專利名稱：耐受高電壓的輸出入電路與相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種可耐受高電壓的輸出入電路與相關(guān)裝置，尤指一種可利用內(nèi)部開關(guān)電路與電荷泵設(shè)定鉗位電壓以防止外界高電壓影響的輸出入電路與相關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
各式各樣的電子裝置是現(xiàn)代資訊社會(huì)最重要的硬件基礎(chǔ)。一般來說，電子裝置中通常會(huì)以電路板(如印刷電路板等)整合多個(gè)不同功能的集成電路(ic，Integrated Circuit)，使各集成電路間能交換信號(hào)數(shù)據(jù)，組織出電子裝置的整體功能。因此，如何使不同集成電路(尤其是工作于不同運(yùn)作電壓的集成電路)能正常交換數(shù)據(jù)信號(hào)而又不會(huì)互相影響干擾，也成為現(xiàn)在集成電路設(shè)計(jì)業(yè)者的研究重點(diǎn)之一。工作于較低運(yùn)作電壓的集成電路，其耗能與運(yùn)作時(shí)的溫度都較低，符合現(xiàn)代節(jié)能的需求，故這種低運(yùn)作電壓的集成電路越來越常被應(yīng)用于各種電子裝置中。不過，低運(yùn)作電壓集成電路的電壓耐受能力也較低；當(dāng)?shù)瓦\(yùn)作電壓的集成電路經(jīng)由電路板而與其他高運(yùn)作電壓的集成電路交換信號(hào)時(shí)，由于高運(yùn)作電壓集成電路的信號(hào)電壓本來就比較高，再加上電路板引入的雜訊與突波等等，兩者累加的結(jié)果就極有可能損壞低運(yùn)作電壓的集成電路。 譬如說，若集成電路的運(yùn)作電壓為2. 5V(伏特，Volt)，當(dāng)此2. 5V集成電路要和另一個(gè)運(yùn)作電壓為3. 3V的集成電路交換信號(hào)時(shí)，由于3. 3V集成電路的正常信號(hào)電壓就會(huì)高至3. 3V，電路板雜訊又可能達(dá)到0. 3V，累加所得的3. 6V電壓就會(huì)超過2. 5V集成電路可耐受的電壓，并使2. 5V集成電路因外界高電壓(過壓)而失?；驌p壞。由于使高運(yùn)作電壓集成電路直接耦接低運(yùn)作電壓集成電路會(huì)造成信號(hào)錯(cuò)誤或更嚴(yán)重的電路毀損，在低運(yùn)作電壓集成電路與高運(yùn)作電壓集成電路相互耦接的電路板上可設(shè)置位準(zhǔn)轉(zhuǎn)移器以作為兩者間的介面。然而，位準(zhǔn)轉(zhuǎn)移器會(huì)增加硬件生產(chǎn)制造加工組裝的成本，也會(huì)增加功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明即是要提供一種可耐受高電壓的輸出入電路與相關(guān)裝置，其可運(yùn)用于低運(yùn)作電壓的集成電路中，利用內(nèi)部開關(guān)電路與電荷泵的運(yùn)作，使集成電路在信號(hào)交換介面上的電壓可被限制于一鉗位電壓內(nèi)，防止外界高電壓/過壓的影響，使得集成電路可耐受較高電壓。本發(fā)明提供一種設(shè)置于一集成電路中的輸出入電路，其包含有一電荷泵(charge pump)，以及一開關(guān)電路。電荷泵用來產(chǎn)生一偏壓電壓Vg。開關(guān)電路則設(shè)有第一端、第二端及第三端第一端耦接一外界信號(hào)，第二端耦接于該電荷泵，第三端則耦接于一內(nèi)部電路； 此內(nèi)部電路可為集成電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)交換介面的功能。當(dāng)開關(guān)電路在第一端與第三端間導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)電路會(huì)于第二端及第三端間提供一預(yù)定跨壓Vth，并根據(jù)偏壓電壓Vg與預(yù)定跨壓 Vth提供一鉗位位準(zhǔn)范圍(由一鉗位電壓至一地電壓間的范圍)，以將第三端點(diǎn)的位準(zhǔn)(如電壓位準(zhǔn))限制于該鉗位位準(zhǔn)范圍內(nèi)(譬如，使第三端點(diǎn)的電壓被限制于鉗位電壓以下)。
