发明名称 具有3.3伏特输出与5伏特输入容差的互补型金氧半(CMOS)输入/输出电路
摘要 在设计超大型积体(VLSI)晶片时,由5伏特的设计转移到较低电压的设计时,例如是3.3伏特,此时具不同电源的元件相互面接是一个无法避免的问题。本发明提供简单且不昂贵的电路,此电路提供充份轨对轨(rail torail)输出电压摆幅并预防金氧半场效应电晶体的绝缘阱上的PN接合面变为正向偏压。可防止过多的泄漏电流与可能发生的元件损害(当P通道金氧半场效应电晶体绝缘阱上的PN接合面变为正向偏压时会产生)。
申请公布号 TW289114 申请公布日期 1996.10.21
申请号 TW085102950 申请日期 1996.03.12
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 廖宏仁
分类号 G11C5/14 主分类号 G11C5/14
代理机构 代理人 郭鸿宾 台北巿嘉兴街一七九之六号
主权项 1. 一种具有3.3伏特输出与5伏特输入容差的互补型金氧半(CMOS)输入/输出电路,该电路包括:一具有第一电压准位的第一电压馈送节点;一具有参考电压准位的参考电压馈送节点;一具有输出电压准位的输出节点;一具有三位控制输入、一逻辑控制输入、一第一输出、一第二输出和一第三输出的逻辑控制电路;一具有源极、吸极、和闸极的第一P通道金氧半场效应电晶体,其中该第一P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该逻辑控制电路的第一输出且该第一P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到第一电压馈送节点;一具有源极、吸极、和闸极的第一N通道金氧半场效应电晶体,其中该第一N通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该逻辑控制电路的第二输出,该第一N通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到参考电压馈送节点且该第一N通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该输出节点;防止漏电的装置,连接在第一P通道金氧半场效应电晶体的吸极与第一N通道金氧半场效应电晶体吸极,用以防止从该输出节点流经该第一P通道金氧半场效应电晶体到第一电压馈送节点的泄漏电流;和输出电压提升装置,其中之该输出节点电压被提到第一电压准位当该第一P通道金氧半场效应电晶体被打开时。2. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中该避免漏电电路的装置包括有一具有源极、吸极、和闸极的第二N通道金氧半场效应电晶体;其中该第二N通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该逻辑控制电路的第三输出,该第二N通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第一P通道金氧半场效应电晶体的吸极,且该第二N通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到第一N通道金氧半场效应电晶体的吸极。3. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中之该电压提升的装置包括:一具有一第一输入、一第二输入、和一输出的〝及反电路〞(ANDINVERT),其中该及反电路的第一输入连接到该输出节点且该及反电路的第二输入被连接到该逻辑控制电路的第三输入;一具有源极、吸极、闸极、和绝缘阱的第二P通道金氧半场效应电晶体,其中该第二P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该及反电路的输出且该第二P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该输出节点;一具有源极、吸极、闸极、和绝缘阱的第三P通道金氧半场效应电晶体,其中该第三P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第二P通道金氧半场效应电晶体的源极且该第三P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该第一电压馈送节点;一具有源极、吸极、闸极、和绝缘阱的第四P通道金氧半场效应电晶体,其中该第四P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该第一电压馈送节点,该第四P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第二P通道金氧半场效应电晶体的绝缘阱,该第四P通道金氧半场效应电晶体的绝缘阱被连接到第三P通道金氧半场效应电晶体的吸极;一具有源极、吸极、闸极、和绝缘阱的第五P通道金氧半场效应电晶体,其中该第五P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第三P通道金氧半场效应电晶体的闸极和该第四P通道金氧半场效应电晶体的闸极,该第五P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该逻辑控制电路的第三输出,该第四P通道金氧半场效应电晶体的源极和绝缘阱被连接到该输出节点;和一具有源极、吸极、闸极、和绝缘阱的第三N通道金氧半场效应电晶体,其中该第三N通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第三P通道金氧半场效应电晶体的闸极和该第四P通道金氧半场效应电晶体的闸极,第三N通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该逻辑控制电路的第三输出,和第三N通道金氧半场效应电晶体的源极和绝缘阱被连接到该参考电压节点。4. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中该第一电压准位大约是3.3伏特。5. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中该输出电压准位大约是在0到5.0伏特之间。6. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中该参考电压准位大约是0伏特。7. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中在该控制逻辑电路的第三输出上的信号为该控制逻辑电路的三位(Tristate)控制输入上的信号的反向値。8. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中之在该控制逻辑电路第一输出的信号为逻辑1准位(当在该逻辑控制电路的逻辑控制输入上的信号是逻辑0准位或在三位控制输入上的信号是逻辑1准位时),为逻辑0准位(当该逻辑控制电路的逻辑控制输入上的信号是逻辑1准位和在三位控制输入上的信号是逻辑0准位时)。9. