專利名稱：具有范圍誤差檢測的模擬數(shù)字轉換器的制作方法
背景技術：
多路復用的模擬數(shù)字(A/D)轉換器具有用于接收多個模擬輸入的輸入管腳，以及提供表示模擬輸入的數(shù)字輸出。數(shù)字輸出被饋入微控制器，微控制器使用數(shù)字輸出以生成微控制器輸出，微控制器輸出是模擬輸入的函數(shù)。典型地，A/D轉換器和微控制器是工業(yè)過程控制發(fā)射機的一部分，以及微控制器輸出表示可變過程，用于補償溫度、供電電壓等，其中的所有都是模擬輸入。
在電路中可能出現(xiàn)不同類型的故障?？赡艹霈F(xiàn)的一種故障是在多路復用器相鄰輸入管腳之間的短路?？赡艹霈F(xiàn)的另一故障是A/D轉換器故障，導致其中一個數(shù)字輸出比特粘連(stick)處于高電平(1)或低電平(0)處。
當A/D轉換器系統(tǒng)用于安全儀表系統(tǒng)(SIS)中時，需要識別何時出現(xiàn)這樣的故障、以及提供誤差或診斷輸出。需要高度信任A/D轉換器的可靠性。需要來自微控制器的診斷輸出，以便向由A/D轉換器系統(tǒng)支持的過程控制系統(tǒng)警告故障。

發(fā)明內容
一種電路，包括多路復用器。多路復用器具有選擇輸入和從多個模擬輸入中選擇的模擬輸出序列。該電路還包括提供第一參考的參考源。
該電路包括模擬數(shù)字轉換器。模擬數(shù)字轉換器接收模擬輸出序列和第一參考。模擬數(shù)字轉換器提供數(shù)字輸出序列。
該電路包括控制電路?？刂齐娐肥惯x擇輸入選擇模擬輸出序列。當數(shù)字輸出中的至少一個不處于正常范圍內時，控制電路將數(shù)字輸出序列同與數(shù)字輸出相對應的正常范圍的存儲序列進行比較，以提供誤差輸出。


圖1示出了現(xiàn)有技術的模擬數(shù)字轉換器系統(tǒng)。
圖2A示出了具有動態(tài)變化輸入范圍的電路的第一實施例。
圖2B示出了在圖2A所示電路中的誤差檢查方法的第一簡化流程圖。
圖3A示出了具有動態(tài)變化輸入范圍的電路的第二實施例。
圖3B示出了在圖3A所示電路中的誤差檢查方法的第二簡化流程圖。
圖4A示出了具有動態(tài)變化輸入范圍的電路的第三實施例。
圖4B示出了在圖4A所示電路中的誤差檢查方法的第三簡化流程圖。
圖5示出了具有動態(tài)變化輸入范圍的電路的第四實施例。
圖6示出了參考電路的實施例。
圖7示出了發(fā)射機電路的結構框圖，其中，可以使用在圖2-6中描述的電路和方法。
圖8A、8B、8C示出了可以用于在模擬系統(tǒng)中提供模擬輸入的縮放、反相或電平移位的電路。
具體實施例方式
在圖2-8示出的實施例中，電路包括多路復用器(MUX)、模擬數(shù)字轉換器(A/D)、以及處理器(典型地，微控制器(uC))。處理器提供了表示模擬輸入的數(shù)字輸出。為了檢測故障，處理器將來自模擬數(shù)字轉換器的數(shù)字輸出序列同存儲的、與該數(shù)字輸出相對應的正常范圍序列進行比較。當其中一個數(shù)字輸出處于其正常范圍之外時，處理器提供誤差輸出。該設置提供了對多路復用器上短路的模擬輸入管腳、在模擬數(shù)字轉換器輸出處的粘連比特、以及其它故障的檢測。該設置在使用安全儀表系統(tǒng)(SIS)標準的過程控制應用中尤其有用。
