[發明專利]基于開漏總線的雙向緩沖器

有效

• 申請號: 201210004962.5
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN103199845B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 李宏斌;彭瑱;易金剛
• 申請（專利權）人: 上海華虹集成電路有限責任公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K19/0185
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 戴廣志

技術領域

本發明涉及CMOS集成電路設計領域，特別是涉及一種基于開漏總線的雙向緩沖器。

背景技術

在開漏總線的協議中，通常都包括一條數據總線和一條時鐘總線。例如I²C總線(Inter-Integrated?Circuit?Bus)，系統管理總線(System?Managements?Bus)。每條總線都由一個上拉電阻上拉到電源，每條總線都存在寄生電容。數據傳輸的速率依靠電阻和電容的大小。

為了增加數據的傳輸速率，必須減小總線寄生電容。因此需要引入緩沖器，將總線分成多段，從而使每段的寄生電容明顯減少。

當總線的主從器件工作在不同電壓域時，總線必須引入緩沖器，使總線數據能夠跨電壓域傳輸。又因為開漏總線是雙向的，因此引入的緩沖器必須是雙向緩沖器。但一般雙向緩沖器會產生數據的鎖存問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于開漏總線的雙向緩沖器，能夠實現總線數據跨電壓域傳輸，避免出現總線數據傳輸的鎖存。

為解決上述技術問題，本發明的基于開漏總線的雙向緩沖器，包括：

參考電壓和參考電流產生模塊，采用常用的帶隙基準電路，為源端數據比較器和源端數據運算放大器提供精確的參考電壓和參考電流；

源端數據比較器，將源端輸入的總線數據信號和參考電壓進行比較；當源端輸入的總線數據信號高于參考電壓時，所述源端數據比較器輸出為高電平(邏輯1)；當源端輸入的總線數據信號低于參考電壓時，所述源端數據比較器輸出為低電平(邏輯0)；

源端數據運算放大器，閉環工作，用于協助從端的總線數據向源端進行正確傳輸；

源端數據選擇和驅動器，與源端數據比較器的輸出端相連接，用于選擇源端總線數據，將其傳輸到從端，并進行驅動加強；

從端數據選擇和驅動電路，用于選擇從端總線數據，將其傳輸到源端，并進行驅動加強；

所述雙向緩沖器實現跨電壓域工作，只對源端總線數據信號進行檢測和判決，簡化了電路設計；當由源端向從端傳輸總線數據時，從端反饋回的總線數據信號不能打開源端發送器；當從端向源端傳輸總線數據時，源端數據比較器輸出信號不變，保證從端發送器關閉。

所述雙向緩沖器適用于開集電極總線。所述雙向緩沖器適用于單向開漏總線。所述的雙向緩沖器采用使能信號，當開漏總線不工作時，整個雙向緩沖器關閉。

由于開漏總線有時跨電壓域工作，一般邏輯設計方法存在總線數據傳輸的鎖存(latch?up)問題。本發明根據開漏總線的應用需求，針對一般開漏總線雙向緩沖器的缺陷，采用模擬和數字結合方式實現基于開漏總線的雙向緩沖器；通過分析開漏總線跨電壓域特性及鎖存問題形成原因，利用運算放大器和比較器，將鎖存形成環路斷開，從而使總線能夠正常通訊。本發明的基于開漏總線的雙向緩沖器，既能實現跨電壓域工作，很好的解決了總線數據跨電壓域傳輸，又能避免出現總線數據傳輸的鎖存問題。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是現有的開漏總線雙向緩沖器架構圖；

圖2是本發明的基于開漏總線的雙向緩沖器一實施例架構圖；

圖3是基于開漏總線的雙向緩沖器電路原理圖。

具體實施方式

針對開漏總線跨電壓域工作，以及一般雙向總線緩沖器存在鎖存問題，本發明采用模擬和數字電路結合的設計方案，實現基于開漏總線的雙向緩沖器。

參見圖1所示，現有的基于開漏總線的雙向緩沖器，包括：源端電路100和從端電路200。當總線數據信號由源端向從端傳輸時，該總線數據信號先經過源端電路100的數據緩沖器110到達節點1，然后經過從端電路200的反相器220送到從端電路200的第二NMOS晶體管(從端發送器)230的柵極，最后通過第二NMOS晶體管230到達從端。同理，由從端向源端傳輸總線數據時，該總線數據經過從端電路200的數據緩沖器210到達節點2，然后經過源端電路100的反相器120送到源端電路100的第一NMOS晶體管(源端發送器)130的柵極，最后通過第一NMOS晶體管130到達源端。

為了適應開漏總線跨電壓域工作，源端和從端的NMOS晶體管和數據緩沖器必須滿足各自電壓域的耐壓條件。