TWI335701B - Over-voltage indicator and related circuit and method - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供-種祕指示電路及 尤指一種能在過壓事件期 專〜 I情形並能提供對應之邏輯過m重覆偵測/暫停偵測過 路與方法 間啟動射賴料—件期 f先前技術】 在現代社會中，晶片、積濟带枚/ 電路已瘦成為悬會系統單晶片等系統 說，晶片Φ合古无餸I礎之一。一般來 片中€有一主控晶片運作之核心g 訊號輸^的介面_ & 如及用來作為 能’傻〜二核心電路可實現晶片的主要功 月b像疋進仃迦輯運算 责刀 存箄擘。人乜唬處理/轉換、編碼/解編碼與儲 仔寺等。介面電路則可經由曰 ^ 界其他♦狄、隹一兩 日日片的腳位、輸出入墊而與外 入、於^ 4丁电子訊號的交換；核心電路運作時的輸 與晶介面電路來傳輸。由於介面電路直接 變也要有^人物^軸，輯外界電氣環境的改 又也要有一定的承受能力。 ㈣二> 考第1圖。第1圖為—習知介面電路10配置於-糸統電路so中的楂拟, ^ 10 θ, 月死/系統電路so可為一晶片，内部電

路12則可以是此曰H 叙哭〃 日日的核心電路或是訊號輸出的前置驅 動裔(pre-driver)。介而番^ J ”面電路10中則可設有一訊號驅動之 1335701 緩衝電路18。此緩衝電路μ設置於内部電路12與一介面 埠I/O之間，而此介面埠就是晶片的輸出入墊（腳位）。 内邹電路12要輸出至晶片外的訊號可藉由輸入訊號ip、in (兩訊號通常為差動對）傳入至介面電路1〇。而介面電路 忉中的緩衝電路18就可根據輸入訊號IP、IN而在介面埠 上驅動對應的輸出訊號DP，這樣就能將内部電路12 的訊號輸出至晶片外了。 不過’由於介面埠1/0直接連接至晶片外部（像是印 刷電路板或/及其他晶片等等），故介面埠1/0上的訊號位 準容易受到外界電氣環境的影響。譬如說，介面埠I/O上 可能會發生過壓事件，也就是說，介面埠1/〇上的電壓因 外界短路等因素而不正常地升高，甚至高於介面電路12 本身的直流偏壓電壓。為了因應過壓情形的發生，減輕過 壓事件的影響，緩衝電路18中另外設置了一個堆疊電晶體 Me’介面電路1〇中也另外設有一 η井拉昇電路π及一閘 極追跡電路14，作為一過壓防護機制。其中，η井拉昇電 路16電連接於介面埠I/O，其可根據介面埠I/C)上的電壓 而提供對應的訊號VNW與閘極訊號GT來因應過壓事 件。閘極追跡電路14連接於内部電路12與緩衝電路18 之間，其可根據訊號VNW/GT來控制内部電路12與緩衝 電路18間的導通。 、 ，如第1圖中所示，介面電路10中的缓衝電路18、閘 極追跡電路14與n井拉昇電路16均偏壓於偏壓電壓 VCCA (其可為—正電壓）與Gnda (地端電壓）之間。 7 1335701 緩衝電路18中設有兩電晶體Mdl、Md2及堆疊（stacked) 電晶體Me ;電晶體Mdl、Md2可根據輸入訊號IP、以來 驅動介面埠I/O上的輸出訊號Dp，堆疊電晶體Mc則設於 電晶體Mdl、Md2間。請注意電晶體Mdl之體極（b〇dy 或bulk)係由訊號VNW來偏壓Qn井拉昇電路16中設有 電晶體Mal-Ma3，閘極追跡電路14中則由電晶體mm、

