[实用新型]用于改进负载独立缓冲器的装置和系统

说明书

技术领域

本发明的实施例总地涉及处理器领域。更具体地，本发明的实施例涉及用于通过减小缓冲器的晶体管的电过应力并针对负载独立缓冲器产生具有确定性的占空比的输出，来改进负载独立缓冲器的装置、系统和方法。 

背景技术

图1示出了转换速率（slew rate）受控的输出缓冲器100，其在节点Vo和Vf之间具有反馈电容器CF。节点Vo表示外部输入-输出（I/O）盘，其中CL是节点Vo上的负载电容。晶体管P1和N1表示输出缓冲器100的驱动器。晶体管P3、N3和P2、N2分别表示至驱动器晶体管P1和N1的预驱动器，并且将输入信号V_i驱动到所述驱动器。晶体管P4和N4是反馈网络的一部分，其理论上允许节点Vo处的缓冲器转换速率取决于反馈电容器CF和晶体管P1与N1产生的开关电流。本文的术语“晶体管”和“设备”是可互换使用的。 

本文的术语“转换速率”是指从（例如）高于节点Vo上的信号的低信号电平10-20%的电压点和（例如）低于节点Vo上的信号的高信号电平10-20%的电压点测量的节点Vo处的信号的上升和下降时间。 

然而，图1的转换速率受控的输出缓冲器100遭受晶体管P4和N4的晶体管稳定性问题，其中该稳定性问题是由节点Vf上电压的过冲导致的。例如，考虑当节点Vf初始处于其最高可能电压Vcc-Vtp时缓冲器100的工作状态，其中Vcc是电源电平，并且其中Vtp是晶体管P4的阈值电压。继续该示例，考虑输出缓冲器接收模式，即晶体管P4、N4、P1和N1，全部断开。由于反馈电容器CF的节点上的电耦合，在节点Vo上的盘电压切换/转变时，节点Vf将充电。当节点Vf充电时，晶体管P4将最终导通，并且使得节点Vf稳定到Vcc+|Vtp|电平。当节点Vf在充电并且节点Vo（也称为盘）从逻辑低电平切换到逻辑高电平时，节点Vf将经历来自盘的强 耦合，而导致节点Vf上的过冲电压比Vcc+|Vtp|电平高得多。 

该过冲电压导致设备P4和N4上的电过应力，由此使得那些设备比缓冲器100的其他设备老化得更快。这种过冲电压还可能是由于晶体管P1和N1导通的数量上的任何失配而导致的。这些过冲将最终导致缓冲器出现故障，因为设备P4和N4将被节点Vf上的过冲损坏。节点Vf上的过冲还导致在缓冲器100的发送模式期间第一信号转变上占空比的不确定性。 

发明内容

本发明的实施例涉及用于减小晶体管的电过应力并用于针对负载独立缓冲器产生具有确定性的占空比的输出的装置、系统和方法。在一个实施例中，所述装置包括：反馈电容器，其电耦合在缓冲器的输入端子和输出端子之间；以及开关，其电并联于所述反馈电容器，并且用于响应于控制信号使所述反馈电容器电短路，其中，所述开关导致所述输入端子上确定性的电压电平。 

在一个实施例中，所述系统包括：嵌入式多媒体卡（eMMC）单元；以及具有耦合到所述eMMC单元的输入-输出（I/O）接口的处理器，所述I/O接口包括：反馈电容器，其电耦合在缓冲器的输入端子和输出端子之间；以及开关，其电并联于所述反馈电容器，并且用于响应于控制信号使所述反馈电容器电短路，其中，所述开关导致所述输入端子上确定性的电压电平。 

在一个实施例中，所述方法包括：将反馈电容器电耦合在缓冲器的输入端子和输出端子之间；以及响应于控制信号而通过开关来电短路，其中，所述开关电并联于所述反馈电容器，并且其中，所述开关导致所述输入端子上确定性的电压电平。 

附图说明

根据下文给出的详细描述以及本发明各种实施例的附图，将更全面地理解本发明的实施例，然而，这些详细描述和附图不应视为将本发明限制到特定实施例，而是仅用于解释和理解。 

图1是现有技术的转换速率受控的输出缓冲器，其遭受内部晶体管的 电过应力和输出处不确定性的占空比。 

图2是根据本发明一个实施例的改进的负载独立缓冲器的高级电路图。 

图3是根据本发明一个实施例的用于改进负载独立缓冲器的电路。 

图4是根据本发明一个实施例的具有用于控制开关来去除电过应力并使占空比为确定性的电路的输入-输出（I/O）缓冲器。 

图5是根据本发明一个实施例的用于改进负载独立缓冲器的方法流程图。 

图6A是根据本发明一个实施例的具有通信耦合到嵌入式多媒体卡（eMMC）的负载独立缓冲器的智能设备（例如，平板计算机、智能电话）。