開關(guān)電路根據(jù)偏壓電壓Vg與跨壓Vth之差而設(shè)定鉗位位準(zhǔn)范圍的上限；此上限也就是鉗位電壓，其可等于偏壓電壓Vg與跨壓Vth之差(Vg-Vth)。電荷泵與內(nèi)部電路均工作于一內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍(譬如，由一內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc至地電壓間的范圍)，而偏壓電壓Vg 則大于內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍的上限，也就是偏壓電壓Vg大于內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc。連帶地，鉗位位準(zhǔn)范圍亦大于內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍，也就是鉗位電壓(Vg-Vth)大于內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc。 由于集成電路制程可耐受容忍的電壓通常高于其內(nèi)部運(yùn)作電壓，故鉗位電壓可大于內(nèi)部運(yùn)作電壓，以充分利用制程提供的耐受余裕。譬如說，2. 5V集成電路的內(nèi)部電路通常可耐受 3. 3V的電壓，故鉗位電壓可以是3. 3V(高于集成電路的內(nèi)部運(yùn)作電壓2. 5V)。開關(guān)電路可為一晶體管(譬如說是一 N通道金氧半晶體管)，開關(guān)電路的第一端、 第二端及第三端分別為此晶體管的漏極、柵極及源極；而跨壓Vth則可以是此晶體管的臨限電壓(或是在此晶體管導(dǎo)通時(shí)的柵極、源極間跨壓)。當(dāng)開關(guān)電路在第一端與第三端間導(dǎo)通時(shí)，若第一端的位準(zhǔn)落在鉗位位準(zhǔn)范圍內(nèi)(未超過鉗位電壓(Vg-Vth)時(shí))，開關(guān)電路可使第三端的位準(zhǔn)與第一端的位準(zhǔn)相互追隨。當(dāng)?shù)谝欢说奈粶?zhǔn)逾越鉗位位準(zhǔn)范圍時(shí)(超過鉗位電壓時(shí))，開關(guān)電路使第三端的位準(zhǔn)維持于鉗位位準(zhǔn)范圍中，使第三端的電壓維持于鉗位電壓。本發(fā)明提供一種低運(yùn)作電壓的集成電路，使集成電路的內(nèi)部電路可透過開關(guān)電路的第一端耦接一外界電路所提供的外界信號(hào)，作為集成電路的信號(hào)交換介面。此外界電路可以是一個(gè)工作于高運(yùn)作電壓的集成電路，其運(yùn)作的位準(zhǔn)范圍可以大于或等于鉗位位準(zhǔn)范圍?？蛇\(yùn)用于集成電路的信號(hào)輸入或信號(hào)輸出介面，尤其適用于雙向輸出輸入介面，內(nèi)部電路可經(jīng)由開關(guān)電路而將信號(hào)輸出至第一端，也可經(jīng)開關(guān)電路而將傳輸至第一端的信號(hào)接收至內(nèi)部電路。本發(fā)明亦提供一種使用上述技術(shù)的集成電路。前述開關(guān)電路及內(nèi)部電路可實(shí)施于集成電路的各個(gè)接墊電路(像是輸出入單元，IO cell)中，配合電荷泵所提供的偏壓電壓， 實(shí)現(xiàn)出可耐受高電壓的集成電路。為能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而這些附圖僅提供參考與說明，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1示意了本發(fā)明實(shí)施例的耐受高電壓的輸出入電路圖。圖2示意的是圖1中電路運(yùn)作時(shí)的電壓曲線圖。圖3是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例耐受高電壓的輸出入電路的流程圖。主要元件符號(hào)說明10集成電路12電荷泵16接墊電路18內(nèi)部電路20開關(guān)電路22 接墊M輸出入電路
26外界電路
100流程
102-108 步驟
Vcc內(nèi)部運(yùn)作電壓
Vcc2外部運(yùn)作電壓
G地電壓
Vth 跨壓
Vhv, Vs. Vd 電壓
Vg偏壓電壓
M晶體管
N1-N3節(jié)點(diǎn)
R 電阻
Clk時(shí)鐘脈沖
