电路系统的制作方法

本发明关于静电放电的技术领域，尤指一种电路系统，用以防止静电放电干扰。

背景技术：

静电放电(electrostaticdischarge,esd)是造成大多数的电子元件或电子系统受到过度电性应力(electricaloverstress,eos)破坏的主要因素。这种破坏会导致半导体元件以及电脑系统等的永久性毁坏，因而影响积体电路(integratedcircuit,ic)的电路功能，而使得电子产品工作不正常。

为防止静电放电(esd)破坏，一般会于一内部电路与电源之间设置一静电放电箝位电路。图1是一已知具有静电放电箝位电路的示意图。如图1所示，在一内部功能电路120与电源之间设置一静电放电箝位电路110，以防止静电放电(esd)破坏该内部功能电路120。当电源上有一正突波电压时，正突波电压的主要能量会流经该静电放电箝位电路110，以免正突波电压破坏该内部功能电路120。

虽然正突波电压的主要能量由该静电放电箝位电路110所吸收，然而仍可能会有部分正突波电压的能量流入该内部功能电路120，而对该内部功能电路120造成影响。因此，已知静电放电电路结构仍不甚理想而有予以改善的空间。

技术实现要素：

本发明的目的主要在提供一电路系统可有效防止静电放电干扰，在静电放电发生时，将电源上的正突波电压或接地(gnd)上的负突波电压迅速有效地与内部电路阻隔，进而保护相关电路。

依据本发明的一特色，本发明提出一种电路系统，用以防止静电放电干扰，其包括一静电放电箝位电路、一内部功能电路、一动态接 地切换电路。该静电放电箝位电路具有一第一端及一第二端，分别连接至一电源的一高电位及一接地，以渲泄该电源产生的静电。该内部功能电路耦合至该电源及该静电放电箝位电路。该动态接地切换电路具有一第一输入端及一第一输出端，该第一输入端连接至该电源的接地，该第一输出端连接至该内部功能电路，其中，当在该电源的接地端具有一负突波电压时，该动态接地切换电路于该静电放电箝位电路与该内部功能电路间由一低电阻路径切换形成一高电阻路径，以阻隔该负突波电压进入该内部功能电路；

其中，还包含一动态电源切换电路，该动态电源切换电路具有一第二输入端及一第二输出端，该第二输入端连接至该电源的高电位，该第二输出端连接至该内部功能电路，其中，当在该电源的高电位端具有一正突波电压时，该动态高电位切换电路于该静电放电箝位电路与该内部功能电路之间由一低电阻路径切换形成一高电阻路径，以阻隔该正突波电压进入该内部功能电路。

附图说明

图1是一已知具有静电放电箝位电路的示意图。

图2是本发明一实施例的有效防止静电放电干扰的电路系统的方块图。

图3是本发明的动态接地切换电路的电路图。

图4是本发明的动态电源切换电路的电路图。

图5是本发明与已知技术的比较的模拟示意图。

图6是本发明一实施例的该动态接地切换电路的电路图。

图7是本发明一实施例的该动态电源切换电路的电路图。

图8是发明另一实施例的该动态接地切换电路的电路图。

图9是本发明另一实施例的该动态电源切换电路的电路图。

图10是本发明再一实施例的该动态接地切换电路的电路图。

图11是本发明再一实施例的该动态电源切换电路的电路图。

图12是本发明一实施例的该动态接地切换电路的一延伸的示意图。

图13是本发明一实施例的该动态电源切换电路的一延伸的示意 图。

图14是本发明一实施例的该动态接地切换电路的另一延伸的示意图。

图15是本发明一实施例的该动态电源切换电路的另一延伸的示意图。

符号说明：

静电放电箝位电路110内部功能电路120

电路系统200

静电放电箝位电路装置210内部功能电路220

动态接地切换电路230动态电源切换电路240

第一端211第二端213

高电位vdd接地gnd

第一输入端input1第一输出端output1

第二输入端input2第二输出端output2

第一p型晶体管p1第一n型晶体管n1

第二n型晶体管n2第一电阻r1

电容c1

第一接点a1第二接点a2

第二p型晶体管p2第三p型晶体管p3

第三n型晶体管n3第二电阻r2

第二电容c2

第三接点a3第四接点a4

长通道n型晶体管nlong-length

第一控制电路610

长通道p型晶体管plong-length

第二控制电路710

第一电流源i1第二电流源i2

第三n型晶体管nchannel

第三p型晶体管pchannel

反相电路1201。

具体实施方式

图2是依据本发明一实施例的一种有效防止静电放电干扰的电路系统200的方块图。如图2所示，此电路系统200可由一静电放电箝位电路(electrostaticdischarge,esd)装置210、一内部功能电路220、一动态接地切换电路230、及一动态电源切换电路240构成。

