[发明专利]宽电压范围输入接口

说明书

本发明公开了一种集成电路，包括被配置为接收输入信号的输入端子，被配置为提供控制电压的参考电压节点以及传输晶体管，传输晶体管包括耦合到第一节点的第一端子，耦合到参考电压节点的控制端子以及耦合到输入端子的第二端子。控制电压具有足以允许信号从第二端子传输到第一端子的控制电压电平。传输晶体管被配置为响应于低于第一电压电平的输入信号的电压电平而线性地将输入信号线性传输到第一节点，并且被配置为响应于高于第一电压电平的电压电平而将输入信号的电压受限版本传输到第一节点。最多可忽略不计的直流电流通过输入端子流入第二端子。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及向负载提供接口的集成电路。

背景技术

提供能够正确接收来自模拟控制器或数字控制器的信号的集成电路接口需要能够处理宽范围的输入电压电平的能力。例如，常规数字控制器驱动具有低至2.5V的高电压电平的信号。然而，常规模拟控制器输出具有至少20V的高电压电平的信号。这种大信号会损坏典型的集成电路器件。因此，期望提供能够接收和处理可能具有宽范围电压电平的信号的接口的技术。

发明内容

集成电路包括被配置为接收输入信号的输入端子，被配置为提供控制电压的参考电压节点以及传输晶体管，传输晶体管包括耦合到第一节点的第一端子、耦合到参考电压节点的控制端子以及耦合到输入端子的第二端子。控制电压具有足以允许信号从第二端子传递到第一端子的控制电压电平。传输晶体管被配置为响应于低于第一电压电平的输入信号电压电平而线性地将输入信号线性传输到第一节点，并且被配置为响应于高于第一电压电平的电压电平而将输入信号的电压受限版本传输到第一节点。传输晶体管可以是具有高漏极至源极击穿电压(drain-to-source breakdown voltage)的横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。第一端子可以是源极端子，第二端子可以是漏极端子，以及控制端子可以是栅极端子。传输晶体管可以是场效应晶体管，第一端子可以是源极端子，第二端子可以是漏极端子，以及控制端子可以是栅极端子。低于第一电压电平的输入信号可导致传输晶体管的漏极至源极电压小于传输晶体管的栅极至源极电压与传输晶体管的阈值电压之间的差值，并且传输晶体管和输入信号的阈值电压高于第一电压电平可以导致传输晶体管的漏极至源极电压大于传输晶体管的栅极至源极电压与传输晶体管的阈值电压之间的差值。传输晶体管可以向输入端子提供电容性负载。在操作中，最多，可忽略不计的直流电流通过输入端子流入第二端子。

集成电路可以包括耦合到输入端子和第二端子的静电放电保护电路。输入端子可以包括焊盘结构(pad structure)。输入信号可以是具有在0V至2V的范围内的电压电平的数字信号，并且第一节点上的第二电压电平可以至多是控制电压与传输晶体管的阈值电压之间的差值，传输晶体管是场效应晶体管，第一端子是源极端子，第二端子是漏极端子，以及控制端子是栅极端子。输入信号可以是具有在0V到至少10V的范围中的电压电平的模拟信号，并且第一节点上的第二电压电平可以至多是控制电压与传输晶体管的阈值电压之间的差值，传输晶体管是场效应晶体管，第一端子是源极端子，第二端子是漏极端子，以及控制端子是栅极端子。第一节点上的信号可具有至少比输入端上的最大可允许电压电平小一个数量级的峰值电压电平，并且控制电压可具有至少比输入端子上的最大可允许电压电平小一个数量级的控制电压电平。集成电路可以包括钳位电路(clamp circuit)，钳位电路被配置为限制第一节点上的信号的第二电压电平。集成电路可以包括：比较器电路，其被配置为响应于大于预定电压电平的第二电压电平而提供具有第三电压电平的输出信号，并且被配置为响应于小于预定电压电平的信号的第二电压电平而提供具有第四电平的输出信号。第二电压电平可以比输入信号的最大可允许电压电平小一个数量级。集成电路可以包括参考电压发生器，该参考电压发生器被配置为产生具有第一直流电压电平的第一参考电压，第一直流电压电平对处理、电源电压和温度变化基本上不敏感。集成电路可以包括充电泵，充电泵被配置为促进第一直流参考电压以产生具有基本稳定的直流电压电平的控制电压，该直流电压电平对处理、电源电压和温度变化基本不敏感。