CN100375391C - 集成电路管脚的双用途以及在所述管脚上的信号切换 - Google Patents

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Abstract

具有在IC的管脚处提供的本征信号的IC的信号处理系统内，在管脚处提供信号的第一操作功能(去加重)，并且沿着信号流路径，在IC内部提供信号的第二操作功能(可变的衰减)。一外来信号可切换地与管脚耦合，以便可以用第二操作功能来操作外来信号。第二信号在低源阻抗处与管脚耦合，以便当第二信号被切换到工作时，第一操作功能消除，并且第一信号严重衰减。当电路切换到第二信号与管脚不耦合状态时，第二信号的耦合路径和低源阻抗都被去除，这样，同时恢复第一操作功能和IC管脚上的第一信号。

Description

集成电路管脚的双用途以及在所述管脚上的信号切换
技术领域
本发明涉及用于在集成电路(IC)单端子处的信号功能多路转换技术的电路布置，更具体地，涉及将外来信号与IC可开关控制地耦合在一起，使IC操作功能可用于控制外来信号。
背景技术
随着大量的信号处理电路以集成电路的形式制造，IC制造商希望将用于集成电路上的连接的数量减到最少。这是因为到外部的电路的连接必须通过在集成电路封装上的管脚来实现，在某种程度上，连接是集成电路尺寸和成本的决定因素。
在目前的情况下，要求低成本的电子器件，例如，电视接收装置或无线接收装置，为具有用IC制造的，用于处理音频信号，而不提供处理外部音频输入的内部音量控制的装置提供面板音频/视频输入插座。把这样的IC与这样合乎需要的性能合并通常要求使用分离的音频IC以便为这样辅助的音频信号提供音量控制。这种方法将导致一笔可观的额外费用。因此，为了使这样的IC得到最大限度的应用，希望结合或复合更多的功能在预先被IC制造商专用于其他目的的IC的端子上/里面。因此，在这里使用的术语IC的管脚或端子是同义的。
集成电路管脚的多用途在本专利申请的受让人的先前持有人的Best等人的美国专利No.4,434,474、Steckler等人的美国专利No.4,293,870、和vanStraaten等人的美国专利No.4,173,769中公开。Paulos等人的美国专利No.5,594,442公开了一种数字IC，在该数字IC中外部数字信号连接到IC管脚用来切换数字去加重电路。Hafner的美国专利No.4,675,550公开了用于不同电压的两个信号的单输入端子的使用。
发明内容
在带有在IC管脚处提供具有本征信号的IC的信号处理系统中，在管脚处提供对应该信号的第一操作功能，，并且沿着信号流动的路径，对于该信号，在IC内部提供第二操作功能。外来信号可切换地耦合管脚到以便能用第二操作功能来操作外来的信号。第二信号以低源阻抗耦合到管脚以便当第二信号被切换为可使用状态时，第一操作功能消除，并且第一信号严重衰减。当电路切换为第二信号与管脚不耦合状态时，用于外来信号的信号路径和低源阻抗均去除，这样，同时恢复第一操作功能和IC管脚上的第一信号。
附图说明
可以参考附图，其中：
图1示出了集成电路相关的管脚的图示以及与所述管脚相关的电子功能的流程图；
图2示出了图1的集成电路相关部分的示意图；
图3示出了根据本发明的信号耦合电路的一个实施例的示意图；
图4示出了根据本发明的信号耦合电路的另一个实施例的示意图；
具体实施方式
本集成电路是由日本东芝公司生产的TB1253AN型微处理器。图1示出了IC相关的管脚的图示。一个4.5MHz的音频载波中频信号耦合到管脚1，在放大器14处放大，并且通过调频(FM)检波器/解调器16放大和解调。管脚50是具有电容器18的直流滤波器管脚，电容器18与地耦合，以及管脚51是具有2200pF电容20的去加重管脚，与地耦合，管脚51与34千欧姆的电阻34相组合(见图2)，提供75微秒去加重特征，该特征要求与为用于提高信噪比的FM信号的FM传感器提供的预加重相等。在音频路径上衰减器22紧接检波器/解调器16，并且仅用源自检波器16的本征解调音频信号工作，不能用来自外部信源的信号工作，这是由于没有规定芯片接收这样的外来信号。衰减器22的输出端与用来提供宽带FM立体输出信号的管脚4耦合。然而，根据本发明的方案，如下文的解释，包括去加重滤波器的管脚51的双用途现在是有可能的，因此芯片能接纳由衰减器22可控制的外来信号的输入。
图2示出了IC相关管脚51、53和56的内部电路的示意图，管脚56是对应于管脚51和53的基准电位。解调的音频借助于晶体管30、32与管脚51耦合，在管脚51处去加重(de-emphasis)电容20利用电阻34提供75微秒去加重滤波器网络。之后来自管脚51的信号耦合到晶体管36并且传送到音频衰减器22上。显示在图2中的芯片内部电路的其于部分不构成本发明的部分，仅是为了显示其完整性。因此，除了在上面讨论的详细组成，在图2中显示的芯片内部电路除了公开和/或请求保护本发明所必需的，不再做更深的讨论。
在管脚51处的去加重滤波器电容器在音频信号路径上，并且根据本发明方案，管脚51是外部音频信号的一个输入点。随着合适的切换，该措施为例如，从电视接收装置上的面板音频插座得来的外部音频信号提供一条便宜的获得音量衰减的途径。这样，用低阻抗源，即，比电容器20的阻抗低的阻抗源在管脚51处输入的外部信号，这样的信号将与晶体管36耦合，并且传送到对信号能发生作用的衰减器22上。图3显示了一个这样做的电路。图4显示了使用N沟道MOSFET晶体管的电路，在该图中相应的元件标记与图3用同样的标号。图3的讨论也适用于图4，并且，为了简洁，将不再为图4单独复述。
现在参考图3和图4，在信号耦合模式中，晶体管40和42具有相似的导电类型，例如，NPN/N沟道MOSFET，并串联在电源VDD和地之间，从晶体管40的发射/源极得到的外部信号通过耦合电容44到去加重滤波器电容20和管脚51。电阻46使晶体管40的发射极与晶体管41的集电极耦合。偏压分压电阻48、50与电源VDD耦合，使晶体管42处于饱和状态，在电阻48和50之间的结偏置晶体管40，以使其处在其工作特性曲线的线性部分。
在端子70来自辅助音频输入的信号(外部信号)通过耦合电容器52和隔离电阻54与晶体管40的基电极耦合。具有信号接地集电极的晶体管40，在一个发射极/源极跟随器结构中，以便放大器的输出阻抗是电阻46的低电阻，此处是680欧姆，与晶体管40的发射电极/源电极的低输出阻抗并联。这样安排有两层效果。第一，低输出阻抗忽略了在外来信号上电容20的任何不利的分流效应。第二，随着这低输出阻抗从管脚51耦合到地，本征信号被实质上衰减为零，以便在管脚51处没有本征信号和外部信号的同时出现，也就是，当外部信号被切换为“开”时，本征信号被切换为“关”。
为了可切换地控制图3和图4所示的电路，晶体管59的集电极与晶体管40的基极耦合，并且晶体管59的基极通过隔离电阻60与控制端58耦合而没有偏置。在上面讨论的信号耦合模式中，没有偏压的晶体管59，是一个开路并且不影响信号耦合电路。然而，当一正控制信号被施加到端子58以便切换外来信号为“关”时，晶体管59饱和并且拉晶体管40的基极几乎接地。晶体管50变为反向偏压(截止)，预先处于饱和状态的晶体管42也截止。这种信号非耦合布置的效果有三重。第一，随着晶体管40处于截止状态，将不再耦合外来信号到管脚51。第二，随着晶体管40处于截止状态，由其发射极供给的低源阻抗被转换为开路。第三，由于预先处于饱和状态的晶体管42失去偏压且转变为截止态，因此低源阻抗的其他部分，即电阻46是开路。这样，在这种无信号耦合模式中，消除了本征信号的衰减，消除加载电容20和管脚51的两阻抗，消除了外来信号与管脚51的耦合，并且本征信号与去加重过滤网络正常工作。
在端子58能产生控制信号，例如，由一台微处理器(未示出)对面板或遥控信号作出响应，或响应来自面板切换输入插口的面板插头的插入/拔出。
正像此处所用到的一种行为，例如，在IC的管脚的切换，包括管脚与被耦合到管脚的行为物理上远距离地执行的电子/电行为。
正像此处所用到的，导电类型装置，例如，不考虑晶体管的制造工艺，例如，合金、外延的NPN或PNP结的双极型晶体管，以及N或P沟道的结型场效应晶体管(JFET)、电导率调制晶体管(COMS)、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)器件，等等。
正像此处所用到的，对于JFET、COMS、MOSFET器件等，认为栅或控制电极与结型晶体管的基极是等效的，并且认为漏电极和源极分别与结型晶体管的集电极和发射极是等效的。应该注意的是，最新类型的场效应晶体管，漏电极和源极的是可互换对称的，而不考虑它们是否是分离的或是IC的一部分。
正如此处使用的本征信号是这样一种信号，即到达IC管脚51之前，具有一个在IC内部流动的信号，并且此外部信号是源自IC外部的信号。