具體實(shí)施例方式圖1顯示了本發(fā)明實(shí)施例的輸出入電路M應(yīng)用于集成電路10的電路圖。輸出入電路M可包括有電荷泵12及接墊電路16，每個(gè)接墊電路16可以是一個(gè)輸出入單元。電荷泵12工作在一內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc及一地電壓G之間，也就是一內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍。在此實(shí)施例中，此內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍的上下限即可由內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc及地電壓G所界定。電荷泵12可根據(jù)內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍提供的內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc而產(chǎn)生一個(gè)比內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc 更高的電壓Vhv以作為一偏壓電壓Vg。舉例來說，電荷泵12可包括有電容、開關(guān)及二極管等元件(未示出)，以根據(jù)一時(shí)鐘脈沖Clk的觸發(fā)而逐漸累積出一個(gè)高于內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc 的電壓Vhv。接墊電路16可包括有開關(guān)電路20及內(nèi)部電路18，開關(guān)電路20的第一端(節(jié)點(diǎn) Ni)經(jīng)由接墊22耦接于外界電路26，第二端(節(jié)點(diǎn)擬)耦接于電荷泵12以接收電荷泵12 提供的偏壓電壓Vg，第三端(節(jié)點(diǎn)N3)則耦接于內(nèi)部電路18。在此實(shí)施例中，開關(guān)電路20 可由一N通道金氧半晶體管M形成，其柵極于節(jié)點(diǎn)N2接受偏壓電壓Vg，漏極耦接至節(jié)點(diǎn)m， 源極則耦接于節(jié)點(diǎn)N3。內(nèi)部電路18接收運(yùn)作電壓Vcc與地電壓G而進(jìn)行運(yùn)作。內(nèi)部電路 18中可以設(shè)置有信號(hào)緩沖器、放大器、增益調(diào)整電路、位準(zhǔn)轉(zhuǎn)移器(level shifter)、阻抗匹配相關(guān)電路、等化器及/或靜電放電防護(hù)電路等等(未示出)，以處理和外界電路沈的信號(hào)交換，作為集成電路10與外界電路沈間的信號(hào)交換介面。除了內(nèi)部電路18之外，接墊電路 16中亦可另外包括有各種分別工作于不同內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍的其他電路，譬如說是一個(gè)工作于較低內(nèi)部運(yùn)作電壓(低于電壓Vcc)的輔助電路(未示出)，此輔助電路可耦接于內(nèi)部電路18，以輔助及/或控制內(nèi)部電路18的信號(hào)交換。在圖1的示例中，以一個(gè)連接至一外部運(yùn)作電壓Vcc2的電阻R來等效外界電路沈，代表此外界電路沈工作的運(yùn)作位準(zhǔn)范圍(可視為一外部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍)是在外部運(yùn)作電壓Vcc2與地電壓G之間。此外界電路沈可以是一電路板上的電路及/或另一個(gè)集成電路。在集成電路10與外界電路沈的介面上，若外界電路沈工作的外部運(yùn)作電壓Vcc2大于集成電路10的內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc時(shí)，集成電路10中就需要有過壓保護(hù)機(jī)制來防止外界電路26的高電壓/過壓毀損集成電路10。在輸出入電路M中，電荷泵12與接墊電路16 中的開關(guān)電路20即可在節(jié)點(diǎn)m與節(jié)點(diǎn)N3間協(xié)同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)此一保護(hù)機(jī)制。外界電路沈的外界信號(hào)會(huì)在節(jié)點(diǎn)m上建立電壓Vd,開關(guān)電路20耦接于外界電路沈與內(nèi)部電路18之間。