KR0172374B1 - 고전압 구동포트를 갖는 데이타 전송회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TTL 데이터를 고전압 레벨의 데이터로 변환하여 전송하거나 고전압 레벨의 데이터를 TTL 데이터의 레벨로 변환하여 수신하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로에 관한 것이다. 상기의 양방향서 구동포트를 갖는 데이터 전송 회로는 전원전압 입력단자와 풀다운 전압 입력단자 및 출력패드와, 상기 출력패드와 상기 풀다운 전압 사이에 접속되며 파워다운 제어신호의 입력에 응답하여 상기 출력패드에 상기 풀다운 전압을 공급하는 풀다운 전압 공급수단 및, 상기 풀다운 전압과 상기 전원전압 사이에 접속되며 입력되는 데이터의 전위에 따라 상기 풀다운 전압과 상기 전원전압을 선택적으로 상기 출력패드로 드라이빙하는 드라이브수단으로 포함함을 특징으로 한다.

Description

고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로

제1a도, 제1b도 및 제1c도는 종래의 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로의 다수의 실시예시도.

제2a도, 제2b도 및 제2c도는 종래의 또다른 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로의 다수의 실시예시도.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로의 블록도.

제4도는 제3도에 도시된 구체적인 일실시예에 따른 회로도이다.

본 발명은 TTL(transistor transistor logic)데이타를 고전압 레벨의 데이터로 변환하여 전송하는 데이터 전송 회로에 관한 것으로, 특히 TTL데이타를 고전압 레벨의 데이터로 변환하여 전송하거나 고전압 레벨의 데이터를 TTL데이타로 변환하여 수신하는 양방향성(Bidirectional) 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로에 관한 것이다.

통상적으로 진공 형광관(Vacuum Fluorescent Tube: VFT)은 고전압, 예를 들면, -30볼트 내지 -40볼트의 레벨을 갖는 데이터가 형광 세그멘트로 입력 시에 해당 발광하도록 되어 있다. 따라서, 상기와 같은 VFT에 표시 데이터를 입력시켜 해당 세그멘트를 표시시키기 위해서는 상기와 같은 고전압을 드라이브하기 위한 고전압 드라이버가 필요로 하게 된다. 상기와 같은 VFT에 표시 데이터를 고전압의 레벨로 변환하여 전송하기 위한 회로내의 소자들은 -30 내지 -40볼트의 고전압에서도 파괴되지 않도록 하는 공정을 통하여 만들어진 모오스 트랜지스터들이 주로 이용된다. 이를 살펴보면 하기와 같다.

제1a도, 제1b도 및 제1c도는 종래의 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로의 다수의 실시예시도들이 도시되어 있다. 상기 도면들에서 참조번호 12는 오픈 드레인 포트(opened drain port)를 갖는 데이터 전송회로서, 원칩으로 제작된 마이크로 콘트롤러(Micro-controller)내에 중앙처리장치(CPU)와 같이 집적화되어 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 데이터 전송 회로 12내의 고전압 레벨 출력 포트에 관한 기술만이 설명될 것이다. 상기 도면들에 도시된 PM1은 소오스에 TTL 호환성 레벨의 전원전압, 예를 들면, 5볼트 내지 7볼트 정도의 전원전압 Vcc이 접속되어 있으며 드레인이 오픈된 피모오스 트랜지스터이다. 상기 오픈 드레인 피모오스 트랜지스터 PM1의 게이트에는 표시 장치의 세그멘트들을 구동하기 위한 출력 데이터 OD(output data)가 공급되며, 오픈 드레인은 VFT등과 같은 표시장치의 세그멘트 혹은 고전압의 데이터를 입력하거나 출력하는 또다른 응용장치의 데이터 입출력단자에 접속되는 패드 PAD에 접속되어 있다. 상기와 같은 피모오스 트랜지스터 PM1은 전술한 바와 같이 -30 ∼ -40볼트의 고전압에서도 파괴되지 않도록 하는 공정에 의해 제작된 것들이다. 따라서, 제1a도는 가장 단순하게 고전압에서 견딜 수 있는 피모오스 트랜지스터 PM1만의 구성으로서 구성된 오픈 드레인 포트의 구성임을 알 수 있다.

