輸入/輸出驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及輸入/輸出（I/O)驅(qū)動電路，更具體地，設(shè)及能夠運(yùn)行在寬工作電壓范 圍之間的I/O驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002] I/O驅(qū)動電路用于提供驅(qū)動電壓，W驅(qū)動禪接到I/O焊盤的電子設(shè)備。圖1是例示傳 統(tǒng)I/O驅(qū)動電路的框圖。如圖1所示，I/O驅(qū)動電路100包括預(yù)驅(qū)動器(pre-driver) 101和后端 驅(qū)動器(post driver) 103。預(yù)驅(qū)動器101提供預(yù)驅(qū)動功能，用于控制后端驅(qū)動器103。后端驅(qū) 動器103被配置為生成驅(qū)動電壓V_d至I/O焊盤105。
[0003] 然而，預(yù)驅(qū)動器101只運(yùn)行在單個(gè)電源域(power domain)，因此對于不同標(biāo)準(zhǔn)，I/O 驅(qū)動電路100不能滿足對不同操作電壓的要求。并且，后端驅(qū)動器103總是包括用于提供驅(qū) 動電壓的多個(gè)PMOSFET(即，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）。然而，傳統(tǒng)的后端驅(qū)動器總是 使用包括薄氧化物的核屯、器件(core device)作為PM0SFET。在運(yùn)種結(jié)構(gòu)中，預(yù)驅(qū)動器101不 能夠運(yùn)行在寬工作電壓范圍之內(nèi)，或者晶體管可能被預(yù)驅(qū)動器生成的控制信號毀壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種I/O驅(qū)動電路W有效地解決上述問題。
[0005] 依據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種I/O驅(qū)動電路，該I/O驅(qū)動電路包括后端驅(qū)動器， 該后端驅(qū)動器包括第一開關(guān)器件和第一電壓提供器件。第一開關(guān)器件包括第一端和第二 端，該第一開關(guān)器件的第一端禪接到I/O電壓，其中該第一開關(guān)器件在該第一開關(guān)器件的第 二端處提供初始驅(qū)動電壓；W及第一電壓提供器件包括第一端和第二端，該第一電壓提供 器件的第一端禪接到該第一開關(guān)器件的第二端，其中該第一電壓提供器件被配置為通過對 該初始驅(qū)動電壓提供壓降，在該第一電壓提供器件的第二端提供驅(qū)動電壓。
[0006] 本發(fā)明提供的I/O驅(qū)動電路采用可W提供壓降的第一電壓提供器件，可輸出I/O電 壓和接地電壓之外的另一種電壓。
[0007] 在閱讀各個(gè)附圖中例示的優(yōu)選實(shí)施例的如下詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的運(yùn)些和其他 目的對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說無疑將變得顯而易見。
【附圖說明】
[000引圖1是例示傳統(tǒng)I/O驅(qū)動電路的框圖。
[0009] 圖2根據(jù)本申請的實(shí)施方式例示了后端驅(qū)動器的電路示意圖。
[0010] 圖討良據(jù)本申請的另一實(shí)施方式例示了后端驅(qū)動器的電路示意圖。
[ocm]圖4至圖6為根據(jù)本申請的不同實(shí)施方式例示I/O電路的電路示意圖。
[0012]圖7為根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施方式例示電壓切換模塊的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 圖2根據(jù)本申請的實(shí)施方式例示了后端驅(qū)動器的電路示意圖。如圖2所示，后端驅(qū) 動器200包括第一開關(guān)器件SW_1、第一電壓提供器件D_vpl、第二開關(guān)器件SW_2和第二電壓 提供器件D_vp2。第一開關(guān)器件SW_1包括禪接到I/O電壓VDDIO的第一端W及還包括第二端。 并且，第一開關(guān)器件SW_1在該第一開關(guān)器件SW_1的第二端提供初始驅(qū)動電壓V_di。第一電 壓提供器件D_vpl包括禪接到第一開關(guān)器件SW_1的第二端的第一端，W及還包括第二端。第 一電壓提供器件D_vpl被配置為通過對初始驅(qū)動電壓￥_山提供壓降，W在該第一電壓提供 器件D_vpl的第二端提供驅(qū)動電壓￥_(1。