圖1示出了現(xiàn)有技術的模擬數(shù)字轉換器系統(tǒng)100。模擬系統(tǒng)102連續(xù)向多路復用器104提供可變(模擬)電壓A1、A2、A3、…、AN。每個模擬電壓A1、A2、A3、…、AN具有由在106處的矩形1、2、3、…、N的垂直范圍表示的正常電壓范圍。模擬電壓A1、A2、A3、…、AN可以表示過程變量、溫度、電壓、校準電位器(calibration pot)設置和其它模擬變量。作為模擬系統(tǒng)102設計過程的一部分，縮放模擬電壓A1、A2、A3、…、AN，使得模擬電壓具有處于模擬數(shù)字轉換器(A/D)108輸入范圍內的電壓的正常范圍。A/D 108的輸入范圍處于0(通常)與A/D 108的參考輸入110之間。作為轉換器系統(tǒng)100設計過程的一部分，選擇提供所需輸入范圍(0至+REF)的參考112，以容納所有模擬電壓A1、A2、A3、…、AN的正常范圍。在設計過程中，盡量進行不同的工程折衷，以選擇每個模擬輸入和參考電壓的縮放，使得輸入范圍最大值接近上限(+REF)，從而在A/D 108的數(shù)字輸出114處提供高分辨率。作為這些工程折衷的結果，如示出的，106處模擬電壓的范圍趨向于所有都接近上限(+REF)，以及在電壓刻度上垂直地彼此重疊。
A/D的數(shù)字輸出114與微控制器116相連。微控制器116提供了與多路復用器(MUX)104相連的數(shù)字輸出(M)118。多路復用器104接收數(shù)字輸出118，以及選擇一個輸出AM以與多路復用器輸出120相連。多路復用器輸出120與A/D 108的模擬輸入122相連。針對每個相關的模擬輸入A1、A2、A3、…、AN，微控制器116遞增或步進(step)數(shù)字輸出M，以及在輸出114處獲得數(shù)字表示。微控制器116作為數(shù)字化的模擬輸入A1、A2、A3、…、AN的函數(shù)來計算所需輸出124。典型地，輸出124將表示過程變量，用于補償從模擬系統(tǒng)120中獲得的溫度、供電電壓、校準設置等。
多路復用器104上的相鄰輸入管腳彼此靠近，以及在印刷電路板上組裝或使用多路復用器104期間，受到短路線130的偶爾或間歇的短路。如上所述，模擬電壓A1、A2、A3、…、AN趨向于具有擠在一起以及彼此重疊的電壓范圍。當兩個相鄰管腳在一起發(fā)生短路時，典型地，在這兩個共同形成短路的管腳處的電壓處于短路管腳的電壓范圍內，并且沒有“超出范圍”讀數(shù)來標識存在短路電路的事實。A/D 108可以轉換只是稍微與正確電壓不同的模擬電壓，并且將不會指示短路。輸出124中的一個或多個將提供不準確的數(shù)據(jù)，以及該不準確的數(shù)據(jù)會在沒有適當警告的情況下引起過程控制系統(tǒng)的故障。
A/D 108的數(shù)字輸出114是數(shù)字字132，包括范圍從最低有效比特(LSB)至最高有效比特(MSB)的多個比特。比特數(shù)通常與A/D的輸出分辨率相對應。每個比特由A/D 108內部的一個或多個開關生成。這些內部開關發(fā)生故障，以及當開關故障時，典型地，數(shù)字字132的一個比特134在高(1)電平或低(0)電平處粘連。由于該模擬輸入趨向于處于重疊范圍內，以及將會近似同樣地受到粘連比特的影響，所以可以忽視該故障或失效，尤其在該比特比較接近最低比特比特(LSB)時。輸出124提供了不準確的數(shù)據(jù)，該不準確的數(shù)據(jù)會在沒有適當警告的情況下導致過程控制系統(tǒng)的故障。
結合圖2-8中示出的示例，如下所述克服了A/D系統(tǒng)100的問題。
圖2A示出了具有動態(tài)變化輸入范圍和誤差輸出219的電路200的第一實施例。典型地，電路200用于在諸如圖7中示出的發(fā)射機之類的工業(yè)過程變量發(fā)射機中處理模擬變量，但是可以用于使用多路復用的模擬數(shù)字轉換的其它不同應用中。
電路200從模擬系統(tǒng)202中接收多個模擬輸入A1、A2、A3、…、AN。每個模擬輸入具有與該輸入相關聯(lián)的正常操作范圍(范圍1、范圍2、范圍3、…、范圍N)。特別地，配置模擬系統(tǒng)202，使得每個模擬輸入具有正常的操作范圍，該正常的操作范圍不同于其它剩余模擬輸入的正常的操作范圍。在優(yōu)選實施例中，模擬輸入的正常操作范圍是非重疊的。在典型的模擬系統(tǒng)202中，通過縮放、反相或移位的組合，調整模擬輸入，來為每個模擬輸入A提供唯一正常的操作范圍。以下結合圖8A、8B、8C來描述調整電路的示例。
