JP2001022483A - ホットプラグ対応i/o回路 - Google Patents

ホットプラグ対応i/o回路

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JP2001022483A
JP2001022483A JP11190630A JP19063099A JP2001022483A JP 2001022483 A JP2001022483 A JP 2001022483A JP 11190630 A JP11190630 A JP 11190630A JP 19063099 A JP19063099 A JP 19063099A JP 2001022483 A JP2001022483 A JP 2001022483A
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Japan
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circuit
voltage
transistor
power supply
hot
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Kazuaki Kurooka
一晃 黒岡
Yasuo Moriguchi
保夫 森口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00315Modifications for increasing the reliability for protection in field-effect transistor circuits

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧VDDが印加されていない状態で、
電源電圧VDDより高電圧の信号がI/Oピンを介して
入力された場合、I/O回路のトランジスタが破壊され
使用不能になるという課題があった。 【解決手段】 電源電圧VDDが供給されない場合、外
部デバイスからの入力信号を基にして制御電圧VDD1
を電圧発生回路2が生成し、制御電圧VDD1をI/O
回路トランジスタ部3のトランジスタMP1等へ供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電源電圧と比較
して高電圧の信号が入力されるデバイスを、ホットプラ
グ可能にするホットプラグ対応I/O回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来より、デバイスに印加される電源電
圧VDDより高い電圧のデータ信号が入力されるデバイ
スが広く一般的に用いられている。これらのデバイスで
は、所定の電圧を持つ電源電圧VDDがデバイスに印加
されている状態下で、電源電圧VDDより高い電圧のデ
ータ信号が、外部から入力された場合は、当デバイス内
のI/O回路を構成するトランジスタに過大な電圧が供
給されないように、また、データ信号ケーブルからI/
O回路の電源(VDD,GND)に電流が流れこまない
ように、I/O回路内部で制御している。
【0003】図6は、従来のデバイス内のI/O回路を
示す回路図であり、図において、60はI/O回路、6
1は3個のトランジスタMP1,MN1,MN2が直列
に接続され構成されるI/Oトランジスタ回路、62は
フローティングゲート発生回路、63はフローティング
ウエル発生回路、G1〜G3はゲート回路である。
【0004】次に動作について説明する。図6に示す従
来のI/O回路は、デバイス内に組み込まれておりI/
Oインタフェースとして機能している。このI/O回路
に電源電圧VDDが印加されている状態で、I/Oピン
を介して、外部デバイスの信号ケーブルと接続される。
【0005】その場合、電源電圧VDDが印加されてい
るので、I/Oトランジスタ回路61に過大な電圧は印
加されないので、I/Oトランジスタ回路61のトラン
ジスタが破壊される事はなく、またデータ信号ケーブル
からI/O回路の電源(VDD,GND)に電流が流れ
こむことはない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のI/O回路は以
上のように構成されているので、例えば、所定の電源電
圧VDDがデバイスに印加されていない状態で、電源電
圧VDDより高い電圧の信号が、信号ケーブルおよびI
/Oピンを介して外部デバイスから入力された場合、I
/Oトランジスタ回路61を構成する各トランジスタM
P1,MN1,MN2に過大な電圧が供給され、これら
のトランジスタMP1,MN1,MN2が破壊され、I
/O回路が使用不能になる、あるいは信号ケーブルから
I/O回路の電源(VDD,GND)に電流が流れこ