后端驅(qū)動器200進(jìn)一步包括禪接到第一電壓提供器 件D_vp 1的第二端和I /0焊盤201的輸出端了,。。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施方式中，第一開關(guān)器件SW_1是I/O器件，第一電壓提供器件D_vpl是核 屯、器件。I/O器件的運(yùn)行電壓高于核屯、器件的運(yùn)行電壓。此外，I/O器件的氧化層比核屯、器件 的氧化層厚，從而由I/O器件可W承受更高的電壓。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施方式中，第一開關(guān)器件SW_1是PMOSFET，第一電壓提供器件D_vpl是 NMOSFET(即，N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）。即，作為第一開關(guān)器件SW_1的PMOSFET包含 的氧化層比作為第一電壓提供器件D_vpl的NMOSFET的氧化層厚。
[0016] 再次參考圖2,后端驅(qū)動器200進(jìn)一步包括第二開關(guān)器件SW_2和第二電壓提供器件 D_vp2。第二開關(guān)器件SW_2包括禪接到輸出端T_o的第一端，W及并且包括第二端。第二電壓 提供器件D_vp2包括禪接到第二開關(guān)器件SW_2的第二端的第一端，W及禪接到接地電壓的 第二端。圖2所示的實(shí)施方式中，第二開關(guān)器件SW_2和第二電壓提供器件D_vp2為核屯、 NMOS陽T(即，作為核屯、器件的NMOS陽T)，但并不限于此。
[0017] 在圖2所示的實(shí)施方式中，第一開關(guān)器件SW_1和第一電壓提供器件D_vpl作為上拉 電路(pull up circuit),被配置為拉升驅(qū)動電壓￥_(1。同時(shí)，第二開關(guān)器件SW_2和第二電壓 提供器件〇_￥92作為下拉電路(pull down circuit)，被配置為拉低驅(qū)動電壓￥_(1。然而，后 端驅(qū)動器200并不限于包括第二開關(guān)器件SW_2和第二電壓提供器件D_vp2。此外，第一開關(guān) 器件SW_1和第一電壓提供器件D_vpl并不僅限于作為上拉電路。
[0018] 圖3根據(jù)本申請的另一實(shí)施方式例示了后端驅(qū)動器的電路示意圖。在運(yùn)個(gè)實(shí)施方 式中，后端驅(qū)動器300進(jìn)一步包括第=開關(guān)器件SW_3和第=電壓提供器件D_vp3。第=開關(guān) 器件SW_3包括禪接到I/O電壓VDDIO的第一端，并且還包括第二端。第S電壓提供器件D_vp3 包括禪接到第=開關(guān)器件SW_3的第二端的第一端，W及包括禪接到輸出端T_o的第二端。
[0019] 在圖3的實(shí)施方式中，第S開關(guān)器件SW_3和第S電壓提供器件D_vp3也作為上拉電 路。并且在圖3的實(shí)施方式中，第S開關(guān)器件SW_3和第S電壓提供器件D_vp3都是PMOSFET器 件。
[0020] 圖4至圖6為根據(jù)本申請的不同實(shí)施方式例示I/O電路的電路示意圖。在運(yùn)些實(shí)施 方式中，I/O電路還包括預(yù)驅(qū)動器。預(yù)驅(qū)動器被配置為生成控制信號，W控制上述開關(guān)器件 和電壓提供器件。預(yù)驅(qū)動器包括多個(gè)預(yù)驅(qū)動塊，其中至少一個(gè)預(yù)驅(qū)動塊運(yùn)行在第一電源域 (power domain)，W及至少一個(gè)預(yù)驅(qū)動塊運(yùn)行在第二電源域。
[0021 ] 例如，至少一個(gè)預(yù)驅(qū)動塊運(yùn)行在上述I/O電壓和偏置電壓之間，W及至少一個(gè)預(yù)驅(qū) 動塊運(yùn)行于I/O電壓和接地電壓之間，其中該偏置電壓低于I/O電壓并且高于接地電壓。另 一個(gè)示例，至少一個(gè)預(yù)驅(qū)動塊運(yùn)行在核屯、電壓和接地電壓之間，其中核屯、電壓低于I/O電 壓。再一個(gè)示例，至少一個(gè)預(yù)驅(qū)動塊還運(yùn)行在核屯、電壓和偏置電壓之間，其中核屯、電壓高于 偏置電壓。即，I/O電壓或核屯、電壓作為至少一個(gè)預(yù)驅(qū)動塊的高電壓電平，偏置電壓或接地 電壓作為至少一個(gè)預(yù)驅(qū)動塊的低電壓電平。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施方式中，I/O電路還包括禪接到預(yù)驅(qū)動塊的電壓切換模塊（voltage switch module)。根據(jù)電壓切換模塊的模式，每個(gè)預(yù)驅(qū)動塊運(yùn)行在第一電源域或第二電源 域中的一者。例如，電壓切換模塊接收I/O電壓V_DDI0。在第一模式中，電壓切換模塊將I/O 電壓V_DDI0直接傳遞到預(yù)驅(qū)動塊，從而預(yù)驅(qū)動塊運(yùn)行在I/O電壓V_DDI0。在第二模式中，電 壓切換模塊接收把I/O電壓V_DDI0降低后生成的核屯、電壓V_core，從而預(yù)驅(qū)動塊運(yùn)行在核 屯、電壓V_core。
