一种高可靠性三态输出电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高可靠性三态输出电路，包括:信号控制模块，用于在控制信号Enable的控制下决定输出驱动模块的输出为三态还是跟随输入信号Input的变化；输出驱动模块，用于在该控制信号Enable为低时输出高阻态而在控制信号Enable为高时提供跟随输入信号Input的变化且能推动外部大电流负载的输出，通过本发明专利技术，可使电路在关闭时输出高阻态，而在电路开启正常输出时，能够产生正确控制信号包络关系以减小漏电流、延迟时间和翻转时间，提高输出电路和芯片的可靠性，并且相比现有技术的输出电路面积明显减小。

A high reliability three state output circuit

The invention discloses a high reliability three state output circuit includes: signal control module, used to determine the change of output drive module for three state or follow the input signal Input is controlled by a control signal Enable; the output drive module for outputting the control signal in a high impedance state when Enable is low, while in the control the Enable signal is high with changes follow the input signal Input and can promote the output of external high current load, the invention can make the output of the circuit in a high impedance state when closed, opened in the normal output circuit, which can produce the correct control signal envelope to reduce the leakage current, delay time and switching time, improve reliability the output circuit and the output circuit chip, and compared with the existing technology area decreases obviously.

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性三态输出电路
本专利技术涉及一种输出电路，特别是涉及一种高可靠性三态输出电路。
技术介绍
输入输出电路在芯片中承担传输信号，供电和ESD保护等作用。相比芯片内部而言，PCB板级的额定电压以及环境负载很大，因此输出电路输出最后一组PMOS驱动管和NMOS驱动管尺寸非常大。传统的输出电路如图1所示，控制信号通过2路对称的通路，一般为多级反相器串联以控制PMOS驱动管和NMOS驱动管工作。这样的做法需要较大的面积，并且在寄生电容电阻的影响下容易造成错误的包络关系从而影响最终输出信号的延迟时间、翻转时间，甚至在电源和地之间产生非常大的漏电流，影响芯片正常工作，烧毁芯片，造成芯片可靠性降低。申请号为CN201180000690.5中国专利提供了一种I/O电路，如图2所示，其由升压模块产生2个反相信号，再通过2路个数不同的反相器输出控制信号OP和ON来分别控制PMOS和NMOS输出管，该专利是利用第一级升压模块的延时来实现OP/ON正确的包络关系，以增加芯片的可靠性，但忽视了2路反相器在实际版图中不同位置不同线道长度等会造成一定的寄生电容电阻从而影响OP/ON信号的时序关系。反相器个数越多，寄生电容电阻越大，最终控制信号OP/ON包络关系正确的可能性越小，效果不理想。该专利仍需要2路反相器输出控制信号，要求输出电路有较大的面积，且无法输出高阻态。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种高可靠性三态输出电路，以在电路关闭时输出高阻态，而在电路开启正常输出时，能够产生正确控制信号包络关系以减小漏电流、延迟时间和翻转时间，提高输出电路和芯片的可靠性，并且相比现有技术的输出电路面积明显减小。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种高可靠性三态输出电路，包括:信号控制模块，用于在控制信号Enable的控制下决定输出驱动模块的输出为三态还是跟随输入信号Input的变化；输出驱动模块，用于在该控制信号Enable为低时输出高阻态而在控制信号Enable为高时提供跟随输入信号Input的变化且能推动外部大电流负载的输出。进一步地，所述输出驱动模块包括输出驱动PMOS管和输出驱动NMOS管，所述输出驱动PMOS管和输出驱动NMOS管的栅极分别连接所述信号控制模块的两个输出端，所述输出驱动PMOS管的漏极与输出驱动NMOS管的漏极相连组成输出节点连接至输出焊盘，所述输出驱动PMOS管的源极接电源，所述输出驱动NMOS管的源极接地。进一步地，所述信号控制模块输入端连接该输入信号Input和该控制信号Enable，其输出端OP连接所述输出驱动PMOS管，用于控制所述输出驱动PMOS管开关；输出端ON连接所述输出驱动NMOS管栅极，用于控制所述输出驱动NMOS管开关。进一步地，所述输出驱动PMOS管的尺寸和输出驱动NMOS管的尺寸相比内部电路而言较大，尺寸取决于ESD能力，芯片输出频率以及测试环境负载的要求。进一步地，该信号控制模块包括一反相器、第一至第三NMOS管、第一至第三PMOS管。