電路200包括多路復用器(MUX)204，用于接收模擬輸入A1、A2、A3、…、AN。多路復用器204具有選擇輸入218，用于選擇模擬輸入A1、A2、A3、…、AN之一，以與多路復用器輸出(AM)相連，從而提供模擬輸出220的序列。在優(yōu)選設置中，多路復用器選擇輸入218是多比特字，簡單地對其進行遞增(或減)計數(shù)，從而按照數(shù)字順序對模擬輸入進行采樣。優(yōu)選地，多路復用器204包括集成電路模擬多路復用器，例如，可以使用來自曼徹斯特諾伍德的Analog Devices，Inc.的Analog Devices AD7501。
電路200還包括參考源212，用于將第一參考電壓提供給模擬數(shù)字轉換器208的參考輸入210。在一個優(yōu)選設置中，在電路200中提供獨立的參考(如，齊納二極管或現(xiàn)用參考)。在另一優(yōu)選實施例中，參考源是簡單的引入(lead in)電路200，用于與共享參考(如，齊納二極管或現(xiàn)用參考)相連，共享參考是模擬系統(tǒng)202一部分。在另一優(yōu)選設置中，使用作為商用A/D電路208一部分的參考源。
模擬數(shù)字轉換器(A/D)208接收模擬輸出(AM)220的序列。A/D208具有從參考212中接收第一參考電壓的參考輸入210。A/D 208將模擬輸入(AM)220序列轉換為相應的數(shù)字輸出(DM)214序列。多路復用器204以數(shù)字順序來表示模擬輸出(AM)220的序列，以及數(shù)字輸出(DM)的序列也以數(shù)字順序表示。依據(jù)使用的A/D轉換器的類型，可以以串聯(lián)或并聯(lián)的格式來表示獨立的數(shù)字輸出DM。例如，在一個優(yōu)選實施例中，使用了Analog Devices AD571 A/D轉換器。如示出的，(針對序列中的每個串聯(lián)或并聯(lián)數(shù)字輸出的)數(shù)字輸出，包括范圍從最低有效比特(LSB)至最高有效比特(MSB)的多個比特。
電路200包括控制電路216?？刂齐娐?16使選擇輸入218以數(shù)字順序，選擇要由控制電路216讀出的模擬輸出序列。當數(shù)字輸出214中的至少一個不處于所存儲的正常范圍217內時，控制電路216將數(shù)字輸出214的序列同與數(shù)字輸出214相對應的正常范圍217的存儲序列進行比較，來提供或促使誤差輸出219。優(yōu)選地，控制電路216包括微控制器，例如，National Semiconductor COP8SGE728M8。在控制電路216上，在后臺運行誤差檢查(正常范圍檢查)?？刂齐娐愤€提供了實時輸出221，表示模擬系統(tǒng)202的一些有用參數(shù)。在典型的發(fā)射機應用中，感興趣的參數(shù)是顯示或用于過程控制的補償壓力、溫度或流。
圖2A中示出的設置提供了對由于模擬輸入A1、A2、A3、…、AN之間的短路導致的誤差的檢查，其中，所有A1、A2、A3、…、AN都具有唯一、非重疊的正常范圍。當兩個模擬輸入通過短路線230發(fā)生短路時，由于范圍不重疊，所以結果電壓可以僅處于其中一個正常范圍內，并且不能位于兩個不同范圍內。這導致了將至少一個、以及有時這兩個短路的模擬輸入都檢測為處于正常范圍之外。多個模擬輸入中的兩個輸入的短路使得數(shù)字輸出中的至少一個超出相應的正常范圍。