み、信号ケーブルのデータに悪影響をおよぼすという課
題があった。
【0007】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、所定の電源電圧VDDがデバイス
に印加されていない状態下で、電源電圧VDDより高い
電圧の信号が、信号ケーブル、I/Oピンを介して外部
デバイスから入力された場合においても、I/O回路を
構成するトランジスタに過大な電圧が供給されず、また
信号ケーブルからI/O回路の電源(VDD,GND)
に電流が流れこまないように制御するホットプラグ対応
I/O回路を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係るホットプ
ラグ対応I/O回路は、デバイスに電源電圧が供給され
ていない状態下で、他の外部デバイスと接続される場合
に、前記外部デバイスから供給される入力信号を基に、
第1の制御電圧を生成する第1の電圧発生回路と、前記
第1の電圧発生回路から生成された前記第1の制御電圧
を、前記電源電圧の代わりに入力するI/O回路トラン
ジスタ部とを備えたことを特徴とするものである。
【0009】この発明に係るホットプラグ対応I/O回
路では、第1の電圧発生回路は、入出力信号をやりとり
するためのI/Oピンに接続された第1のトランジスタ
と、前記第1のトランジスタに接続されたダイオード
と、前記ダイオードと電源電圧との間に接続された第2
のトランジスタから構成されることを特徴とするもので
ある。
【0010】この発明に係るホットプラグ対応I/O回
路では、デバイスに電源電圧が供給されていない状態下
で、他の外部デバイスと接続される場合に、前記外部デ
バイスから供給される入力信号を基に、第2の制御電圧
を生成する第2の電圧発生回路をさらに備える。また、
第1の制御電圧は、I/O回路トランジスタ部を構成す
る複数のトランジスタの1つに供給し、前記第2の制御
電圧を前記I/O回路トランジスタ部を構成する前記複
数のトランジスタの他方に供給することを特徴とするも
のである。
【0011】この発明に係るホットプラグ対応I/O回
路では、第2の電圧発生回路は、入出力信号をやりとり
するためのI/Oピンに接続された第1のトランジスタ
と、前記第1のトランジスタに接続されたダイオード
と、前記ダイオードと電源電圧との間に接続された第2
のトランジスタから構成されることを特徴とするもので
ある。
【0012】この発明に係るホットプラグ対応I/O回
路では、第1のトランジスタおよび第2のトランジスタ
は、PMOSトランジスタであることを特徴とするもの
である。
【0013】この発明に係るホットプラグ対応I/O回
路では、第1のトランジスタはNMOSトランジスタで
あり、第2のトランジスタはPMOSトランジスタであ
ることを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1による
ホットプラグ対応I/O回路を示す回路図であり、図に
おいて、1はホットプラグ対応I/O回路であり、デバ
イスのI/Oインタフェース部を構成するものである。
2は電圧発生回路(第1の電圧発生回路)、3はホット
プラグ対応I/O回路のメインバッファであるI/O回
路トランジスタ部であり、互いに直列に接続されたPM
OSトランジスタMP1およびNMOSトランジスタM
N1,MN2から構成されている。4はフローティング
ゲート発生回路、5はフローティングウエル発生回路、
G1〜G3はゲート回路である。
【0015】電圧発生回路2において、MP2はPMO
Sトランジスタ(第1のトランジスタ)、MP3はPM
OSトランジスタ(第2のトランジスタ)、D1はダイ
オードである。MN3は、NMOSトランジスタ、MP
4,MP5はPMOSトランジスタである。
【0016】図1に示す実施の形態1のホットプラグ対
応I/O回路1は、例えば、コンピュータシステムを構
成するハードディスクドライブ等のデバイスのI/Oイ
ンタフェース部に相当するものである。
【0017】次に動作について説明する。図1に示す実
施の形態1によるホットプラグ対応I/O回路1では、
電源電圧VDDがデバイスに印加されていない状態(ホ
ットプラグ)において、外部デバイス(図示せず)か
ら、I/Oピンを介してデバイス内のI/O回路1へ、
電源電圧VDDより高い電圧の入力信号が入力された場
合、電圧発生回路2において、入力信号の電圧から電源
電圧VDDに相当する制御電圧VDD1(第1の制御電
圧)を発生させ、I/O回路トランジスタ部3、フロー
ティングゲート発生回路4、フローティングウエル発生
回路5へ発生した制御電圧VDD1を供給する。
【0018】図2は、図1に示した実施の形態1のホッ
トプラグ対応I/O回路1の動作を示すタイミングチャ
ートである。デバイスに電源電圧VDD(例えば、3.