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中之在该控制逻辑电路第二输出之信号为逻辑1准位(当在该逻辑控制电路的逻辑控制输入上的信号是逻辑0准位且在三位控制输入上的信号是逻辑0准位时),为逻辑0准位(当在该逻辑控制电路的逻辑控制输入上的信号是逻辑1准位或在三位控制输入上的信号是逻辑1准位时)。10. 如申请专利范围第1项的输出电路,其中控制逻辑电路进一步包括:一具有闸极、源极、和吸极的第六P通道金氧半场效应电晶体,其中该第六P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制逻辑电路的逻辑控制输入,该第六P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该第一电压馈送节点,该第六P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该控制逻辑电路的第一输出;一具有闸极、源极、和吸极的第七P通道金氧半场效应电晶体,其中该第七P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制逻辑电路的第三输出,该第七P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该第一电压馈送节点,该第七P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该控制逻辑电路的第一输出;一具有闸极、源极、和吸极的第八P通道金氧半场效应电晶体,其中该第八P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制逻辑电路的三位控制输入,该第八P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该控制逻辑电路的第一输出,该第八P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该控制逻辑电路的第二输出;一具有闸极、源极、和吸极的第四N通道金氧半场效应电晶体,其中该第四N通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制逻辑电路的第三输出,该第四N通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该控制逻辑电路的第一输出,该第四N通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该控制逻辑电路的第二输出;一具有闸极、源极、和吸极的第五N通道金氧半场效应电晶体,其中该第五N通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制逻辑电路的逻辑控制输入,该第五N通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该控制逻辑电路的第二输出,该第五N通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该参考电压节点;一具有闸极、源极、和吸极的第六N通道金氧半场效应电晶体,其中该第六N通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制逻辑电路的三位控制输入,该第六N通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该控制逻辑电路的第二输出,该第六N通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该参考电压节点;和一具有输入和输出的反向器,其中该反向器的输入被连接到该控制逻辑电路的三位控制输入和该反向器的输出被连接到该控制逻辑电路的第三输出。11. 一种电压提升电路,该电路包括:一具有第一电压准位的第一电压馈送节点;一具有输出电压准位的输出节点;一具有参考电压准位的参考电压馈送节点;一控制输入节点;提升该输出节点电压之装置,当该控制输入节点的信号是逻辑値1和该输出节点的电压超过一临界电压时,电压提升至该第一电压准位。12. 如申请专利范围第11项的电压提升电路,其中在该输出节点上提升电压的装置进一步包括:一具有一第一输入、一第二输入、和@ps9,9 一输出的及反电路(AND INVERT),其中该及反电路的第一输入被连接到该输出节点且该与反电路的第二输入被连接到该控制输入节点;一具有源极、闸极、吸极、和绝缘阱的第二P通道金氧半场效应电晶体,其中该第二P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该及反电路的输出且该第二P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到该输出节点;一具有源极、闸极、吸极、和绝缘阱的第三P通道金氧半场效应电晶体,其中该第三P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第二P通道金氧半场效应电晶体的源极且该第三P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该第一电压馈送节点;一具有源极、闸极、吸极、和绝缘阱的第四P通道金氧半场效应电晶体,其中该第四P通道金氧半场效应电晶体的源极被连接到该第一电压馈送节点,该第四P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第二P通道金氧半场效应电晶体的绝缘阱,和该第四P通道金氧半场效应电晶体的绝缘阱被连接到第三P通道金氧半场效应电晶体的吸极;一具有源极、吸极、闸极、和绝缘阱的第五P通道金氧半场效应电晶体,其中该第五P通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第三P通道金氧半场效应电晶体的闸极和该第四P通道金氧半场效应电晶体的闸极,该第五P通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制输入节点,和该第四P通道金氧半场效应电晶体的源极和绝缘阱被连接到该输出节点;和一具有源极、吸极、闸极、和绝缘阱的第三N通道金氧半场效应电晶体,其中该第三N通道金氧半场效应电晶体的吸极被连接到第三P通道金氧半场效应电晶体的闸极和该第四P通道金氧半场效应电晶体的闸极,第三N通道金氧半场效应电晶体的闸极被连接到该控制输入节点,和第三N通道金氧半场效应电晶体的源极和绝缘阱被连接到该参考电压节点。13. 如申请专利范围第11项的电压提升电路,其中该第一电压准位大约是3.3伏特。14. 如申请专利范围第11项的电压提升电路,其中该输出电压准位大约是在0到5.0伏特之间。15. 如申请专利范围第11项的电压提升电路,其中该参考电压准位大约是0伏特。16. 如申请专利范围第11项的电压提升电路,其中该临界电压约是2.0伏特。图示简单说明:第1图示一由控制逻辑电路驱动的互补型金氧半输出缓冲电路之先前技术线路图。第2图示本发明具有漏电控制与电压提升电路的互补型金氧半输出缓冲电路的方块图。第3图示本发明的互补型金氧半输出缓冲电路、控制逻辑电路、电流泄漏控制和电压提升电路的示意图。第4图示本发明的互补型金氧半输出缓冲电路、泄漏电流控制和控制逻辑电路的示意图。第5图表示本发明的互补型金氧半输出缓冲电路、泄漏电
地址 新竹巿科学工业园区园区三路一二一号