进一步地，该控制信号Enable连接至该反相器的输入端和该第一PMOS管的栅极、该第三NMOS管的栅极，该反相器的输出连接至该第一NMOS管的栅极和该第三PMOS管的栅极，输入信号Input连接至该第二PMOS管和该第二NMOS管的栅极，该第一PMOS管的漏极与该第三NMOS管的漏极、第二PMOS管的漏极以及该第三PMOS管的源极相连组成输出PMOS管控制信号节点OP，该第三PMOS管的漏极与该第二NMOS管的漏极、该第一NMOS管的漏极以及该第三NMOS管的源极相连组成输出NMOS管控制信号节点ON，所述输出PMOS管控制信号节点OP与所述输出NMOS管控制信号节点ON连接所述输出驱动模块。进一步地，所述第二PMOS管和第二NMOS管用于控制所述输出驱动PMOS管和输出驱动NMOS管的栅极电压，沟道宽度为分别对应的输出驱动PMOS管/NMOS管的六分之一到三分之一。进一步地，所述第三PMOS管用于控制输出电路是否输出高阻态，以及产生正确的输出PMOS管控制信号节点OP包络输出NMOS管控制信号节点ON的包络信号，其沟道宽度为第二PMOS管的四分之一到二分之一。进一步地，所述第三NMOS管用于当输出电路输出高阻态时，隔断相反的控制信号OP与ON，其尺寸与PM2相当。进一步地，所述第一PMOS管和第一NMOS管用于当输出电路输出高阻态时，分别控制所述输出驱动管PMOS管/NMOS管关闭，其沟道宽度对应第二PMOS管/第二NMOS管的四分之一。与现有技术相比，本专利技术一种高可靠性三态输出电路通过信号控制模块决定输出驱动模块的输出为三态还是跟随输入信号的变化，而输出驱动模块在控制信号为低时输出高阻态而在控制信号为高时提供跟随输入信号的变化且能推动外部大电流负载的输出，以使得在电路关闭时输出高阻态，在电路开启正常输出时，能够产生正确控制信号包络关系以减小漏电流、延迟时间和翻转时间，提高输出电路性能，并且相比现有的输出电路面积明显减小。附图说明图1为现有技术一种输出驱动电路的电路示意图；图2为现有技术之输出驱动电路的输出信号翻转时的电路工作示意图；图3为本专利技术一种高可靠性三态输出电路的电路结构图；图4为本专利技术具体实施例之信号控制模块的电路结构图；图5为传统输出电路OP/ON信号包络示意图；图6为本专利技术输出电路OP/ON信号包络的示意图；图7为本专利技术与传统输出电路串通漏电比较示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图3为本专利技术一种高可靠性三态输出电路的电路结构图。如图3所示，本专利技术一种高可靠性三态输出电路，包括:包括信号控制模块10和输出驱动模块20。其中，信号控制模块10，用于在控制信号Enable的控制下决定输出驱动模块20的输出为三态还是跟随输入信号Input的变化；输出驱动模块20由输出驱动PMOS管PM4和输出驱动NMOS管NM4组成，用于在控制信号Enable为低时输出高阻态而在控制信号Enable为高时提供跟随输入信号Input的变化且能推动外部大电流负载的输出。图4为本专利技术具体实施例之信号控制模块的电路结构图，如图4所示，该信号控制模块包括反相器E1、N型MOS管NM1、NM2、NM3、P型MOS管PM1、PM2、PM3。具体地，控制信号Enable连接至反相器E1的输入端和PMOS管PM1的栅极、NMOS管NM3的栅极，反相器E1的输出连接至NMOS管NM1的栅极和PMOS管PM3的栅极，输入信号Input连接至PMOS管PM2和NMOS管NM2的栅极，PMOS管PM1的漏极与NMOS管NM3的漏极、PMOS管PM2的漏极以及PMOS管PM3的源极相连组成输出PMOS管控制信号节点OP，PMOS管PM3的漏极与NMOS管NM2的漏极、NMOS管NM1的漏极以及NMOS管NM3的源极相连组成输出NMOS管控制信号节点ON，输出PMOS管控制信号节点OP连接至输出驱动PMOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性三态输出电路，包括:信号控制模块，用于在控制信号Enable的控制下决定输出驱动模块的输出为三态还是跟随输入信号Input的变化；输出驱动模块，，用于在该控制信号Enable为低时输出高阻态而在控制信号Enable为高时提供跟随输入信号Input的变化且能推动外部大电流负载的输出。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性三态输出电路，包括:信号控制模块，用于在控制信号Enable的控制下决定输出驱动模块的输出为三态还是跟随输入信号Input的变化；输出驱动模块，，用于在该控制信号Enable为低时输出高阻态而在控制信号Enable为高时提供跟随输入信号Input的变化且能推动外部大电流负载的输出。2.如权利要求1所述的一种高可靠性三态输出电路，其特征在于：所述输出驱动模块包括输出驱动PMOS管和输出驱动NMOS管，所述输出驱动PMOS管和输出驱动NMOS管的栅极分别连接所述信号控制模块的两个输出端，所述输出驱动PMOS管的漏极与输出驱动NMOS管的漏极相连组成输出节点连接至输出焊盘，所述输出驱动PMOS管的源极接电源，所述输出驱动NMOS管的源极接地。3.如权利要求2所述的一种高可靠性三态输出电路，其特征在于：所述信号控制模块输入端连接该输入信号Input和该控制信号Enable，其输出端OP连接所述输出驱动PMOS管，用于控制所述输出驱动PMOS管开关；输出端ON连接所述输出驱动NMOS管栅极，用于控制所述输出驱动NMOS管开关。4.如权利要求2所述的一种高可靠性三态输出电路，其特征在于：所述输出驱动PMOS管的尺寸和输出驱动NMOS管的尺寸相比内部电路而言较大，尺寸取决于ESD能力，芯片输出频率以及测试环境负载的要求。5.如权利要求2所述的一种高可靠性三态输出电路，其特征在于：该信号控制模块包括一反相器、第一至第三NMOS管、第一至第三PMOS管。6.如权利要求5所述的一种高可靠性三态输出电路，其特征在于：该控制信号Enable连接至该反相器的输入端和该第一PMOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦珺慧，胡晓明，刘雯，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31