TWI555334B - 具調節功能之緩衝器電路及其調節電路 - Google Patents

具調節功能之緩衝器電路及其調節電路 Download PDF

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具調節功能之緩衝器電路及其調節電路
本案係為一種緩衝器電路及其調節電路，尤指具調節功能之緩衝器電路及其調節電路。
在大型電子電路系統，例如電腦系統中，通常包含有多個子系統，因此通常也需要多個不同工作電壓準位之電源供應器。由於在系統中存在有不同工作電壓準位的電源，因此為能使信號傳輸順利，一種混合電壓輸入/輸出緩衝器電路便應運而生。
請參見圖1，其係混合電壓輸入/輸出緩衝器電路中常用元件-三態閘(tri-state gate)之電路示意圖，其主要是由p型金氧半電晶體11與n型金氧半電晶體12所組成，其中p型金氧半電晶體11之源極113與基體(substrate)114皆連接至電壓源Vdd，p型金氧半電晶體11之汲極112與n型金氧半電晶體12之汲極122連接至一電壓輸出端Vout，至於n型金氧半電晶體12之源極123與基體(substrate)124則皆連接至接地點(ground)。而當電壓輸出端Vout連接至另一電路模組(圖中未示出)，且另一電路模組之工作電壓之峰值大於電壓源Vdd時，便有以下的問題發生。
p型金氧半電晶體11之閘極111與n型金氧半電晶體12之閘極121係做為信號輸入端，而當p型金氧半電晶體11之閘極111上所施加之電壓值為Vdd時，p型金氧半電晶體11理當為關閉而不導通，但是當電壓輸出端Vout因處於工作狀態之另一電路模組 施於電壓輸出端Vout之電壓大於Vdd時，位於p型金氧半電晶體11之汲極112與基體114間之寄生二極體(parasitic diode)115將被順向偏壓，而且當電壓輸出端Vout之電壓大於Vdd超過某一程度時，將會產生由p型金氧半電晶體11之汲極112流過該寄生二極體(parasitic diode)115而到達Vdd之漏電流。此種漏電流將造成能量之不必要損耗且可能造成元件損害，而如何改善此類缺失，便是發展本案之主要目的。
本發明的目的在於提供一種調節電路，應用於一緩衝器電路，緩衝器電路至少包含有一金氧半電晶體以及一電壓輸出端，電壓輸出端電性連接金氧半電晶體之汲極，而調節電路包含有：一第一金氧半電晶體，其源極與汲極係分別電性連接至一電壓源與一電路節點，電路節點係電性連接至緩衝器電路中金氧半電晶體之一基體；以及一第二金氧半電晶體，其汲極與源極係分別電性連接至電路節點與電壓輸出端，而其基體係電性連接至電路節點。
在本發明的較佳實施例中，上述第一金氧半電晶體為一n型金氧半電晶體，上述n型金氧半電晶體之基體接地，而上述第二金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體。
在本發明的較佳實施例中，上述第一金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體，而上述第二金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體，上述等p型金氧半電晶體之基體皆電性連接至上述電路節點。
在本發明的較佳實施例中，調節電路更包含有：一第一反相器，其輸入端電性連接至上述電壓源，而上述第一金氧半電晶體 之閘極電性連接至上述第一反相器之輸出端；以及一第二反相器，其輸入端電性連接至上述電壓輸出端，而上述第二電性金氧半電晶體之閘極電性連接至上述第二反相器之輸出端。
在本發明的較佳實施例中，緩衝器電路中之上述金氧半電晶體與上述調節電路中之上述第二金氧半電晶體皆為p型金氧半電晶體，而兩者之基體係為同一個n型井區。
在本發明的較佳實施例中，上述緩衝器電路為一三態閘。
在本發明的較佳實施例中，上述第一金氧半電晶體之閘極與第二金氧半電晶體之閘極皆電性連接至上述電壓源。
在本發明的較佳實施例中，調節電路更包含有一反相器，其輸入端電性連接至上述電壓輸出端，而上述第一電性金氧半電晶體之閘極與第二電性金氧半電晶體之閘極皆電性連接至上述第一反相器之輸出端。
本發明的另一目的在於提供一種具調節功能之緩衝器電路，應用與一電壓源與一外部電路之間，緩衝器電路包含：一緩衝器主體，其至少包含有一金氧半電晶體以及一電壓輸出端，電壓輸出端電性連接金氧半電晶體之汲極與該外部電路之間；一第一金氧半電晶體，其源極與汲極係分別電性連接至電壓源與一電路節點，電路節點係電性連接至緩衝器主體中金氧半電晶體之一基體；以及一第二金氧半電晶體，其汲極與源極係分別電性連接至電路節點與電壓輸出端，而其基體係電性連接至電路節點。
本發明的又一目的在於提供一種具調節功能之緩衝器電路，應用與一電壓源與一外部電路之間，緩衝器電路包含：一緩衝器主體，其至少包含有一金氧半電晶體以及一電壓輸出端，電壓輸出端電性連接金氧半電晶體之汲極與外部電路之間；以及一調節電路，電性連接至電壓源、電壓輸出端與一電路節點，電路節點 係電性連接至緩衝器主體中金氧半電晶體之一基體，而調節電路係輸出電壓源與電壓輸出端中電壓值較大之一電壓信號至電路節點而改變緩衝器主體中金氧半電晶體之基體之電壓。