Mb2形成一傳輸閘（transmission gate)，並另設有電晶體

Mb3。請注意電晶體Mb2之體極與電晶體廳的源極亦 由訊號VNW來偏壓。由於電晶體議、繼與刪均為 P型金氧半電晶體’故其體極是由n型井來形成，也同樣 均以訊號VNW來偏壓。 當内部電路12、介面電路1〇在正常運作時（也就是 過壓事件未發生時）_作可贿如下。在正常運作時， 介面埠I/O上的訊號位準應該在偏壓電壓VCCA與 之間變化’故在η井拉昇電路16中，閘極偏壓於vcca 的電晶體Ma2、Ma3都不導通，閘極訊號GT維持於低位 準（接近偏壓電壓GNDA的位準），並使電晶體遍導通， 讓訊號VNW維持於高鲜（接近偏壓電壓vcca的位 準> «極追跡電路14 I節點Npl的電壓應該也在偏 壓電壓VCCA與GNDA之間變化，故閘極偏壓於偏壓電壓 VCCA的電晶體Mb3不會導通，電晶體ΜΜ導通，電晶 體應也因低位準的閘極訊號GT導通，故節點Μ%至 NP1之間是導通的’讓内部電路12之訊號正可直接經由 閘極追跡電路Μ而倾至緩衡電路18，正常地進行訊號 8 1335701 輸出。 ， 另一方面，當介面埠1/0上發生過壓情形時介 路10的運作情形則可描述如下。發生過壓事件時，介面: 上的位準會升高超過偏壓電壓VCCA;譬如說，偏壓電 歷VCCA為MV’而介面埠1/〇上的電壓卻因外 产 境的改變（像是短路）等種種因素而升高到sv，這樣就= 造成過壓的發生。在過壓發生時，由於介面埠i/〇上 準（也就是訊號DP之位準）會上升超過偏壓電壓vcca， 故η井拉昇電路16中的電晶體Ma2、Ma3會開始導通。 導通的電晶體Ma3會將訊號GT的位準拉高至接近訊號 DP，並使電晶體Mal不導通。同樣地，導通的電晶體蠢 會將訊號VNW的位準拉高至接近訊號。 在緩衝電路18中，電晶體Mdl的體極與節點Np3之 位準都接近訊號DP之過壓位準，故電晶體随關閉不導 通。電晶體Me導通，而使節點Np4的位準約為 VCCA-Vth—Me (其中Vth—Me為電晶體Mc的臨限電座）， 故此堆疊電晶體Me可在過壓發生時將節點Np3的過壓降 低’使過壓不會直接由節點Np4損害電晶體。 在閘極追跡電路14中，電晶體Mb3内由訊號 偏壓的源極位準會隨過壓而超過偏壓電壓VCCA，故電晶 體Mb3導通，將節點Npl的位準提高，使其接近訊號Dp 的過壓位準。節點Npl上超過偏壓電壓vcca的過壓也會 使電晶體Mbl關閉而不導通。在電晶體Mb2上，也因為 節點Npl、閘極（由訊號GT偏壓）與體極（由訊號vnw 9 1335701 偏壓）之位準皆過壓而使電晶體^^〕關閉。如此一來，就 能阻止過壓傳輸經由節點Np2而傷害内部電路12。 不過’第1圖令習知介面電路1〇在進行防護過壓時也 有=點。舉例來說，t過壓事件發生時，^晶體觀會有 可靠性（reliability)受損的顧慮。就如上述討論，當過壓 事件發生時，電晶體Mb2在節點Np卜閘極與體極的位準 白S過塵以使電晶體騰2關閉。然而，若此時内部電路 12往節點NP2送出的訊號IP正好是低位準的訊號，電晶 體Mb 2的閘氧化層就要承受低位準節點％ 2與過壓問極訊 號GT間的巨大壓差。此過壓壓差通常已十分接近電晶體 的閘氧化層崩潰電壓，極易傷害電晶體觀並破壞其 可罪性。而此種可靠性顧慮也突顯了習知技術的另一項缺 點：習知過壓防護技術無法向内部電路12啦過壓事件的 务生使内部電路12無法因應過麗事件。 【發明内容】 本發明之目的，即是要提供一 種過m曰不構、相關 的人^ 據發明之技術，可在“ /系統電路 =電物置一過厂堅指示電路，以根據 ===訊號（譬如說是—邏輯指示訊號）。此指示訊 鮮生系統電路的核心電路，使核心電路可在過 ㈣生4進行相關的過壓 、 介面電路的訊號維持於一安出至 王位旱’从免破壞介面電路中 10 閘極追跡電路的傳輸閘閘極。.

