TW407397B - Reduced voltage input/reduced voltage output tri-state buffers and methods therefor - Google Patents

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407S97 A7 B7_ 五、發明説明（f ) 發明#暑 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是有關於緩衝電路。更特別地是，本發明是有 關緩衝電路其能接收降低之電壓輸入信號，並且以降低 之電壓輸出信號以驅動輸出。 在某些電路或積體電路，可以使用緩衝電路以接收一 輸入信號，並起源或匯集足夠的電流以驅動一輸出導體 (例如一匯流排導體），或是另外電路之輸入閘極以饗 應信號輸入。緩衝電路之一種熟知型式是三態緩衝電路 。三態緩衝電路具有一輸出端，其為三態，高或低。此 能使緩衝電路成為三態之能力是持別地有用當多個緩衝 電路被耦合至同一負載，因為此允許那些未處於活性狀 態以驅動匯流排的緩衝電路可以與匯流排解除耦合，以 致可避免匯流排上作信號競爭。 為了方便討論，第1圖圖示說明一簡化之習知技術之 反相三態緩衝電路100 ，其包括4個串聯之電晶體102 ，1 0 4 , 1 0 6及108 。p-型之場效應電晶體（p-FET)102 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 被耦合以包圍vDD,而僅在當致能信號是高時才能導電 。諳注意除非另外指出，在此之所有之電晶體均為場效 應電晶體（FETS)。型之電晶體108被耦合至接地，也 僅在當致能信號是高時（即，當致能N信號是低時）才 導電。當致能信號是低時，電晶體1 〇 2及1 0 8斷開，因 而诰成輸出的三狀態。 當輸入信號是高且致能信號是高時，η - F E T 1 0 6及 n-FET 108將導電而將輸出拉至接地。同時，P-FET 104 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 at B7五、發明説明（x ) 是斷開以將輸出與VDD解除耦合。相反地，當輸入信號 是低而致能信號是高時，P-FET 1G2與104將導電將輸 出拉至VDD。同時，n-FET 106是斷開以將輸出與接地 解除網合。可以察覺的是，此反相之三態緩衝電路1〇〇 之輸出是其輸入值的倒數。 雖然第1圔之緩衝電路已存在了相當長的時間，它是 有缺點的。例如，因為三態緩衝電路100將其輸入反相 ，它須要一串接結構，以得到一非反相之三態緩衝電路 。為了串接，此反相之三態緩衝電路1〇〇之輸出可以被 串接至另一値反相之三態緩衝電路100之輸入，以獲得 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，方之夠等在法 如小中足此此無 例大徑有果-致 <寸途中如低導 體尺下徑為太能 晶在拉途因能可 電 } 或此是可 ， 之 8 上在這量時 聯10拉得。流準 串及此使置電位 個 6 在以裝的壓 410為 ，的出電 。用，因大接輸之 路使 4 是的連所欲 電级10這當聯路所 衝出，。相串電至 緩輸 2 價是等衝動 態在10代須此緩驅 三 ，體之必過則載 之者晶大置通，負 相進電重裝以小出 反有之成個流很輸 非更聯造一 電置將 一 串面每的裝當 其驅載 路 , 地負 。電 載當至容衝 負適接電緩 容以連之態 電，到路三 的力測電將 體電感衝是 導的以緩點 出大可態缺 輸更路三個 了一 電他一 加要衝其另 增須緩及之 置面動以構 裝方驅容結 的這為電示 大路因之顯 C 用電 。體所 遲使衝載導中 延，緩負電圖 的而動出出 1 受然驅輸輸第 接 在動的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 407397 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 B7五、發明説明（3 ) 100反栢，通常不能K降低電壓輸入/降低電壓輸出之 三態鍰衝電路來運作。降低之電壓輸入是指輸入電壓低 於供應給晶片之完整的V DD 。在某些情況之下，此降低 的電壓可能足夠的低（例如，1伏特）而接近電晶體之 臨界電鼯（通常是在0.7伏特或K上）。同樣地，降低 的電壓輸出是指輸出電壓其低於供給晶片之完整的VDD 。因為降低之電颳信號（即，信號其振幄大小是在降低 之電壓範圍之内）在降低電路電力消耗方面有用的。而 無法將三態鑀衝器100反相Μ作為降低電壓之緩衝器來 運作，此代表一嚴重之缺點。 