近日，根據(jù)上交所網(wǎng)站相關(guān)信息，深圳市中科藍(lán)訊股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中科藍(lán)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(lán)牙耳機(jī)等設(shè)備中。

我們知道，當(dāng)芯片與外部設(shè)備交互數(shù)據(jù)時(shí)，通常需要接口電路，并且可能還需要設(shè)置有多個(gè)接口電路，典型的接口電路由緩沖級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)組成，如下圖所示：

其中，緩沖級(jí)負(fù)責(zé)接收邏輯信號(hào)，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換以及非交疊信號(hào)產(chǎn)生等功能。驅(qū)動(dòng)級(jí)負(fù)責(zé)輸出高低電平、推動(dòng)片外負(fù)載、也兼具ESD保護(hù)功能。通過控制輸入信號(hào)，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(shí)需要輸出不同的電壓，例如，在需要輸出兩種電壓時(shí)，每個(gè)接口電路可以設(shè)置有驅(qū)動(dòng)級(jí)1和驅(qū)動(dòng)級(jí)2，驅(qū)動(dòng)級(jí)1需要第一供電電壓，驅(qū)動(dòng)級(jí)2需要第二供電電壓，根據(jù)輸入信號(hào)和選擇信號(hào)選擇啟用相應(yīng)驅(qū)動(dòng)級(jí)，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(jì)ESD保護(hù)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(lán)訊在2021年4月2日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“接口電路及芯片”的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枺?02110358655.6)，申請(qǐng)人為深圳市中科藍(lán)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(shí)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(xiàng)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(jí)50、第一驅(qū)動(dòng)級(jí)51，第二驅(qū)動(dòng)級(jí)52以及電平控制模塊53。緩沖級(jí)由一系列的緩沖器等部件組成，用于實(shí)現(xiàn)接收邏輯信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換以及具有非交疊信號(hào)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(hào)，控制信號(hào)包括選擇信號(hào)和輸入信號(hào)，緩沖級(jí)可以根據(jù)選擇信號(hào)選擇啟用第一驅(qū)動(dòng)級(jí)或者第二驅(qū)動(dòng)級(jí)，根據(jù)輸入信號(hào)在接口引腳50a上輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，從而得到不同幅度的脈沖信號(hào)。

第一驅(qū)動(dòng)級(jí)和第二驅(qū)動(dòng)級(jí)是分別用于驅(qū)動(dòng)接口引腳達(dá)到相應(yīng)電壓的驅(qū)動(dòng)電路模塊，上圖中使用兩個(gè)MOS管組成驅(qū)動(dòng)級(jí)。當(dāng)接口電路處于不同輸出狀態(tài)時(shí)，將啟動(dòng)不同的驅(qū)動(dòng)級(jí)：在第一輸出狀態(tài)時(shí)啟用第一驅(qū)動(dòng)級(jí)，使得接口引腳輸出第一電壓;在第二輸出狀態(tài)時(shí)啟用第二驅(qū)動(dòng)級(jí)，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(dòng)級(jí)和接口引腳連接，在第二輸出狀態(tài)時(shí)，電平控制模塊檢測(cè)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(shí)，控制第二驅(qū)動(dòng)級(jí)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(cè)單元主要包括第一MOS管MN1、第二MOS管MP1和負(fù)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(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)谝籑OS管MN1在接口引腳的電壓達(dá)到第二電壓時(shí)，就會(huì)切換運(yùn)行的狀態(tài)。

第二MOS管MP1的柵極用于接收輸入信號(hào)，其漏極與第一MOS管MN1的漏極連接，負(fù)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(dòng)級(jí)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。