更具體地說，本發明的目的之一係提供一種過壓指示 電路其包含有：一比較器、一開關、一計時器、—偵測 σ 控^电路、一拾鎖電路、一觸發電路及一負載電路， 乂^供}曰示訊號來反映一介面谭上是否發生過壓。其 中，比較器係連接於介面埠與一取樣端之間，比較器可比 ，介面埠上的訊號位準是否大於一預設之導通位準；若 是]則比較器可將介面埠導通至取樣端；若否，比較器就 不會在介面埠與取樣端間導通。開關則連接於一偵測端與 =樣端之間；當開關啟動時，可將取樣端導通至偵測端； :開關Μ時，則可停止該取樣端與該_端間的導通。 :十時益則可提供—計輕號；當計時雜觸發時，計時器 :，始進行^ g〗’並在計時―預設時段後利帛計時訊號之 \位準反映。十日守結束。價測器連接至偵測端，其可铺測 谓測端上軌驗準是料越—預設鮮；若是，卿測 益會觸發料時H開騎時；料，關㈣不會觸發該 =時益計時。此外，負載電路亦連接於制端；當開關啟 動而比較n停止導通時，貞載電路就可使制端上的訊號 ^準^會超越該預設標準。而控f電路則連接於計時器、 丰f减關之間；當偵測以貞_偵測端上的訊號位準 2越該預設辟鱗軌歧映料結料，控管電路 啟動’賴控謂路會使開關閉。觸發電路則 :依=測^結果與取樣端上的訊號位準轉換而提 供一觸發《嗜鎖電料胁取樣端，其可根據觸發訊 11 1335701 樣端上的喊_，以赵料訊號；此 正反器，故指示訊號可為一邏輯指示訊號。 比㈣岳 本發明之另—目的是提供一種由一 =機，、-偵測控管機制與—麵電路形成的過塵指示 言^齡科上的職位準是否大於一預 ==c=+vtp);若是’ m較鋪可於取 二=:」=:::、，控管機制可運作於-時，若八s、皇:田偵測控官機制運作於偵測狀態 制可切:運作於^=#大於導通位準’則谓測控管機 作於福^ 否則’伽控管機制可持續運 於取樣端上提供—邏輯低（1。扣 可在計時時’偵測控管機制 路則可在 發時則可维持指示訊號之位準。此比較;制 叶日」Γ 實現’而_控管機制則可由開關、 α π L、控管電路及負载電路來實現。 ^貞測控管機制運作於_狀態時，開關導通，伯測 t的偵測端會被導通至比較器的取樣端。在此情形下，若 壓，比較器不會導通，而接地的負載電路 ^^兄疋-緣）就會使偵測端與取樣端的訊號位準為 二（此即上述之logic low準位）；偵測器债測軸則端上 位準’就不會觸發計時器。反之，若過壓發生，比較 12 1 1 1335701 導通的開關，介面棒爾制端會互 位），而彳/ 上的訊餘科高（此即_準準 偵、也會練，咖端上的高訊號位準。此時， 行至計時狀態：_器—方面會經由控 關閉的關閉’另—方面則會觸發計時器開始計時。 』=關會中止介面蟑_取樣端姻端間的導通，讓過 電路。外，ΐ時間的導通而損壞過_測電路中的各相關 齡料—顧設時段脑由控 汗關。扣關導通時，_控管_等效 :;持r:r使取樣端，端導通。若鱗= ΐ開關的導通又使介面埠·取樣端-偵測 ==_貞測到高位準訊號，又會再度關閉 電路不4通：若卿件已^ 改^bl貞、會侧到低位準訊號，也就不會 益偵測結果來觸發拾鎖電路對取樣端上的訊號取 二===號中以訊號邏輯位準之轉變來指示· 二目的，即是將上述的·指示電路設置 ：片、積體電路）中，以配合晶片的内部 =、緩前路、n絲昇電路及_追跡電路來實現— 更^過㈣示/防護機制。舉例來說，當過麼指示 面埠上發生物，内部電路就可進行一過塵防，： 序’像是使輸人別極追跡電路的·轉於—安全 13 (如咼位準）’以避免閘跡追跡電路中的閘極可靠性疑慮。 配合本發明上述的電路架構，本發明之另—目的是提 供-種進行過壓指示的方法，其係在兩種狀態間切換；在 —偵測狀態下，比較介面埠上的訊號位準是否大於 (VCC脚tp);若是’則使指示訊號之位準為一喻㈣ '位’亚結束偵測狀態而進行至一計時狀態；若否，則使 之位準為-喻1QW準位，並持續偵測狀態1 /狀關為.計時-預設時段後結束計時狀態並進行至 2測狀態。此種運作狀態切換不僅可適當地_出過壓事 路=生與結束，也能藉切換來防止過廢損毁過覆指示電 本發明之又-目的是提供一種在系統電路 :=厂=壓事輸的方法。此方法J有： 。9丁私序’以提供一指示訊號來指示過壓事件是 過壓事件饋助部電路’^1示訊號指示 事件。就’使内部電路進行一防護程序以應付過壓 間極追跡電在過壓Γ1使輸入至 免閘跡追跡電路中的閘極可靠丰（如同位準）’以避 【實施方式] 凊參考第 36配置於㈣是本發明難指示電路 二 （譬如說是一積體電路或是一曰 日日 1335701 片）的一種實施例。如第2圖所示，系統電路S1中可执有 一内部電路22與一介面電路20。内部電路22可以是系統 電路S1的核心電路或是訊號輸出的前置驅動器。介面電路 2〇中則可設有一訊號驅動之緩衝電路28。