상기 제1a도와 같이 구성된 오픈 드레인 포트의 구성을 고전압 구동 포트로 이용하여 VFT와 같은 표시 장치를 구동하기 위해서는, 제1b도에 도시되어진 바와 같이 칩내의 데이터 전송회로 12의 외부 패드 PAD에 풀다운 저항 RPD을 접속하고 상기 풀다운 저항 RPD의 타측노드에 고전압 VPD, 예를 들면, -30 ∼ -40볼트의 전압을 인가하여야 한다. 제1b도와 같이 고전압 VPD이 풀다운 저항 RPD을 통하여 피모오스 트랜지스터 PM1의 드레인에 공급되는 상태에서 칩내의 데이터 전송회로 12의 내부로부터 출력되는 출력 데이터 OD가 논리 O의 상태로 입력되면 상기 피모오스 트랜지스터 PM1은 턴온 된다. 상기 피모오스 트랜지스터 PM1이 턴온되면, 상기 피모오스 트랜지스터 PM1의 턴온 저항과 드레인에 접속된 풀다운 저항 RPD의 저항비에 의한 전압분배가 발생되어 출력패드 PAD로는 거의 전원전압 Vcc의 레벨의 논리 1이 출력된다. 이때, 상기 출력패드 PAD에 VFT의 세그멘트가 접속된 경우라고 가정하면 상기 VFT는 구동되지 않는다. 만약, 상기 출력 데이터 OD가 논리 1로 입력되면 상기 피모오스 트랜지스터 PM1이 턴오프 된다. 상기 피모오스 트랜지스터 PM1이 턴오프되면, 드레인에 접속된 출력패드 PAD로는 풀다운 저항 RPD의 타측노드로 공급되는 고전압 VPD이 공급되어 VFT의 해당 세그멘트를 구동하게 된다.

또한, 상기 제1a도와 같아 구성된 오픈 드레인 포트의 구성을 이용하여 약 0볼트 내지 TTL레벨을 갖는 신호의 입력에 의해 구동되는 또다른 응용제품에 적용하기 위해서는 제1c도와 같이 출력패드 PAD와 접지전원 GND의 사이에 로드저항 Rx를 부가적으로 접속하여 사용하여야 한다.

상기 제1c도와 같이 구성된 회로에 출력 데이터 OD가 논리 O의 상태로 입력되면 이를 게이트로 공급받는 피모오스 트랜지스터 PM1이 턴온 된다. 상기 피모오스 트랜지스터 PM1이 턴온되면, 상기 피모오스 트랜지스터 PM1의 소오스로 공급되는 전원전압 Vcc이 소오스-드레인간의 채널과 상기 로드저항 Rx의 일측노드에 공급된다. 이때, 상기 출력패드 PAD로는 상기 로드저항 Rx의 전압강하에 의해 전원전압 Vcc의 레벨로 드라이브되며, 상기 출력패드 PAD에 접속된 응용제품은 상기 전원전압 Vcc의 레벨을 갖는 데이터의 입력에 의해 구동된다. 만약, 상기 출력 데이터 OD가 논리 1로 입력되면 상기 피모오스 트랜지스터 PM1이 턴오프된다. 상기 피모오스 트랜지스터 PM1이 턴오프되면, 드레인에 접속된 출력패드 PAD로는 상기 로드저항 Rx의 타측노드의 접지전압 GND의 레벨로 풀다운되어 응용제품의 구동이 정지된다.

그러나, 제1a도와 같이 드레인이 오픈된 피모오스 트랜지스터 PM1, 즉, 오픈 드레인 포트를 갖는 집적회로로서 VFT등과 제품을 선택적으로 구동하기 위해서는 제1b도 혹을 제1c도와 칩의 출력패드 PAD에 풀다운용의 저항 RPD 혹은 Rx를 접속하여야 하는 불편이 있었으며, 고전압 구동을 요하는 VFT등과 같은 제품 및 TTL레벨의 구동을 요하는 제품을 선택적으로 구동하기 위해서는 상기 풀다운 저항의 타측 노드의 전압을 조절하지 않으면 안되었다.

제2a도, 제2b도 및 제2c도는 종래의 또다른 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로의 다수의 실시예시도로서, 이는 제1a도의 구성을 개량한 것이다. 제2a도는 VFT를 구동하기 위한 풀다운 저항 RPD를 데이터 전송 회로 12에 내장하고, 옵션 마스크(Option mask)를 사용하여 상기 풀다운 저항 RPD과 피모오스 트랜지스터 PM1의 드레인단자 사이에 금속라인(ML)을 형성하여 옵션 처리한 것이다.

제2a도와 같이 구성된 데이터 전송 회로 12를 고전압 드라이버로서 이용할 경우에는 제2도와 같이 금속라인 ML를 이용하여 상기 풀다운 저항 RPD과 피모오스 트랜지스터 PM1의 드레인단자의 사이에 접속한다.