當(dāng)開關(guān)電路20在節(jié)點(diǎn)m與節(jié)點(diǎn)N3間導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)電路20會(huì)在節(jié)點(diǎn)N2與節(jié)點(diǎn)N3之間提供一跨壓Vth，并根據(jù)電荷泵12所提供的偏壓電壓Vg與跨壓Vth 提供一鉗位位準(zhǔn)范圍，以將節(jié)點(diǎn)N3之位準(zhǔn)(如電壓Vs)限制于鉗位位準(zhǔn)范圍內(nèi)，保護(hù)內(nèi)部電路18。在圖1的實(shí)施例中，跨壓Vth可以是晶體管M導(dǎo)通運(yùn)作時(shí)的臨限電壓，或是導(dǎo)通時(shí)的柵極-源極間跨壓。由于晶體管M的柵極電壓為電荷泵12所提供的預(yù)定偏壓電壓Vg，跨壓Vth也是晶體管M導(dǎo)通的固定參數(shù)，故當(dāng)晶體管M導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)N3的電壓Vs就會(huì)被限制在鉗位電壓(Vg-Vth)；即使外界電路沈發(fā)生的過壓反映到節(jié)點(diǎn)m而使電壓Vd升高，內(nèi)部電路18在節(jié)點(diǎn)N3的電壓Vs也可維持在鉗位電壓(Vg-Vth)。換句話說，鉗位電壓(Vg-Vth) 與地電壓G可界定出前述鉗位位準(zhǔn)范圍的上下限；當(dāng)開關(guān)電路20導(dǎo)通節(jié)點(diǎn)m與N3時(shí)，若節(jié)點(diǎn)m的位準(zhǔn)(電壓Vd)落在鉗位位準(zhǔn)范圍內(nèi)，也就是當(dāng)電壓Vd小于鉗位電壓(Vg-Vth) 時(shí)，開關(guān)電路20會(huì)使節(jié)點(diǎn)N3的位準(zhǔn)(電壓Vs)正常地和節(jié)點(diǎn)m的位準(zhǔn)相互追隨，使內(nèi)部電路18與外界電路沈可正常交換信號(hào)。另一方面，當(dāng)節(jié)點(diǎn)m的位準(zhǔn)逾越鉗位位準(zhǔn)范圍時(shí)， 即當(dāng)電壓Vd大于鉗位電壓(Vg-Vth)時(shí)，導(dǎo)通的開關(guān)電路20則會(huì)使節(jié)點(diǎn)N3之位準(zhǔn)維持于鉗位位準(zhǔn)范圍內(nèi)，也就是使電壓Vs維持在鉗位電壓(Vg-Vth)?；谏鲜鰧?shí)施例的運(yùn)作說明，電壓Vs與電壓Vd間的相互關(guān)系可歸納于圖2。如圖2所示，當(dāng)節(jié)點(diǎn)m (圖1)的電壓Vd未超過鉗位電壓(Vg-Vth)，開關(guān)電路20會(huì)使節(jié)點(diǎn)N3 的電壓Vs追隨電壓Vd;當(dāng)電壓Vd超過電壓(Vg-Vth)時(shí)(也就是當(dāng)過高的電壓襲擊集成電路10時(shí))，開關(guān)電路20就可使該內(nèi)部電路18的電壓Vs維持于鉗位電壓(Vg-Vth)，保護(hù)內(nèi)部電路18。鉗位電壓(Vg-Vth)本身可以大于內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc，但小于或等于集成電路 10所能耐受的電壓。于此實(shí)施例中，當(dāng)要在一個(gè)工作于2. 5V內(nèi)部運(yùn)作電壓的輸出入電路M與一個(gè) 3. 3V外界電路沈間建立保護(hù)機(jī)制時(shí)，由于2. 5V電路通?？赡褪?. 3V之電壓，故3. 3V(或者是一個(gè)介于3. 3V與2. 5V間的較低電壓)可作為鉗位電壓的設(shè)定目標(biāo)值。由于鉗位電壓的值為(Vg-Vth)，若晶體管M導(dǎo)通時(shí)的跨壓Vth為0. 7V，則偏壓電壓Vg應(yīng)是鉗位電壓目標(biāo)值加上跨壓Vth，也就是3. 3V+0. 7V = 4. 0V。較佳地，可采用一個(gè)提供4V偏壓電壓Vg的電荷泵12，以和開關(guān)電路20 —起實(shí)現(xiàn)接墊電路16中3. 3V鉗位電壓。綜上所述，將本發(fā)明實(shí)現(xiàn)(設(shè)計(jì)/制造/生產(chǎn))于一集成電路的步驟可歸納于第 3圖的流程100 ；流程100的主要步驟可描述如下步驟102 依據(jù)集成電路的制程技術(shù)與參數(shù)決定集成電路可耐受的電壓。