「專利解密」中科藍訊介面電路設計方案 實現晶片電壓相容性多輸出

【嘉勤點評】中科藍訊發明的晶片中介面電路,只需要使用一組供電電壓即可實現多電壓輸出,可有效減少電路設計面積以及相關電子元器件的使用,能夠有效相容控制各種型別外部裝置。

集微網訊息,近日,根據上交所網站相關資訊,深圳市中科藍訊股份有限公司(以下簡稱“中科藍訊”)公佈了科創板IPO的首輪問詢答覆,其主要從事無線音訊SoC晶片生產,可以應用於TWS藍芽耳機等裝置中。

我們知道,當晶片與外部裝置互動資料時,通常需要介面電路,並且可能還需要設定有多個介面電路,典型的介面電路由緩衝級和驅動級組成,如下圖所示:

「專利解密」中科藍訊介面電路設計方案 實現晶片電壓相容性多輸出

其中,緩衝級負責接收邏輯訊號,進行電平轉換以及非交疊訊號產生等功能。驅動級負責輸出高低電平、推動片外負載、也兼具ESD保護功能。透過控制輸入訊號,可以在輸出引腳上得到“1”或者“0”。

在一些特定的情況下,介面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,每個介面電路可以設定有驅動級1和驅動級2,驅動級1需要第一供電電壓,驅動級2需要第二供電電壓,根據輸入訊號和選擇訊號選擇啟用相應驅動級,在輸出引腳上輸出不同的電壓。

因此,現有的方案中通常在每組電源上都需要設計ESD保護電路,這無疑佔用了較多的芯片面積以及晶片IO的位置,並導致了晶片成本的上升。

為此,中科藍訊在2021年4月2日申請了一項名為“介面電路及晶片”的發明專利(申請號:202110358655。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,發明了一種只需要使用一組供電電壓即可實現多電壓輸出的晶片技術。

根據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。

「專利解密」中科藍訊介面電路設計方案 實現晶片電壓相容性多輸出

如上圖,為該專利中發明的多電壓介面輸出電路的示意圖,該介面電路500包括緩衝級50、第一驅動級51,第二驅動級52以及電平控制模組53。緩衝級由一系列的緩衝器等部件組成,用於實現接收邏輯訊號進行電平轉換以及具有非交疊訊號產生等功能。

其可以接收來自處理器等類似功能模組的控制訊號,控制訊號包括選擇訊號和輸入訊號,緩衝級可以根據選擇訊號選擇啟用第一驅動級或者第二驅動級,根據輸入訊號在介面引腳50a上輸出相應的電壓訊號,從而得到不同幅度的脈衝訊號。

第一驅動級和第二驅動級是分別用於驅動介面引腳達到相應電壓的驅動電路模組,上圖中使用兩個MOS管組成驅動級。當介面電路處於不同輸出狀態時,將啟動不同的驅動級:在第一輸出狀態時啟用第一驅動級,使得介面引腳輸出第一電壓;在第二輸出狀態時啟用第二驅動級,使得介面引腳輸出第二電壓。

電平控制模組則分別與第二驅動級和介面引腳連線,在第二輸出狀態時,電平控制模組檢測介面引腳的電壓,並且在介面引腳的電壓提升至第二電壓時,控制第二驅動級停止提升介面引腳的電壓。

「專利解密」中科藍訊介面電路設計方案 實現晶片電壓相容性多輸出

如上圖,為這種電平控制模組的電路原理圖,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的源極連線到介面引腳,其柵極耦合至參考電壓。參考電壓是預設的電壓值,用於提供參考標準,當第一MOS管MN1在介面引腳的電壓達到第二電壓時,就會切換執行的狀態。

第二MOS管MP1的柵極用於接收輸入訊號,其漏極與第一MOS管MN1的漏極連線,負載電阻R1的一端耦合至供電電源,另一端分別與第二驅動級的P型MOS管的柵極和第二MOS管MP1的源極連線,以控制介面引腳的電壓值。

以上就是中科藍訊發明的晶片中介面電路的相關技術方案,在該方案中,只需要使用一組供電電壓即可實現多電壓輸出。因此,在有效減少電路設計面積的前提下,既減少了電子元器件的使用,還相容輸出多種脈衝訊號,從而能夠有效相容控制各種型別外部裝置。

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(校對/holly)

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