阅读说明：本技术 一种用于气体传感器接口电路的新型iic模块 (Novel IIC module for gas sensor interface circuit ) 是由 任明远 刘驰 高天航 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于气体传感器接口电路的新型IIC模块,涉及集成电路设计领域。该模块用于气体传感器接口电路,实现数据的双向传输,基本框架如图1所示,它包括传感器模块(1),信号读取模块(2),模数转换模块(3),新型IIC模块(4),主机(5),数模转换模块(6),本发明主要针对传感器接口电路传输延迟长,数据单向传输问题,通过新型IIC模块(4)中的数据缓冲模块(401)、移位寄存器模块(402)、SDA线和SCL线,将数据进行缓冲和转换,并且由SDA和SCL线传输,使数据传输延迟减小,数据进行双向传输。(The invention discloses a novel IIC module for a gas sensor interface circuit, and relates to the field of integrated circuit design. The module is used for a gas sensor interface circuit, bidirectional transmission of data is realized, a basic framework is shown in figure 1 and comprises a sensor module (1), a signal reading module (2), an analog-to-digital conversion module (3), a novel IIC module (4), a host (5) and a digital-to-analog conversion module (6), the module mainly aims at the problems of long transmission delay and unidirectional data transmission of the sensor interface circuit, data are buffered and converted through a data buffer module (401), a shift register module (402), an SDA line and an SCL line in the novel IIC module (4), and the data are transmitted through the SDA line and the SCL line, so that the data transmission delay is reduced, and the data are transmitted in a bidirectional mode.)

一种用于气体传感器接口电路的新型IIC模块

技术领域

本发明涉及一种用于气体传感器接口电路的新型IIC模块，其中涉及了传感器模块（1），信号读取模块（2），模数转换模块（3），新型IIC模块（4），主机（5），数模转换模块（6），属于集成电路设计领域。

背景技术

在近些年，传感器已经普遍应用在军事科技、工业、农业等各个领域，随着需求的不断改变，集成电路领域设计水平的不断提高，具有数字化输出、传输性能强的传感器更加能够适应市场的需求，因此通过对气体传感器接口电路设计进行改进，来实现传输性能的提高非常重要。

发明内容

本发明的目的在于在现有技术的基础上，提供了一种用于气体传感器接口电路的新型IIC模块（4），在确保原有气体传感器接口电路的基本功能的基础上，实现数字信号的双向传输，提升传感器的传输速度和接口电路负载能力，因此在原有气体传感器接口电路基础上增加了新型IIC模块（4），采用带有反相器链的数据缓冲器减少延时、增加带负载能力，采用移位寄存器实现数据的串并行转换，可以从外部传输串行数字信号。

本发明的上述目的主要是通过以下的方案实现的：

一种气体传感器接口电路基本框架如图1所示，其特征在于，包括传感器模块（1），信号读取模块（2），模数转换模块（3），新型IIC模块（4），主机（5），数模转换模块（6），其中：

传感器模块（1）：用于将外部气体转换为待测信号；

信号读取模块（2）：用于读取传感器模块（1）产生的待测信号，将待测信号转化为电压信号再进行放大，同时消除干扰信号；

模数转换模块（3）：用于将信号读取模块（2）放大后电压信号转换为并行数字信号；

IIC模块（4）：用于将并行数字信号转换为串行数字信号，并将串行数字信号传输到主机（5）；

主机（5）：用于接收串行数字信号，并将外部串行数字信号传给新型IIC模块（4）；

数模转换模块（6）：用于将新型IIC模块（4）输出的串行数字信号转换为并行数字信号传回信号读取模块（2）。

上述所提到的新型IIC模块（4）包括：数据缓冲器模块（401）和移位寄存器模块（402），并且移位寄存器模块（402）由并入串出模块（403）和串入并出模块（404）构成；其中：

数据缓冲器模块（401）：由n+1个反相器链构成，用于缓冲模数转换模块（3）的并行数字信号，减少延时，增强带负载能力；

移位寄存器模块（402）：用于将数据缓冲器模块（401）中的并行数字信号转换为串行数字信号，输入到SDA线和SCL线，再通过SDA线和SCL线传到主机（5）中；

并入串出模块（403）：用于接收数据缓冲器模块（401）的并行数字信号，将并行数字信号转换为串行数字信号；

串入并出模块（404）：用来将主机（5）传输的串行数字信号通过SDA线和SCL线传输转换，成并行数字信号。

上述所提到的串入并出模块（404）具体电路如图2所示，包括n个相同的D触发器，并行输出n个数据，D触发器A1的CK端与时钟信号CLK连接，D端与SDA线和SCL线连接，SDA线和SCL线传输的串行数字信号DATA-IN输入到D端，Q端与D触发器A2的D端相连， n个D触发器依次按照此方式连接构成串入并出模块（404）。

