[發明專利]在寬范圍電源電壓下工作的輸出緩沖電路的偏置級聯晶體管

在審

• 申請號: 201910088015.0
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN110350907A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: M·K·K·蒂瓦里;S·M·I·里茲維
• 申請（專利權）人: 意法半導體國際有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K19/0185
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張昊

本公開涉及在寬范圍電源電壓下工作的輸出緩沖電路的偏置級聯晶體管。輸出緩沖電路的輸出級包括第一驅動晶體管和第一級聯晶體管(串聯耦合在第一電源節點和輸出節點之間)和第二驅動晶體管以及第二級聯晶體管(在輸出節點和第二電源節點之間串聯耦合)。第一和第二級聯晶體管的柵極分別用第一和第二偏置電壓偏置。當第一電源電壓小于閾值時，第一偏置電壓等于第一電源節點處的第一電源電壓，并且對于超過閾值電壓的任何第一電源電壓，第一偏置電壓固定在固定電壓。當第一電源電壓小于閾值電壓時，第二偏置電壓等于固定電壓，并且對于超過閾值的任何第一電源電壓，第二偏置電壓從第一電源電壓偏移固定差值。

技術領域

本發明涉及輸出緩沖電路。

背景技術

輸入/輸出緩沖電路是集成電路的常用部件，并且用作內部電路裝置和輸入/輸出焊盤之間的信號接口，其允許與外部電路的電連接。通常，輸入/輸出緩沖電路由比內部電路裝置更高的電源電壓供電，因此需要在電源域之間進行信號的電平移位。可能存在這樣的情況：在一定范圍的電壓下提供輸入/輸出緩沖電路處的較高電源電壓，例如當集成電路可在兩個或更多個電壓電平下操作或者集成電路的電源電壓變化時。由于較高的電源電壓電平可能會對輸入/輸出緩沖電路的晶體管生成應力和損壞，這使得輸入/輸出緩沖電路的設計更加復雜。

發明內容

在一個實施例中，輸出緩沖電路包括：輸出級，由第一電源節點和第二電源節點供電，用于驅動輸出焊盤，該輸出級包括第一驅動晶體管和第一級聯晶體管，第一驅動晶體管和第一級聯晶體管串聯耦合在第一電源節點和耦合至所述輸出焊盤的輸出節點之間，其中第一級聯晶體管的柵極被第一偏置電壓偏置；偏置電壓生成器電路，用于生成第一偏置電壓，對于所述第一電源節點處的小于閾值電壓的任何第一電源電壓，所述第一偏置電壓在所述第二電源節點處固定在第二電源電壓，并且其中當所述第一電源電壓超過所述閾值電壓時，第二偏置電壓等于所述第一電源電壓和固定電壓之間的差值。

輸出級還包括第二驅動晶體管和第二級聯晶體管，第二驅動晶體管和第二級聯晶體管串聯耦合在第二電源節點和輸出節點之間，其中第二級聯晶體管的柵極被第二偏壓電壓偏置。偏置電壓生成器電路還被配置為生成所述第二偏置電壓，其中當第一電源電壓小于閾值電壓時第二偏置電壓等于第一電源電壓，并且其中第一偏置電壓固定在超過所述閾值電壓的任何第一電源電壓的固定電壓。

在一個實施例中，提供了一種用于偏置由第一電源節點和第二電源節點供電的輸出緩沖電路的方法，該輸出緩沖電路包括配置成驅動輸出焊盤的輸出級，所述輸出級包括第一驅動晶體管和第一級聯晶體管，第一驅動晶體管和第一級聯晶體管串聯耦合在第一電源節點和耦合至所述輸出焊盤的輸出節點之間。該方法包括：用第一偏置電壓偏置第一級聯晶體管的柵極；對于小于閾值電壓的任何第一電源電壓，生成第一偏置電壓，第一偏置電壓在第二電源節點處固定在第二電源電壓；當第一電源電壓超過閾值電壓時，生成第一偏置電壓，第一偏置電壓等于第一電源節點處的第一電源電壓和固定電壓之間的差值。

輸出緩沖電路的輸出級還包括第二驅動晶體管和第二級聯晶體管，第二驅動晶體管和第二級聯晶體管串聯耦合在第二電源節點和輸出節點之間。該方法還包括：用第二偏置電壓偏置第二級聯晶體管的柵極；當第一電源電壓小于閾值電壓時，生成所述第二偏置電壓，第二偏置電壓等于第一電源電壓；并且，對于超過閾值電壓的任何第一電源電壓，生成所述第二偏置電壓，第二偏置電壓被固定在固定電壓。

附圖說明

為了更好地理解實施例，現在將僅通過示例的方式參考附圖，其中：

圖1是輸出緩沖電路的電路圖；

圖2是輸出緩沖電路的電路圖；

圖3是示出作為電源電壓變化的函數的圖2的電路的參考電壓VrefL和VrefH電平的曲線圖；

圖4是用于圖2的電路的偏置電壓生成器電路的電路圖；以及

圖5是圖4的偏置電壓生成器電路內的電路的電路圖。