상기와 같이 옵션 마스킹된 금속라인 ML를 이용하여 접속하면 제1b도와 같은 형태로서 고전압 구동이 가능하게 된다. 그리고, 정상전압, 즉, TTL의 전압을 드라이빙하기 위해서는 제2c도에 도시되어진 바와 같이 옵션 마스킹된 금속라인 ML을 컷팅하고, 데이터 전송회로 12의 출력패드 PAD와 접지전원 GND의 사이에 로드저항 Rx를 접속하여 제1c도와 같이 사용한다.

그러나, 제2a도와 같이 구성된 종래의 데이터 전송회로 12는 옵션 마스크를 이용함으로써 제조원가가 상승되는 문제점과, 유저가 옵션 마스크를 선택적으로 이용할 수 없는 문제가 있었다. 따라서, 상기 제1a도 및 제2a도와 같은 종래의 데이터 전송 회로들은 고전압(-30볼트 ∼ -40볼트)혹은 노말 전압(0볼트 ∼ 7볼트)을 선택 출력하기 위해서는 사용자가 수동으로 풀다운 전압을 선택하여야 하는 문제점이 있었다. 또한, 상기와 같은 데이터 전송 회로는 칩내부의 데이터를 외부로 출력하도록 만 구성되어 있어 외부로부터의 고전압 레벨의 데이터를 칩내부로 전송하기 위해서는 별도의 고전압 입력포트를 가져야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 고전압 레벨의 데이터를 입출력할 수 있는 양방향 고전압 입출력 포트를 갖는 데이터 전송 회로를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전기적인 모드선택 제어신호에 응답하여 고전압 구동제품을 드라이빙 하고, 고전압 레벨의 데이터를 수신하는 양방향 고전압 포트를 갖는 데이터 전송 회로를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 TTL데이타를 고전압 레벨의 데이터로 변환하여 전송하거나 고전압 레벨의 데이터를 TTL데이타의 레벨로 변환하여 수신하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전원전압 입력단자와 풀다운 전압 입력단자 및 출력패드와, 상기 출력패드와 상기 풀다운 전압 사이에 접속되며 파워다운 제어신호의 입력에 응답하여 상기 출력패드에 상기 풀다운 전압을 공급하는 풀다운 전압 공급수단과, 상기 풀다운 전압과 상기 전원전압 사이에 접속되며 입력되는 데이터의 전위에 따라 상기 풀다운 전압과 상기 전원전압을 선택적으로 상기 출력패드로 드라이빙하는 드라이브수단으로 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 원리에 의한 본 발명의 데이터 전송회로는, 파워다운 제어신호 및 데이터의 전위 레벨에 따라 상기 출력패드를 고음전압의 레벨로 설정된 풀다운 전압 혹은 정상적인 전원전압으로 드라이브할 수 있어 고전압에 의해 구동되는 소자를 용이하게 구동할 수 있다.

본 발명의 다른 원리에 의해 구성되는 데이터 전송회로는, 전원전압 입력단자와 풀다운 전압 및 입출력패드와, 상기 입출력패드에 접속되어 있으며 모드선택신호의 제1상태에 응답하여 상기 입출력패드로부터 데이터를 수신하는 데이터 입력수단과, 상기 입출력패드와 풀다운 전압의 사이에 접속되며 상기 모드제어신호의 제2상태에 인에이블되며 파워다운 제어신호의 입력에 따라 상기 풀다운 전압을 상기 입출력패드에 선택적으로 공급하는 풀다운 전압 공급수단과, 상기 입출력패드와 전원전압 사이에 접속되며 출력 데이터의 제1전위에 응답하여 상기 전원전압을 상기 입출력패드로 드라이브하고 상기 출력 데이터의 제2전위에 응답하여 상기 전원전압을 차단하여 상기 입출력패드가 상기 풀다운 전압으로 드라이브되도록 하는 드라이브수단으로 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 다른 원리에 의한 본 발명의 데이터 전송회로는, 전기적인 모드제어신호와 파워다운 제어신호에 의해 고전원전압 레벨의 데이터를 입출력하는 전자기기와 데이터를 송수신할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로의 블록도이다.