上述所提到串入并出模块（404）的D触发器的结构如图2所示，包括PMOS管M1，PMOS管M2，PMOS管M3，PMOS管M8，PMOS管M10，PMOS管M13，PMOS管M14，NMOS管M4，NMOS管M5，NMOS管M6，NMOS管M7，NMOS管M9，NMOS管M11，NMOS管M12，NMOS管M15；其中：PMOS管M1栅极与NMOS管M4栅极相连，构成D触发器CK端，源极与电源VDD相连，漏极与NMOS管M4漏极、PMOS管M2和NMOS管M6栅极相连，并且连接时钟信号CLK'，PMOS管M2栅极与NMOS管M6栅极、PMOS管M1和NMOS管M4漏极相连，并且连接时钟信号CLK'，源极与电源VDD相连，漏极与NMOS管M6漏极、PMOS管M3和NMOS管M7栅极相连，并且与时钟信号CLK相连，PMOS管M3栅极与NMOS管M7栅极、PMOS管M2和NMOS管M6漏极相连，并且连接时钟信号CLK，源极与电源VDD相连，漏极与NMOS管M7漏极相连，构成D触发器F端，PMOS管M8栅极接时钟信号CLK，源极与NMOS管M9源极相连，构成D触发器D端，漏极与NMOS管M9漏极、PMOS管M10和NMOS管M11栅极相连，PMOS管M10栅极与NMOS管M11栅极、PMOS管M8和NMOS管M9漏极相连，源极与电源VDD相连，漏极与NMOS管M11漏极、PMOS管M13和NMOS管M12源极相连，PMOS管M13栅极接时钟信号CLK'，源极与NMOS管M12源极、PMOS管M10和NMOS管M11漏极相连，漏极与NMOS管M12漏极、PMOS管M14和NMOS管M15栅极相连，PMOS管M14栅极与NMOS管M15栅极相连，源极与电源VDD相连，漏极与NMOS管M15漏极相连构成D触发器Q端，NMOS管M4源极与NMOS管M5漏极相连，NMOS管M5栅极，构成D触发器f端，源极与地相连，NMOS管M6、M7源极接地，NMOS管M9栅极接时钟信号CLK'，NMOS管M11源极与地相连，NMOS管M12栅极接时钟信号CLK，NMOS管M15源极与地连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明主要设计了一种用于气体传感器接口电路的新型IIC模块，对于传输延迟长，数据单向传输问题，通过新型IIC模块（4）中的数据缓冲模块（401）、移位寄存器模块（402）、SDA线和SCL线，将数据进行缓冲和转换，并且由SDA和SCL线传输，使数据传输延迟减小，数据进行双向传输。

附图说明

图1为本发明一种用于气体传感器接口电路基本框架图；

图2为本发明一种用于气体传感器接口电路的新型IIC模块的串入并出模块（404）电路图。

具体实施方式

为了进一步的介绍本发明的具体内容，新型IIC模块（4）的结构特性，新型IIC模块（4）的具体实现功能，以及新型IIC模块（4）内部每个电路结构的作用。具体结合附图对本发明进行详述。

如图1所示，本发明提出了一种用于气体传感器接口电路基本框架图，包括了包括传感器模块（1），信号读取模块（2），模数转换模块（3），新型IIC模块（4），主机（5），数模转换模块（6），数据缓冲器模块（401），移位寄存器模块（402），并入串出模块（403），串入并出模块（404），SDA线和SCL线，气体传感器的传感器模块（1）将外部气体转换为待测信号，然后通过信号读取模块（2）读取传感器模块（1）待测信号，将待测信号转换为电压信号，之后进行放大并输入到模数转换模块（3），由模数转换模块（3）将放大后的电压信号转换为并行数字信号，之后将并行数字信号输入到数据缓冲器模块（401）进行缓冲，缓冲后的并行数字信号输入到移位寄存器模块（402）中的并入串出模块（403）中，将并行数字信号变为串行信号，将此串行信号输入到SDA线和SCL线，之后SDA线和SCL线与主机（5）连接，实现串行数字信号的输出；同样，主机（5）将串行数字信号传输到SDA线和SCL线上，输入到移位寄存器模块（402）中的串入并出模块（404），使其转换为并行数字信号，并将并行数字信号输入到数模转换模块（6）中转换成模拟信号，并将模拟信号传到信号读取模块（2）最终传回传感器模块（1）作为数字信号的输入，实现了双向传输。

如图2所示，串入并出模块（404）由n个D触发器构成，其中时钟信号CLK'为时钟信号CLK的相反信号，在时钟信号CLK输入到D触发器CK端时，串行数字信号DATA-IN输入到D触发器D端，输出端Q数据等于输入端D数据DATA-IN，当下一个时钟信号CLK输入到D触发器CK端时，当前D触发器接收新的数据，下一个D触发器接收之前的串行数字信号DATA-IN，就这样按顺序依次寄存，产生数据的串入并出，其中D触发器f端连接NMOS管M5，连接时钟信号CLKS，用来对触发器复位，当时钟信号CLKS为低电平时，NMOS管M5导通，使D触发器进行复位，当时钟信号CLKS为高电平时，f端不进行复位，暂时挂起，避免触发器长时间工作，导致D触发器的性能受到影响。

综上所述为本发明的具体实施方案，本发明的原理已叙述在上述的说明中。本发明的保护范围不仅仅局限于此。本专业领域的任何设计人员在本发明的披露范围内做出的简单的结构变化，均属于本次发明范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的范围为标准。