3V)が印加されていない状態で、他のデバイス(図示
せず)から、信号ケーブル(図示せず)を介して当デバ
イスのI/Oピンに、電圧が5Vの入力信号が供給され
た場合、電圧発生回路2内のトランジスタMP2により
降圧され、ノードnode0は約3Vとなる。
【0019】ノードnode0の電圧が約3Vとなる
と、ダイオードD1を通じて、ノードnode1の電位
は約3Vとなる。
【0020】電源電圧VDDが0の場合(VDD=
0)、トランジスタMP3はオンするので制御電圧VD
D1は約3Vとなる。同様に、トランジスタMP5もオ
ンし、ノードnode4の電源は約3V、トランジスタ
MP4はオフとなる。
【0021】従って、電源電圧VDDが0の時(VDD
=0)、I/Oピンに供給された他のデバイスからの入
力信号の電圧5Vから、制御電圧VDD1(約3V)を
発生させ、I/O回路トランジスタ部3,フローティン
グゲート発生回路4、フローティングウエル発生回路5
等に供給すると、I/O回路トランジスタ部3に通常の
電源電圧VDDに近い制御電圧VDD1が供給されるこ
ととなり、I/O回路トランジスタ部3が破壊されるこ
とはなく、信号ケーブルからI/O回路の電源(VD
D,GND)に電流が流れこむことはない。
【0022】尚、電源電圧VDDが3.3Vの場合(V
DD=3.3V)、トランジスタMN3がオンし、ノー
ドnode4が0V、トランジスタMP4がオンとな
る。従って、制御電圧VDD1と電源電圧VDDとは約
3.3Vとなり、通常動作を行う。
【0023】そして、制御電圧VDD1が3.3Vとな
ると(VDD1=3.3V)、トランジスタMP3のP
拡散層(図示せず)からNウエル(図示せず)を介
して、ノードnode1の電圧も3.3Vとなるが、ダ
イオードD1がトランジスタMP2,MP3との間に設
けられているので、ノードnode0が3.3Vになる
ことを回避できる。従って、ノードnode1の電圧
(3.3V)が、I/Oピンへ入力される入力信号の電
圧へ影響を与えることはない。
【0024】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、デバイスのI/O回路内に電圧発生回路2を組み込
み、制御電圧VDD1を生成し、生成した制御電圧VD
D1をI/O回路1内の必要とされる回路部へ供給する
ように構成したので、電源電圧VDDが供給されていな
い状態で、電源電圧VDDより高い電圧の入力信号が入
力された場合でも、制御電圧VDD1の供給により、I
/O回路トランジスタ部3のトランジスタが破壊される
ことを回避し、信号ケーブルからI/O回路の電源(V
DD,GND)に電流が流れこまないようにすることが
でき、ホットプラグ対応I/O回路を得ることができ
る。
【0025】実施の形態2.図3は、この発明の実施の
形態2によるホットプラグ対応I/O回路を示す回路図
であり、図において、30は実施の形態2のホットプラ
グ対応I/O回路であり、デバイスのI/Oインタフェ
ース部を構成するものである。21は電圧発生回路(第
2の電圧発生回路)である。MP21はPMOSトラン
ジスタ(第1のトランジスタ)、MP31はPMOSト
ランジスタ(第2のトランジスタ)である。尚、その他
の構成要素は、実施の形態1に示したものと同じものな
ので、同一の参照符号を用いて、ここではそれらの説明
を省略する。
【0026】図3に示すホットプラグ対応I/O回路3
0では、実施の形態1のホットプラグ対応I/O回路1
と同様に、例えば、コンピュータシステムを構成するハ
ードディスクドライブ等のデバイスのI/Oインタフェ
ース部に相当するものである。
【0027】次に動作について説明する。図3に示すホ
ットプラグ対応I/O回路30では、電圧発生回路2と
第2の電圧発生回路21とが並列に設けられており、電
圧発生回路2から生成される制御電圧VDD1は、I/
O回路トランジスタ部3内のトランジスタMP1へ供給
され、第2の電圧発生回路21から生成される制御電圧
VDD2(第2の制御電圧)は、I/O回路トランジス
タ部3内のトランジスタMN1、フローティングゲート
発生回路4,フローティングウエル発生回路5へ供給さ
れる。
【0028】図3に示す実施の形態2のホットプラグ対
応I/O回路30では、電源電圧VDDがデバイスに印
加されていない状態(ホットプラグ)において、外部デ
バイス(図示せず)の信号ケーブルから、I/Oピンを
介してデバイス内のI/O回路30へ、電源電圧VDD
より高い電圧の入力信号が入力された場合、電圧発生回
路2,21において、入力信号の電圧から電源電圧VD
Dに相当する制御電圧VDD1,VDD2をそれぞれ発
生させ、I/O回路トランジスタ部3、フローティング
