一种用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路制造技术

本发明专利技术提供一种用于宽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，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，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，进而使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。本发明专利技术能够工作在较宽的I/O电源电压范围，同时能够工作在I/O PAD端输入电压高于I/O电源电压的容限电压。

【技术实现步骤摘要】
一种用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路
本专利技术涉及大规模集成电路设计
，适用于SOC(SystemOnChip，片上系统)，特别是涉及一种用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路。
技术介绍
集成电路芯片是通过输入输出接口(I/O接口，Input/Outputinterface)与外界联系的，I/O接口接收片外设备输入信号传输给芯片内部，亦能接收芯片内部输出信号驱动片外设备。在集成电路中，信号一般经过输入、输出缓冲级和I/OPAD(I/O压焊点)端与外界相连，输入、输出缓冲级的作用是使片内信号和片外信号相匹配。由于片外设备种类繁多，接口标准不尽相同，在实际应用中需要集成电路芯片的I/O接口电路能够工作在比较宽的I/O电源电压范围，如1.8V～3.3V。I/O接口电路必须保证在此范围的I/O电源电压下能够正常工作，并且具有较高的工作频率和足够的驱动能力，同时还要满足ESD(Electro-Staticdischarge，静电放电)的要求。5VI/OPAD端输入电压(输入电压容限)在3.3VI/O电源电压的I/O接口电路中应用十分广泛，高于I/O电源电压(3.3V)的I/OPAD端输入电压(5V)不会导致I/O接口电路产生不必要的漏电，也不会给晶体管带来可靠性问题，同时能够保证I/O接口电路正常工作。然而，对于现有的I/O接口电路而言，设计了带有输入电压容限(例如5V输入电压容限)功能的I/O接口电路仅能在I/O电源电压较高(例如3.3V)时，I/O接口电路的输入缓冲级才能正常工作。而当I/O电源电压小于3.3V(例如1.8V)时，现有的I/O接口电路的输入缓冲级无法正常工作。其原因在于，构成输入缓冲级的某些晶体管因自身导通需要一定电压，致使I/OPAD端输入电压产生一定压降，从而导致输入缓冲级无法驱动将片外设备输入信号传输到芯片内部。这样一来，现有的I/O接口电路只能工作在比较窄的I/O电源电压范围，其应用受到了限制，无法满足种类繁多、接口标准不尽相同的片外设备的需求。此外，现有的某些I/O接口电路的输出缓冲级，在I/OPAD端输入电压等于5V(输入电压容限)时，电路中常常会出现漏电现象，从而导致不必要的功耗损失。因此，如何使I/O接口电路能够工作在宽I/O电源电压范围，以及如何避免I/O接口电路的漏电现象，是亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路，用于解决现有技术中的I/O接口电路只能工作在比较窄的I/O电源电压范围，其应用受到了限制的问题，以及现有技术中的I/O接口电路出现漏电现象，导致不必要的功耗损失的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于宽I/O电源电压范围的输入输出接口电路，其中，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/OPAD端；输入驱动电路，与所述I/OPAD端连接，用于将所述I/OPAD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/OPAD端连接，用于将芯片内部输出信号经所述I/OPAD端传输到片外设备；其中，在所述I/OPAD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。优选地，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/OPAD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/OPAD端输入电压为I/O电源电压时，将所述I/OPAD端输入电压的电压信号进行无压降传递，并对所述I/OPAD端上的所述片外设备输入信号进行传输；在所述I/OPAD端输入电压为高于I/O电源电压的容限电压时，将所述I/OPAD端输入电压的电压信号进行有压降传递，并对所述I/OPAD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。优选地，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/OPAD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/OPAD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/OPAD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/OPAD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。优选地，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。优选地，所述静电防护模块至少包括：GGNMOS管。优选地，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/OPAD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。优选地，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。优选地，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。优选地，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/OPAD端传输到所述片外设备，以驱动所本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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/OPAD端；输入驱动电路，与所述I/OPAD端连接，用于将所述I/OPAD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/OPAD端连接，用于将芯片内部输出信号经所述I/OPAD端传输到片外设备；其中，在所述I/OPAD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/OPAD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/OPAD端输入电压为I/O电源电压时，将所述I/OPAD端输入电压的电压信号进行无压降传递，并对所述I/OPAD端上的所述片外设备输入信号进行传输；在所述I/OPAD端输入电压为高于I/O电源电压的容限电压时，将所述I/OPAD端输入电压的电压信号进行有压降传递，并对所述I/OPAD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/OPAD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/OPAD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/OPAD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/OPAD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/OPAD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...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹峰，费伟斌，肖艳，周柏毓，
申请(专利权)人：芯原微电子上海有限公司，芯原微电子北京有限公司，芯原微电子成都有限公司，芯原股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31