步驟104 依據(jù)集成電路可耐受的電壓設(shè)定鉗位電壓Vcmp的預(yù)定目標(biāo)值，較佳地， 此預(yù)定目標(biāo)值為集成電路可耐受的電壓，或是在可耐受電壓與內(nèi)部運(yùn)作電壓之間。步驟106 依據(jù)信號(hào)交換介面的規(guī)格(如頻率、速度等因素)實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路，并依據(jù)開關(guān)電路的運(yùn)作參數(shù)得知其所提供的跨壓Vth。步驟108 依據(jù)Vg = Vcmp+Vth的公式計(jì)算電荷泵應(yīng)提供的偏壓電壓Vg，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)此一電荷泵。
當(dāng)然，上述步驟的順序也可適當(dāng)?shù)卣{(diào)換，譬如說可以先決定電荷泵及其偏壓電壓 Vg (步驟108)，再根據(jù)鉗位電壓Vcmp的目標(biāo)值求出開關(guān)電路所需提供的跨壓Vth，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路。本發(fā)明可運(yùn)用于集成電路的信號(hào)輸入或信號(hào)輸出介面，尤其適用于雙向輸出輸入介面。運(yùn)用于信號(hào)輸入介面時(shí)，接墊電路16可以是一接受信號(hào)輸入的輸出入單元，內(nèi)部電路18用來接收外界電路沈的信號(hào)。運(yùn)用于信號(hào)輸出介面時(shí)，接墊電路16可以是一發(fā)送信號(hào)的輸出入單元。運(yùn)用于雙向輸出輸入介面時(shí)，接墊電路16可以是一雙向輸出輸入的輸出入單元，也就是說，內(nèi)部電路18可經(jīng)由開關(guān)電路20而將信號(hào)輸出至第一端(節(jié)點(diǎn)Ni)，也可經(jīng)開關(guān)電路20而將傳輸至節(jié)點(diǎn)附的信號(hào)接收至內(nèi)部電路18。另外，某些集成電路，像是射頻集成電路或是快閃存儲(chǔ)器控制電路等，本身就需要內(nèi)建電荷泵；當(dāng)在此類集成電路中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時(shí)，也可利用集成電路本身既有的電荷泵(并加上適當(dāng)?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換)來提供本發(fā)明所需的偏壓電壓Vg。本發(fā)明集成電路10中可設(shè)置有多個(gè)接墊電路16，不同接墊電路16中的開關(guān)電路 20可耦接至同一個(gè)電荷泵12，以在各個(gè)接墊電路中分別建立本發(fā)明保護(hù)機(jī)制。另一方面， 若集成電路10要與不同運(yùn)作電壓的多個(gè)外界電路交換信號(hào)，本發(fā)明可針對每一外界電路的信號(hào)交換介面分別設(shè)置一對應(yīng)的電荷泵與對應(yīng)開關(guān)電路?；蛘撸景l(fā)明可在集成電路10 中設(shè)置適當(dāng)?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換機(jī)制來將同一電荷泵所提供的電壓分別轉(zhuǎn)換為不同信號(hào)交換介面所需的偏壓電壓，以配合這些信號(hào)交換介面上的開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)本發(fā)明保護(hù)機(jī)制?？偨Y(jié)來說，相較于已知技術(shù)，本發(fā)明采用了電荷泵來產(chǎn)生高于內(nèi)部運(yùn)作電壓的偏壓電壓，并配合開關(guān)電路的跨壓以建立一個(gè)高于內(nèi)部運(yùn)作電壓的鉗位電壓，使工作于較低內(nèi)部運(yùn)作電壓的集成電路可以和運(yùn)作電壓較高的外界電路正常交換信號(hào)并防止過壓影響， 讓運(yùn)作電壓不同的各種集成電路能正確安全地整合運(yùn)作。本發(fā)明也可防止集成電路中的靜電放電防護(hù)機(jī)制錯(cuò)誤地被外界高電壓觸發(fā)。已知技術(shù)會(huì)在低運(yùn)作電壓集成電路與高運(yùn)作電壓集成電路相互耦接的電路板上設(shè)置位準(zhǔn)轉(zhuǎn)移器以作為兩者間的介面。然而，位準(zhǔn)轉(zhuǎn)移器會(huì)增加硬件生產(chǎn)制造加工組裝的成本，也會(huì)增加功率消耗。