[0023] 請參考圖7,圖7為根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施方式例示電壓切換模塊700的電路示意 圖。如圖7所示，電壓切換模塊700包括開關(guān)器件SW，該開關(guān)器件SW可W控制端子Tl和輸出端 OT導(dǎo)通/不導(dǎo)通，并且可W控制端子T2和輸出端OT導(dǎo)通/不導(dǎo)通。在第一模式下，端子Tl和輸 出端OT導(dǎo)通，從而電壓切換模塊700在輸出端OT輸出I/O電壓V_DDI0。在第二模式下，端子T2 和輸出端OT導(dǎo)通，從而在輸出端OT輸出由I/O電壓V_DDI0壓降后形成的核屯、電壓V_core?？?WW本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種方法降低I/0電壓V_DDIO來形成核屯、電壓V_core。輸出端 OT禪接到圖4至圖6中的預(yù)驅(qū)動塊。
[0024] 如下將描述圖4至圖6中例示的I/O電路的細(xì)節(jié)。請參考圖4，1/0電路包括預(yù)驅(qū)動器 401和后端驅(qū)動器403。后端驅(qū)動器403的結(jié)構(gòu)與圖3所示的后端驅(qū)動器300的結(jié)構(gòu)相同，簡便 起見，此處不再寶述。
[00巧]預(yù)驅(qū)動器401包括第一預(yù)驅(qū)動塊PDB_1、第二預(yù)驅(qū)動塊PDB_2、第S預(yù)驅(qū)動塊PDB_3 和第四預(yù)驅(qū)動塊PDB_4。預(yù)驅(qū)動塊?08_1、？08_2、？08_3和?08_4包括能夠提供預(yù)驅(qū)動器功能 的電路，例如，邏輯電路、緩沖器或放大器。第一預(yù)驅(qū)動塊PDB_1禪接到第S開關(guān)器件SW_3的 控制端和第S電壓提供器件D_vp3的控制端。第一預(yù)驅(qū)動塊PDB_1運(yùn)行在I/O電壓V_DDI0和 偏置電壓￥_61曰3之間，W生成用于控制第S開關(guān)器件SW_3的第S控制信號CS_3,并生成用 于控制第S電壓提供器件D_vp3的第四控制信號CS_4。第二預(yù)驅(qū)動塊PDB_2禪接到第一開關(guān) 器件SW_1的控制端，其中第二預(yù)驅(qū)動塊PDB_2運(yùn)行在I/0電壓V_DD10和接地電壓之間，W生 成用于控制第一開關(guān)器件SW_1的第一控制信號CS_1。請注意，因?yàn)榈谝粋€(gè)開關(guān)器件SW_1由 于較厚的氧化層可W承受更高的電壓，因而第二預(yù)驅(qū)動塊PDB_2可W運(yùn)行于寬運(yùn)行電壓范 圍(VDDI0和接地電壓）。
[0026] 第S預(yù)驅(qū)動塊PDB_3禪接到第一電壓提供器件D_vpl的控制端。第S預(yù)驅(qū)動塊PDB_ 3運(yùn)行在I/O電壓V_DDI0和偏置電壓V_bias之間，W生成控制第一電壓提供器件D_vpl的第 二控制信號CS_2。第四預(yù)驅(qū)動塊PDB_4禪接到第二電壓提供器件D_vp2的控制端，其中第四 預(yù)驅(qū)動塊PDB_4運(yùn)行在核屯、電壓V_core和接地電壓之間，W生成輸出至第二電壓提供器件 D_vp2的第五控制信號CS_5。第二開關(guān)器件SW_2包括接收核屯、電壓V_core的控制端，該核屯、 電壓V_core比I/O電壓V_DDI0低。偏置電壓V_bias低于I/O電壓V_DDI0并且高于接地電壓。
[0027] 請參考圖5, I/O電路500包括預(yù)驅(qū)動器501和后端驅(qū)動器503。后端驅(qū)動器503的結(jié) 構(gòu)與圖3所示的后端驅(qū)動器300的結(jié)構(gòu)相同，因此簡便起見，此處不再寶述。預(yù)驅(qū)動器501包 括第一預(yù)驅(qū)動塊PDB_1、第二預(yù)驅(qū)動塊PDB_2、第S預(yù)驅(qū)動塊PDB_3和第四預(yù)驅(qū)動塊PDB_4。圖 5中第一預(yù)驅(qū)動塊PDB_1、第二預(yù)驅(qū)動塊PDB_2和第四預(yù)驅(qū)動塊PDB_4的結(jié)構(gòu)與圖4中第一預(yù) 驅(qū)動塊PDB_1、第二預(yù)驅(qū)動