请参照图2，静电放电箝位电路210连接至一电源，其具有一高电位vdd及一接地gnd。静电放电箝位电路210具有第一端211连接高电位vdd，以及第二端213连接于接地gnd，使得可渲泄电源所产生的静电。

内部功能电路220耦合至该电源及该静电放电箝位电路210，以由该电源供电。

如图2，动态接地切换电路230具有第一输入端input1及第一输出端output1，且第一输入端input1连接至该电源的接地gnd，第一输出端output1连接至内部功能电路220，其中，当电源的接地端gnd不具有一负突波电压时，动态接地切换电路230于该静电放电箝位电路210与该内部功能电路220间形成一低电阻路径，而当该电源的接地端gnd具有一负突波电压时，动态接地切换电路230于该静电放电箝位电路210与该内部功能电路220间由该低电阻路径切换形成一高电阻路径，以阻隔该负突波电压进入该内部功能电路220。也就是说，在正常操作或在电源接地端无负突波电压产生时，动能接地切换电路230可维持低电阻路径，而在负突波电压产生时，即由低电阻路径切换形成高电阻路径。

如图2所示，动态电源切换电路240具有一第二输入端input2及一第二输出端output2，且第二输入端input2连接至该电源的高电位vdd，该第二输出端output2连接至该内部功能电路220，其中，当该电源的高电位vdd不具有一正突波电压时，该动态电源切换电路240于该静电放电箝位电路210与该内部功能电路220间形成一低电阻路径，而当该电源的高电位端vdd具有一正突波电压时，该动态高电位切换电路240于该静电放电箝位电路210与该内部功能电路220之间由该低电阻路径切换形成一高电阻路径，以防止并阻隔该正突波电 压进入该内部功能电路220。也就是说，在正常操作或在电源高电位vdd无正突波电压产生时，动能电源切换电路240可维持低电阻路径，而在正突波电压产生时，即由低电阻路径切换形成高电阻路径。

图3及图4分别是依据本发明一实施例的动态接地切换电路230及动态电源切换电路240的电路图。如图3所示，该动态接地切换电路230可由一第一p型晶体管p1、一第一n型晶体管n1、一第二n型晶体管n2、一第一电阻r1、及一第一电容c1组成。

如图3，该第一p型晶体管p1的一源极s连接至该高电位vdd，其栅极g连接至一介于第一电阻r1与第一电容c1之间的第一接点a1，其漏极d连接至一第二接点a2。该第一n型晶体管n1的一漏极d连接至该第二接点a2，其栅极g连接至该第一接点a1，其源极s连接至该第一输入端input1。该第二n型晶体管n2的一漏极d连接至该第一输出端output1，其栅极g连接至该第二接点a2，其源极s连接至该第一输入端input1。该第一电容c1的一端连接至该高电位vdd，其另一端连接至该第一接点a1。该第一电阻r1的一端连接至该第一接点a1，其另一端连接至该第一输入端input1。

当该电源的接地gnd并无由静电所形成的负突波电压时，该第一接点a1的电压为一低电位，使该第一p型晶体管p1导通，该第二接点a2的电压为该高电位vdd，导通该第二n型晶体管n2，以于该第一输入端input1与该第一输出端output1之间形成低电阻路径。

当该电源的接地gnd具有由静电所形成的负突波电压时，由于该第一电容c1连接至该第一接点a1，因此该第一接点a1的电压不会立刻被下拉至负突波电压，故该第一接点a1的电压高于该第一输入端input1的电压，使该第一n型晶体管n1导通，该第二接点a2的电压下降，提高第二n型晶体管n2的电阻，使得于该第一输入端input1与该第一输出端output1之间形成该高电阻路径。