相較之下，本發(fā)明于集成電路內(nèi)部設(shè)置內(nèi)建的電荷泵的硬件成本較低，功率消耗也很小。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如下，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種更動(dòng)和潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種可耐受高電壓的輸出入電路，包含有一電荷泵，用來產(chǎn)生一偏壓電壓；以及一開關(guān)電路，具有第一端、第二端及第三端，該第一端可接收一外界信號(hào)，該第二端耦接于該電荷泵；其中，當(dāng)該開關(guān)電路在該第一端與該第三端間導(dǎo)通時(shí)，該開關(guān)電路于該第二端及該第三端間提供一預(yù)定跨壓，使得該輸出入電路可根據(jù)該偏壓電壓與該預(yù)定跨壓提供一鉗位位準(zhǔn)范圍，以將該第三端點(diǎn)的電壓位準(zhǔn)限制于該鉗位位準(zhǔn)范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出入電路，其特征在于，該開關(guān)電路根據(jù)該偏壓電壓與該預(yù)定跨壓之差而決定該鉗位位準(zhǔn)范圍的上限。
3.如權(quán)利要求1所述的輸出入電路，其特征在于，該電荷泵工作于一內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍，該電荷泵產(chǎn)生該偏壓電壓且該偏壓電壓大于該內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍的上限。
4.如權(quán)利要求1所述的輸出入電路，其特征在于，該第三端耦接于一內(nèi)部電路。
5.如權(quán)利要求4所述的輸出入電路，其特征在于，該電荷泵及該內(nèi)部電路工作于一內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍，而該鉗位位準(zhǔn)范圍大于該內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍。
6.如權(quán)利要求1所述的輸出入電路，其特征在于，該開關(guān)電路為一晶體管，該第一端、 該第二端及該第三端分別為該晶體管的一漏極、一柵極及一源極；而該預(yù)定跨壓系該晶體管的一臨限電壓，
7.如權(quán)利要求1所述的輸出入電路，其特征在于，當(dāng)該開關(guān)電路在該第一端與該第三端間導(dǎo)通時(shí)，若該第一端的位準(zhǔn)落在該鉗位位準(zhǔn)范圍內(nèi)，該開關(guān)電路使該第三端的位準(zhǔn)追隨該第一端的位準(zhǔn)；當(dāng)該第一端的位準(zhǔn)大于該鉗位位準(zhǔn)范圍的上限時(shí)，該開關(guān)電路系使該第三端的位準(zhǔn)維持于該鉗位位準(zhǔn)范圍的上限。
8.如權(quán)利要求1所述的輸出入電路，其特征在于，該第三端耦接于一內(nèi)部電路，該內(nèi)部電路運(yùn)作于一內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍；該外界信號(hào)系由一外界電路提供，而該外界電路運(yùn)作的位準(zhǔn)范圍大于或等于該鉗位位準(zhǔn)范圍，且該鉗位位準(zhǔn)范圍大于該內(nèi)部運(yùn)作位準(zhǔn)范圍。
9.一種可耐受高電壓的輸出入電路，其特征在于，包含有一電荷泵，用來產(chǎn)生一偏壓電壓Vg ；以及一開關(guān)電路，具有第一端、第二端及第三端；該第一端耦接一外界信號(hào)，該第二端耦接于該電荷泵；其中，當(dāng)該開關(guān)電路將該第一端導(dǎo)通至該第三端時(shí)，該開關(guān)電路會(huì)于該第二端及該第三端間提供一預(yù)定跨壓Vth，以將該第三端點(diǎn)的電壓限制于電壓(Vg-Vth)之下。
10.如權(quán)利要求9所述的輸出入電路，其特征在于，該開關(guān)電路為一晶體管，該第一端、 該第二端及該第三端分別為該晶體管的一漏極、一柵極及一源極；而該預(yù)定跨壓Vth該晶體管的臨限電壓，
