用相同的單一通道53形成振蕩迴路。另外，第一受控開關裝置55、第二受控開關裝置56以及第三受控開關裝置57分別設置于振蕩器主體51與焊盤(pad)結構522、523、524之間，它們受第一控制信號、第二控制信號與第三控制信號的控制而處於導通或斷路狀態，進而決定是由R1、R2或是R3來與電容器Cf以及振蕩器主體51間形成振蕩迴路。而為了解決焊盤構造形成接地電容所造成的幹擾問題，本發明相同地於該第一受控開關裝置55、56、57與其焊盤(pad)構造522、523、524間的節點以及該第一通道54之間提供第一短路裝置581、第二短路裝置582與第三短路裝置583，其運作方式與第一實施例相同，再此不予重複。
為消除焊盤結構形成的接地電容效應而使振蕩信號產生頻率漂移的缺點，本發明提出上述的內部短路動作，於其間提供一低阻抗通路以解決現有技術中幹擾現象，進而達成提出本發明的主要目的。在不脫離本發明的思想和原則的情況下，本領域的熟練技術人員可以對本發明進行各種修改、等同替換和變形，但都在本發明的權利要求書所限定的保護範圍之內。
權利要求
1.一種避免互相干擾裝置，應用於一個以一個集成電路形態所完成的單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置中，該單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置包含有一個參考阻抗元件，設置於該集成電路外，用以提供一固定參考阻抗值；一個第一可變阻抗元件，設置於該集成電路外，應其所檢測的物理量而變化其阻抗值；一個第二可變阻抗元件，設置於該集成電路外，應其所檢測的物理量而變化其阻抗值；一個振蕩器主體，設置於該集成電路內，它以焊盤構造分別與該參考阻抗元件、該第一可變阻抗元件以及該第二可變阻抗元件連接後，再共用一個單一通道經墊結構接回而形成一個第一振蕩迴路與一個第二振蕩迴路；一個第一受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第一可變阻抗元件之間，應一個第一控制信號的觸發而處於導通或斷路狀態；以及一個第二受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第二可變阻抗元件之間，應一個第二控制信號的觸發而處於導通或斷路狀態，該可避免互相干擾裝置包含一個第一短路裝置，設置於該第一受控開關裝置與其焊盤構造間的一個節點以及該單一通道之間，應該第一控制信號之觸發而處於與該第一受控開關裝置反相的狀態，用以當該第一受控開關裝置處於斷路時，能使得該節點與該單一通道間的電連接為一低阻抗狀態；以及一個第二短路裝置，設置於該第二受控開關裝置與其焊盤構造間的一個節點以及該單一通道之間，應該第二控制信號的觸發而處於與該第二受控開關裝置反相的狀態，用以當該第二受控開關裝置處於斷路時，能使得該節點與該單一通道間一低阻抗狀態，因此能避免此種振蕩迴路因焊盤構造的電容效應在該單一通道上所造成的互相干擾。
2.如權利要求1所述的避免互相干擾裝置，其中，參考阻抗元件是一個電阻器。
3.如權利要求2所述的避免互相干擾裝置，其中，該第一可變阻抗元件與該第二可變阻抗元件是一個第一電容性檢測元件與一個第二電容性檢測元件，它們均應其所檢測的物理量而變化其電容值。
4.如權利要求1所述的避免互相干擾裝置，其中，該參考阻抗元件是一個電容器。
5.如權利要求4所述的避免互相干擾裝置，其中，該第一可變阻抗元件與該第二可變阻抗元件是一個第一電阻性檢測元件與一個第二電阻性檢測元件，它們均應其所檢測的物理量而變化其電阻值。
6.如權利要求1所述的避免互相干擾裝置，其中，該第一短路裝置與該第二短路裝置均分別以一個模擬開關所完成。
7.如權利要求4所述的避免互相干擾裝置，其中，此種模擬開關是由傳輸門所完成。
8.一種避免互相干擾的方法，應用於一個集成電路上單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置中，其中該單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置包含有一個參考阻抗元件，設置於該集成電路外，用以提供一固定參考阻抗值；一個第一可變阻抗元件，設置於該集成電路外，應其所檢測的物理量而變化其阻抗值；一個第二可變阻抗元件，設置於該集成電路外，應其所檢測的物理量而變化其阻抗值；一振蕩器主體，設置於該集成電路內，以焊盤構造分別與該參考阻抗元件、該第一可變阻抗元件以及該第二可變阻抗元件連接後，再共用一個單一通道經焊盤結構接回而成一個第一振蕩迴路與一個第二振蕩迴路；一個第一受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第一可變阻抗元件之間；用以應一個第一控制信號的觸發而處於導通或斷路狀態；以及一個第二受控開關裝置，電連接於該振蕩器主體與該第二可變阻抗元件之間，用以應一個第二控制信號的觸發而處導通或斷路狀態，該方法包含下列步驟在該第一受控開關裝置與其焊盤構造間的一個節點以及該單一通道之間提供一個第一電連接路徑，應該第一控制信號的觸發而在該第一受控開關裝置處於斷路狀態時而導通，用以使該節點以及該單一通道之間處於一個低阻抗而接近短路狀態；以及在該第二受控開關裝置與其焊盤構造間的一個節點以及該單一通道之間提供一個第二電連接路徑，應該第二控制信號的觸發而在該第二受控開關裝置處於斷路狀態時而導通，用以使該節點以及該單一通道之間處於一低阻抗而接近短路狀態，因此能避免此種振蕩迴路因焊盤構造的電容效應在該單一通道上所造成的互相干擾。
9.如權利要求7所述的避免互相干擾的方法，其中，該第一電連接路徑與該第二電連接路徑以傳輸門所完成。
全文摘要
公開了一種單一通道多組迴路振蕩信號發生裝置中可避免互相干擾的裝置與方法。在該振蕩信號發生裝置中的受控開關裝置與其焊盤構造間的節點以及該單一通道之間,提供了一個電連接路徑,該路徑應控制信號的觸發而在該受控開關裝置處於斷路狀態時而導通,用以使該節點以及該單一通道之間處於一種低阻抗而接近短路狀態,因此能避免這種振蕩迴路因焊盤(pad)構造的電容效應在該單一通道上所造成的互相干擾。
文檔編號H03L7/099GK1260638SQ99100119
公開日2000年7月19日 申請日期1999年1月12日 優先權日1999年1月12日
發明者陳俊雄 申請人:盛群半導體股份有限公司