CN2722503Y - 具有斜率控制的宽摆幅输出cmos驱动器电路 - Google Patents

具有斜率控制的宽摆幅输出cmos驱动器电路 Download PDF

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杨永华
葛利明
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Abstract

一种具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动电路，具有过电压和反向电压保护功能，解决了发送器接口与总线上数据完全隔离的问题及输出斜率控制问题，且结构简单，其限制仅受工艺栅衬之间击穿电压影响。同时该电路仅需改变输出管尺寸，即可调整其驱动能力。

Description

具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动器电路
技术领域
本实用新型为具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动器电路。它具有过电压和反向电压保护功能。
背景技术
目前，几乎所有的接口标准都要求接口器件发送数据时需具有斜率控制功能，在不发送数据时(加电或不加电)不影响总线上数据传输，以便于网络维护和升级。传统方式利用二极管的单向导通特性来实现和总线数据的的有效隔离，缺点是驱动器输出摆幅减小；利用电阻和电容的充放电延时进行斜率控制，缺点是功耗较大。
发明内容
为了克服摆幅小和功耗大的缺点，本实用新型电路通过传输门作为延迟单元，通过控制输出管的导通数量及程度进行斜率控制，利用浮阱技术实现与总线上数据的有效隔离。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图所示，MOS管M16～M25、M26～M35构成逐级延迟电路，分别控制输出MOS管M7～M9、M10～M12在推挽状态依次导通，控制输出信号斜率。其中M20和M23、M21和M24、M26和M29、M27和M28分别构成四个传输门(可改变MOS管尺寸调整延时长短)，M7～M9、M10～M12为并联输出管。
如图所示，M7～M9构成的并联管与M4串联，M5漏极与其连接点相连，M5源极与M4栅极相连，且M7～M9、M4和M5共N型浮阱。同样M10～M12构成的并联管与M14串联，M13源极与其连接点相连，M13源极与M14栅极相连，且M10～M12、M14和M13共P型浮阱，生产时该P阱作在深度扩散形成的N阱里，与P型衬底上的其它器件隔离，以减小漏电流。
该实用新型电路的工作方式如下表：
  状态    DE    PG    NG   OUT
    1     0     1     0   高阻
    2     1     0     0   1
    3     1     1     1   0
    4          未加电源   高阻
注：其余状态为无效状态，禁止出现
第1种状态为加电且不发送数据时状态，此时M15和M6均截止。当OUT电压高于VDD(至少高出一倍PMOS管开启电压)时，M7～M9导通，且由于M7～M9寄生二极管的影响，共N浮阱电压约为OUT电压，故M5导通，M4栅源电压为零，处于截止状态，同时共N浮阱中寄生二极管处于背对背状态，因此不会向VDD灌电流；当OUT电压低于GND(至少低出一倍NMOS管开启电压)时，M10～M12导通，且由于M10～M12寄生二极管的影响，共P浮阱电压约为OUT电压，故M13导通，M14栅源电压为零，处于截止状态，同时共P浮阱中寄生二极管处于背对背状态，因此不会从GND拉电流。其它情况下，显然OUT为低电平时，M7～M9截止；OUT为高电平时，M10～M12截止；当OUT电压处于VDD和GND之间时，M7～M9和M10～M12均截止，故该状态下有效实现了隔离。
第2、3两种状态为加电且发送数据时的两种状态，M5和M13均截止。第2种状态下，M4和M6～M9导通，M14和M15导通，M10～M12截止，输出为高电平。第3种状态下，M4和M6导通，M7～M9截止，M14和M15导通，M10～M12导通，输出为低电平。
第4种状态是在未加电源时，此时由于M0～M3寄生二极管的影响，其输出维持在低电平。当数据线上为高电平时，M7～M9的寄生二极管将抬高N阱电压，M5导通，M4截止，不会向VDD灌电流；由于M10～M12截止，也不会向GND灌电流。当数据线上为低电平(低于GND)时，M10～M12的寄生二极管会拉低P阱电压，M13导通，M14截止，不会从GND拉电流；由于M7～M9截止，也不会从VDD拉电流。故该状态下也实现了有效隔离。
本实用新型解决了发送器接口与总线上数据完全隔离的问题及输出斜率控制问题，且结构简单，其限制仅受工艺栅衬之间击穿电压影响。同时该电路仅需改变输出管尺寸，即可调整其驱动能力。
具体实施方式
在图1中，PMOS管M4、M5、M7、M8和M9所在的N阱浮置。NMOS管M10、M11、M12、M13和M14所在的P阱在一N阱中，改N阱接最高电平，P阱浮置。其余各管所在N阱接最高电平，P阱接最低电平。

Claims (7)

1.具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动电路，其特征是：利用传输门作为延迟电路，控制输出管的导通数量及程度；利用浮阱技术来实现与总线上数据的有效隔离。
2.根据权利要求1所述的具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动电路，其特征是：利用传输门逐级延时控制信号，分别控制并联输出管一的导通状况。
3.根据权利要求1所述的具有斜率控制的宽摆幅输出接口CMOS电路，其特征是：输出管一共源极共漏极但不完全共栅极。
4.根据权利要求1所述的具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动电路，其特征是：并联输出管一与输出管二串连，控制管三漏极与控制输出管二栅极相连，三管源衬连在一起，且其共一浮动N阱。
5.根据权利要求1所述的具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动电路，其特征是：并联输出管一与输出管二串连，控制管三源极与控制输出管二栅极相连，三管源衬连在一起，且其共一浮动P阱。
6.根据权利要求1所述的具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动电路，其特征是：分别有一NMOS管和PMOS管控制浮动P阱和N阱中控制管三的栅极。
7.根据权利要求1所述的具有斜率控制的宽摆幅输出CMOS驱动电路，其特征是：浮动P阱嵌套深扩散形成的N阱中，浮动P阱与P型衬底通过一对背对背的PN结隔离，以减小漏电流。
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