상기 제3도에 도시된 래치 14, 16들 각각은 마이크로 콘트롤러(도시하지 않았음)의 내부로부터 발생된 모드제어신호 OEN과 파워다운 제어신호 PDEN를 마이크로 콘트롤러의 시스템 클럭 CK의 입력에 응답하여 래치출력한다. 이때, 상기 모드제어신호 OEN은 칩내부의 데이터를 패드 PAD로 출력할 것인가 혹은 상기 패드 PAD의 데이터를 칩내부로 수신할 것인가를 결정하는 신호이다. 상기의 모드제어신호 OEN은 데이터 수신할 때에는 제1상태, 예를 들면, 논리 로우로 비활성화된다. 그리고, 데이터를 출력하는 경우에는 제2상태, 예를 들면, 논리 하이로 활성화된다. 그리고, 파워다운 제어신호 PDEN은 패드 PAD의 드라이빙 레벨을 결정하는 제어신호로 활성화시 제2상태인 논리 하이로 출력된다. 이러한 파워다운 제어신호 PDEN은 상기 모드제어신호 OEN이 하이로 활성화되었을 때만 활성화될 수 있다. 따라서, 모드제어신호 OEN이 논리 로우로 공급되는 상태에서 클럭 CK가 입력되면, 상기 래치 14와 16들 각각은 로우의 레벨로 래치된 모드 제어신호 LOEN과 파워다운 제어신호 LPEN를 각각 발생한다.

상기 래치 12의 출력노드는 데이터 입력부 18과 데이터 출력부 20 및 풀다운제어부 22들 각각의 인에이블단지 ENB, EN, EN1들에 각각 접속되어 있다. 이때, 상기 데이터 입력부 18은 로우의 신호에 의해 인에이블 되며, 데이터 출력부 20과 풀다운 제어부 22는 하이의 신호에 의해 인에이블된다. 즉, 상기 데이터 출력부 20 및 풀다운 제어부 22는 상기 데이터 입력부 18이 디스에이블 되었을 때 인에이블되는 것으로 이들의 인에이블 모드는 배타적인 관계를 갖는다. 상기 데이터 출력부 20이 디스에이블 모드인 경우에는 출력노드에 접속된 오픈 드레인 피모오스 트랜지스터 PM1은 턴오프상태를 유지한다. 따라서, 상기 래치 14가 로우 레벨의 모드제어신호 LOEN를 출력하는 경우에는 데이터 입력부 18만이 인에이블되어 패드 PAD로부터 수신되는 데이터를 데이터 전송 회로 12내부의 데이터 입력단자 ID로 버퍼링한다.

만약, 상기 모드제어신호 OEN가 하이로 입력되어 시스템 클럭 CK에 동기 래치된 모드제어신호 LOEN이 하이로 유지되면, 데이터 입력부 18이 디스에이블되어 데이터의 수신동작을 중지하며, 데이터 출력부 20 및 풀다운 제어부 22들이 인에이블된다. 인에이블된 상기 풀다운 제어부 22는 래치 16으로부터 출력되는 파워다운 제어신호 LPEN의 논리 상태에 따라 외부로부터 입력되는 풀다운 전압 VPD, 예를 들면 -30볼트 내지 -40볼트의 전압을 상기 패드 PAD에 연결하거나 차단한다. 예를 들면, 인에이블 모드에서 상기 래치된 파워다운 제어신호 LPEN의 신호가 로우로 입력되면 풀다운 전압 VPD의 입력을 차단하고, 상기 파워다운 제어신호 LPEN의 신호가 하이로 입력되면 상기 풀다운 전압 VPD을 상기 패드 PAD로 연결한다.

상기 파워다운 제어신호 LPEN가 로우로 입력되는 상태에서 모드 제어신호 LOEN가 제2상태로 래치되면 데이터 출력부 20은 인에이블되고, 풀다운 제어부 22는 디스에이블 상태를 유지한다. 상기와 같은 동작에 의해 인에이블된 상기 데이터 출력부 20은 칩의 데이터 출력단자 OD로부터 제공되는 데이터를 반전하여 오픈 드레인 피모오스 트랜지스터 PM1의 게이트로 공급한다. 따라서, 상기 피모오스 트랜지스터 PM1은 데이터 출력부 20으로부터 출력되는 데이터가 제1전원, 예를 들면, 논리 로우인 경우에는 턴온되어 소오스로 공급되는 전원전압 Vdd를 패드 PAD로 드라이빙하고, 상기 데이터가 제2전위, 예를 들면, 논리 하이로 입력되는 경우에는 턴오프되어 패드 PAD의 레벨을 유지한다. 이때, 상기 패드 PAD와 제2전원전압, 예를 들면, 접지전원 Vss의 사이에 로드저항 Rx(도시하지 않았음)이 접속된 경우라고 가정하면, 상기 피모오스 트랜지스터 PM1의 스위칭에 의해 상기 패드 PAD는 상기 전원전압 Vdd과 접지전원 Vss의 레벨로 스윙된다. 따라서, 상기 패드 PAD에 노말한 전압, 예를 들면, TTL호환성 레벨을 갖는 데이터를 입출력하는 응용장치가 접속되는 경우, 상기 데이터 전송회로는 전원전압 Vdd의 레벨을 갖는 데이터를 송수신할 수 있음 알 수 있다.

