耐高压的输入输出电路制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高压的输入输出电路，属于芯片安全技术领域。所述电路包括：第一电阻的第一端口与输入端相连，第二端口分别与PMOS管和NMOS管相连，且第二端口与输入输出电路的输出端相连；第二电阻的第一端口分别与PMOS管和NMOS管相连，第二端口接地；在输入信号的电压高于耐压范围时，均处于导通状态的PMOS管和NMOS管对输入信号进行降压处理，以使输出信号的电压在耐压范围内；在输入信号的电压位于耐压范围内时，均处于断开状态的PMOS管和NMOS管不对输入信号进行降压处理，以使输出信号的电压在耐压范围内。本发明专利技术可以在处理高压信号的同时屏蔽对正常信号的处理。

【技术实现步骤摘要】
耐高压的输入输出电路
本申请实施例涉及芯片安全
，特别涉及一种耐高压的输入输出电路。
技术介绍
随着集成电路工艺的不断进步以及成本的下降，集成电路的集成度越来越高。为了降低芯片的功耗，CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体）器件的栅氧厚度越来越薄，使得CMOS器件的阈值电压越来越低，同时使得集成电路器件的耐压范围也越来越低，那么在处理外部的高压信号时就变得越来越困难。因此设计一种耐高压的输入输出电路变得十分重要。具体来说，有些从应用外部输入芯片的输入信号的电压会超过芯片内器件的耐压范围，耐高压的输入输出电路需要将输入信号的电压降到器件的耐压范围内，且基本不影响输入信号的信噪比。相关技术中，可以在芯片的外部连接耐高压的输入输出电路，该耐高压的输入输出电路采用串联电阻实现，从而可以通过分压的方法将输入信号的电压降到耐压范围内，再将降压后的输出信号输入芯片。请参考图1，图1中在芯片的外部连接的耐高压的输入输出电路通过电阻R4和电阻R5对输入信号进行分压，将输入信号的电压降到耐压范围后输入芯片。虽然现有的输入输出电路会将高压信号降到耐压范围内，但是，对于电压在耐压范围内的正常信号，输入输出电路也会对该正常信号进行降压处理，从而导致输入芯片的信号被衰减。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种耐高压的输入输出电路，用于解决输入输出电路对正常信号进行降压处理，导致输入芯片的信号被衰减的问题。所述技术方案如下：一方面，提供了一种耐高压的输入输出电路，所述输入输出电路位于芯片中；所述输入输出电路包括：第一电阻、P沟道金属氧化物半导体场效应PMOS管、N沟道金属氧化物半导体场效应NMOS管和第二电阻；所述第一电阻的第一端口与所述输入输出电路的输入端相连，所述第一电阻的第二端口分别与所述PMOS管和所述NMOS管相连，且所述第一电阻的第二端口与所述输入输出电路的输出端相连；所述第二电阻的第一端口分别与所述PMOS管和所述NMOS管相连，所述第二电阻的第二端口接地；在输入所述输入端的输入信号的电压高于耐压范围时，均处于导通状态的所述PMOS管和所述NMOS管对所述输入信号进行降压处理，降压处理后从所述输出端输出的输出信号的电压在所述耐压范围内；在输入所述输入端的输入信号的电压位于耐压范围内时，均处于断开状态的所述PMOS管和所述NMOS管不对所述输入信号进行降压处理，从所述输出端输出的输出信号的电压在所述耐压范围内。在一种可能的实现方式中，所述第一电阻的第二端口分别与所述PMOS管的源极和所述NMOS管的漏极相连；所述第二电阻的第一端口分别与所述PMOS管的漏极和所述NMOS管的源极相连。在一种可能的实现方式中，所述输入输出电路还包括或非门；所述PMOS管的栅极与所述或非门的输出端相连；所述NMOS管的栅极与所述或非门中的一个输入端相连。在一种可能的实现方式中，所述输入输出电路还包括第三电阻；所述第三电阻的第一端口与所述PMOS管的栅极相连，所述第三电阻的第二端口接地。在一种可能的实现方式中，所述第三电阻的阻值大于预定阈值，在所述芯片未上电时，所述第三电阻用于控制从所述输出端输出的输出信号的电压在所述耐压范围内。在一种可能的实现方式中，所述输入输出电路还包括非门；所述非门的输入端与所述PMOS管的栅极相连；所述非门的输出端用于输出监控信号，所述监控信号用于监控所述PMOS管的栅极的电势。在一种可能的实现方式中，所述输入输出电路的输出端用于输出模拟输出信号。在一种可能的实现方式中，所述输入输出电路的输出端与模数转换元件的输入端相连，所述模数转换元件的输出端用于输出数字输出信号，所述数字输出信号是对所述输入输出电路输出的模拟输出信号进行转换后得到的。在一种可能的实现方式中，所述模数转换元件为施密特触发器。在一种可能的实现方式中，所述第一电阻与所述第二电阻的第一比值等于压降与所述耐压范围的最大值的第二比值。本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：在输入信号的电压高于耐压范围时，PMOS管和NMOS管均处于导通状态，此时可以对输入信号进行降压处理，以使降压处理后从输出端输出的输出信号的电压在耐压范围内；在输入信号的电压位于耐压范围内时，PMOS管和NMOS管均处于断开状态，此时可以不对输入信号进行降压处理，以使从输出端输出的输出信号的电压在耐压范围内。