請參見圖2，其係申請人所發展出之一種緩衝器電路的一較佳實施例電路示意圖，緩衝器主體是由p型金氧半電晶體21與n型金氧半電晶體22所組成，其中p型金氧半電晶體21之源極213連接至電壓源Vdd，p型金氧半電晶體21之汲極212與n型金氧半電晶體22之汲極222連接至電壓輸出端Vout，至於n型金氧半電晶體22之源極223與基體224則皆連接至接地點(ground)。在本實施例中，緩衝器主體為三態閘(tri-state gate)。
而為能改善習用缺失，本案係增設有另一組p型金氧半電晶體23與n型金氧半電晶體24。在本案中，p型金氧半電晶體23與n型金氧半電晶體24共同組成一調節電路。其中n型金氧半電晶體24較佳可選用門檻電壓(Threshold Voltage)為0之n型金氧半電晶體，即俗稱NVT之電晶體來完成，p型金氧半電晶體23的閘極231與n型金氧半電晶體24的閘極241與源極243皆連接至電壓源Vdd，p型金氧半電晶體23的汲極232與n型金氧半電晶體24的汲極242相連接，並如圖中虛線所示，汲極232與汲極242相連接之節點A、p型金氧半電晶體21之基體214與p型金氧半電晶體23之基體234係共用一n型井區(N-Well)，至於n型金氧半電晶體24之基體244接地，而p型金氧半電晶體23的源極233則連接至電壓輸出端Vout。
如此一來，當施加於電壓輸出端Vout上之電壓大於Vdd時， 將使得p型金氧半電晶體23導通而使n型金氧半電晶體24關閉，此時，汲極232與汲極242相連接之節點A達到與電壓輸出端Vout相同的電壓準位，如此一來，與節點A相連接之基體214將達到與電壓輸出端Vout相同的電壓準位，使得基體214上之電壓等於汲極212之電壓，因此位於p型金氧半電晶體21之汲極212與基體214間之寄生二極體(parasitic diode)不會被順向偏壓，也就不會有漏電流的產生。另外，當施加於電壓輸出端Vout上之電壓小於Vdd時，將使p型金氧半電晶體23關閉而使n型金氧半電晶體24導通，此時汲極232與汲極242相連接之節點A將會達到與電壓源Vdd相同的電壓準位，如此一來，基體214將達到與電壓源Vdd相同的電壓準位，使得基體214上之電壓大於汲極212之電壓，因此位於p型金氧半電晶體21之汲極212與基體214間之寄生二極體(parasitic diode)也不會被順向偏壓，因此也不會有漏電流的產生。
再請參見圖3，其係本案對於緩衝器電路所提出之另一較佳實施例電路示意圖，其中主要電路結構與圖2並無太大不同處，不同處在於p型金氧半電晶體23的閘極231與n型金氧半電晶體24的閘極241之控制電壓由原本的Vdd改成電壓輸出端Vout上之電壓經過反相器3後之反相電壓，因此，本案於此例中增設了由p型金氧半電晶體31與n型金氧半電晶體32所構成之反相器3，該反相器3之輸入端連接至電壓輸出端Vout，而輸出端則連接至p型金氧半電晶體23的閘極231與n型金氧半電晶體24的閘極241。
如此一來，當施加於電壓輸出端Vout上之電壓大於Vdd時，仍可使得p型金氧半電晶體23導通而使n型金氧半電晶體24關閉，進而使汲極232與汲極242相連接之節點A達到與電壓輸出端Vout相同的電壓準位，使得基體214上之電壓等於汲極212之 電壓，因此位於p型金氧半電晶體21之汲極212與基體214間之寄生二極體(parasitic diode)不會被順向偏壓，也就不會有漏電流的產生。同樣，當施加於電壓輸出端Vout上之電壓小於Vdd時，仍可將使p型金氧半電晶體23關閉而使n型金氧半電晶體24導通，此時汲極232與汲極242相連接之節點A將達到與電壓源Vdd相同的電壓準位，如此一來，基體214達到與電壓源Vdd相同的電壓準位，使得基體214上之電壓大於汲極212之電壓，因此位於p型金氧半電晶體21之汲極212與基體214間之寄生二極體(parasitic diode)也不會被順向偏壓，故不會有漏電流的產生。
而且，因為p型金氧半電晶體23的閘極231與n型金氧半電晶體24的閘極241之控制電壓改成電壓輸出端Vout上經過反相器3處理後之反相電壓，將可使p型金氧半電晶體23的閘極231與n型金氧半電晶體24切換的速度加快。
綜上所述，上述兩個實施例中節點A上之電壓值皆可追隨Vout與Vdd中較大一個，即使為進入省電模式而將Vdd關閉為0，本案兩個實施例皆可正常運作而達到避免習用手段中漏電流發生之情況，進而改善習用手段之缺失。
再請參見圖4，其係本案對於緩衝器電路所提出之再一較佳實施例電路示意圖，其中係增設有串接在一起之兩個p型金氧半電晶體MP4與MP1，其中MP4之一端連接至電壓源Vdd，而MP1之一端連接至電壓輸出端Vout。如圖中虛線所示，MP4與MP1相連接之節點N、p型金氧半電晶體21之基體214與MP4與MP1之基體係共用一n型井區(N-Well)。
本實施例主要是將原本圖3中之n型金氧半電晶體24置換成p型金氧半電晶體MP4，因此若要達成與圖3中實施例之同樣效果，輸往p型金氧半電晶體MP4閘極的控制電壓便需要改變。於 是，在本例中，再利用一組由p型金氧半電晶體MP2與n型金氧半電晶體MN2組成之反相器41，來將電壓源Vdd進行反相後輸往p型金氧半電晶體MP4來進行控制。至於p型金氧半電晶體MP3與n型金氧半電晶體MN3組成之反相器42，則與圖3中之反相器3扮演相同角色。
