【專利解密】中科藍訊接口電路設(shè)計方案 實現(xiàn)芯片電壓兼容性多輸出

【嘉勤點評】中科藍訊發(fā)明的芯片中接口電路，只需要使用一組供電電壓即可實現(xiàn)多電壓輸出，可有效減少電路設(shè)計面積以及相關(guān)電子元器件的使用，能夠有效兼容控制各種類型外部設(shè)備。

近日，根據(jù)上交所網(wǎng)站相關(guān)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(fù)，其主要從事無線音頻SoC芯片生產(chǎn)，可以應(yīng)用于TWS藍牙耳機等設(shè)備中。

我們知道，當芯片與外部設(shè)備交互數(shù)據(jù)時，通常需要接口電路，并且可能還需要設(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(yīng)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(shè)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(dǎo)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(shù)。

根據(jù)目前該專利公開的相關(guān)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(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)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(yù)設(shè)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。

以上就是中科藍訊發(fā)明的芯片中接口電路的相關(guān)技術(shù)方案，在該方案中，只需要使用一組供電電壓即可實現(xiàn)多電壓輸出。因此，在有效減少電路設(shè)計面積的前提下，既減少了電子元器件的使用，還兼容輸出多種脈沖信號，從而能夠有效兼容控制各種類型外部設(shè)備。

（holly）

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