再如图4所示，该动态电源切换电路240包含一第二p型晶体管p2、一第三p型晶体管p3、一第三n型晶体管n3、一第二电阻r2、及一第二电容c2。

该第二p型晶体管p2的一源极s连接至该第二输入端input2，其栅极g连接至一介于第二电阻r2与第二电容c2之间的第三接点 a3，其漏极d连接至一第四接点a4。该第三n型晶体管n3的一漏极d连接至该第四接点a4，其栅极g连接至该第三接点a3，其源极s连接至该电源的接地gnd。该第三p型晶体管p3的一漏极d连接至该第二输出端output2，其栅极g连接至该第四接点a4，其源极s连接至该第二输入端input2。该第二电容c2的一端连接至该接地gnd，其另一端连接至该第三接点a3，该第二电阻r2的一端连接至该第三接点a3，其另一端连接至该第二输入端input2。

当该电源的该高电位vdd并无一由静电所形成的正突波电压时，该第三接点a3的电压为该高电位，以使该第三n型晶体管n3导通，该第四接点a4的电压为低电位，导致该第三p型晶体管p3导通，于该第二输入端input2与该第二输出端output2之间形成该低电阻路径。

当该电源的高电位vdd具有由静电所形成的正突波电压时，由于有该第二电容c2连接至该第三接点a3，因此该第三接点a3的电压不会立刻被上拉至正突波电压，因此该第三接点a3的电压小于该第二输入端input2的电压，以使该第二p型晶体管p2导通，并使该第四接点a4的电压上升，提高该第三p型晶体管的电阻，使得于该第二输入端input2与该第二输出端output2之间形成该高电阻路径。

图5是本发明实施例与已知技术比较的模拟示意图。其模拟图4中的该动态电源切换电路240，并于图5中绘示该第三p型晶体管p3的电阻，而已知技术仅使用单一p型晶体管作为电源开关(powerswitch)，并无其他相关辅助电路。如图5所示，当正突波电压产生时，本发明实施例中第三p型晶体管p3的电阻逐渐随着正突波电压变大而变大，而已知技术p型晶体管的电阻随着正突波电压变大而变小。亦即，本发明实施例在电源高电位具有一由静电所形成的正突波电压时，可于该第二输入端input2与该第二输出端output2之间动态电源切换电路可由低电阻路径切换形成该高电阻路径。同样地，本发明技术在电源的接地具有一由静电所形成的负突波电压时，可于该第一输入端input1与该第一输出端output1之间动态接地切换电路可由低电阻路径切换形成该高电阻路径。其工作原理不再赘述。

图6及图7分别是依据本发明另一实施例的动态接地切换电路230 及动态电源切换电路240的电路图。如图6所示，动态接地切换电路230可包含一第一p型晶体管p1、一第一n型晶体管n1、一第二n型晶体管n2、一第一电容c1、一长通道n型晶体管nlong-length、及一第一控制电路610。相较于图3的实施例，主要差别在于使用长通道n型晶体管nlong-length取代该第一电阻r1，并由该第一控制电路610控制该长通道n型晶体管nlong-length的电阻值。同时，该第一控制电路610可依据一控制讯号(controlsignal)以控制该第一接点a1的电压，进而控制该第二n型晶体管n2的导通与否。其工作原理可参照上述实施例的说明得知，故在此不再赘述。

再如图7所示，该动态电源切换电路240包含一第二p型晶体管p2、一第三p型晶体管p3、一第三n型晶体管n3、一第二电容c2、一长通道p型晶体管plong-length、及一第二控制电路710，相同地，其工作原理亦可参照上述实施例的说明得知，故在此不再赘述。

图8及图9分别是依据本发明再一实施例的动态接地切换电路230及动态电源切换电路240的电路图。如图8所示，该动态接地切换电路230包含一第一p型晶体管p1、一第一n型晶体管n1、一第二n型晶体管n2、一第一电容c1、及一第一电流源i1。本实施例与图3主要差别在于以第一电流源i1取代该第一电阻r1。使用该第一电流源i1，可用电流镜方式(currentmirror)产生该第一电流源i1，亦即控制电流镜的电流即可改变该第一电流源i1的阻值，因此在本实施例时，可不需使用固定阻值的第一电阻r1。其工作原理可参照上述实施例的说明得知，故在此不再赘述。

