CN103684413A - 一种带反馈的io电路 - Google Patents
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Abstract
一种带反馈的IO电路，它至少由一个三态输出缓冲器、一个输入缓冲器和一个与门组成；所述电路通过IO向外输出的信号标记为dout，所述电路通过IO接收到的信号标记为din，所述IO的三态输出缓冲器使能标记为oe，所述IO的三态输出缓冲器输出标记为pad；在IO电路内部，dout与三态输出缓冲器的输入相连，又和din分别连接到与门的两个输入；与门的输出与oe相连；本发明提出一种优化的根据时间先后分别使用推挽输出模式和开漏输出模式的IO电路。
Description
技术领域
本发明所述的技术方案涉及一种带反馈的IO电路，特别是可外接上拉电阻的开漏驱动的IO电路。
背景技术
IO（输入输出）电路的输出模式有推挽输出和开漏输出两种输出模式。推挽输出在输出低电平时IO接地，输出高电平时IO接电源。推挽输出模式的电路形式如图2所示，开漏输出在输出低电平时IO接地，输出高电平时IO为高阻状态。如果外接上拉电阻，则在输出高电平时输出电压会拉到上拉电阻的电源电压。开漏输出模式的电路形式如图3所示，如果发送IO的工作电压与接收电路的工作电压不同或有多个发送IO的输出要并接在一起工作时，必须使用开漏输出模式。在开漏输出模式下，输出高电平时，由于IO处于高阻状态，输出电平通过上拉电阻驱动到高电平。因为上拉电阻通常较大，所以充放电时间较长，因而开漏输出模式不适合高速电路的要求。发明CN200810227989.4提供了一种提高IO速度的方法，但是它需要额外的时钟。本发明不需要额外的时钟即可实现了推挽输出与开漏输出的复合使用，令即实现开漏输出的功能，又令IO电路的工作速度提高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供提出一种优化的根据时间先后分别使用推挽输出模式和开漏输出模式的IO电路。
本发明的技术方案为，电路通过IO向外输出的信号标记为dout，电路通过IO接收到的信号标记为din，IO的三态输出缓冲器使能标记为oe，IO的三态输出缓冲器输出标记为pad。
在IO内部，dout与三态输出缓冲器的输入相连，又和din分别连接到与门的两个输入，与门的输出与oe相连。当oe为0时，pad输出三态输出缓冲器的输入的信号；当oe为高电平时，pad表现为高阻状态。
当电路通过IO向外输出低电平时，dout为低电平，则与门的输出为低电平，则oe信号为低电平，所以pad为低电平。当dout从低电平跳变到高电平时，dout电平为高电平，由于三态输出缓冲器的输出变化会滞后输入变化，此时pad还保持为低电平，din也保持为低电平。因为与门的输入一个为高电平，一个为低电平，所以与门的输出保持为低电平，即oe保持为低电平，三态输出缓冲器继续按推挽方式输出高电平。令t1是三态输出缓冲器的输出变化滞后输入变化的时间。则经过t1时间后，pad的电平变为高电平，则din变为高电平。由于此时与门的2个输入都为高电平，所以与门的输出为高电平，即oe变为为高电平，pad表现为高阻状态。即此时IO工作在开漏输出模式。在后续的时间里，当dout保持为高电平时，如果外部上拉电阻的上拉电压与三态输出缓冲器的工作电压相同时，pad的电平保持不变。如果外部上拉电阻的上拉电压与三态输出缓冲器的工作电压不相同时，此后pad的电平通过外部上拉电阻上拉成上拉电压的电平。
本发明有以下的优点：1.本IO的输入输出与通用IO的输入输出相同，可以直接替换使用；2.本IO不需要外部提供时钟。三态输出缓冲器的工作模式通过电路反馈自动完成控制，可以避免外部提供时钟频率太快导致输出变化不及时或外部提供时钟频率太慢导致IO有较长时间通过大电流从而减少IO使用寿命的不足，本IO也适于用没有时钟的异步电路；3.本IO可以通过外接上拉电阻上拉到比IO工作电压更高的电平。
附图说明
图1为IO电路结构原理图；
图2为推挽输出模式原理图；
图3为开漏输出模式原理图；
图4为上拉电阻接比IO电压更高的上拉电压时的各节点波形图；
图5为上通用开漏输出IO各节点波形图。
具体实施方式
本发明包含1个带使能的低电平有效的三态输出缓冲器，1个输入缓冲器，1个与门，及电路连接方式。图1为IO结构图，电路通过IO向外输出的信号标记为dout，电路通过IO接收到的信号标记为din，IO的三态输出缓冲器使能标记为oe，IO的三态输出缓冲器输出标记为pad。
在IO内部，dout与三态输出缓冲器的输入相连，又和din分别连接到与门的两个输入，与门的输出与oe相连。当oe为0时，pad输出三态输出缓冲器的输入的信号；当oe为高电平时，pad表现为高阻状态。
当电路通过IO向外输出低电平时，dout为低电平，则与门的输出为低电平，则oe信号为低电平，所以pad为低电平。当dout从低电平跳变到高电平时，dout电平为高电平，由于三态输出缓冲器的输出变化会滞后输入变化，此时pad还保持为低电平，din也保持为低电平。因为与门的输入一个为高电平，一个为低电平，所以与门的输出保持为低电平，即oe保持为低电平，三态输出缓冲器继续按推挽方式输出高电平。令t1是三态输出缓冲器的输出变化滞后输入变化的时间。则经过t1时间后，pad的电平变为高电平，则din变为高电平。由于此时与门的2个输入都为高电平，所以与门的输出为高电平，即oe变为为高电平，pad表现为高阻状态。即此时IO工作在开漏输出模式。在后续的时间里，当dout保持为高电平时，如果外部上拉电阻的上拉电压与三态输出缓冲器的工作电压相同时，pad的电平保持不变。如果外部上拉电阻的上拉电压与三态输出缓冲器的工作电压不相同时，此后pad的电平通过外部上拉电阻上拉成上拉电压的电平。
上述实例针对低电平有效的三态输出缓冲器。对于高电平有效的三态输出缓冲器可以将与门变成与非门来实现相同功能。
上拉电阻可以集成到IO上，也可以由外部接收电路提供。当上拉电阻由外部接收电路提供时，可以上拉到与IO工作电压不相等的电压。
图4为上拉电压高于IO电压时电路节点波形图。
图5为上拉电压高于IO电压时普通开漏IO电路节点波形图。
对比图4与图5可知本发明的IO输出点pad的波形的上升沿更快，波形更完整，上拉的电平更高，IO工作速度比普通开漏IO的工作速度要快。
应该理解的是上述实例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种带反馈的IO电路，它至少由一个三态输出缓冲器、一个输入缓冲器和一个与门组成；所述电路通过IO向外输出的信号标记为dout，所述电路通过IO接收到的信号标记为din，所述IO的三态输出缓冲器使能标记为oe，所述IO的三态输出缓冲器输出标记为pad；在IO电路内部，dout与三态输出缓冲器的输入相连，又和din分别连接到与门的两个输入；与门的输出与oe相连。
2.根据权利要求1所述的带反馈的IO电路，其特征在于所：当oe为0时，pad输出三态输出缓冲器的输入的信号；当oe为高电平时，pad表现为高阻状态。
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