如此一來，當施加於輸出節點Vout上之電壓大於Vdd時，仍可使得p型金氧半電晶體MP1導通而使p型金氧半電晶體MP4關閉，使節點N上之電壓上升至等於Vout上之電壓。同樣，當施加於輸出節點Vout上之電壓小於Vdd時，p型金氧半電晶體MP1關閉而p型金氧半電晶體MP4導通，此時節點N將會上升至Vdd之電壓。如此一來，節點N上之電壓值皆可追隨Vout與Vdd中較大一個，進而達到減少漏電流的功效增進。
綜上所述，在本發明對技術進行改良後，已可有效改善習用手段的問題。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內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
11、21、23、31、MP1、MP2、MP3、MP4‧‧‧p型金氧半電晶體
12、22、24、32、MN2、MN3‧‧‧n型金氧半電晶體
111、121、211、221、231、241‧‧‧閘極
112、122、212、222、232、242‧‧‧汲極
113、123、213、223、233、243‧‧‧源極
114、124、214、224、234、244‧‧‧基體
115‧‧‧寄生二極體
3、41、42‧‧‧反相器
Vdd‧‧‧電壓源
Vout‧‧‧電壓輸出端
A、N‧‧‧節點
圖1：混合電壓輸入/輸出緩衝器電路中常用元件-三態閘之電路示意圖。
圖2：本案之緩衝器電路的一較佳實施例電路示意圖。
圖3：本案之緩衝器電路的另一較佳實施例電路示意圖。
圖4：本案之緩衝器電路的再一較佳實施例電路示意圖。
21、23‧‧‧p型金氧半電晶體
22、24‧‧‧n型金氧半電晶體
211、221、231、241‧‧‧閘極
212、222、232、242‧‧‧汲極
213、223、233、243‧‧‧源極
214、224、234、244‧‧‧基體
Vdd‧‧‧電壓源
Vout‧‧‧電壓輸出端
A‧‧‧節點

Claims (17)

  1. 一種調節電路，應用於一緩衝器電路，該緩衝器電路至少包含有一金氧半電晶體以及一電壓輸出端，該電壓輸出端電性連接該金氧半電晶體之汲極，而該調節電路包含有：一第一金氧半電晶體，其源極與汲極係分別電性連接至一電壓源與一電路節點，該電路節點係電性連接至該緩衝器電路中該金氧半電晶體之一基體；以及一第二金氧半電晶體，其汲極與源極係分別電性連接至該電路節點與該電壓輸出端，而其基體係電性連接至該電路節點；其中，該第一金氧半電晶體及該第二金氧半電晶體之閘極直接相互電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之調節電路，其中該第一金氧半電晶體為一n型金氧半電晶體，該n型金氧半電晶體之基體接地，而該第二金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之調節電路，其中該第一金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體，而該第二金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體，該等p型金氧半電晶體之基體皆電性連接至該電路節點。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之調節電路，其中更包含有：一第一反相器，其輸入端電性連接至該電壓源，而該第一金氧半電晶體之閘極電性連接至該第一反相器之輸出端；以及一第二反相器，其輸入端電性連接至該電壓輸出端，而該第二電性金氧半電晶體之閘極電性連接至該第二反相器之輸出端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之調節電路，其中該緩衝器電路中之該金氧半電晶體與該調節電路中之該第二金氧半電晶體皆為p型金氧半電晶體，而兩者之基體係為同一個n型井區。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之調節電路，其中該緩衝器電路為一三態閘。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之調節電路，其中該第一金氧半電晶體之閘極與第二金氧半電晶體之閘極皆電性連接至該電壓源。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之調節電路，其中更包含有一反相器，其輸入端電性連接至該電壓輸出端，而該第一電性金氧半電晶體之閘極與第二電性金氧半電晶體之閘極皆電性連接至該第一反相器之輸出端。
