[实用新型]GPIO电路及芯片

说明书

本实用新型涉及芯片制造领域，提供一种GPIO电路及芯片。该GPIO电路包括第一供电电源、第二供电电源、电源比较和选择电路、IO电路以及过压和防漏处理电路。电源比较和选择电路分别与第一供电电源、第二供电电源以及过压和防漏处理电路连接，用于从第一供电电源以及第二供电电源输出的电平中选择较高的电平为过压和防漏处理电路供电。IO电路分别与过压和防漏处理电路、垫片以及芯片的逻辑单元连接。过压和防漏处理电路用于防止IO电路在GPIO引脚上为高电平时发生过压或漏电。该GPIO电路具有较高的耐压性，能够有效保护电路中的MOS管，同时还能够将GPIO电路与外部设备之间的漏电电流控制在极低水平，改善芯片的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及芯片制造技术领域，提供一种GPIO电路及芯片。

背景技术

目前，随着电子设备的普及，各种类型的芯片被大量制造生产。图1 示出了芯片的基本模块示意图，参照图1，GPIO(General Purpose Input Output，通用输入输出)电路通常设置在芯片的逻辑单元(负责完成芯片的主要运算处理功能)与GPIO引脚之间，用于实现二者的匹配。

在标准的CMOS工艺中，GPIO电路主要是由若干MOS管搭建起来的， MOS管通常可以分为两种基本类型：PMOS管和NMOS管。图2示出了两种基本类型的MOS管。参照图2，MOS管有4个接线端子，给这4个端子分别加合适的电压，就可以令MOS管按既定的方式工作。基于既定的生产工艺，要求MOS的4个端子两两之间的电压差V12、V21、V23、V32、V13、 V31、V24以及V42不超过某个范围。工艺所要求的这个电压范围，就是 MOS管的工作电压。

在当前标准的CMOS工艺中，MOS管的典型工作电压为3.3V，最高可忍受的工作电压不超过3.3V的10％，即不超过3.6V。然而在实际中，GPIO 引脚上的电平很可能超过3.6V，导致MOS管无法正常工作甚至发生损坏，严重影响芯片的使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种GPIO电路及芯片，以解决上述技术问题。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

第一方面，本实用新型实施例提供一种GPIO电路，GPIO电路分别连接芯片的逻辑单元以及GPIO引脚，GPIO电路包括：第一供电电源、第二供电电源、电源比较和选择电路、IO电路以及过压和防漏处理电路；

第一供电电源在芯片处于正常工作状态时输出第一电平，第一供电电源在芯片处于低功耗工作状态时输出零电平；

第二供电电源输出第二电平，第二电平低于第一电平；

电源比较和选择电路分别与第一供电电源、第二供电电源以及过压和防漏处理电路连接，用于从第一供电电源以及第二供电电源输出的电平中选择较高的电平为过压和防漏处理电路供电；

IO电路分别与过压和防漏处理电路、GPIO引脚对应的垫片以及逻辑单元连接，用于将逻辑单元的输出信号输出至垫片，以及将垫片的输入信号输入至逻辑单元；

过压和防漏处理电路用于防止IO电路在GPIO引脚上为高电平时发生过压或漏电。

在第一方面的一种可能的实现方式中，电源比较和选择电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管以及第一电容；

第一PMOS管的漏极与第一供电电源连接，第一PMOS管的栅极与第二供电电源连接，第一PMOS管的源极分别与第一PMOS管的衬底、第二PMOS 管的源极、第二PMOS管的衬底、第一电容的第一端以及过压和防漏处理电路连接；

第二PMOS管的漏极与第二供电电源连接，第二PMOS管的栅极与第一供电电源连接；

第一电容的第二端接地。