為了瞭解在鑀衝降低電壓信號所遭遇的問題，考慮設 想在一種情況，其中反相之三態緩衝器1〇〇之輸入是埵 輯地高，但是由一個降低之電壓信號來代表（例如約1 伏特）。在此情況之中，不但n-FET106如所期望地導 電，而且P-FET 104亦可輕微地接通，造成漏電電流通 過P-FET 104 (從Vdd經P-FET102 )。此漏電電流之出 規降低了鍰衝電路輸出上的信號（及/或大幅地增加了 電功率的消耗）。 第2圖說明另一個先前技術之三態媛衝電路，其是屬 於非反相型式。然而，此非-反相三態媛衝電路150再 次被發琨不能Μ —降低電壓輸入/降低電壓輸出之媛衝 電路而連作。為了瞭解非-反相三態鑀衝電路150之操 作，以及其在此方面的缺點，考慮設想一種情況當輸入 信號具有一完整的電壓範圍（即，從接地電位至VDD ) -5- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 407337 A7 B7 五、發明説明（4 ) 。當在線152上EU信號是低，P-FET 130是接通以将節 點154拉至VDD並且將輸出P-FET 156斷開。同時’節 點158藉由反相器之操作而變高。此高節黏158將 n-FET 162接通以將節點164拉低，因而將輸出H-FET 166 斷開❶因此，當致能信號EN變低時，輸出168與緩衝電路 之其餘部份解除耦合。如同可以看出，一個低的EN信號 造成緩衝電路150之三態。 當致能信號EN變高且輸入U0是高（例如，在VDD) ，此高輸入170造成n-FET 172導電。因此，節點164 被拉至接地電位，因而將輸出n-FET 166斷開，並將輸 出168與接地解除耦合。同時，此高致能信號“造成 n-FET 174也導電。因此，節點154被拉低。注意當输 入170是高的時P-FET 176被斷開，其將節點154與VDD 解除耦合。此低節點154將输出p-FET 156接通造成輸 出168被拉至VDDe因此，一高輸入170與高致能信號 EN造成輸出168變高至VDD。 相反地，當致能信號EN是高並且輸入170是低（例如 ，大約是接地電位），此低輸入170造成n-FET 172斷 開而將節點164與接地解除耦合。此低輪入170也造成 P-FET 176接通。随著p-FET 176被接通節點154被拉高 ,且輸出P-FET 156被斷開，因此將輸出168與VDD解 除網合。因為n-FET 174已經接通（由於高致能信號〇) ，當P-FET 176導電時節點164被拉高，因此接通n-FET 166將輸出168拉至接地。因此一低输入170及高致能 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *va 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 ay B7五、發明説明（4 ) 信號EH造成輸出168變低。 然而，非一反相三態緩衝電路150 ,當須要將一降壓 輸人信號傳導至其輸出時並不能蓮作。此習知技術缓衝 電路之缺點部份起因於，此輸入信號被使用於控制一或 多個電晶體閘極。當如此使用時，此輸入信號之降低電 壓之範圍造成一些P-FET輕徹地接通，甚至當此信號是 邏輯地高《例如，如果高邏輯狀態是以一降低之電壓信 號來代表（例如IV對2.5 V或是整個VDD範圍之較高者） ，此高邏輯輸入是以例如，在輸入170具有1伏待之降 低電壓來代表。 隨箸在輸入170具有1伏特n-FET 172將被接通，但 P-FET 176可能亦被接通雖然是輕撤地接通。這是因為 如果2.5V之VpD是在P-FET 176之源極，並且P-FET 176 之臨界電壓是0.7V。此在P-FET 176之閘極出現的IV可 能會造成此電晶體輕撤地接通。換言之，當它應該是斷 開時，在P-FET 176有漏電流流過。當此兩個電晶體均 導電時，電力的消耗不當地增加。隨著電晶體172與176 均接通，在敵點154及184之電壓可能不穩定及/或不 足夠良好界定，以將P-FET 156接通並將n-FET 166斷開 ，而將輸出168拉至所欲之高邏輯值。 從以上所述可以發覺，希望能有一種三態緩衝電路，以及其製造方法，其可以被使用於降低電壓信號之應用。 發明總秫 本發明在一實施例之中，是有關於一種三態緩衝電路 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 40^97 A7 B7五、發明説明（l ) 用於在緩衝輸入節點接收一輸入信號，並且镳應於一緩 衝致能信號，傳導一輸出信號至緩衝輸出節點。此緩衝 電路包括一網合至緩衝輸入節點之輸入級》此輸入級被 設計，在當緩衝致能信號被致能時，接收輸入信號。