再如图9所示，该动态电源切换电路240包含一第二p型晶体管p2、一第三p型晶体管p3、一第三n型晶体管n3、一第二电容c2、及一第二电流源i2。本实施例与图4主要差别在于用第二电流源i2取代该第二电阻r2，其工作原理可参照上述实施例的说明得知，故在此不再赘述。

图10及图11分别是依据本发明又一实施例的动态接地切换电路230及动态电源切换电路240的电路图。如图10所示，该动态接地切换电路230包含一第一p型晶体管p1、一第一n型晶体管n1、一第二n型晶体管n2、一第一电阻r1、一第一电容c1及一第三n型晶 体管nchannel。本实施例与图3主要差别在于新增该第三n型晶体管nchannel。该第三n型晶体管nchannel可于该第一输入端input1与该第一输出端output1之间提供一中间电阻路径，其电阻值(ron)大于第二n型晶体管n2导通时的电阻值。例如，第三n型晶体管的电阻值可为约几10欧姆，但不以此为限。

当该电源的接地gnd并无一由静电所形成的负突波电压时，该第二n型晶体管n2导通，并于该第一输入端input1与该第一输出端output1之间形成该低电阻路径，其阻值例如可约为几欧姆，但不以此为限。由于该第二n型晶体管n2导通所形成电阻路径的电阻值小于该第三n型晶体管nchannel所提供的电阻路径的电阻值，而由于并联的关系，因此电源的电流主要流经该第二n型晶体管n2。

当该电源的接地gnd具有一由静电所形成的负突波电压时，提高该第二n型晶体管n2的电阻值，并于该第一输入端input1与该第一输出端output1之间形成该高电阻路径。由于该第二n型晶体管n2所形成的该高电阻路径的电阻值远大于该第三n型晶体管nchannel所提供的电阻路径的电阻值，且由于并联的关系，因此电源的电流主要流经该第三n型晶体管nchannel。亦即，当该第二n型晶体管n2形成该高电阻路径时，可经由该第三n型晶体管nchannel对该内部功能电路220提供电流。同时，由于该第三n型晶体管nchannel电阻路径的电阻值大于该第二n型晶体管n2导通所形成电阻路径的电阻值，故可阻隔负突波电压进入该内部功能电路220。

再如图11所示，该动态电源切换电路240包含一第二p型晶体管p2、一第三p型晶体管p3、一第三n型晶体管n3、一第二电阻r2、一第二电容c2及一第三p型晶体管pchannel。其工作原理可参照图10的说明得知，故在此不再赘述。

图12是本发明的图3的动态接地切换电路230的一延伸。如图12所示，其与图3主要区别在于具有两级反相电路1201(图3仅具有一级由p1及n1构成的反相电路)。而由于图12的动态接地切换电路230有两级反相电路1201，所以电容c1与电阻r1的位置互换。其工作原理可参照图3的说明得知，故在此不再赘述。由于该第二n型晶体管 n2为大电流元件，图12新增一级反相电路，其还能推动该第二n型晶体管n2。

图13是本发明的图4的动态电源切换电路240的一延伸。如图13所示，其与图4主要区别在于具有两级反相电路1201(图4仅具有一级由p2及n3构成的反相电路)。而由于图13的动态电源切换电路240有两级反相电路1201，所以电容c2与电阻r2的位置互换。其工作原理可参照图4的说明得知，故在此不再赘述。

图14是本发明的图12的动态电源切换电路240的另一延伸。其与图12主要区别在于具有两级以上的反相电路1201。图15是本发明的图13的动态电源切换电路240的另一延伸。其与图13主要区别在于具有两级以上的反相电路1201。图14至图15中的电路，本领域技术人员基于本案先前说明可得知其工作原理，故在此不再赘述。

由前述说明可知，相较于已知技术，本发明提出一种电路系统架构可有效防止静电放电干扰，其可阻隔静电放电箝位电路进行esd放电时的剩余静电放电能量，据以有效地保护相关电路。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，并不用来局限本发明范围，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。