此緩衝電路28 設置於内部電路22與一介面埠I/O之間’而此介面埠1/〇 則可以是晶片/積體電路的輸出入塾（腳位）。内部電路η 要輸出至晶片外的訊號可藉由輪入訊號IP、IN (ip、in兩 訊號可為差動對）傳入至介面電路20。而介面電路2q中 的缓衝電路28就可根據輸入訊號IP、IN而在介面蜂 上驅動對應的輸出訊號DP，以將内部電路22的訊辦輸 出。介面電路20中的各電路可偏壓於偏壓電壓VCCA (正 偏壓電壓）與GNDA (地端電壓）之間。 如前面討論過的，當介面電路2〇在運作時，介面埠 I/O可能會因為種種意外（如短路）而發生過壓事件。而 本發明過壓指示電路36即可彳貞測介面埠1/()是否過麗，並 用一指示訊號N5VDO來指示過壓事件的發生盥釺 本發明之較佳實施例中，此指示訊號 N5VDO ^以是一標 準的邏輯訊號（也就是說’其邏輯高位準趨近偏壓電壓 VCCA、邏輯低位準趨近電壓gnda)。而此指示訊號 匕DO就可回饋至内部電路22中；根據指示訊號 =曰不’㈣電路μ就可在事件發生時採取適當的防 護程序，因應過壓事件。 在第2圖的實施财’本發明過壓髓電路％可包括 .作為-比較器的P型金氧半電晶體Qe卜作為一位準 15 調整電路的η型金氧半雷曰 氧半電W w 牛電日日體9作為—開關的η型金 TMR 作為負載電路的電阻R以及-計時器 一拾鎖^官電路I—偵測器贿、—觸發電路38與 於^ =路卿。電晶體⑽、⑽⑽與電阻r串連 與地端偏壓電壓GNDA之間。其中，電晶體 VCrA。^面蜂1/〇與節點N〇,其閘極偏壓於偏壓電壓 τ/〇 $ ;1面埠1/0上進行正常的訊號輸出時，介面淳 訊號辨麟在賴錢欺A#GNDA⑽，故 =曰曰體⑽不會導通。反之’當介面琿1/〇上發生過壓時， ”面槔I/O亡的訊號位準會上升超過偏壓電壓^八，並 的壓差大於電晶體Qel的臨限電壓Vtp，讓電晶體 ，通。換句話說’電晶體Qel可用來當作一比較器， =比較介面埠W的訊號位準是否大於—預設之導通位 準（此導通位準可以是VCCA+vtp，其巾vtp=lvth—Q叫， 而Vth:Qel即為為電晶體Qel的臨限電壓），並依據比較 結果來導通或不導通。 當過壓發生而電晶體Qel導通時，電晶體⑽也可將 節點NO導通至節點N1。不過，遞不會錢由節點⑽ 傳輸至節點N1 ’因為電晶體Qe2會使節點m的訊號位準 大約為VCCA-Vth—Qe2 ( Vth—Qe2為電晶體㈣的臨限電 壓）’使過壓不至於直接傳輸至節點N1後的各個電路，避 免過壓對過壓指示魏36的傷害。也就是說，此堆疊電晶 體Qe2可#現-位準罐電路，可將介轉1/〇上的= 位準適當嫌後才導通至節點N1。節點N1上的訊號即為 16 1335701 訊號N5V。電晶體Qe3則可控制節點m、N2間的導通， 故可視為一開關。 在電晶體Qel-Qe2-Qe3與電阻R的串連中，節點N1 可視為一取樣端，節點N2則可視為一偵測端。偵測器DTR 即連接於作為偵測端的節點N2，以偵測節點N2上的訊號 位準（譬如說是電壓）是否超越一預設標準，並將偵測結 果反映於偵測訊號DEO。計時器TMR可根據訊號DEO之 觸發而開始計時’在計時一預設時段後結束計時；而計時 的開始與結束就會反映於各計時訊號p〇R2與P〇R3(在本 發明的一實施例中’訊號POR2與p〇R3可以是相同的訊 號）。控管電路30可用一反或閘L1與一反相器L2來實現， 其可根據偵測訊號DEO與計時訊號p〇R2來提供一訊號 SW，而此訊號SW就可控制電晶體Qe3的導通與關閉。 觸發电路38則可用一或閘L5與反相器L6來實現；其可 根據訊號N5V與偵測訊號DE0的邏輯運算結果來產生觸 發訊號Tg。 另一方面，拴鎖電路DFF連接於作為取樣端的節點 N1，以根據觸發訊號Tg而對訊號n5V取樣，並提供指示 訊號N5VDO。此拴鎖電路DFF可為一標準邏輯正反器（像 疋一 D正反态）’而其產生的指示訊號N5VDO也就是一標 準的邏輯訊號。當拴鎖電路DFF被觸發時，可取樣節點 N1上的訊號位準並根據取樣結果調整指示訊號N5vDo之 位準，而g拾鎖電路未被觸發時，拴鎖電路Dff可 維持指示訊號N5VDO之位準。 17 至於本發明過壓指示電路.36整合運作的情形與狀態 :用第3圖來說明。請參考第3圖（並一併參考第2圖广 第3圖示意的是本發明過壓指示電路％在運作時各相關訊 號的波形時序’各波形之橫轴為時間，縱轴代表波形幅度 的大小。在時點t0，當過壓事件未發生而内部電路22與緩 ，電路28均正常運作時，介面琿1/〇上的訊號Dp會在偏 壓電壓VCCA與GNDA間變化（第3圖中以位準VCCA 之直線來代表訊號DP在正常情況下的上限）。在此情形 下，電晶體Qel不會導通，串連至地端的電阻R會使節點 N2的讯號位準為低位準（趨近偏壓電的位準）。 偵測器DTM貞測到節點N2的低位準，會使偵測訊號