한편, 래치 12 및 14로부터 논리 하이 상태의 모드제어신호 LOEN와 파워다운 제어신호 LPEN가 각각 발생되면, 데이터 출력부 18만이 디스에이블되고 데이터 입력부 20 및 풀다운 제어부 22는 인에이블된다. 상기 풀다운 제어부 22는 상기 상태의 파워다운 제어신호 LPEN의 활성화(논리 하이)에 응답하여 외부로부터 -30볼트 내지 -40볼트의 전압으로 입력되는 풀다운 전압 VPD를 피모오스 트랜지스터 PM1의 드레인이 접속된 패드 PAD에 공급한다. 이때, 인에이블된 상기 데이터 출력부 20은 칩의 데이터 출력단자 OD로부터 제공되는 데이터에 따라서 오픈 드레인 피모오스 트랜지스터 PM1의 게이트를 구동한다. 상기 피모오스 트랜지스터 PM1은 데이터 출력부 20으로부터 출력되는 데이터가 제2전위, 즉 논리 하이인 경우에는 턴오프되어 패드 PAD의 레벨을 풀다운 전압 VPD의 레벨로 드라이빙하고, 상기 데이터가 제1전위, 즉, 논리 로우인 경우에는 턴온되어 소오스로 공급되는 전원전압 Vdd를 패드 PAD로 드라이빙한다. 따라서, 상기 패드 PAD에 VFT등과 같이 고전압의 구동을 요하는 응용장치가 접속되는 경우에는 고전압인 풀다운 전압 VPD(약 -30 내지 -40볼트)으로 구동할 수 있게 된다.

상술한 제3도의 회로는 전기적인 제어신호들에 의해 노말한 전압 레벨을 갖는 데이터를 억세스하거나, 고전압 레벨의 데이터로서 응용장치를 구동할 수 있다. 이때, 상기 제3도에 도시된 데이터 전송 회로를 마이크로 콘트롤러등과 같은 집적회로의 출력포트로 이용하는 경우, 유저의 프로그램에 의해 소프트웨어 제어에 의한 제어신호에 의해 선택적으로 활용할 수 있는 이점을 갖는다.

제4도는 제3도의 일실시예에 따른 구체 회로도로서, 이의 상세 동작은 하기와 같다.

지금, 모드제어신호 OEN이 제1상태, 예를 들면, 논리 로우로 입력되면 이는 클럭 CK에 동기되어 래치된 모드제어신호 LOEN의 신호로서 트라이 스테이트 인버터(tri-state inverter) 19의 제어단자와 낸드게이트 21, 23들의 일측노드로 각각 공급된다. 이때, 상기 트라이 스테이트 인버터 19의 입력노드 N1과 패드 PAD의 사이에는 피모오스 트랜지스터 PM4와 엔모오스 트랜지스터 NM4로 구성된 씨모오스 인버터의 출력노드 및 입력노드가 접속되어 있다. 따라서, 상기 인버터 19는 상기 래치된 모드제어신호 LOEN의 로우의 입력에 인에이블되어 입력노드 N1의 신호를 반전하여 데이터 입력단자 ID로 전송하고, 상기 낸드게이트 21, 23들 각각은 디스에이블되어 논리 하이의 신호를 각각의 출력노드 N2 및 N3으로 각각 공급한다.

상기 낸드게이트 21의 출력노드 N2가 제2전위, 예를 들면, 논리 하이로 출력되면, 피모오스 트랜지스터 PM1은 턴오프되어 데이터 출력단자 OD의 신호를 차단하여 패드 PAD로 전달되는 것을 차단한다. 또한, 낸드게이트 23의 출력노드 N3의 출력이 하이로 되면 파워다운 제어신호 PDEN의 레벨 상태와는 상관없이 레벨 시프터를 디스에이블하여 풀다운 전압 VPD이 패드 PAD로 연결되는 것을 차단한다. 이와 같은 동작은 후술하는 설명을 이해함으로써 보다 명확하여 질 것이다. 그러므로, 모드제어신호 LOEN이 로우로 입력되면, 데이터 입력부 18만이 인에이블되어 상기 패드 PAD로부터 수신되는 데이터를 데이터 입력단지 ID로 버퍼링한다.

만약, 상기 모드제어신호 LOEN이 제2상태, 즉, 논리 하이로 입력되면, 트라이 스테이트 인버터 19가 디스에이블되어 데이터의 입력동작을 중지하고, 데이터 출력부 20을 구성하는 낸드게이트 21은 일측노드의 하이 입력에 응답하여 인에이블된다. 이때, 파워다운 제어신호 PDEN이 로우로 입력되어 래치 16이 이를 유지 출력하면 낸드게이트 23은 출력노드 N3으로 하이의 신호를 출력하여 풀다운 전압 VPD이 패드 PAD로 연결되는 것을 차단한다. 이러한 동작 역시 후술하는 설명에 의해 보다 명확히 이해될 것이다.

