发明名称 输入/输出(I/O)驱动器与电路
摘要 一种输入/输出驱动器(I/O driver),包括一降压(pull-down)模组与一升压(pull-up)模组。降压模组具有一或多个介于接地端与一输出节点间串联地耦接(serially coupled)之N型金氧半(NMOS)电晶体。升压模组具有一或多个介于一第一电压与该输出节点间串联地耦接之P型金氧半(PMOS)电晶体。藉由一组之差动偏压(differential bias)控制此PMOS与NMOS电晶体之闸极(gate),用以选择性地将此输出节点之电压拉至第一电压或接地。对于每一个电晶体,分别地设定其差动偏压,使得跨于每一电晶体间之压差不会超过一既定(predetermined)值,藉此避免电晶体毁坏。
申请公布号 TWI294176 申请公布日期 2008.03.01
申请号 TW095103763 申请日期 2006.02.03
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 庄建祥
分类号 H01L27/105(2006.01) 主分类号 H01L27/105(2006.01)
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种输入/输出(I/O)电路,用以相应于一第二电压 之输入讯号,输出一第一电压之输出讯号,该第二 电压低于该第一电压,包括: 一降压(pull-down)模组,其具有一或多个介于接地端 与一输出节点间串联耦接之NMOS电晶体; 一升压(pull-up)模组,其具有一或多个介于一I/O电压 与该输出节点间串联耦接之PMOS电晶体;以及 一移位器(level shifter),其回应于该输入讯号,用以 产生一组差动偏压选择性地致能(enabling)或失能( disabling)该降压模组与该升压模组,将该输出节点 之电压拉至该I/O电压或接地,其中该移位器更包括 ; 一第一PMOS电晶体,耦接至该I/O电压; 一第一群组(group),其具有一或多个其闸极连接至 其汲极(drain)之压降(voltage dropping)PMOS电晶体,串联 耦接至该第一PMOS电晶体之一汲极; 一第一NMOS电晶体,其具有由该输入讯号所控制之 一闸极,串联耦接于该压降PMOS电晶体之该第一群 组与接地之间; 一第二PMOS电晶体,其与该第一PMOS电晶体相平行,耦 接至该I/O电压,其中该第二PMOS电晶体之闸极耦接 至该第一PMOS电晶体之汲极,以及该第一PMOS电晶体 之闸极耦接至该第二PMOS电晶体之汲极; 一第二群组,其具有一或多个其闸极连接至其汲极 之压降PMOS电晶体,串联耦接至该第二PMOS电晶体之 汲极;以及 一第二NMOS电晶体,其具有由该互补(Complement)输入 讯号所控制之一闸极,串联耦接于该压降PMOS电晶 体之该第二群组与接地之间; 其中该第一及第二PMOS电晶体之汲极与该压降PMOS 电晶体之该第一及该第二群组提供该差动偏压; 其中对于每一个该PMOS电晶体,该差动偏压系分别 地设定,使得跨于每一该PMOS电晶体间之一压差不 会超过一既定値,藉此避免毁坏。 2.如申请专利范围第1项所述之I/O电路,其中该升压 模组中使用之PMOS电晶体数量系取决于该I/O电压。 3.如申请专利范围第1项所述之I/O电路,其中该差动 偏压包括至少一其电压位准低于该I/O电压之固定 偏压。 4.如申请专利范围第1项所述之I/O电路,其中该差动 偏压包括依据该输出节点上预期之一电压位准,切 换于一高电压値与一低电压値间之一摆荡偏压。 5.如申请专利范围第4项所述之I/O电路,其中当该输 出节点上预期之电压位准由该I/O电压切换至接地 时,该摆荡偏压由该低电压値切换至该高电压値。 6.如申请专利范围第4项所述之I/O电路,其中当该输 出节点上预期之电压位准由该I/O电压切换至接地 时,该摆荡偏压由该高电压値切换至该低电压値。 