DEO 與讯唬Tg皆維持為低位準。低位準的偵測訊號DE〇不會 觸發計時器TMR計時，計時訊號P〇R2中的高位準即反映 计％裔TMR未開始計時之狀態。計時訊號p〇R2與偵測訊 號DEO經控管電路3〇的邏輯運算後，會使訊號sw為高 位準，維持電晶體Qe3的導通。導通的電晶體Qe3會將節 點N1導通至節點N2，使節點N1的訊號N5V維持於低位 準。穩態低位準的訊號N5V與訊號Tg不會觸發拴鎖電路 DFF取樣’故拴鎖電路DFF將指示訊號N5VD〇維持於低 位準。換句話說，當介面埠I/O未發生過壓時，即使介面 埠I/O上在傳遞交變資料而使輪出訊號Dp在高低位準間 切換，過壓指示電路36中的偵測器DTR、拴鎖電路OFF 與计蚪益TMR都還易處於穩態狀態，各相關訊號N5V、 SW、DEO、P〇R2也都維持於穩態位準。 18 1335701 假设，到了 ％點tl，過壓開始侵襲介面蜂J/〇，使訊 號DP的訊號位準上升至位準Vov，超過正常的偏壓電壓 VCCA ;譬如說’正常的偏壓電壓VCCA可為3.3V ’而過 壓位準Vbv則可高達5V。在此情形下，電晶體Qel就會 開始導通，連帶使節點N1上的訊號N5V也開始上升；同 時，導通的電晶體Qe3會使節點N2上的訊號位準隨節點 N1 —同上升。到了時點t2，偵測器DTR可經由導通之節 點N1與N2偵測到訊號N5V已超越一預設標準（位準