圖2A中的設置還提供了對由于A/D 208輸出比特中的一個被粘連而導致的誤差的檢查。當該比特保持連續(xù)處于一個邏輯狀態(tài)(0或1)時，認為該比特粘連，或者換言之，該比特與供電干線(power supplyrail)之一發(fā)生短路。當存在粘連比特時，由于每個模擬輸入都處于不同范圍內，所以粘連比特的影響對于序列中每個輸出來說具有不同的百分比，以及存在電路216將會檢測到其中一個數(shù)字輸出超出相應存儲的正常范圍的高度可能性。數(shù)字輸出序列包括具有一串比特的數(shù)字字，以及其中一個比特的粘連引起數(shù)字輸出中的至少一個超過其相應的正常范圍。
圖2B示出了在圖2A所示系統(tǒng)中的背景誤差檢查的簡化流程圖示例。程序流以開始250開始，以及進行至判決塊252，將當前的輸出DM(即，當選擇輸入為M以便輸出D)與范圍M的存儲的正常范圍數(shù)據(jù)進行比較。如果輸出DM處于正常范圍內，則程序流繼續(xù)沿線254、256進行至功能塊258。在功能塊258處，背景程序等待選擇輸入M改變至下一個數(shù)。如果在判決塊252中，輸出DM不處于正常范圍內，則程序流繼續(xù)沿線260進行至功能塊262，功能塊262激活誤差輸出219(圖2A)，然后繼續(xù)沿264、256進行至功能塊258。當選擇輸入M改變時，程序流再次開始，以及繼續(xù)沿線266回到判決塊252。
圖2A-2B中示出的設置具有高度確信的檢測粘連比特和短路管腳的優(yōu)點。通過提供可靠地警告粘連比特和短路的輸入管腳的誤差輸出，解決了將不準確的數(shù)據(jù)提供給數(shù)字輸出的問題。
圖3A示出了具有動態(tài)變化輸入范圍和誤差輸出219的電路300的第二實施例。用于圖3A的參考數(shù)字與用于圖2A的參考數(shù)字相同，用于指示相同或相似的特征。
電路300從模擬系統(tǒng)302中接收多個模擬輸入A1、A2、A3、…、AN。每個模擬輸入具有與該輸入相關聯(lián)的正常操作范圍(范圍1、范圍2、范圍3、…、范圍N)。特別地，配置模擬系統(tǒng)302，使得奇數(shù)的模擬輸入(A1、A3、…)位于奇數(shù)正常操作范圍內，以及偶數(shù)的模擬輸入(A2、A4、…)位于偶數(shù)正常操作范圍內。在優(yōu)選實施例中，模擬輸入的奇數(shù)和偶數(shù)操作范圍是非重疊的，以及兩個操作范圍中的每個范圍遍布大約A/D 208輸入范圍的一半。在另一優(yōu)選設置中，在偶數(shù)和奇數(shù)范圍之間存在較小的電壓間隔，以增加檢測誤差的可能性。在典型的模擬系統(tǒng)302中，通過縮放、反相或電平移位的組合來調整模擬輸入，使得交替標號的模擬輸入處于交替的正常操作范圍內。相鄰管腳(一奇、一偶)之間的短路具有將相鄰輸入之一拉出正常范圍的高度可能性。在輸出214處的粘連比特產(chǎn)生誤差，典型地，這些誤差由兩偶數(shù)和奇數(shù)輸出之間的因素而導致不同，以及因而易于識別這些誤差。以下結合圖8A、8B、8C來描述可以用于將模擬電壓縮放、反相或電平移位的調整電路的示例。
在電路300中，所存儲的正常范圍數(shù)據(jù)包括偶數(shù)正常范圍數(shù)據(jù)和奇數(shù)正常范圍數(shù)據(jù)。在其它方面，電路300與電路200相似。
圖3B示出了在圖3A所示系統(tǒng)中有用的背景誤差檢查的簡化流程圖示例。程序流以開始301開始，以及沿線303進行至判決塊304。在判決塊304中，測試當前的選擇輸入數(shù)字“M”，以發(fā)現(xiàn)是否是偶數(shù)。如果輸入數(shù)字“M”是偶數(shù)，則程序流沿線306進行至判決塊308。如果數(shù)字“M”不是偶數(shù)，則程序流沿線310進行至判決塊312。
