[发明专利]一种高可靠性三态输出电路

说明书

本发明公开了一种高可靠性三态输出电路，包括:信号控制模块，用于在控制信号Enable的控制下决定输出驱动模块的输出为三态还是跟随输入信号Input的变化；输出驱动模块，用于在该控制信号Enable为低时输出高阻态而在控制信号Enable为高时提供跟随输入信号Input的变化且能推动外部大电流负载的输出，通过本发明，可使电路在关闭时输出高阻态，而在电路开启正常输出时，能够产生正确控制信号包络关系以减小漏电流、延迟时间和翻转时间，提高输出电路和芯片的可靠性，并且相比现有技术的输出电路面积明显减小。

技术领域

本发明涉及一种输出电路，特别是涉及一种高可靠性三态输出电路。

背景技术

输入输出电路在芯片中承担传输信号，供电和ESD保护等作用。相比芯片内部而言，PCB板级的额定电压以及环境负载很大，因此输出电路输出最后一组PMOS驱动管和NMOS驱动管尺寸非常大。传统的输出电路如图1所示，控制信号通过2路对称的通路，一般为多级反相器串联以控制PMOS驱动管和NMOS驱动管工作。这样的做法需要较大的面积，并且在寄生电容电阻的影响下容易造成错误的包络关系从而影响最终输出信号的延迟时间、翻转时间，甚至在电源和地之间产生非常大的漏电流，影响芯片正常工作，烧毁芯片，造成芯片可靠性降低。

申请号为CN201180000690.5中国专利提供了一种I/O电路，如图2所示，其由升压模块产生2个反相信号，再通过2路个数不同的反相器输出控制信号OP和ON来分别控制PMOS和NMOS输出管，该专利是利用第一级升压模块的延时来实现OP/ON正确的包络关系，以增加芯片的可靠性，但忽视了2路反相器在实际版图中不同位置不同线道长度等会造成一定的寄生电容电阻从而影响OP/ON信号的时序关系。反相器个数越多，寄生电容电阻越大，最终控制信号OP/ON包络关系正确的可能性越小，效果不理想。该专利仍需要2路反相器输出控制信号，要求输出电路有较大的面积，且无法输出高阻态。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种高可靠性三态输出电路，以在电路关闭时输出高阻态，而在电路开启正常输出时，能够产生正确控制信号包络关系以减小漏电流、延迟时间和翻转时间，提高输出电路和芯片的可靠性，并且相比现有技术的输出电路面积明显减小。

为达上述及其它目的，本发明提出一种高可靠性三态输出电路，包括:

信号控制模块，用于在控制信号Enable的控制下决定输出驱动模块的输出为三态还是跟随输入信号Input的变化；

输出驱动模块，用于在该控制信号Enable为低时输出高阻态而在控制信号Enable为高时提供跟随输入信号Input的变化且能推动外部大电流负载的输出。

进一步地，所述输出驱动模块包括输出驱动PMOS管和输出驱动NMOS管，所述输出驱动PMOS管和输出驱动NMOS管的栅极分别连接所述信号控制模块的两个输出端，所述输出驱动PMOS管的漏极与输出驱动NMOS管的漏极相连组成输出节点连接至输出焊盘，所述输出驱动PMOS管的源极接电源，所述输出驱动NMOS管的源极接地。

进一步地，所述信号控制模块输入端连接该输入信号Input和该控制信号Enable，其输出端OP连接所述输出驱动PMOS管，用于控制所述输出驱动PMOS管开关；输出端ON连接所述输出驱动NMOS管栅极，用于控制所述输出驱动NMOS管开关。

进一步地，所述输出驱动PMOS管的尺寸和输出驱动NMOS管的尺寸相比内部电路而言较大，尺寸取决于ESD能力，芯片输出频率以及测试环境负载的要求。

进一步地，该信号控制模块包括一反相器、第一至第三NMOS管、第一至第三PMOS管。