Vst) ’偵測器DTR就會使偵測訊號DE〇之位準上升，反 映上述偵測結果。高位準的偵測訊號DE〇會經由控管電路 30而使號SW在時點t3降低至低位準；而低位準的訊號 SW就會使電晶體Qe3關閉，中斷節點間的導通。 ，可避免過Μ經由節點NG、N1 #N2的長時間導通而持 績傷害過壓指示電路36。由於節點Nb N2不再導通，串 連至地端的電阻R會使節點N2的位準下降；偵洌哭dtr 债測到節點N2的位準下降，就會在時點Μ將偵測 服）拉低至低位準，反映偵測結果。另一方面，訊號腹^ 的位準改變（學如說在時點t2的弁缝、> 。如况杜吋U的升緣）也會經由觸發電路 38而反映於觸發訊號Tg，而觸發訊號的位準轉變也 發DFF卿點N1的訊號辦雜，讓指示_卿曰w 上升至咼位準，代表過壓事件已經開始了。 另-方面，_訊號㈣的位準轉 ，_，始計時。計時器TMR會在時== M P〇R2⑽準拉低’代表計時開始持續進行。計時器 19 1335701 TMR可树時1設時束計時，也狀在時點济 結束計時，並再度料時喊PQR2拉冑至冑位準，代表 計時結束。在時點t5、t6之間，電晶體Qe3都維持關閉， 使節點N2之位準維持為低位準。q 了計時結束的時點的， 由於計時訊號POR2轉變為高位準，連帶地控管電路％也 就會在時點t7使訊號Sw轉變為高位準，讓電晶體⑽再 度導通。假设此時過壓仍持續，故當電晶體Qe3將節點 N1再度導通至節.點N2後，節點m的高位準就會傳輪至 節點N2(當電晶體Qe3導通的瞬間，由介面埠ι/〇導通至 節點N2的電力可能會經歷短時間的暫態以在節點N2上建 立尚位準’此暫態會微幅反映於訊號N5V)。而偵測器Dtr 又會再度偵測到節點N2上的高位準，並在時點t8將偵測 訊號DEO的位準拉高，代表偵測器DTR又再度偵測到高 位準。g偵測訊號DEO的位準轉變為高位準，控管電路 就會根據偵測訊號DE0的改變而使訊號sw的位準降 低（時點t9)。低位準的訊號SW又再度將電晶體Qe3關 閉，防止過壓繼續導通至節點N2。而節點N2的訊號位準 也會因電阻R而降低，連帶地，偵測器DTR也會在偵測 到低位準後在時點tlO將偵測訊號DEO拉低至低位準。 在時點t8後，偵測器DTR的偵測結果轉變又會經由 觸發電路38的觸發訊號Tg而觸發DFF再度對訊號N5V 取樣，故指示訊號N5VD〇也會維持於高位準，代表過壓 事件仍持續。另一方面，計時器TMR也會被觸發而再度 由時點til開始計時，並將計時訊號P0R2之位準拉低代 20 表°十時開始m圖的示意例巾’假設過壓事件在時點 '。束過壓事件結束後，電晶體Qel會關閉不再導通， 不過’在時點U2時，由於電晶體Qe3也不導通，故訊號 聊應可轉於高鱗。計時$ tmr在計時預設時段^ ，又會在時點tl3結束計時’並將計時訊號p〇R2拉回至 问位準。根據高位準的計時訊號p〇R2，控管電路3〇會使 況號SW在日·^點ti4升高為高位準，再度使電晶體⑽導 通。此時，由於過壓事件結束而使電晶體Qel關閉，故導 通的電晶體Qe3會將節點N卜N2導通至接地的電阻R， 使即點Nl、N2的訊號位準皆下降而趨近於地端電壓（也 就是偏壓電壓GNDA)。到了時點tl5，訊號N5V轉變趨近 低位準，而此訊號轉變就可經由觸發電路3 8所產生的觸發 訊號Tg而觸發拴鎖電路1)]^再度對訊號N5V取樣，而拴 鎖電路DFF取樣舰鱗龍會連帶使指示城N5VD〇 降低至低位準，代表過壓事件已經結束。同樣地，偵測器 DTR偵測到節點N2的低位準，也會維持偵測號DE〇的低 位準，不會觸發TMR再度計時。換句話說，當過壓事件 結束，各電晶體Qel至Qe3、偵測器DTR、計時器TMR、 拴鎖電路DFF等電路的運作狀態就會恢復到時點t〇時的 狀態。 本發明過壓指示電路36的上述運作情形可摘要為兩 種狀態，狀態間的切換可用開關電晶體Qe3的導通與否來 代表，電晶體Qel、Qe2可實現一比較機制；開關電晶體 Qe3、電阻R與偵測器DTR、計時器TMR、控管電路30 ' 觸發電路38可聯合起來視為一偵測控 Qe3導通時，偵測控管機制運作於制 會持續制節點N2的訊號位準；若過絲發生; 在時點to時），谓測控管機制會繼續維持運作狀態 地，一旦聽事⑩生（纽是當介科！/〇上的電屢大 於VCCA+Vtp時），比較機制中的電晶體⑽、⑽合導 通使過壓反映至節㈣與N2，制控管機龍會經由曰「節 點N2-偵測器DTR_控管電路3〇_開關電晶體⑽」此一迴 路（可視為一第一迴路）來關閉開關電晶體Qe3，讓侧 控管機制切換至計時狀態（譬如說在時點ts、t6之間）。、在 計時狀態中’開關電晶體Qe3關閉，過壓不再反映至節點 N2:而計時n 了罐也_計時。等到計時結束（譬如說 在時點t6) ’「節點N2_偵測器DTR-計時器丁廳_控管電路 1開關電晶體Qe3」此—迴路（可視為一第二迴路）中的 計時器TMR會使電晶體Qe3再度導通，_侧狀態。 在《測狀態下，若職持續，過壓會經由導通的電晶體⑽ 而反映至節點N2，再經由「節點N2_價測器DTR_控管電 =3〇-開關電晶體Qe3」此一迴路（第一迴路）來關閉開關 =晶體Qe3，偵測控管機制再度運作於計時狀態（譬如說 是時點til之後）；反之，若過壓已結束，债測控管機制就 會持續運作於偵測狀態（譬如說是時點US之後）。隨著偵 '則控官機制的運作模式切換’栓鎖電路D F F也會被觸發取 樣’以將過壓事件的歷程反映於指示訊號N5VD0。 換句話說’當過壓事件發生時，本發明過壓指示電路 22 36會間歇地、週期性地偵測過壓事件是否結束，而不會持 續監測’以避免持續的過壓·傷害過壓指示電路36。 在第3圖的示意例中，時點t2、t3、t4、t5 (與時點t6、 Π、t8、t9、tlO、til)間的時間差基本上是由電路運作延 遲所導致的’時間差大約在ns ( lns=1〇A(_9)秒）級。相對 地，計時器TMR計時的時段T則可長達級（1从 s=1000ns)° 請再度參考第2圖。如第2圖所示，本發明過壓指示 電路36可以和閘極追跡電路24.n井拉昇電路％這些過 壓防護機制一起配置，以增進系統電路S1的整體過壓防護 機成。更進-步的實施例請見第4圖。第4圖—併顯示閑 2跡電路24與n井拉昇電路26的電路示意圖Qn井拉 幵龟路26中^又有p型金氧半電晶體Qd至Qd，可提供閘 極訊號GT與訊號VNW。閘極追跡電路％中設有^型金 氧半電晶體Qbl與p型金氧半電晶體Qb2、Qb3。緩衝電 路28中則设有p型金氧半電晶體⑽與^型金氧半電晶 體Qc Qd2。閘極追跡電路24與η井拉昇電路％的電路 配置與運作原理類似於第丨圖中_極追跡電路Μ與η =拉昇電路16，衫再贅述。不過，就如前面討論過的， 當f壓發生時，閘極追跡電路24中的電晶體Qb2容易有 生疑慮。當過壓發生時，電晶體卿的閘極訊號 二即點NP1的訊號位準都隨過壓升高，若内部電路a在 ΠΝρ2上的喊IP又剛好是低位準（趨近偏壓電壓 的位準），低位準節點Np2與過壓閘極訊號GT的 23 1335701 巨大位準差異就會跨接於電晶體Qb2的閘氧化層兩端，極 - 易導致閘氧化層崩潰而損壞電晶體Qb2。 不過’既然本發明之過壓指示電路36能以標準的邏輯 . 指示訊號N5VD◦來指示過壓事件的發生與結束’本發明 , 就能將此指示訊號N5VDO回饋至内部電路22，讓内部電 . 路22能在過壓期間採取適當的防護程序。舉例來說，當指 示訊號N5VDO反映過壓事件發生時，内部電路22可直接 • 將訊號的位準提高至高位準；這樣-來，節點NP2與 閘極訊號GT間的壓差就會縮小至一安全壓差，使電晶體