ゲート発生回路4、フローティングウエル発生回路5へ
発生された制御電圧VDD1,VDD2を供給する。
【0029】しかしながら、通常のドライブ動作時にお
いて、メインバッファであるI/O回路トランジスタ部
3内のトランジスタMP1がオンするたびに、制御電圧
VDD1の電圧が下がる。この電圧降下の影響は、制御
電圧VDD1へ接続した他のトランジスタMN1,MN
2へも伝わることになる。
【0030】上記した制御電圧VDD1の電圧降下の影
響を回避するため、即ち、トランジスタMP1での電圧
変動の影響を、トランジスタMP1以外に波及させない
ため、実施の形態2のホットプラグ対応I/O回路で
は、2つの電圧発生回路2および21を設けている。
【0031】そして、電圧発生回路2から生成される制
御電圧VDD1は、I/O回路トランジスタ部3内のト
ランジスタMP1へ供給され、一方、電圧発生回路21
から生成される制御電圧VDD2は、I/O回路トラン
ジスタ部3内のトランジスタMN1、フローティングゲ
ート発生回路4、フローティングウエル発生回路5へ供
給される。
【0032】図4は、図3に示した実施の形態2のホッ
トプラグ対応I/O回路30の動作を示すタイミングチ
ャートである。図において、制御電圧VDD1の電圧降
下の影響は、制御電圧VDD2には現れていないことが
分かる。
【0033】従って、通常のドライブ動作時における制
御電圧VDD1の電圧変動が、ホットプラグ対応I/O
回路内の他の回路へ波及することを防止できる。尚、そ
の他の動作は、実施の形態1のものと同じなので、ここ
ではその説明を省略する。
【0034】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、電圧発生回路を2つ組み込み、一方の電圧発生回路
2で発生した制御電圧VDD1をI/O回路トランジス
タ部3内のトランジスタMP1へ供給し、他方の電圧発
生回路21で発生した制御電圧VDD2をその他の部分
へ供給するように構成したので、実施の形態1の効果に
加えて、トランジスタMP1における電圧降下の影響を
回避することができるという効果が得られる。
【0035】実施の形態3.図5は、この発明の実施の
形態3によるホットプラグ対応I/O回路を示す回路図
であり、図において、50はホットプラグ対応I/O回
路であり、デバイスのI/Oインタフェース部を構成す
るものである。51は電圧発生回路(第1の電圧発生回
路)、MN0は、NタイプのMOSトランジスタであ
る。尚、その他の構成要素は、実施の形態1に示したも
のと同じなので、同一の参照符号を用いて、ここではそ
れらの説明を省略する。
【0036】図5に示す実施の形態3のホットプラグ対
応I/O回路50は、実施の形態1,2のホットプラグ
対応I/O回路と同様に、例えば、コンピュータシステ
ムを構成するハードディスクドライブ等のデバイスのI
/Oインタフェース部に相当するものである。
【0037】次に動作について説明する。図1に示した
実施の形態1のホットプラグ対応I/O回路1におい
て、電圧発生回路2内では、I/OピンとダイオードD
1との間には、P型のMOSトランジスタMP2を使用
した構成となっている。
【0038】一方、実施の形態3のホットプラグ対応I
/O回路50では、電圧発生回路51において、I/O
ピンとダイオードD1との間に、N型のMOSトランジ
スタMN0(第1のトランジスタ)を設けた構成になっ
ている。
【0039】このように、PMOSトランジスタMP2
の代わりに、NMOSトランジスタMN0を用いた場合
でも、同様の効果を得ることができる。
【0040】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、第1の電圧発生回路50内において、抵抗R1を介
してI/Oピンと接続されるトランジスタをNMOSト
ランジスタMN0を用いて構成したので、実施の形態1
のものと同様の効果を得ることができる。尚、実施の形
態2では、2つの電圧発生回路2,21を設けたが、そ
れぞれの電圧発生回路において、抵抗R1を介してI/
Oピンと接続されるトランジスタをNMOSトランジス
タMN0を用いて構成することができ、同様の効果を得
ることができる。
【0041】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、デバ
イスのI/O回路内に電圧発生回路を組み込み、制御電
圧VDD1を生成し、各回路部へ供給するように構成し
たので、電源電圧VDDが供給されていない状態で、電
源電圧VDDより高い電圧の入力信号が入力された場合
でも、制御電圧VDD1の供給により、メインバッファ
であるI/O回路トランジスタ部のトランジスタが破壊