7.如申请专利范围第1项所述之I/O电路,其中该移位 器更包括: 一第三PMOS电晶体,其闸极耦接至其汲极;以及 一第四PMOS电晶体,其闸极耦接至其汲极,再耦接至 该第三PMOS电晶体之汲极; 其中该第三及该第四PMOS电晶体接收来自该压降 PMOS电晶体之该第一与该第二群组之汲极的差动偏 压之一互补对(pair),并且输出一固定偏压。 8.如申请专利范围第1项所述之I/O电路,其中该移位 器更包括: 一第一PMOS电晶体,耦接至该I/O电压; 一第一群组,其具有一或多个电容器,串联耦接至 该第一PMOS电晶体之一汲极,用以接收该输入讯号; 一第二PMOS电晶体,其与该第一PMOS电晶体相平行,耦 接至该I/O电压,其中该第二PMOS电晶体之闸极耦接 至该第一PMOS电晶体之汲极,以及该第一PMOS电晶体 之闸极耦接至该第二PMOS电晶体之汲极;以及 一第二群组,其具有一或多个电容器,串联耦接至 该第二PMOS电晶体之一汲极,用以接收该输入讯号 之一互补讯号; 其中该第一及第二PMOS电晶体之汲极提供该差动偏 压。 9.如申请专利范围第8项所述之I/O电路,其中该移位 器更包括: 一第一二极体,其与该第一PMOS电晶体相平行,耦接 至该I/O电压;以及 一第三PMOS电晶体,其闸极连接至其汲极,串联地耦 接至该第一二极体,再耦接至该第一PMOS电晶体之 汲极。 10.如申请专利范围第8项所述之I/O电路,其中该移 位器更包括: 一第二二极体,其与该第二PMOS电晶体相平行,耦接 至该I/O电压;以及 一第四PMOS电晶体,其闸极耦接至其汲极,串联耦接 至该第二二极体,再耦接至该第二PMOS电晶体之汲 极。 11.一种输入/输出(I/O)驱动器,包括: 一降压模组,其具有一或多个介于接地端与一输出 节点间串联耦接之NMOS电晶体; 一第一PMOS电晶体,耦接至一I/O电源电压; 一第二PMOS电晶体,串联耦接至该第一PMOS电晶体;以 及 一第三PMOS电晶体,串联耦接于该第二PMOS电晶体与 该输出节点之间; 其中该第一、第二与第三PMOS电晶体之闸极分别地 被一第一、第二与第三偏压所控制,使得每一跨于 该第一、第二与第三PMOS电晶体之压差不会超过一 既定値,藉此避免该第一、第二与第三PMOS电晶体 毁坏,且其中当该输出节点输出该I/O电压时,该第 一偏压约等于跨于该第一PMOS电晶体之压降加上三 倍的该第一PMOS电晶体之一临界(threshold)电压。 12.如申请专利范围第11项所述之I/O驱动器,其中当 该输出节点输出该I/O电压时,该第二偏压约等于该 I/O电压减掉跨于该第一PMOS电晶体之压降,再减掉 该第二PMOS电晶体之一临界电压。 13.如申请专利范围第12项所述之I/O驱动器,其中当 该输出节点输出该I/O电压时,该第三偏压约等于该 I/O电压减掉跨于该第一PMOS电晶体之压降,再减掉 该第三PMOS电晶体之一临界电压。 14.如申请专利范围第11项所述之I/O驱动器,其中当 该输出节点输出0V时,该第一偏压约等于该I/O电压 。 15.如申请专利范围第14项所述之I/O驱动器,其中当 该输出节点输出0V时,该第二偏压约等于该I/O电压 减掉跨于该第一PMOS电晶体之压降,再减掉该第二 PMOS电晶体之一临界电压。 16.如申请专利范围第15项所述之I/O驱动器,其中当 该输出节点输出0V时,该第三偏压约等于两倍的该 第三PMOS电晶体之一临界电压。 图式简单说明: 第1A图至第1C图系显示依据本发明实施例之3个具 有薄氧化层元件之I/O驱动器架构。 第2A图至第2B图系显示依据本发明实施例之2个移 位器架构。 第3图为一电路图系显示依据本发明实施例之具有 由一移位器所产生之一组差动偏压所控制之一I/O 驱动器之电路。
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