Qb2的閘氧化層可靠性疑慮得以有效解除。當然，内部電 路22也可採取其他種類的防護程序。 在實際實現本發明時，可使用具有磁滞（hysteretic) 比較特性的電路（像是具有磁滯比較特性的Schmidt trigger )來實現偵測器dTr。計時器TMR可以是一個由過 壓指示電路36專㈣計時器，也可以兼用—般介面電路中 • 都會設4的魏起始重設電路（p_PGnreset)來實現計 . 時11 ™R。—般來說’晶或雜電路巾都會設置一電源 *； 起始重設電路，討提供—電源起始重設崎PQR (譬如 ·· 說是向内部電路、核心電路提供）來反映偏壓電源起始的 ’ 狀悲。當晶片/積體電路要開機（power on)而其偏壓電墨 逐漸升南至某-預設程度後，電源起始重設電路就會開始 計時-預設時段，並在計時結束後改變電源起始重設訊^ POR的訊纽準；而鮮uP〇R的位轉變就絲偏壓電^ 已經備便（ready)’内部電路/核心電路中的狀態機、正反 24 器等等可開始設定其初始狀態、无準備運作。由於電源起始 重-又電路本身就有計時功能，故可用來實現本發明過壓指 示f彳切計相TMR。不過，為了 _正㈣電源起始 重汉訊號POR ’本發明可在過壓指示電路％中增設一輔 助電路32如第2圖（或第4圖）所示。計時器TMR (也 就是電源起始纽電路）原本提供的峨P0R2與P0R3 (兩者可以是相同的訊號）可用來當作過壓指示電路36 中所需的計時訊號，而真正的電_始重設訊號p〇R則由 辅助電路32來提供。就如第2圖（或第4圖）中所示，此 辅路32巾$有反相n “及―反或閘L3’以根據指示 與计時訊號p〇R3來產生訊號。另外， 十心。TMR也提供一訊號p〇R1至拾鎖電路 端 CLR。 ^ f' …凊參考第5圖（並—併參考第2圖）；當以電源起始重 電路來Λ現本發明树器TMR時，各相關訊號的時序 ;形即可用第5圖來加以說明。在系統電路S1開機（turn 時，偏1電麗VCCA的位準會逐漸上升；到了時點也， 偏堡電壓VCCA的位準上升超過某—預設程度後，電源起 „路（計時器舰}就會開始計時。計時持續一預 :又時υ後在時點崎時結束，而訊號p〇R、則 心在㈣tb由低位準轉變為高位準，代表偏壓電源備 便主内兒路22可開始重設運作初始值。同時，訊號p⑽ a /月除拾鎖電路DFF，使指示訊號N5vd〇維持於低位準。 時點出後’系統電路S1中的各電路（包括内部電路22、 25 ”面電路2G等）就會開始正常運作。假設在時點tc過麗 事件發生，電源起始重設電路就會被用來當作過壓指示電 路中所需的科g TMR;計時赠bPC)R2/p⑽會隨控管 偵測機制的運作而改變鱗（如第3圖所說_)，而指示 訊=N5VDQ也會由餘準轉變為高位準來反映過壓事件 的!1生並在怜點td由高位準轉為低位準來反映過壓事件 ，、’、束不過，由於輔助電路32的運作，在過壓事件期間 口（或之後）’訊號p0R都會正常維持於高位準；也因此訊 號PO^可作為真正的電源起始重魏號。㈣話說，訊號 Ρ〇Γ只會在電源起始期間改變位準；當偏壓電壓備便後， 不s過壓是否發生，訊號舰都不會改變位準。這也是標 準的電源起始重設訊號所應具有的時序。 +由於本發料利用電源起始重設電絲_過壓指示 =而的功μ ’故本發明過壓指示電路％並不會佔用過