상기와 같은 동작에 의해 인에이블된 낸드 게이트 21은 타측의 입력노드로 입력되는 데이터 OD의 입력을 반전하여 출력노드 N2로 공급한다. 상기 출력노드 N2의 데이터는 오픈 드레인 피모오스 트랜지스터 PM1의 게이트를 구동하여 패드 PAD로 데이터를 드라이빙한다. 예를 들어, 상기 피모오스 트랜지스터 PM1은 낸드게이트 21의 출력노드 N2로부터 제2전위, 예를 들면, 논리 하이의 데이터가 출력되는 경우 턴오프되어 패드 PAD의 레벨을 유지하고, 낸드게이트 21의 출력노드 N2로부터 제1전위, 예를 들면, 논리 로우의 데이터가 출력되는 경우 턴온되어 패드 PAD로 전원전압 Vdd의 레벨을 드라이브한다. 따라서, 상기 패드 PAD와 접지전원 Vss의 사이에 로드저항 Rx(도시되지 않았음)이 접속된 상태에서 모드제어신호 OEN이 하이이고, 파워다운 제어신호 PDEN이 로우로 입력되면, 상기 패드 PAD의 레벨은 출력 데이터 OD의 레벨에 따라 전원전압 Vdd 혹은 접지전원 Vss의 레벨로 드라이빙됨을 알 수 있다. 즉, 노말한 전압으로서 패드 PAD에 접속된 응용제품을 구동할 수 있게 된다.

풀다운 제어부 22내의 낸드게이트 23은 전술한 바와 같이 상기 래치된 모드제어신호 LOEN이 하이로 출력되는 데이터 출력모드에 의해 인에이블된다. 따라서, 상기 낸드게이트 23은 래치 16에서 래치출력되는 파워다운 제어신호 LPEN의 레벨상태에 의해 출력노드 N3의 레벨을 하이 혹은 로우의 상태로 선택적으로 변환하여 풀다운 전압 VPD을 상기 패드 PAD로부터 분리하거나 접속한다.

예를 들어, 래치 14가 하이 상태의 모드제어신호 LOEN를 출력하는 상태에서 파워다운 제어신호 PDEN이 로우로 입력되면, 래치 16은 상기 로우의 파워다운 제어신호 PDEN를 클럭 CK에 동기 래치된 파워다운 제어신호 LPEN를 낸드게이트 23의 또다른 입력노드로 공급한다. 상기 낸드게이트 23은 출력노드 N3으로 하이의 신호를 공급하며, 이는 곧 인버터 25에 입력되는 동시에 피모오스 트랜지스터 PM3의 게이트로 입력된다. 이때, 상기 피모오스 트랜지스터 PM3은 턴온프되며 피모오스 트랜지스터 PM2는 상기 인버터 25에 의해 반전된 로우의 신호에 응답하여 턴온된다. 상기 피모오스 트랜지스터 PM2가 턴온되면 드레인이 접속된 노드 N5의 레벨은 전원전압 Vdd의 레벨로 시프트되고, 상기 노드 N5의 전압 Vdd는 엔모오스 트랜지스터 NM3을 턴온 구동한다. 따라서, 상기 피모오스 트랜지스터 PM3의 드레인과 엔모오스 트랜지스터 NM3의 드레인이 접속된 노드 N6의 전압 레벨은 풀다운 전압 VPD(-30볼트 내지 -40볼트)으로 풀다운된다. 상기 노드 N6의 전압이 풀다운 전압 VPD의 레벨로 시프트되면 엔모오스 트랜지스터 NM2가 턴오프되어 노드 N5의 전압 레벨은 전원전압 Vdd의 레벨로 안정화된다. 이때, 상기 노드 N5의 전압 레벨은 전원전압 Vdd의 레벨로 안정화된다. 이때, 상기 노드 N6에 게이트가 접속된 엔모오스 트랜지스터 NM1은 턴오프되어 소오스에 접속된 풀다운저항 RPD을 통한 풀다운저압 VPD를 차단하여 패드 PAD로부터 분리한다. 이와 같은 동작 모드에 있어서, 유저는 패드 PAD와 접지전원 Vss의 사이에 소망하는 크기를 갖는 로드저항 Rx를 접속하여 패드 PAD로 노말한 전압을 갖는 신호를 드라이빙할 수 있게 된다.