在判決塊308處，測試A/D輸出DM，以發(fā)現(xiàn)DM是否處于偶數(shù)存儲正常范圍內。如果DM處于偶數(shù)存儲正常范圍內，則程序流繼續(xù)沿線314和316進行至動作塊318。動作塊318提供等待，直至更新M值，然后程序流繼續(xù)沿線320、303前進，以開始對下一個M值的處理。
如果在判決塊308處，DM不處于偶數(shù)存儲正常范圍內，則程序流繼續(xù)沿線322進行至動作塊324。動作塊324報告誤差(激活圖3A中的輸出219)，然后程序流繼續(xù)沿線326、316進行至動作塊318。
如果在判決塊312處，DM處于奇數(shù)范圍內，則程序流繼續(xù)沿線328、316進行至動作塊318。如果在判決塊312處，DM不處于奇數(shù)范圍內，則程序流繼續(xù)沿線330進行至動作塊324。
圖3A-3B示出的設置提供了僅使用兩個存儲的正常范圍以便誤差檢查。
可以電阻性地(resistively)縮放諸如供電干線之類的單個模擬電壓以提供一個模擬輸入處于上(奇數(shù))范圍內，以及另一個模擬輸入處于下(偶數(shù))范圍內。控制電路216可以比較兩個讀數(shù)，并測試電阻縮放的恒定比，作為附加的誤差檢查。
圖4A示出了具有動態(tài)變化輸入范圍和誤差輸出219的電路400的第三實施例。用于圖4A的參考數(shù)字與用于圖3A的參考數(shù)字相同，用于標識相同或相似的特征。
圖4A中的電路400包括第一開關406，第一開關406與A/D 208的參考輸入210相連。參考源213生成第一參考402，以及還生成不同于第一參考402的第二參考404。
當選擇奇數(shù)模擬輸入(A1、A3、…)時，控制電路216控制第一開關406，以將第一參考402與模擬數(shù)字轉換器208相連。當選擇偶數(shù)模擬輸入(A2、A4、…)時，控制電路216控制第一開關406，以將第二參考406與模擬數(shù)字轉換器相連。由第一開關406提供的開關改變了A/D轉換器208的輸出的范圍。簡言之，A/D轉換器208的輸出DM是數(shù)字字，將所述數(shù)字字縮放到參考輸入210處的電壓除以模擬輸出AM處的電壓與A/D轉換器的計數(shù)跨距(count span)的乘積。因此，控制電路216中的數(shù)據(jù)215是所存儲的移位的正常范圍數(shù)據(jù)。圖4A中的設置提供了較小范圍的增強A/D轉換器分辨率，同時仍提供了模擬輸入相鄰管腳之間的誤差檢測，在其它方面，圖4A的電路400與圖3的電路300相似。
圖4B示出了在圖4A所示系統(tǒng)中的誤差檢查的簡化流程圖。用于圖4B的參考數(shù)字與用于圖3B的參考數(shù)字相同，用于標識相同或相似的特征。在圖4B中，判決塊309、313在移位范圍內對DM進行測試，而不是在范圍(圖3B)內對DM進行測試。在其它方面，圖4B中的流程圖與圖3B中的流程圖相似。
由于對參考輸入進行移位以提高下(偶數(shù))范圍中的低值模擬輸入，所以圖4A-4B中示出的設置提供了奇數(shù)和偶數(shù)范圍內的模擬輸入，以使用A/D轉換器208的全部輸出范圍。
圖5示出了具有動態(tài)變化輸入范圍和誤差輸出219的電路500的第四實施例。用于圖5的參考數(shù)字與用于圖4A的參考數(shù)字相同，用于標識相同或相似的特征。
在圖5中，電路500包括第二開關502。A/D轉換器208具有差分模擬輸入+IN和-IN。第二開關502與-IN差分輸入相連，以及模擬輸入AM與+IN差分輸入相連?？刂齐娐?16控制第二開關502，以將從第二參考404和公共導體504(0伏)中選擇的一個與-IN差分輸入相連。同步地操作開關406和502，使得可以改變A/D轉換器208范圍的上下限。該設置允許增強的誤差檢測，同時保持較高的A/D轉換器208分辨率。如果輸入到偶數(shù)范圍開關配置，則奇數(shù)范圍輸入值將產(chǎn)生最大的A/D輸出值DM。同樣，如果輸入到奇數(shù)范圍開關配置，則偶數(shù)范圍輸入值將產(chǎn)生最小A/D輸入值DM。在其它方面，圖5中的電路500與圖4A中的電路400相似。
