近日，根據(jù)上交所網(wǎng)站相關信息，深圳市中科藍訊股份有限公司(以下簡稱“中科藍訊”)公布了科創(chuàng)板IPO的首輪問詢答復，其主要從事無線音頻SoC芯片生產(chǎn)，可以應用于TWS藍牙耳機等設備中。
我們知道，當芯片與外部設備交互數(shù)據(jù)時，通常需要接口電路，并且可能還需要設置有多個接口電路，典型的接口電路由緩沖級和驅(qū)動級組成，如下圖所示：
其中，緩沖級負責接收邏輯信號，進行電平轉換以及非交疊信號產(chǎn)生等功能。驅(qū)動級負責輸出高低電平、推動片外負載、也兼具ESD保護功能。通過控制輸入信號，可以在輸出引腳上得到“1”或者“0”。
在一些特定的情況下，接口電路有時需要輸出不同的電壓，例如，在需要輸出兩種電壓時，每個接口電路可以設置有驅(qū)動級1和驅(qū)動級2，驅(qū)動級1需要第一供電電壓，驅(qū)動級2需要第二供電電壓，根據(jù)輸入信號和選擇信號選擇啟用相應驅(qū)動級，在輸出引腳上輸出不同的電壓。
因此，現(xiàn)有的方案中通常在每組電源上都需要設計ESD保護電路，這無疑占用了較多的芯片面積以及芯片IO的位置，并導致了芯片成本的上升。
為此，中科藍訊在2021年4月2日申請了一項名為“接口電路及芯片”的發(fā)明專利(申請?zhí)枺?02110358655.6)，申請人為深圳市中科藍訊科技股份有限公司。在該專利中，發(fā)明了一種只需要使用一組供電電壓即可實現(xiàn)多電壓輸出的芯片技術。
根據(jù)目前該專利公開的相關資料，讓我們一起來看看這項方案吧。
如上圖，為該專利中發(fā)明的多電壓接口輸出電路的示意圖，該接口電路500包括緩沖級50、第一驅(qū)動級51，第二驅(qū)動級52以及電平控制模塊53。緩沖級由一系列的緩沖器等部件組成，用于實現(xiàn)接收邏輯信號進行電平轉換以及具有非交疊信號產(chǎn)生等功能。
其可以接收來自處理器等類似功能模塊的控制信號，控制信號包括選擇信號和輸入信號，緩沖級可以根據(jù)選擇信號選擇啟用第一驅(qū)動級或者第二驅(qū)動級，根據(jù)輸入信號在接口引腳50a上輸出相應的電壓信號，從而得到不同幅度的脈沖信號。
第一驅(qū)動級和第二驅(qū)動級是分別用于驅(qū)動接口引腳達到相應電壓的驅(qū)動電路模塊，上圖中使用兩個MOS管組成驅(qū)動級。當接口電路處于不同輸出狀態(tài)時，將啟動不同的驅(qū)動級：在第一輸出狀態(tài)時啟用第一驅(qū)動級，使得接口引腳輸出第一電壓;在第二輸出狀態(tài)時啟用第二驅(qū)動級，使得接口引腳輸出第二電壓。
電平控制模塊則分別與第二驅(qū)動級和接口引腳連接，在第二輸出狀態(tài)時，電平控制模塊檢測接口引腳的電壓，并且在接口引腳的電壓提升至第二電壓時，控制第二驅(qū)動級停止提升接口引腳的電壓。
如上圖，為這種電平控制模塊的電路原理圖，檢測單元主要包括第一MOS管MN1、第二MOS管MP1和負載電阻R1，其中，第一MOS管MN1的源極連接到接口引腳，其柵極耦合至參考電壓。參考電壓是預設的電壓值，用于提供參考標準，當?shù)谝籑OS管MN1在接口引腳的電壓達到第二電壓時，就會切換運行的狀態(tài)。
第二MOS管MP1的柵極用于接收輸入信號，其漏極與第一MOS管MN1的漏極連接，負載電阻R1的一端耦合至供電電源，另一端分別與第二驅(qū)動級的P型MOS管的柵極和第二MOS管MP1的源極連接，以控制接口引腳的電壓值。
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