만약, 래치된 모드제어신호 LOEN이 하이인 상태에서 파워다운 제어신호 PDEN이 하이로 입력되어 래치 16이 낸드게이트 23의 또다른 입력노드로 이를 공급하면, 상기 낸드게이트 23은 논리 로우의 신호를 노드 N3으로 출력한다. 따라서, 피모오스 트랜지스터 PM2, PM3들 각각은 상기 노드 N3의 로우 출력에 응답하여 턴오프, 턴온되어진다. 상기 피모오스 트랜지스터 PM3이 턴온되면, 노드 N6은 전원전압 Vdd의 레벨로 상승되어져 엔모오스 트랜지스터 NM1 및 NM2를 턴온 시킨다. 상기 엔모오스 트랜지스터 NM2가 턴온되면 노드 N5의 레벨은 풀다운 전압 VPD의 레벨로 안정화된다. 그리고, 상기 엔모오스 트랜지스터 NM1의 턴온에 되어 풀다운 저항 RPD을 통하여 소오스로 입력되는 풀다운 전압 VPD을 패드 PAD로 공급한다. 상기와 같이 풀다운 전압 VPD이 상기 패드 PAD로 공급되는 상태에서 출력데이타 OD가 낸드게이트 21의 2입력 노드중 하나로 공급되면 반전된 출력데이타 ODB가 오픈 드레인 피모오스 트랜지스터 PM1의 게이트로 공급된다. 따라서, 상기 피모오스 트랜지스터 PM1은 게이트로 입력되는 출력데이타 OD의 상태에 따라 턴온/턴오프 스위칭되어 패드 PAD의 레벨을 전원전압 Vdd 혹은 고전압인 풀다운 전압 VPD(-30 내지 -40볼트)의 레벨로 드라이빙하게 된다.

상기한 바와 같이 제4도에 도시된 데이터 전송 회로는 모드제어신호 OEN의 상태에 따라 패드 PAD로부터 데이터를 수신할 수도 있으며, 이와 반대로 출력데이타 OD를 패드 PAD로 출력할 수도 있다. 또한, 데이터 출력모드에서는 파워다운 제어신호 PDEN의 상태에 따라서 데이터를 노말한 전압 레벨 혹은 고전압의 전압 레벨을 갖는 신호로서 가변하여 출력할 수 있게 된다. 이때, 상기한 제3도의 구성중 모든 피모오스 트랜지스터 PM1∼PM4 및 엔모오스 트랜지스터 NM1∼NM4들 각각은 고전압(-30볼트 내지 -40볼트)으로 설정된 풀다운 전압 VPD이 인가됨으로써 고전압에 충분히 견딜수 있는 모오스 트랜지스터의 제조 공정에 의해 제작된 것을 이용하여야 한다.

본 발명의 구체적 실시예에서는 데이터 수신부 18 및 데이터 출력부 20들 각각을 모오스 트랜지스터 및 트라이 스테이트 인버터, 낸드게이트를 이용하여 구성하였으나, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이와 동종의 소자를 이용하여 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 여러 실시예를 구현 할 수 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명에서는 풀다운 제어부 22의 구성을 레벨 시프터를 이용하여 구현하였으나, 단순한 스위칭소자의 구성만으로도 구현할 수 있음에 유의 바란다.

상술한 바와 같이 본 발명은 소프트웨어적 제어에 의해 데이터의 수신 및 전송을 선택적으로 할 수 있고 출력 데이터의 레벨을 소망하는 전압 레벨로 가변할 수 있어 고전압 구동 및 노말 전압의 구동을 선택적으로 할수 있는 마이크로 콘트롤러의 포트를 제공할 수 있다.

Claims (13)