Claims (8)

1.一种信号处理系统，包括：
在集成电路的管脚(51)处将第一操作功能提供给第一信号的装置(20)，所述第一信号是集成电路的本征信号；以及
将第二信号(70)与集成电路的管脚耦合的装置(40到60)，所述第二信号是集成电路的外部信号，以便用于提供第二操作功能的集成电路内部的衰减器(22)作用于第二信号，
其中，第二信号在所述管脚处进行“入”和“出”切换，并且当第二信号切换成“入”时，第一信号在所述管脚处被禁止。
2.根据权利要求1的信号处理系统，其中，第一信号和第二信号是模拟音频信号。
3.根据权利要求1的信号处理系统，其中，第一操作功能是去加重，第二操作功能是可变衰减器。
4.根据权利要求1的信号处理系统，其中，所述管脚用做信号的双向管道。
5.一种信号处理系统，包括：
用于提供第一信号的装置所述第一信号是集成电路的本征信号；
用于将第一操作功能提供给第一信号的装置，所述功能被提供在集成电路的管脚处；
用于通过集成电路将第二操作功能提供给第一信号的装置；和
用于将第二信号与集成电路的管脚耦合的装置，所述第二信号是集成电路的外来信号，以便用于提供第二操作功能的装置对第二信号操作。
6.根据权利要求5的信号处理系统，其中，第一和第二信号是模拟音频信号。
7.根据权利要求5的信号处理系统，其中，第一操作功能是去加重。
8.根据权利要求5的信号处理系统，其中，所述第二信号可进行“入”和“出”切换，并且当第二信号切换成“入”时，第一信号被切换成“出”。
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