多的多餘佈局面積。當然，就如前面提到過的，計時HTMR =叹-侧立於電_始纽電路之外的專用電路； 讀一來，祕指示·36巾就不用設置細電路幻了。 、…、。來„兒’相較於習知技術僅在介面電路巾進行過廢 ^又’、本發明過壓指示技術可向積體電路的内部電路 於玄:路）提供韻指示訊號，使㈣電路可依據過壓 隹曰ΓΓ 而在過壓期間採取適當的過壓防護程序， ^丁更完#、更全面的養防護。另外 Γ可在過壓期間間歇性、週期性偵測過厂職== 績的過壓財過翻示魏本身。林發明顧指 26 1335701 很容易就能整合於現行的介面電路（譬如說是利用電源起 始重設電路來實現計時器）’可盡量減少其所耗費的佈局面 積。 綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本 發明之精神和範圍内，當可作各種更賴麟，因此本發 明之保護範圍#視_之中請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】

不電路與内部電路/介面電路

第2圖示意的是本發明過壓指示電 /過壓防護機制之配置。 【主要元件符號說明】 列示如下： 12、22内部電路 本案圖式中所包含之各元件 10、20介面電路 27 1335701

24閘極追跡電路 18 ' 28緩衝電路 32辅助電路 38觸發電路 I/O介面埠 TMR計時器 DTR偵測器 R電阻 DP輸出訊號 u H L6反相器 N0~N2、Npl-Np4 節點 POR電源起始重設訊號 t0-tl5、ta-td 時點 GT閘極訊號 L5或閘 ‘ 16、26 n井拉昇電路 30控管電路 36過壓指示電路 S0、Sl系統電路 CLR清除端 DFF拴鎖電路 T時段 IP_IN輸入訊號 LI、L3反或閘 N5VDO指示訊號 DEO偵測訊號 POR2計時訊號 Vov、Vst 位準 Tg觸發訊號

POR3、N5V、SW、VNW、POR1 訊號

Mal-Ma3、Mbl-Mb3、Me、Mdl-Md2、Qal-Qa3、

Qc、Qdl-Qd2、Qel-Qe3 電晶體 VCCA、GNDA偏壓電壓 28

Claims (1)

1335701 十、申請專利範圍： 1. 一種過壓指示電路，其可提供一指示訊號以反映一介面 埠上之訊號位準大小；該過壓指示電路包含有： 一比較器，連接於該介面埠與一取樣端之間，該比較 器可比較該介面埠上的訊號位準是否大於一預設之導通位 準；若是，則該比較器可將該介面埠導通至該取樣端；若 否，該比較器可停止該介面埠與該取樣端間的導通； 一開關，連接於一偵測端與該取樣端之間；當該開關 啟動時，該開關可將該取樣端導通至該偵測端；當該開關 關閉時，該開關可停止該取樣端與該偵測端間的導通； 一計時器，其可提供一計時訊號；當該計時器被觸發 時，該計時器可開始進行計時，並在計時一預設時段後利 用該計時訊號之訊號位準反映計時結束； 一偵測器，連接至該偵測端，其可偵測該偵測端上的 訊號位準是否超越一預設標準；若是，則該偵測器會觸發 該計時器開始計時；若否，則該偵測器不會觸發該計時器 計時； 一控管電路，連接於該計時器、該偵測器與該開關之 間；當該偵測器偵測到該偵測端上的訊號位準未超越該預 設標準或該計時訊號之訊號位準反映計時結束時，該控管 電路可使該開關啟動；否則該控管電路會使該開關關閉； 一觸發電路，其可依據偵測器之偵測結果與取樣端上 的訊號位準而提供一觸發訊號；以及 29 觸發訊’連接於該取樣端;該拾鎖電路 0 Λ咸之觸發而產生該指示訊號。鎖電路可根據該 .如—申二專:m圍第i項之過麗指示電路 較奸止^路，連接於該债測端；當兮門關含有： 車乂：钕止導通時’該負載電路可田該開關啟動而該比 不θ超越該預設標準。 ~貞/則端上的訊號位準 路為一電阻。 路，其中該負載電 4.如申請專利範圍第1項之過齡-+ -位準調整電路，連接於診人曰不电路，其另包含有： 當該比較器將該介面 j 面蜂與该取樣端之間； 路可將該介面埠之：;=該取樣端時，該位準調整電 偏移後之訊號導通至;取::移’而該比較器係將該位準 5·如申請專利範圍笼 為—電源料重設41奴過壓指示電路，其中該計時器 6·如申請專利 (p〇R’PGwer-〇nR咖）。 -辅助電路連\5項之観示電路，其另包含有： 電源起始”靜—於輯時器；_助電路可提供-該辅助電路可發該計時器開始計時， 7. -種過塵指亍：敌電源起始重設訊號之訊號位準。 埠上之抑M、 其可提供—指示訊號以反映_ 一比^準大小；該過壓指示電路包含有·· 準是否2機制’該比較機制可比較該介面埠上的訊3 制可於—取：！設電壓（vccA+vtp);若是，則該比幸 上提供-邏輯高（logic high)準位；