[發明專利]一種用于傳感器信號處理的全定制ASIC及其應用

有效

• 申請號: 201710704170.1
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107450304B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 宋長青;尹海宏;王志亮
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

1.一種用于傳感器信號處理的ASIC，其特征在于：

所述ASIC具有4個引腳，第一引腳為電源正極引腳，第二引腳為信號輸入端，用于連接光電門電路的輸出端，第三引腳為信號輸出端，用于連接計時器和計數器，第四引腳為電源地線引腳；

所述ASIC的傳感器信號整形電路、核心處理電路全部由MOS晶體管構成，無電阻、電容、電感等元件；所有MOS晶體管全部工作于開關狀態；

所述ASIC包括24個MOS晶體管，24個MOS晶體管分別以第一MOS管～第二十四MOS管來表示，其中第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管為PMOS晶體管，第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管、第二十二MOS管、第二十三MOS管、第二十四MOS管為NMOS晶體管；

所述ASIC包括：傳感器信號整形電路、啟停控制電路、核心處理電路；所述ASIC具有一個傳感器信號輸入端(INPUT)、一個信號輸出端(OUTPUT)；傳感器信號輸入端(INPUT)連接至傳感器電路，信號輸出端(OUTPUT)連接至計時器電路和/或計數器電路；

所述傳感器信號整形電路用于對傳感器輸出的模擬信號進行整形變為方波脈沖信號，方波脈沖信號輸出至核心處理電路；

所述整形電路由兩個結構對稱的PMOS晶體管、NMOS晶體管以CMOS反相器的形式構成；

整形電路接收來自光電門電路的輸出信號，并將整形后的輸出信號傳送至核心處理電路；

第一MOS管的柵極、第十三MOS管的柵極均電連接至傳感器信號輸入端(INPUT)；

第七MOS管的源極與第十九MOS管的漏極均電連接至所述ASIC的信號輸出端(OUTPUT)，信號輸出端連接至計時器電路、計數器電路；

第一MOS管的源極、第十三MOS管的漏極、第十四MOS管的柵極、第八MOS管的柵極、第九MOS管的柵極、第十五MOS管的柵極、第十二MOS管的柵極、第十八MOS管的柵極均電連接至A點；

第二MOS管的柵極、第二十MOS管的柵極、第三MOS管的源極、第九MOS管的源極、第十五MOS管的漏極、第五MOS管的柵極、第二十三MOS管的柵極均電連接至B點；

第二MOS管的源極、第八MOS管的源極、第十四MOS管的漏極、第十MOS管的柵極、第十六MOS管的柵極均電連接至C點；

第三MOS管的柵極、第二十一MOS管的柵極、第四MOS管的源極、第十MOS管的源極、第十六MOS管的漏極、第十一MOS管的柵極、第十七MOS管的柵極均電連接至D點；

第四MOS管的柵極、第二十二MOS管的柵極、第五MOS管的源極、第十一MOS管的源極、第十七MOS管的漏極、第六MOS管的柵極、第二十四MOS管的柵極均電連接至E點；

第六MOS管的源極、第十二MOS管的源極、第十八MOS管的漏極、第七MOS管的柵極、第十七MOS管的柵極均電連接至F點；

第十四MOS管的源極、第二十MOS管的漏極電連接；

第十五MOS管的源極、第二十一MOS管的漏極電連接；

第十六MOS管的源極、第二十二MOS管的漏極電連接；

第十七MOS管的源極、第二十三MOS管的漏極電連接；

第十八MOS管的源極、第二十四MOS管的漏極電連接；

第一MOS管的漏極、第二MOS管的漏極、第三MOS管的漏極、第四MOS管的漏極、第五MOS管的漏極、第六MOS管的漏極、第七MOS管的漏極、第八MOS管的漏極、第九MOS管的漏極、第十MOS管的漏極、第十一MOS管的漏極、第十二MOS管的漏極均電連接至電源正極；

第十三MOS管的源極、第十四MOS管的源極、第十五MOS管的源極、第十六MOS管的源極、第十七MOS管的源極、第十八MOS管的源極、第十九MOS管的源極、第二十MOS管的源極、第二十一MOS管的源極、第二十二MOS管的源極、第二十三MOS管的源極、第二十四MOS管的源極均電連接至電源負極；

第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管的P型襯底均電連接至電源正極；第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管、第二十二MOS管、第二十三MOS管、第二十四MOS管的N型襯底均電連接至電源負極；

第一MOS管、第十三MOS管構成整形電路；其余MOS管構成核心處理電路；

所述核心處理電路專門用于：在設定的單擺單一運動方向的傳感器脈沖信號下降沿到來時使ASIC輸出電平由低電平狀態翻轉為高電平狀態，并通知計時器、計數器記下當時的時間、振動次數；在設定的單擺單一運動方向的傳感器脈沖信號上升沿到來時使ASIC輸出電平由高電平狀態翻轉為低電平狀態；且，當單擺在相反方向運動經過傳感器時，核心處理電路對傳感器電路發出的脈沖信號不作出任何響應，ASIC輸出電平保持為低電平狀態；即：

在傳感器信號輸入端(INPUT)第N次由高電平狀態跳變為低電平狀態時，即傳感器信號輸入端(INPUT)接收到傳感器電路發來的下降沿脈沖信號時，信號輸出端(OUTPUT)才會 發生由低電平變為高電平的狀態轉換，在傳感器信號輸入端(INPUT)第N次由低電平狀態跳變為高電平狀態時，即傳感器信號輸入端(INPUT)接收到傳感器電路發來的上升沿脈沖信號時，信號輸出端(OUTPUT)才會發生由高電平變為低電平的狀態轉換，這里N為奇數；

當N為偶數時，信號輸出端(OUTPUT)不發生變化，保持原來的低電平狀態不變。