  9. 一種具調節功能之緩衝器電路，應用與一電壓源與一外部電路之間，該緩衝器電路包含：一緩衝器主體，其至少包含有一金氧半電晶體以及一電壓輸出端，該電壓輸出端電性連接該金氧半電晶體之汲極與該外部電路之間；一第一金氧半電晶體，其源極與汲極係分別電性連接至該電壓源與一電路節點，該電路節點係電性連接至該緩衝器主體中該金氧半電晶體之一基體；以及一第二金氧半電晶體，其汲極與源極係分別電性連接至該電路節點與該電壓輸出端，而其基體係電性連接至該電路節點； 其中，該第一金氧半電晶體及該第二金氧半電晶體之閘極直接相互電性連接。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之具調節功能之緩衝器電路，其中該第一金氧半電晶體為一n型金氧半電晶體，該n型金氧半電晶體之基體接地，而該第二金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之具調節功能之緩衝器電路，其中該第一金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體，而該第二金氧半電晶體為一p型金氧半電晶體，該等p型金氧半電晶體之基體皆電性連接至該電路節點。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之具調節功能之緩衝器電路，其中更包含有：一第一反相器，其輸入端電性連接至該電壓源，而該第一金氧半電晶體之閘極電性連接至該第一反相器之輸出端；以及一第二反相器，其輸入端電性連接至該電壓輸出端，而該第二電性金氧半電晶體之閘極電性連接至該第二反相器之輸出端。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之具調節功能之緩衝器電路，其中該緩衝器主體中該金氧半電晶體與該第二金氧半電晶體皆為p型金氧半電晶體，而兩者之基體係為同一個n型井區。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之具調節功能之緩衝器電路，其中該緩衝器主體為一三態閘。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之具調節功能之緩衝器電路，其中該第一金氧半電晶體之閘極與第二金氧半電晶體之閘極皆電性連接至該電壓源。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之具調節功能之緩衝器電路，其中更包含有一反相器，其輸入端電性連接至該電壓輸出端，而該第一金氧半電晶體之閘極與第二金氧半電晶體之閘極皆電性連接至該反相器之輸出端。
  17. 一種具調節功能之緩衝器電路，應用與一電壓源與一外部電路之間，該緩衝器電路包含：一緩衝器主體，其至少包含有一金氧半電晶體以及一電壓輸出端，該電壓輸出端電性連接該金氧半電晶體之汲極與該外部電路之間；以及一調節電路，電性連接至該電壓源、該電壓輸出端與一電路節點，該電路節點係電性連接至該緩衝器主體中該金氧半電晶體之一基體，而該調節電路係輸出該電壓源與該電壓輸出端中電壓值較大之一電壓信號至該電路節點而改變該緩衝器主體中該金氧半電晶體之該基體之電壓。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5966030A (en) * 1997-08-05 1999-10-12 Lsi Logic Corporation Output buffer with regulated voltage biasing for driving voltages greater than transistor tolerance
US6707722B2 (en) * 2002-07-23 2004-03-16 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for regulating predriver for output buffer
US20070273404A1 (en) * 2006-05-25 2007-11-29 National Chiao Tung University Mixed voltage input/output buffer having low-voltage design

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5966030A (en) * 1997-08-05 1999-10-12 Lsi Logic Corporation Output buffer with regulated voltage biasing for driving voltages greater than transistor tolerance
US6707722B2 (en) * 2002-07-23 2004-03-16 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for regulating predriver for output buffer
US20070273404A1 (en) * 2006-05-25 2007-11-29 National Chiao Tung University Mixed voltage input/output buffer having low-voltage design

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