[发明专利]一种输入电压检测电路及其接口电路

说明书

一种输入电压检测电路及其接口电路，包括第一钳位电路、第二钳位电路、第一ESD保护器件、第二ESD保护器件、第一阻性元件、第二阻性元件、第一二极管、第二二极管、电容和反相器。其中，两个钳位电路其中一个用于耐受输入的正电压，另外一个用于耐受输入的负电压，可以实现输入电压范围拓宽的基础上，不损伤电路元件。本发明在不损失延时和阈值精度的条件下，既可以拓宽输入电压范围，又可以保护器件的栅极不损坏，同时解决输入电压范围及ESD保护问题。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及检测电路，特别涉及一种用于正负电压信号输入的输入级电压检测电路及其信号接口电路。

背景技术

输入级电压检测电路的基本要求是在很宽的输入范围内能够有效的解析输入电压对应的逻辑电平值，且不能对电路本身造成损害。此外输入级检测电路的延时需要很低、阈值电压要求精确，且输入端口需要满足指定等级的静电放电ESD保护能力。

输入级电压检测电路也简称为输入级电路或输入保护电路，图1所示的是传统采用内部供电的输入级电路，包括ESD器件E₁，电阻R₁和反相器INV₁，其中ESD器件E₁的阴极与电阻R₁的一端相连并定义为输入端IN，ESD器件E₁的阳极与公共接地VSS相连，电阻R₁的另一端与反相器INV₁的输入端相连，反相器INV₁的输出端即为输入级的输出端，反相器INV₁的逻辑电源和逻辑地分别与内部电源VDD和公共接地VSS相连。该结构采用传统的ESD保护电路，为了保证输入级兼容TTL电平，输入级反相器通常采用稳压后的电源供电。但是该结构的缺点是：输入端IN输入电压范围较低，输入端IN的最高工作电压不能超过反相器的栅极击穿电压，并且由于齐纳击穿电流过大，输入电压被钳位于-0.7V左右，因此IN的最低工作电压也不能够低于-0.7V。

为了提高输入电压工作范围，现有技术提出一种改进的具有保护的输入级电压检测电路，在传统输入级电压检测电路中采用一对ESD器件，并给反相器增加了一个并联的齐纳二极管，如图2所示，包括ESD器件E₂和E₃、电阻R₂、齐纳二极管Z₁和反相器INV₂，其中ESD器件E₂的阴极与电阻R₂的一端相连，并定义为输入端IN，ESD器件E₂的阳极与ESD器件E₃的阳极相连，ESD器件E₃的阴极与公共接地VSS端相连。电阻R₂的另一端与齐纳二极管Z₁的阴极相连，并与反相器INV₂的输入端相连，INV₂的输出端定义为输入级电路的输出端。齐纳二极管Z₁的阳极与反相器INV₂的逻辑地与公共接地VSS相连，INV₂的逻辑电源与内部电源VDD相连。该结构正向输入范围受到齐纳二极管的击穿电压限制仅约5～6V，且齐纳击穿时电流很大；负压输入范围虽然有所扩大，但是当负电压低于-0.7V时依然存在地端至输入端的漏电，增加的负压范围是以牺牲输入电流为代价达到的。

发明内容

针对传统输入级电压检测电路输入电压范围窄的问题，本发明提出了一种宽输入范围的输入级电压检测电路，在不损失延时和阈值精度的条件下，既可以拓宽输入电压范围，又可以保护器件的栅极不损坏，同时解决输入电压范围及ESD保护问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：