预加重电路及利用ESD保护器件实现预加重的高速接口电路的制作方法

本实用新型涉及接口电路设计领域，具体涉及预加重电路及利用ESD保护器件实现预加重的高速接口电路。

背景技术：

随着工艺不断的发展，系统工作频率不断的提高，芯片的输出接口电路成了制约芯片工作频率的主要因素。决定芯片输出接口电路工作频率两个关键的因素是电压转换速率(Slew Rate)和输出接口信号的电容负载。

传统的输出接口电路如图1所示：

上拉驱动器P1，下拉驱动器N1。PESD是栅极接电源的上拉ESD保护电路， PESD的栅极通过电阻R2接到电源VDD上。NESD是栅极接地(VSS)的下拉ESD 保护电路，NESD的栅极通过电阻R1接到VSS上。电阻R1和电阻R2的电阻值比较大，一般在1k～10K Ohm。这种传统的输出接口电路，输出接口信号翻转慢，从而影响到工作频率。

技术实现要素：

为了解决现有的输出接口电路工作频率低的技术问题，本实用新型的目的之一提供一种预加重电路；本实用新型的目的之二为提供一种利用ESD保护器件实现预加重的高速接口电路。

本实用新型的技术解决方案为：

一种提高输出接口电路工作频率的方法，其特殊之处在于包括以下步骤：

S1)产生一个高频率上拉脉冲信号emp_p和一个高频率下拉脉冲信号emp_n；上拉脉冲信号emp_p的脉宽比输入信号inp窄且方向相反；下拉脉冲信号emp_n的脉宽比输入信号inp窄且方向相反；输入信号inp的下降沿处 emp_n为高；输入信号inp的上升沿处emp_p为低；

S2)将上拉脉冲信号emp_p转换为上拉瞬间开启信号g_pesd；

将下拉脉冲信号emp_n转换为下拉瞬间开启信号g_nesd；

下拉脉冲信号emp_n为高时，下拉瞬间开启信号g_nesd打开ESD保护器件NESD；下拉脉冲信号emp_n的前一个脉冲的下降沿到下一个脉冲的上升沿段，下拉瞬间开启信号g_nesd关闭ESD保护器件NESD；

上拉脉冲信号emp_p为低时，下拉瞬间开启信号g_pesd打开ESD保护器件PESD；上拉脉冲信号emp_p前一个脉冲的上升沿到下一个脉冲的下降沿段，下拉瞬间开启信号g_pesd关闭ESD保护器件PESD；

S3)瞬间开启信号g_pesd打开上拉ESD保护器件PESD，拉高输出接口电路的输出信号outp；瞬间开启信号g_nesd打开下拉ESD保护器件NESD，拉低输出接口电路的输出信号outp。

进一步的，为了实现下拉ESD保护器件NESD的瞬间开启，S2)中通过电容c_p将上拉脉冲信号emp_p转换为上拉瞬间开启信号g_pesd；通过电容c_n 将上拉脉冲信号emp_n转换为下拉瞬间开启信号g_pesd。

本实用新型还提供一种N型预加重电路，具体包括

反相器组：对输入信号inp进行延时处理得到反相信号inp_n_n；

或非门Nor1：输入信号inp与反相信号inp_n_n进行处理，得到下拉脉冲信号emp_n，下拉脉冲信号emp_n的脉冲宽度等于反相器的总延时之和；

和电容c_n：下拉脉冲信号emp_n进行处理产生下拉瞬间开启信号g_nesd，当下拉脉冲信号emp_n为高时，下拉瞬间开启信号g_nesd打开ESD 保护器件NESD；下拉脉冲信号emp_n的前一个脉冲的下降沿到下一个脉冲的上升沿段，下拉瞬间开启信号g_nesd关闭ESD保护器件NESD。

进一步的，一般反相器组包括三个串联的反相器。

本实用新型还提供一种P型预加重电路，具体包括

反相器组：对输入信号inp进行延时处理得到反相信号inp_n_p；

与非门Nand1：对输入信号inp与反相信号inp_n_p进行处理，得到上拉脉冲信号emp_p，上拉脉冲信号emp_p的宽度等于反相器的总延时之和；

和电容：上拉脉冲信号emp_p进行处理产生上拉瞬间开启信号g_pesd，当上拉脉冲信号emp_p为低时，上拉瞬间开启信号g_pesd打开ESD保护器件 PESD；上拉脉冲信号emp_p的前一个脉冲的上升沿到下一个脉冲的下降沿段，上拉瞬间开启信号g_pesd关闭ESD保护器件PESD。

进一步的，反相器组包括三个串联的P型反相器。

本实用新型提供一种利用ESD保护器件实现预加重的高速接口电路，包括接口电路、P型预加重电路和N型预加重电路；P型预加重电路用于产生上拉瞬间开启信号g_pesd，N型预加重电路用于产生下拉瞬间开启信号g_nesd，上拉瞬间开启信号g_pesd能够实现瞬间开启上拉ESD保护器件PESD；下拉瞬间开启信号g_nesd能够实现瞬间开启下拉ESD保护器件NESD。