圖6示出了參考切換電路600的實施例，用于向A/D轉換器的參考輸入提供可選擇等級的參考電壓602。電平的選擇由來自諸如微控制器之類的控制電路的控制線604控制。
控制線604激活開關606以將電阻器608短路。電阻器608與電阻器610、612一起，位于電阻性的電壓分壓器614中。電阻性的分壓器614在線路616上將參考電壓提供給緩沖電路618。例如，參考切換電路600可以用于替代圖4A中的參考213和開關406。
當選擇奇數(shù)模擬輸入時，控制參考切換電路600以生成位于第一電平的第一參考，以及當選擇偶數(shù)模擬輸入時，控制參考切換電路600以生成位于第二電平的第一參考。
圖7是示出了發(fā)射機電路700的一個示例的方框圖，其中，可以使用如上述在圖2-6中的電路和軟件。在圖7中，示出特征模塊電子設備750通過分路調節(jié)器699和環(huán)路反饋電阻器701，與兩個有線處理控制環(huán)路718相連。級聯(lián)的電壓調節(jié)器702、704、706將來自環(huán)路718的電能與特征模塊電子設備750以及傳感器模塊電子設備752相連。還示出了傳感器模塊電子設備752通過過程變量傳感器712，與過程變量相連。也示出了可選的輸出顯示器714。
環(huán)路過載電路762用作誤差輸出，并且部分地在微控制器738中實現(xiàn)，微控制器738與數(shù)字模擬(D/A)轉換器722和多路復用轉換器電路764相連，多路復用轉換器電路764包括如以上結合圖2-5所述的模擬數(shù)字(A/D)轉換器、多路復用器和參考。配置多路復用轉換器電路764來測量電阻器701上的感測電壓(感測環(huán)路電流)以及在節(jié)點703、705、707處感測調節(jié)的供電電壓。多路復用轉換器電路764還測量節(jié)點709處的電壓，這表示來自電壓調節(jié)器704的供電電流。
在操作中，使用D/A 722和分路調節(jié)器699來配置微控制器738，以通過環(huán)路718來控制電流I，以及調制在該電流上的任何數(shù)字數(shù)據(jù)。多路復用轉換器電路764提供輸出765(比較圖2-5中的輸出214)，輸出765表示感測的不同模擬電壓。多路復用轉換器電路764還可以與發(fā)射機700內的其它電壓或組件相連。微控制器738包括存儲器740，存儲器740存儲正常范圍數(shù)據(jù)(可與圖2-5中的數(shù)據(jù)215、217相比較)，這些數(shù)據(jù)用于檢測諸如以上結合圖2-5描述的短路管腳或粘連輸出比特之類的誤差。
在短路或粘連比特的檢測中，微控制器738在線761上傳輸警告信號，以激活環(huán)路過載電路762。然后，將流過環(huán)路718的電流I設置為固定的電流電平。在一些實施例中，為了向其它電路提供足夠的電能來提供所需輸出，可以斷開或切斷設備內的電路。一種提供環(huán)路過載的技術是斷開設備，或者使設備從過程控制環(huán)路中脫機。環(huán)路電流中的變化向環(huán)路718指示發(fā)射機700中的故障，以及這可以由與該環(huán)路相連的控制系統(tǒng)來使用，以采取行動使用安全儀器系統(tǒng)(SIS)來切斷控制的過程。