11.如權(quán)利要求9所述的輸出入電路，其特征在于，當(dāng)該開關(guān)電路將該第一端導(dǎo)通至該第三端時(shí)，若該第一端的電壓未超過電壓(Vg-Vth)，該開關(guān)電路系使該第三端的電壓追隨該第一端的電壓；當(dāng)該第一端的電壓超過電壓(Vg-Vth)時(shí)，該開關(guān)電路系使該第三端的電壓維持于電壓(Vg-Vth)。
12.一種可耐受高電壓的集成電路，其特征在于，包含有一電荷泵，用來產(chǎn)生一偏壓電壓Vg;以及多個(gè)接墊電路，各接墊電路包含有一開關(guān)電路，具有第一端、第二端及第三端；該第一端接收一外界信號(hào)，該第二端耦接于該偏壓電壓Vg;其中，當(dāng)該開關(guān)電路將該第一端導(dǎo)通至該第三端時(shí)，該開關(guān)電路會(huì)于該第二端及該第三端間提供一預(yù)定跨壓vth，并根據(jù)該偏壓電壓Vg與該預(yù)定跨壓Vth提供一鉗位電壓，以鉗位該第三端點(diǎn)的電壓。
13.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征在于，該鉗位電壓相當(dāng)于該偏壓電壓Vg與該預(yù)定跨壓Vth之差。
14.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征在于，該電荷泵工作于一內(nèi)部運(yùn)作電壓 Vcc，而該偏壓電壓Vg大于該內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc。
15.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征在于，各接墊電路另包含有一內(nèi)部電路，各接墊電路的內(nèi)部電路耦接于各接墊電路中的第三端。
16.如權(quán)利要求15所述的集成電路，其特征在于，該電荷泵及該內(nèi)部電路工作于一內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc，而該鉗位電壓大于該內(nèi)部運(yùn)作電壓Vcc。
17.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征在于，該開關(guān)電路為一晶體管，該第一端、 該第二端及該第三端分別為該晶體管的一漏極、一柵極及一源極；而該預(yù)定跨壓Vth系該晶體管的臨限電壓，
18.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征在于，當(dāng)該開關(guān)電路將該第一端導(dǎo)通至該第三端時(shí)，若該第一端的電壓未超過該鉗位電壓，該開關(guān)電路使該第三端的電壓追隨該第一端的電壓；當(dāng)該第一端的電壓超過該鉗位電壓時(shí)，該開關(guān)電路使該第三端的電壓維持于該鉗位電壓。
19.如權(quán)利要求12所述的集成電路，其特征在于，各接墊電路中另包含一對應(yīng)的內(nèi)部電路，耦接于各接墊電路中的第三端；其中，各接墊電路為一雙向輸出輸入單元，其對應(yīng)的內(nèi)部電路可經(jīng)由該開關(guān)電路而將信號(hào)輸出至該第一端，并可經(jīng)該開關(guān)電路而將傳輸至該第一端的信號(hào)接收至該內(nèi)部電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可耐受高電壓的輸出入電路與相關(guān)裝置。在集成電路中輸出入電路利用電荷泵產(chǎn)生一個(gè)大于電荷泵內(nèi)部運(yùn)作電壓的偏壓電壓，并在外界與集成電路內(nèi)部電路間設(shè)置一個(gè)開關(guān)電路。當(dāng)此開關(guān)電路使外界與內(nèi)部電路相互導(dǎo)通時(shí)，即可根據(jù)偏壓電壓與開關(guān)電路本身提供的跨壓而提供一鉗位電壓，以將內(nèi)部電路的電壓限制于該鉗位電壓之下，保護(hù)內(nèi)部電路不受外界過壓的影響。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102386753SQ20101028613
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者周儒明, 張志田, 張耀忠 申請人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司, 晨星軟件研發(fā)(深圳)有限公司