本实用新型所具有有益效果：

1、本实用新型在传统接口电路的基础上，增加预加重电路，通过预加重电路去控制敏感元件保护器件ESD的瞬间开启，从而实现工作频率大幅度提高。

2、本实用新型的预加重电路输出直接接到ESD保护电路上，所以没有额外引入输出信号的电容负载，从而不会导致高频信号额外反射。

附图说明

图1为传统的输出接口电路图；

图2为本实用新型的输出接口电路图；

图3为N型预加重电路的结构图；

图4为N型预加重电路的时序图；

图5为P型预加重电路结构图；

图6为P型预加重电路的时序图；

图7为传统输出接口电路和本实用新型输出接口电路的输出波形比较示意图。

具体实施方式

实施例1：本实用新型提供一种提高输出接口电路工作频率的方法，具体步骤如下：

S1)产生一个高频率上拉脉冲信号emp_p和一个高频率下拉脉冲信号 emp_n；上拉脉冲信号emp_p的脉宽比输入信号inp窄且方向相反；下拉脉冲信号emp_n的脉宽比输入信号inp窄且方向相反；输入信号inp的下降沿处 emp_n为高；输入信号inp的上升沿处emp_p为低；

S2)将上拉脉冲信号emp_p转换为上拉瞬间开启信号g_pesd；

将下拉脉冲信号emp_n转换为下拉瞬间开启信号g_nesd；

下拉脉冲信号emp_n为高时，下拉瞬间开启信号g_nesd打开ESD保护器件NESD；下拉脉冲信号emp_n的前一个脉冲的下降沿到下一个脉冲的上升沿段，下拉瞬间开启信号g_nesd关闭ESD保护器件NESD；

上拉脉冲信号emp_p为低时，下拉瞬间开启信号g_pesd打开ESD保护器件PESD；上拉脉冲信号emp_p前一个脉冲的上升沿到下一个脉冲的下降沿段，下拉瞬间开启信号g_pesd关闭ESD保护器件PESD；

S3)瞬间开启信号g_pesd打开上拉ESD保护器件PESD，拉高输出接口电路的输出信号outp；瞬间开启信号g_nesd打开下拉ESD保护器件NESD，拉低输出接口电路的输出信号outp。

实施例2：为了提高输出接口电路工作频率，在原有接口电路中增加了两个电路：P型预加重电路和N型预加重电路。P型预加重电路的输出接到PESD 的删极上。N型预加重电路的输出接到NESD的栅极上，具体结构如图2所示。用ESD保护器件实现预加重的高速接口电路，包括接口电路、P型预加重电路和N型预加重电路；P型预加重电路用于产生上拉瞬间开启信号g_pesd，N型预加重电路用于产生下拉瞬间开启信号g_nesd，上拉瞬间开启信号g_pesd能够实现瞬间开启上拉ESD保护器件PESD；下拉瞬间开启信号g_nesd能够实现瞬间开启下拉ESD保护器件NESD。

实施例3：如图3所示，N型预加重电路的具体实现结构为：包括反相器：对输入信号inp进行延时处理得到反相信号inp_n_n；Nor：输入信号inp与反相信号inp_n_n进行处理，得到下拉脉冲信号emp_n，下拉脉冲信号emp_n 的宽度等于反相器的总延时之和；

电容c_n：下拉脉冲信号emp_n进行处理产生下拉瞬间开启信号g_nesd，当下拉脉冲信号emp_n为高时，下拉瞬间开启信号g_nesd打开NESD；下拉脉冲信号emp_n的前一个脉冲的下降沿到下一个脉冲的上升沿段，下拉瞬间开启信号g_nesd关闭NESD。

产生下拉脉冲信号emp_n，由于下拉脉冲信号频率很高，emp_n通过电容 c_n传到NESD的栅极，NESD瞬间开启，帮助输出信号outp快速拉低。

预加重模块N的时序图如图4所示。

实施例4：如图5所示，P型预加重电路包括反相器：对输入信号inp进行延时处理得到反相信号inp_n_p；

Nand：对输入信号inp与反相信号inp_n_p进行处理，得到上拉脉冲信号emp_p，上拉脉冲信号emp_p的宽度等于反相器的总延时之和；

和电容c_p：上拉脉冲信号emp_p进行处理产生上拉瞬间开启信号 g_pesd，当上拉脉冲信号emp_p为低时，上拉瞬间开启信号g_pesd打开PESD；上拉脉冲信号emp_p的前一个脉冲的上升沿到下一个脉冲的下降沿段，上拉瞬间开启信号g_pesd关闭PESD。

P型预加重电路会产生一个脉冲信号emp_p，由于频率很高，emp_p通过电容c_p传到PESD的栅极，PESD瞬间开启，帮助输出信号out快速拉高。预加重模块N的时序图如图6所示。

图7为传统输出接口电路和新型输出接口电路的输出波形比较。从图中可以看出，传统和本实用新型接口电路的输出信号高电平(voh)和输出信号低电平(vol)保持一致，但是本实用新型结构电路输出信号电平达到voh或vol 的时间要快得多，从而最大工作频率要大很多。

本实用新型的预加重电路输出直接接到ESD保护电路上，所以没有额外引入输出信号的负载电容，从而不会导致高频信号额外反射。