[實用新型]具有非易失性鎖存功能的多通道數據緩沖接口芯片

有效

• 申請號: 201320576479.4
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN203616599U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 錢正洪;白茹;朱華辰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型屬于數據緩沖接口芯片技術領域，涉及一種具有非易失性鎖存功能的多通道數據信號接口芯片。

背景技術

多通道三態數據緩沖接口芯片可廣泛應用于計算機網絡接口、數據傳輸、電信、傳感器、儀器、移動電子和醫療設備等領域。典型的帶鎖存功能的8位三態數據緩沖接口芯片（TI公司產品）如圖1所示。當LE處于高電平時，鎖存器的輸出狀態將跟隨信號的輸入。當LE處于低電平時，鎖存器將輸入數據的狀態鎖存并輸出。OE用于控制8位三態門，當OE為高電平時，三態門為高阻態，當OE為低電平時，三態門為導通態。

但該類芯片在使用中存在兩方面的缺陷：1）在掉電時將丟失所存儲的信息，不利于掉電后系統的恢復，還可能引起系統的錯誤；2）在信號的輸入和輸出之間未進行電氣隔離，輸入設備和輸出設備的電位差異引起的地回路電流及伴生噪聲有可能引起數據傳輸錯誤。

發明內容

本實用新型針對現有技術的不足，提供了一種具有非易失性鎖存功能的多通道數據緩沖接口芯片。

本實用新型解決技術問題所采取的技術方案為：

每一個數據通道由信號輸入端、非易失性磁鎖存隔離耦合單元和三態門數據輸出端組成，其中非易失性磁鎖存隔離耦合單元包括磁場信號產生電路和磁敏感存儲單元，磁場信號產生電路和磁敏感存儲單元由絕緣間隔層電氣隔離。

進一步說，磁敏感存儲單元為基于各向異性磁阻材料制成的電阻或由電阻組成的電橋。

進一步說，磁敏感存儲單元為基于巨磁電阻材料制成的電阻或由電阻組成的電橋。

進一步說，磁敏感存儲單元為基于磁隧道結材料制成的電阻或由電阻組成的電橋。

本實用新型所涉及的具有非易失性鎖存儲隔離耦合功能的多通道數據緩沖接口芯片，克服了現有多通道三態數據緩沖接口芯片的不足，不僅具有體積小、速度快的特性，而且兼具非易失性的鎖存功能和數據隔離耦合功能，及國防工業中抗輻射要求。

附圖說明

圖1為帶鎖存功能的8位三態數據緩沖接口芯片示意圖；

圖2為具有非易失性磁鎖存隔離耦合功能的多通道數據緩沖接口芯片示意圖；

圖3為磁鎖存隔離耦合單元的基本功能框圖；

圖4為磁敏感存儲單元：a）低阻態，b）磁存儲特性，c）高阻態。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。??

本實用新型所述的多通道數據信號接口芯片（以8通道為例）原理示意圖如圖2所示。每一個數據通道由信號輸入端、非易失性磁鎖存隔離耦合單元、三態門數據輸出端組成，其中非易失性磁鎖存隔離耦合單元是由磁場信號產生電路、以及與磁場信號產生電路之間被絕緣介質電氣隔離的磁敏感單元所組成，絕緣介質可以是真空、絕緣氣體，也可以是無機絕緣材料，也可以是有機絕緣材料。

非易失性磁鎖存隔離耦合單元的作用是對輸入數據信號進行隔離耦合和數據鎖存。當LE處于低電平時，非易失性磁鎖存隔離耦合單元將輸入數據的狀態鎖存并輸出。OE用于控制8位三態門，當OE為高電平時，三態門處于高阻態，當OE為低電平時，三態門處于導通態，鎖存單元的數據將向外部輸出。

非易失性磁存儲隔離耦合單元的基本功能如圖3所示。數據信號首先通過V/I轉化電路轉換為電流信號，并驅動線圈產生信號磁場；產生的信號磁場的方向決定磁存儲單元的狀態；存儲單元中的信息被后續電路讀出、處理并輸出

本實用新型所述的具有非易失性鎖存功能的多道數據隔離耦合接口芯片研制的一個關鍵是設計和制備基于磁敏感存儲單元，這需要考慮磁敏感存儲單元的尺寸效應、存儲機制、穩定性以及“讀”“寫”方法。磁敏感材料在被刻蝕成微米量級甚至亞微米量級的電阻存儲單元后，由于尺寸效應，其性能與未刻蝕的納米薄膜材料有很大不同。所述的磁敏感存儲單元，可以是基于各向異性磁阻、巨磁電阻、磁隧道結材料制成的電阻或由其電阻組成的電橋。以巨磁電阻（GMR）或磁隧道結（MTJ）存儲單元為例，其電阻單元工作原理如圖4所示，被釘扎層的磁化方向通過與反鐵磁釘扎層的交換耦合作用固定在長軸方向（x軸方向）。而自由層的磁化方向沒被固定，可隨不同方向的信號磁場作用下在長軸方向的正向和反向進行磁化翻轉。電阻的阻值隨自由層磁化方向的翻轉在高阻態和低阻態之間切換，從而實現存儲單元的“0”和“1”狀態切換。