されることを回避することができ、信号ケーブルからI
/O回路の電源(VDD,GND)に電流が流れこむこ
とを防ぎ、ホットプラグ対応I/O回路を得ることがで
きる。
【0042】この発明によれば、2つの電圧発生回路を
組み込み、一方の電圧発生回路で発生した制御電圧VD
D1をメインバッファであるI/O回路トランジスタ部
を構成するトランジスタへ供給し、他方の電圧発生回路
で発生した制御電圧VDD2をその他の部分へ供給する
ように構成したので、実施の形態1の効果に加え、I/
O回路トランジスタ部内のトランジスタでの電圧降下の
影響を回避することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるホットプラグ
対応I/O回路を示す回路図である。
【図2】 図1に示した実施の形態1のホットプラグ対
応のI/O回路の動作を示すタイミングチャートであ
る。
【図3】 この発明の実施の形態2によるホットプラグ
対応I/O回路を示す回路図である。
【図4】 図3に示した実施の形態2のホットプラグ対
応のI/O回路の動作を示すタイミングチャートであ
る。
【図5】 この発明の実施の形態3によるホットプラグ
対応I/O回路を示す回路図である。
【図6】 従来のI/O回路を示す回路図である。
【符号の説明】
2,51 電圧発生回路(第1の電圧発生回路)、3
I/O回路トランジスタ部、21 電圧発生回路(第2
の電圧発生回路)、MP2,MP21 PMOSトラン
ジスタ(第1のトランジスタ)、MP3,MP31 P
MOSトランジスタ(第2のトランジスタ)、MN0
NMOSトランジスタ(第1のトランジスタ)、D1
ダイオード、VDD 電源電圧、VDD1 制御電圧
(第1の制御電圧)、VDD2 制御電圧(第2の制御
電圧)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B011 DB02 EA09 EB03 JA11 JA22 5J032 AA02 AB02 AC18 5J056 AA00 AA04 BB44 CC00 CC03 DD13 DD28 DD55 EE03 EE07 EE11 FF07 FF08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デバイスに電源電圧が供給されていない
    状態下で、他の外部デバイスと接続される場合に、前記
    外部デバイスから供給される入力信号を基に、第1の制
    御電圧を生成する第1の電圧発生回路と、 前記第1の電圧発生回路から生成された前記第1の制御
    電圧を、前記電源電圧の代わりに入力するI/O回路ト
    ランジスタ部とを備えたことを特徴とするホットプラグ
    対応I/O回路。
  2. 【請求項2】 第1の電圧発生回路は、入出力信号をや
    りとりするためのI/Oピンに接続された第1のトラン
    ジスタと、前記第1のトランジスタに接続されたダイオ
    ードと、前記ダイオードと電源電圧との間に接続された
    第2のトランジスタから構成されることを特徴とする請
    求項1記載のホットプラグ対応I/O回路。
  3. 【請求項3】 デバイスに電源電圧が供給されていない
    状態下で、他の外部デバイスと接続される場合に、前記
    外部デバイスから供給される入力信号を基に、第2の制
    御電圧を生成する第2の電圧発生回路をさらに備え、 第1の制御電圧は、I/O回路トランジスタ部を構成す
    る複数のトランジスタの1つに供給し、前記第2の制御
    電圧を前記I/O回路トランジスタ部を構成する前記複
    数のトランジスタの他方に供給することを特徴とする請
    求項1記載のホットプラグ対応I/O回路。
  4. 【請求項4】 第2の電圧発生回路は、入出力信号をや
    りとりするためのI/Oピンに接続された第1のトラン
    ジスタと、前記第1のトランジスタに接続されたダイオ
    ードと、前記ダイオードと電源電圧との間に接続された
    第2のトランジスタから構成されることを特徴とする請
    求項3記載のホットプラグ対応I/O回路。
  5. 【請求項5】 第1のトランジスタおよび第2のトラン
    ジスタは、PMOSトランジスタであることを特徴とす
    る請求項2または請求項4記載のホットプラグ対応I/
    O回路。
  6. 【請求項6】 第1のトランジスタはNMOSトランジ
    スタであり、第2のトランジスタはPMOSトランジス
    タであることを特徴とする請求項2または請求項4記載
    のホットプラグ対応I/O回路。
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