圖7還示出了與微控制器738相連的可選監(jiān)控器(watch dog)電路750。當使用時，必須周期性地由微控制器738來觸發(fā)監(jiān)控器電路750。如果微控制器738停止觸發(fā)監(jiān)控器電路750，則可以假設出現(xiàn)故障。示例包括但不局限于不正確的程序流、微處理器或存儲器故障、時鐘誤差等。如果未觸發(fā)監(jiān)控器電路750，則監(jiān)控器電路750將信號發(fā)送給環(huán)路過載電路762，以使得過載電路762在過程環(huán)路718上驅動警告電流電平。
圖8A、8B、8C示出了可以用于模擬系統(tǒng)中，來提供模擬輸入的縮放、反相或電平移位的電路。圖8A示出了一種調整(conditioning)電路，其中，由放大器802放大來自模擬系統(tǒng)的模擬電壓800，以提供可以與A/D轉換器的輸入相連的縮放輸出804。圖8B示出了一種調整電路，其中，由電阻性電壓分壓器控制的因子來縮小來自模擬系統(tǒng)的模擬電壓810，以提供可以與A/D轉換器的輸入相連的縮小的輸出814。圖8C示出了一種調整電路，其中，模擬電壓通過電阻器與放大器822的反相輸入821相連。參考電壓824也通過電阻器與反相輸入821相連。圖8C中示出的設置通過選擇電阻值和參考電壓824來提供縮放、反相和電平移位，以提供與A/D轉換器的輸入相連的輸出826。
結合一個實施例描述的特征可以適當?shù)赜糜谄渌鼘嵤├?。盡管已參照優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本領域技術人員將認識到，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上作出改變。
權利要求
1.一種電路，包括多路復用器，具有選擇輸入和從多個模擬輸入中選擇的模擬輸出序列；參考源，用于提供第一參考；模擬數(shù)字轉換器，用于接收所述模擬輸出序列和所述第一參考，以及提供數(shù)字輸出序列；以及控制電路，用于使所述選擇輸入選擇所述模擬輸出序列，當所述數(shù)字輸出中的至少一個不處于正常范圍內時，所述控制電路將所述數(shù)字輸出序列同與所述數(shù)字輸出相對應的正常范圍的存儲序列進行比較，以提供誤差輸出。
2.如權利要求1所述的電路，其中，至少兩個所述正常范圍不重疊。
3.如權利要求2所述的電路，其中，所述多個模擬輸入中兩個模擬輸入的短路使所述數(shù)字輸出中的至少一個超過相應的正常范圍。
4.如權利要求2所述的電路，其中，所述數(shù)字輸出序列包括具有一串比特的數(shù)字字，以及其中一個所述比特的粘連使得所述數(shù)字輸出中的至少一個超過其相應的正常范圍。
5.如權利要求1所述的電路，其中，每個正常范圍不同，以及不與另一個正常范圍重疊。
6.如權利要求1所述的電路，其中所述正常范圍包括奇數(shù)范圍和偶數(shù)范圍；以及所述多個模擬輸入按照數(shù)字順序與多路復用器相連，以使奇數(shù)模擬輸入生成奇數(shù)范圍內的數(shù)字輸出，以及偶數(shù)模擬輸入生成偶數(shù)范圍內的數(shù)字輸出。
7.如權利要求6所述的電路，還包括第一開關；其中，所述參考源生成不同于所述第一參考的第二參考；以及其中，所述控制電路在選擇奇數(shù)模擬輸入時控制第一開關，以使所述第一參考與模擬數(shù)字轉換器相連，以及在選擇偶數(shù)模擬輸入時控制第一開關，以使所述第二參考與模擬數(shù)字轉換器相連。
8.如權利要求7所述的電路，還包括第二開關；以及其中，所述模擬數(shù)字轉換器包括第一和第二差分輸入，所述模擬輸出與所述第一差分輸入相連；以及所述控制電路控制所述第二開關，以將從所述第二參考和公共導體中所選擇的一個與所述第二差分輸入相連。
9.如權利要求1所述的電路，其中，所述控制電路在選擇奇數(shù)模擬輸入時控制參考源，以生成位于第一電平的所述第一參考，以及在選擇偶數(shù)模擬輸入時控制參考源，以生成位于第二電平的所述第一參考。
