[发明专利]具有双线接口的模拟前端装置

说明书

对相关申请案的交叉参考

本申请案主张2011年11月11日申请的名为“具有双线接口的模拟前端装置(ANALOG FRONT END DEVICE WITH TWO-WIRE INTERFACE)”的美国临时申请案第61/558,536号的权利，所述临时申请案的全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及模拟前端装置。

背景技术

需要用于智能计量的多相分路功率/能量计量前端装置，从而考虑对减少隔离器成本和通过处置用于隔离式和非隔离式分离装置的分离前端而诱发的成本的需要。

发明内容

根据各种实施例，一种模拟前端(AFE)装置可包括：至少一个可编程模/数转换器(ADC)；以及串行接口，其可切换以在双向串行接口模式中和在单向双线串行接口模式中操作，其中所述单向双线串行接口模式仅使用时钟输入和数据输出信号线，其中所述ADC在所述单向双线串行接口模式中与供应到所述时钟输入的时钟同步地操作。

根据另外实施例，当所述串行接口在所述单向双线串行接口模式中被配置时，所述数据输出信号线处的数据输出可以帧为基础。根据另外实施例，所述ADC可包括内部电压参考、内部时钟产生和内部增益放大器中的至少一个。根据另外实施例，所述AFE装置可进一步包括PLL，所述PLL用于产生快于提供于所述双线串行接口上的时钟信号的内部时钟信号。根据另外实施例，所述可编程ADC可为受到由所述双线串行接口提供的所述时钟信号驱动的Σ-Δ转换器(sigma-delta converter)。根据另外实施例，所述AFE装置可经设计成当所述时钟输入处的时钟信号在已定义逻辑电平下保持达某一时间或浮动时自动地重设。根据另外实施例，所述AFE可布置于包括外部引脚的外壳内，且其中所述外部引脚中的一些经配置以由施加到所述外部引脚中的一些的相应信号来编程所述操作模式和所述ADC。根据另外实施例，所述信号可选自电力供应器和接地或任何其它固定DC电压电平，或由浮动节点检测器选择。根据另外实施例，过采样率可由所述外部引脚中的至少一个编程。根据另外实施例，引脚可被提供用于编程所述串行接口的所述操作模式。根据另外实施例，增益可由所述引脚中的至少一个编程。根据另外实施例，两个引脚可被提供用于编程所述增益。根据另外实施例，帧可包括帧寄存器值和帧数据，且其中帧在数据就绪信号由所述ADC产生之后发射通过所述串行接口。根据另外实施例，所述帧可包括所述AFE装置的参数设定。根据另外实施例，所述帧可在连续数据就绪信号之间被重复n次。根据另外实施例，所述帧中每一者可并入待从另一帧辨识的帧计数。根据另外实施例，所述帧可含有检验和及/或CRC校验和，使得可验证和保证数据发射的完整性。根据另外实施例，可所述校验和及/或CRC校验和可被放置在所述帧结束处。根据另外实施例，所述AFE装置可包括多个多功能引脚，且一个外部引脚可经配置以设定所述装置的操作模式，其中在第一模式中，所述装置用所述双线串行接口而操作且使用外部引脚来编程所述AFE装置，且在第二模式中，所述装置用标准输入/输出串行数字接口而操作来编程所述AFE装置。根据另外实施例，在初始化阶段中，所述AFE装置可使用单线协议或UART接口以编程部件，且接着，所述部件自动地返回到所述双线模式中。

根据另一实施例，提供一种操作模拟前端(AFE)装置的方法，所述AFE装置包括：模/数转换器；以及串行接口，其可在第一操作模式与第二操作模式之间切换，所述方法可包括如下步骤：借助于外部引脚来选择所述第一操作模式或所述第二操作模式，其中在所述第一操作模式中，所述串行接口在双向串行接口模式中操作，且在所述第二操作模式中，所述串行接口在单向双线串行接口模式中操作，其中所述单向双线串行接口模式仅使用时钟输入和数据输出信号线；借助于外部引脚来编程所述模/数转换器(ADC)；以及通过所述串行接口发射所述ADC获取的数字值，其中当选择所述第二操作模式时，所述ADC与供应到所述时钟输入的时钟同步地操作。

根据所述方法的另外实施例，所述方法可进一步包括当选择所述第二操作模式时在所述数据输出信号线处输出以帧为基础的数据。根据所述方法的另外实施例，帧可包括帧寄存器值，继之以所述ADC数字值。根据所述方法的另外实施例，所述AFE装置可包括增益放大器，且所述方法进一步包括当选择所述第二操作模式时借助于外部引脚来编程所述增益放大器。根据所述方法的另外实施例，所述帧可包括所述AFE装置的参数设定。根据所述方法的另外实施例，可在所述ADC的连续数据就绪信号期间输出若干帧。