一种用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路的制作方法

文档序号:12600183阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路至少包括:

I/O PAD端;

输入驱动电路,与所述I/O PAD端连接,用于将所述I/O PAD端上的片外设备输入信号传输到芯片内部;

输出驱动电路,与所述I/O PAD端连接,用于将芯片内部输出信号经所述I/O PAD端传输到片外设备;

其中,在所述I/O PAD端输入电压为I/O电源电压或高于I/O电源电压的容限电压时,所述输入输出接口电路适于通过所述输入驱动电路和/或所述输出驱动电路实现正常的信号传输而无漏电产生,进而实现所述输入输出接口电路的I/O电源电压适用于宽I/O电源电压范围。

2.根据权利要求1所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述输入驱动电路至少包括:

输入电平转换模块,用于接收所述芯片内部发出的输入控制信号,并对其进行电平转换;

电压保护模块,与所述输入电平转换模块连接,用于根据电平转换后的所述输入控制信号,控制所述I/O PAD端输入电压的电压信号是否进行有压降传递;

输入信号传输模块,与所述电压保护模块连接,用于在所述I/O PAD端输入电压为I/O电源电压时,将所述I/O PAD端输入电压的电压信号进行无压降传递,并对所述I/O PAD端上的所述片外设备输入信号进行传输;在所述I/O PAD端输入电压为高于I/O电源电压的容限电压时,将所述I/O PAD端输入电压的电压信号进行有压降传递,并对所述I/O PAD端上的所述片外设备输入信号进行传输;

缓冲模块,分别与所述电压保护模块和所述输入信号传输模块连接,用于将所述片外设备输入信号缓冲后传输到所述芯片内部。

3.根据权利要求2所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述输入信号传输模块至少包括:由第一NMOS管和第一PMOS管组成的第一传输门,所述第一PMOS管的N阱浮空;其中:

在所述I/O PAD端输入电压为I/O电源电压时,所述第一PMOS管的N阱电压为I/O电源电压,所述I/O PAD端输入电压的电压信号通过所述第一传输门进行无压降传递;

在所述I/O PAD端输入电压为高于I/O电源电压的容限电压时,所述第一PMOS管的N阱浮空且所述第一PMOS管关闭,所述I/O PAD端输入电压的电压信号通过所述第一NMOS管进行有压降传递。

4.根据权利要求2所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述输入驱动电路还包括:

静电防护模块,分别与所述缓冲模块和所述输入信号传输模块连接,用于对所述缓冲模块和所述输入信号传输模块进行静电防护。

5.根据权利要求4所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述静电防护模块至少包括:GGNMOS管。

6.根据权利要求1所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述输出驱动电路至少包括:

预驱动级单元,用于根据所述芯片内部发出的输出控制信号和所述芯片内部输出信号,输出预驱动信号和漏电保护信号,并对所述输入输出接口电路进行漏电保护;

输出驱动级单元,与所述预驱动级单元连接,用于将所述预驱动信号经所述I/O PAD端传输到所述片外设备,以驱动所述片外设备;同时,根据所述漏电保护信号判断所述输入输出接口电路的工作模式,并在所述输入输出接口电路工作在输入模式时,驱动所述预驱动级单元对所述输入输出接口电路进行漏电保护。

7.根据权利要求6所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述预驱动级单元至少包括:

逻辑运算模块,用于接收所述输出控制信号和所述芯片内部输出信号,并对所述输出控制信号和所述芯片内部输出信号进行逻辑运算;

输出电平转换模块,与所述逻辑运算模块连接,用于在逻辑运算后对所述输出控制信号和所述芯片内部输出信号进行电平转换,以输出所述预驱动信号和所述漏电保护信号;

预输出信号传输模块,与所述输出电平转换模块连接,用于对所述预驱动信号和所述漏电保护信号进行传输;

漏电保护模块,与所述预输出信号传输模块连接,用于在所述输入输出接口电路工作在输入模式时,对所述输入输出接口电路进行漏电保护,以防止漏电。

8.根据权利要求7所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述预输出信号传输模块至少包括:由第二NMOS管和第二PMOS管组成的第二传输门,由第三NMOS管和第三PMOS管组成的第三传输门,所述第二PMOS管和所述第三PMOS管的N阱均浮空;其中:

在所述输入输出接口电路工作在输出模式时,所述第二PMOS管和所述第三PMOS管的N阱电压均为I/O电源电压,从而实现所述芯片内部输出信号从所述芯片内部向所述片外设备的正常传输;

在所述输入输出接口电路工作在输入模式时,所述第二PMOS管和所述第三PMOS管的N阱均浮空,且所述第二PMOS管和所述第三PMOS管均关闭,从而使所述输入输出接口电路实现正常的信号传输而无漏电产生。

9.根据权利要求6所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述输出驱动级单元至少包括:

驱动模块,用于接收所述预驱动信号和所述漏电保护信号,将所述预驱动信号经所述I/O PAD端传输到所述片外设备,以驱动所述片外设备;同时,根据所述漏电保护信号判断所述输入输出接口电路的工作模式,并在所述输入输出接口电路工作在输入模式时,驱动所述预驱动级单元对所述输入输出接口电路进行漏电保护。

10.根据权利要求9所述的用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路,其特征在于,所述驱动模块至少包括:驱动PMOS管,漏电保护控制PMOS管,层叠NMOS管,以及驱动NMOS管;所述驱动PMOS管的源极接入所述I/O电源电压,所述驱动PMOS管的漏极和所述I/O PAD端连接,且所述驱动PMOS管的N阱浮空,所述驱动PMOS管的栅极接入所述预驱动信号;所述漏电保护控制PMOS管的源极接入所述I/O电源电压,所述漏电保护控制PMOS管的漏极和N阱连接,且所述漏电保护控制PMOS管的N阱浮空,所述漏电保护控制PMOS管的栅极接入所述漏电保护信号;所述层叠NMOS管的漏极和驱动PMOS管的漏极连接,所述层叠NMOS管的栅极接入I/O电源电压,所述驱动NMOS管的源极接地,所述驱动NMOS管的漏极与所述层叠NMOS管的源极相连,所述驱动NMOS管的栅极接入所述预驱动信号;其中:

在所述输入输出接口电路工作在输出模式时,所述驱动PMOS管和所述漏电保护控制PMOS管的N阱均为I/O电源电压,从而实现所述芯片内部输出信号从所述芯片内部向所述片外设备的正常传输;

在所述输入输出接口电路工作在输入模式时,所述驱动PMOS管和所述漏电保护控制PMOS管的N阱均浮空,从而驱动所述预驱动级单元对所述输入输出接口电路进行漏电保护,进而实现所述输入输出接口电路正常的信号传输而无漏电产生。

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