10.一種檢測誤差的方法，包括生成模擬輸出序列，其中，作為選擇輸入的函數(shù)，從多個模擬輸入中選擇所述模擬輸出序列；提供第一參考；接收所述模擬輸出序列和所述第一參考，以及提供表示所述模擬輸出序列的數(shù)字輸出序列；以及使所述選擇輸入選擇所述模擬輸出序列；以及當所述數(shù)字輸出中的至少一個不處于正常范圍內時，將所述數(shù)字輸出序列同與所述數(shù)字輸出相對應的正常范圍的存儲序列進行比較，以提供誤差輸出。
11.如權利要求10所述的方法，其中，至少兩個所述正常范圍彼此不重疊。
12.如權利要求11所述的方法，其中，當所述多個模擬輸入中的兩個彼此短路時，所述數(shù)字輸入中的至少一個超過相應的正常范圍。
13.如權利要求11所述的方法，其中，當所述數(shù)字輸出中的一個輸出比特粘連時，所述數(shù)字輸出中的至少一個超過相應的正常范圍。
14.如權利要求10所述的方法，其中，每個正常范圍不同于另一個正常范圍，并且不與另一個正常范圍重疊。
15.如權利要求10所述的方法，其中以奇數(shù)范圍和偶數(shù)范圍來設置所述正常范圍；以及將所述多個模擬輸入以數(shù)字順序與多路復用器相連，使得奇數(shù)模擬輸入生成奇數(shù)范圍內的數(shù)字輸出，以及偶數(shù)模擬輸入生成偶數(shù)范圍內的數(shù)字輸出。
16.如權利要求15所述的方法，還包括設置第一開關；生成不同于所述第一參考的第二參考；以及在選擇奇數(shù)模擬輸入時控制第一開關，以使所述第一參考與模擬數(shù)字轉換器相連，以及在選擇偶數(shù)模擬輸入時控制第一開關，以使所述第二參考與模擬數(shù)字轉換器相連。
17.如權利要求16所述的方法，還包括設置第二開關；以及在所述模擬數(shù)字轉換器上提供第一和第二差分輸入；將所述模擬輸出與所述第一差分輸入相連；以及控制所述第二開關，以將從所述第二參考和公共導體中的選擇的一個與所述第二差分輸入相連。
18.如權利要求10所述的方法，還包括在選擇奇數(shù)模擬輸入時控制參考源，以生成位于第一電平的所述第一參考，以及在選擇偶數(shù)模擬輸入時控制參考源，以生成位于第二電平的所述第一參考。
19.一種電路，包括多路復用器，具有選擇輸入和從多個模擬輸入中選擇的模擬輸出序列；參考源，用于提供第一參考；模擬數(shù)字轉換器，用于接收所述模擬輸出序列和所述第一參考，以及提供數(shù)字輸出序列；以及裝置，用于使所述選擇輸入選擇所述模擬輸出序列，當所述數(shù)字輸出中的至少一個不處于正常范圍內時，所述控制電路將所述數(shù)字輸出序列同與所述數(shù)字輸出相對應的正常范圍的存儲序列進行比較，以提供誤差輸出。
20.如權利要求19所述的電路，其中，至少兩個所述正常范圍不重疊。
21.如權利要求20所述的電路，其中，所述多個模擬輸入中兩個模擬輸入的短路使所述數(shù)字輸出中的至少一個超過相應的正常范圍。
22.如權利要求20所述的電路，其中，所述數(shù)字輸出序列包括具有一串比特的數(shù)字字，以及其中一個所述比特的粘連使得所述數(shù)字輸出中的至少一個超過相應的正常范圍。
全文摘要
一種電路(200)，包括多路復用器(204)；模擬數(shù)字轉換器(208)；以及處理器(216)，用于當所述數(shù)字輸出之一不處于其正常范圍內時，將來自模擬數(shù)字轉換器的數(shù)字輸出序列(DM)同與所述數(shù)字輸出相對應的正常范圍的序列(217)進行比較，以提供誤差輸出(219)。
文檔編號H03M1/12GK1947341SQ200580012465
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權日2004年4月21日
發(fā)明者喬納森·邁克爾·容斯馬, 卡里·戴維·胡森加 申請人:羅斯蒙德公司