1. 전원전압 입력단자와 음의 고전압 레벨로 설정된 풀다운 전압을 입력하는 풀다운 전압 입력단자 및 출력패드를 구비한 데이터 전송회로에 있어서, 상기 출력패드와 상기 풀다운 전압 사이에 접속되며 파워다운 제어 신호의 입력에 응답하여 상기 출력패드에 상기 풀다운 전압을 공급하는 풀다운 전압 공급수단과, 상기 풀다운 전압과 상기 전원전압 사이에 접속되며 입력되는 데이터의 전위에 따라 상기 풀다운 전압과 상기 전원전압을 선택적으로 상기 출력패드로 드라이빙하는 드라이브수단으로 구성함을 특징으로 하는 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 드라이브수단은, 상기 전원전압과 상기 출력 패드에 소오스 및 드레인이 접속되며 게이트로 입력되는 데이터의 제1전위에 응답하여 상기 전원전압을 상기 출력패드로 공급하는 오픈 드레인 피모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 풀다운 전압 공급수단은 음의 고전압 레벨로 설정된 풀다운 전압에 일측이 접속된 풀다운 저항과, 상기 풀다운 저항의 타측노도와 상기 패드의 사이에 채널이 접속되며 상기 파워다운 제어신호의 활성화에 응답 스위칭하여 상기 풀다운 전압 상기 출력패드에 접속하는 스위칭 수단으로 구성함을 특징으로 하는 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 상기 파워다운 제어신호의 활성화에 응답하는 엔모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
5. 제1항에 있어서, 상기 풀다운 전압 공급수단은, 클럭에 동기하여 파워다운 제어신호를 래치 출력하는 래치를 더 포함함을 특징으로 하는 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
6. 전원전압 입력단자와 음의 고전압 레벨로 설정된 풀다운 전압을 입력하는 풀다운 전압 입력단자 및 입출력패드를 구비한 데이터 전송 회로에 있어서, 상기 입출력패드에 접속되어 있으며 모드선택신호의 제1상태에 응답하여 상기 입출력패드로부터 데이터를 수신하는 데이터 입력수단과, 상기 입출력패드와 풀다운 전압의 사이에 접속되며 상기 모드제어 신호의 제2상태에 인에이블되며 파워다운 제어신호의 입력에 따라 상기 풀다운 전압을 상기 입출력패드에 선택적으로 공급하는 풀다운 전압 공급수단과, 상기 입출력패드와 전원전압 사이에 접속되며 출력 데이터의 제1전위에 응답하여 상기 전원전압을 상기 입출력패드로 드라이브하고 상기 출력 데이터의 제2전위에 응답하여 상기 전원전압을 차단하여 상기 입출력패드가 상기 풀다운 전압으로 드라이브되도록 하는 드라이브수단으로 구성함을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
7. 제6항에 있어서, 상기 출력 데이터를 전송하기 위한 시스템 클럭에 동기하여 상기 모드제어신호와 상기 파워다운 제어신호들을 각각 래치하는 제1 및 제2래치들을 더 포함함을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
8. 제7항에 있어서, 상기 데이터 입력수단은, 상기 입출력패드에 입력노드가 접속된 씨모오스 인버터와, 상기 제1래치에서 출력되는 모드제어 신호의 제1상태에 응답하여 상기 씨모오스 인버터의 출력을 반전하여 출력하는 트라이 스테이트 인버터로 구성함을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
9. 제7항에 있어서, 상기 드라이브수단은, 상기 제1래치에서 출력되는 모드선택신호의 제2상태에 응답하여 내부로부터의 출력 데이터를 게이팅하여 출력하는 데이터 출력부와, 전원전압과 풀다운 전압 사이에 소오스 및 드레인이 접속되며 게이트로 입력되는 상기 출력 데이터의 전위 레벨에 따라 스위칭되어 상기 입출력패드로 전원전압 및 풀다운 전압을 드라이브하는 피모오스 트랜지스터로 구성함을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
10. 제9항에 있어서, 상기 데이터 출력부는 제1래치로부터 출력되는 모드제어신호와 상기 출력데이타를 부논리곱하는 낸드게이트임을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 풀다운 전압 공급수단은, 음의 고전압 레벨로 설정된 풀다운 전압 일측이 접속된 풀다운 저항과, 상기 풀다운 저항 타측노도와 상기 입출력패드의 사이에 채널이 접속되어 상기 제1 및 제2래치로부터 각각 출력되는 모도제어신호와 파워다운 제어신호들 각각이 제2상태일 때 응답 스위칭하여 상기 풀다운 전압 상기 입출력패드에 접속하는 스위칭 수단으로 구성함을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
12. 제11항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 상기 파워다운 제어신호의 활성화에 응답하는 엔모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.
13. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 풀다운 전압 공급수단은 음의 고전압 레벨로 설정된 풀다운 전압 일측이 접속된 풀다운 저항과, 상기 풀다운 저항 타측노도와 상기 입출력패드의 사이에 채널이 접속되며 레벨시 포트 신호의 입력에 응답하여 상기 풀다운 전압 상기 입출력패드에 연결하는 엔모오스 트랜지스터와, 상기 전원전압과 풀다운 전압을 각각 입력하며 상기 제1 및 제2래치로부터 제2상태의 모드제어신호 및 파워다운 제어신호가 출력시에 응답하여 레벨 시프트 신호를 상기 엔모오스 트랜지스터의 게이트로 공급하는 레벨시프터로 구성함을 특징으로 하는 양방향성 고전압 구동 포트를 갖는 데이터 전송 회로.