即，当输入高压信号时，输入输出电路可以对高压信号进行处理，保证芯片内的器件不会被损坏；当输入正常信号时，输入输出电路可以屏蔽对正常信号的处理，从而可以保证输入芯片的信号不被衰减。在PMOS管的栅极处连接阻值大于预定阈值的第三电阻，在芯片未上电时，PMOS管处于导通状态，第三电阻可以避免外部的高压信号输入芯片内部，以实现Fail-Safe（失效-安全）。在芯片未上电的情况下，可以保证芯片内部的器件不受高压影响而损坏，而且在正常供电时也加入了功能安全的设计，大大加强了输入输出电路在应用时的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据相关技术示出的一种耐高压的输入输出电路的结构示意图；图2是本申请一个实施例提供的一种耐高压的输入输出电路的结构示意图；图3是本申请一个实施例提供的第一种仿真波形图；图4是本申请一个实施例提供的第二种仿真波形图；图5是本申请一个实施例提供的第三种仿真波形图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。相关技术中的输入输出电路中采用两个电阻对输入信号进行降压处理，这样，不仅会对输入的高压信号进行处理，还会对输入的正常信号进行处理，从而会导致正常信号被衰减。在这种输入输出电路中，如果使用高精度的电阻则成本比较高，如果使用普通电阻则影响降压的准确性，即要么硬件成本高，要么性能差。另外，汽车领域的芯片对于可靠性有着更高的要求，必须保证Fail-Safe，而且还要符合功能安全，即使是芯片在没上电的状态下，芯片的内部器件仍然不会受到外部的高压信号的损坏，这就给输入输出（Input/Output，I/O）电路的设计带来了更大的挑战。图1中的01表示分压单元，通过电阻R4和R5实现分压，将高压信号降到器件可以承受的范围内，如果希望芯片的应用场景灵活，则会在芯片外部增加这两个电阻，由降压比例的精度要求决定电阻的精度，也可以在芯片内集成这两个电阻，利用工艺良好的匹配性实现高精度的降压比例，这两种做法都能够达到高可靠性和Fail-Safe的要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高压的输入输出电路，其特征在于，所述输入输出电路位于芯片中；/n所述输入输出电路包括：第一电阻、P沟道金属氧化物半导体场效应PMOS管、N沟道金属氧化物半导体场效应NMOS管和第二电阻；/n所述第一电阻的第一端口与所述输入输出电路的输入端相连，所述第一电阻的第二端口分别与所述PMOS管和所述NMOS管相连，且所述第一电阻的第二端口与所述输入输出电路的输出端相连；/n所述第二电阻的第一端口分别与所述PMOS管和所述NMOS管相连，所述第二电阻的第二端口接地；/n在输入所述输入端的输入信号的电压高于耐压范围时，均处于导通状态的所述PMOS管和所述NMOS管对所述输入信号进行降压处理，降压处理后从所述输出端输出的输出信号的电压在所述耐压范围内；/n在输入所述输入端的输入信号的电压位于耐压范围内时，均处于断开状态的所述PMOS管和所述NMOS管不对所述输入信号进行降压处理，从所述输出端输出的输出信号的电压在所述耐压范围内。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高压的输入输出电路，其特征在于，所述输入输出电路位于芯片中；
所述输入输出电路包括：第一电阻、P沟道金属氧化物半导体场效应PMOS管、N沟道金属氧化物半导体场效应NMOS管和第二电阻；
所述第一电阻的第一端口与所述输入输出电路的输入端相连，所述第一电阻的第二端口分别与所述PMOS管和所述NMOS管相连，且所述第一电阻的第二端口与所述输入输出电路的输出端相连；
所述第二电阻的第一端口分别与所述PMOS管和所述NMOS管相连，所述第二电阻的第二端口接地；
在输入所述输入端的输入信号的电压高于耐压范围时，均处于导通状态的所述PMOS管和所述NMOS管对所述输入信号进行降压处理，降压处理后从所述输出端输出的输出信号的电压在所述耐压范围内；
在输入所述输入端的输入信号的电压位于耐压范围内时，均处于断开状态的所述PMOS管和所述NMOS管不对所述输入信号进行降压处理，从所述输出端输出的输出信号的电压在所述耐压范围内。


2.根据权利要求1所述的耐高压的输入输出电路，其特征在于，
所述第一电阻的第二端口分别与所述PMOS管的源极和所述NMOS管的漏极相连；
所述第二电阻的第一端口分别与所述PMOS管的漏极和所述NMOS管的源极相连。


3.根据权利要求1所述的耐高压的输入输出电路，其特征在于，所述输入输出电路还包括或非门；
所述PMOS管的栅极与所述或非门的输出端相连；
所述NMOS管的栅极与所述或非门中的一个输入端相...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱仁波，
申请(专利权)人：上海励驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31