此 緩衝電路更包括一耦合至輸入级之位準移位级。此位準 移位级被配置，在當緩衝致能信號被致能時，輸出一組 位準移位級控制信號以響應輸入信號β此組位準移位级 控制信號之電壓範圍是高於與輸入信號有關之電壓範圍 。此緩衝電路也包括一耦合至位準移位級之輸出級。此 輸出级被設計，在當緩衝致能信號被致能時，在緩衝輸 出節點，輸出一輸出倍號，以轡_此組位準移位級控制 信號。此輸出信號之電壓範圍是低於此組位準移位級控 制信號之電壓範圍。此输出级在當緩衝致能信號被除能 時，將緩衝輸出節點與輸入级以及位準移位級解除耦合。 在另一實施例中，本發明是有關一種方法以提供一輸 出信號以響應一輸入信號。此方法包括使用緩衝電路之 一輸入级以接收輸入信號。此方法更包括形成，使用緩 衝電路之一位準移位級，一組對輸入信號轡應之控制信 號。此組控制信號的電壓範圍是高於與輸入信號有關之 電壓範圍。此外，包括使用緩衝電路之輸出级，以輸出 一輸出信號，以響應此組控制信號。與此輸出信號有關 之電壓範圍是低於控制信號之電壓範圍。 本發明之此等以及其他的待點，將於以下之圖式以及 本發明詳細的描述中作更詳盡之説明。 -8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） A7__^五、發明説明（？） 圖 蜃 簡 之 式 佳 ： 更件 至元 獲構 而結 ，之 明同 說柑 的表 細代 詳是 下碼 以號 及考 以參 圖的 附同 由相 證藉中 將其 明 ， 發解 本瞭 之 以 路 f I tpBT 得 緩 態 三 相 反 之 術 技 知 習 之 化 簡1 示 顯 。 圖論 1 討 第便 方 可 衝 不。緩 亦路態 其電三 ff b , 9 /1 路緩簡 電之一 衝出之 緩輸例 態壓施 三電實 之低一 術降之 技 \ 明 知入發 習輸本 一 壓據 另電根 示低示 顯降顯 圖為圖 2fF3 第於第 用 壓 電 之 低 降 過 通 能 其 路 電 衝 緩 態 三 個! 表 代 它 > ο 路號 電信 例 施 實 〇 1 號 之信 明壓 發電 本之 據低 根降 並過 ，通 細能 仔其 常 ， 非路 得電 示衝 顯緩 圖態 4 三 第個

低設 降代 之替 It 伊種 施各 實之 種路 各電 之衝 明緩 發態 本三 據之 根出 示輸 顯壓 圖電 12低 第降 至 \ 圖入 5 輸 第壓 B 註 之 明 發 明 說 細供 詳提 作便 例以 施節 實細 明的 説殊 個特 數多 之許 示示 所掲 中 ， 圖中 附述 如描 考之 M參下 將以 明在 發 〇 本述 描 —--------k— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 技些 此一 知之 熟節 於細 對殊 ，持 地等 顯此 明有 很沒 ，在 而以 然可 。明 解發 瞭本 的 ， 底言 徹而 一 士 明人 發之 本術 描本 細了 詳糊 未模 並地 ，要 中必 子非 例便 的以 他 ， 其驟 在步 〇 程 行製 實或 下 / 之及 況構 情結 «{''J'^、'J 白 部知 全熟 或述 電輸 低調 降強 之於 效用 有使 常以 非 ， 一 路 中衝 例緩 施態 實三 1 出 在輸 ，壓 於電 關低 是降 明 \ 0 發入 明本輸 發 壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 Χ 297公釐） 407397 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（^ ) 出信號其具有一降低之電壓範圍以響應亦具有降低電壓 範圍之輸入信號。在一實施例中，此創新之降低電壓輸 入/降低電壓輸出三態緩衝電路，包括一輸入级以接收 降低電壓輸入信號，一位準移位级將所接收之降低電壓 輸入信號轉換成内部位準移位级控制信號，其具有較高 之電壓範圍，用以控制三態緩衝電路之輸出级。 當此三態緩衝電路藉由使緩衝致能信號去能而産生三 態，它基本上是與負載解除耦合。當此電路不是三態時 ,此輸出级輸出，以罌應内部位準移位級控制信號，其 為在降低電壓範圍内之一邏輯高或邏輯低之緵衝輸出信 號Ο 在某些情況之下，此緩衝電路被配置成不須要使用輸 入信號，其具有降低之電壓範圍，以控制輸入级的電晶 體閘極。這是與第1圖與第2圖之習知技術之情況相反 ,其中使用輸入信號以直接控制電晶體閘極。為了控制 輸出级，此輸入信號較佳是使用位準移位级而提昇至一 較高的電壓位準。因此，此輸入信號可能具有一電壓範 圍實質上並不大於電晶體之臨界電壓，此事實並不降低 緩衝電路之性能表現。 本發明之特色與優點可以參考以下之圖而獲得較佳的 瞭解。第3圖圖示說明，根據本發明之一實施例之一簡 化之三態緩衝電路200 ,包括輸入級202 ,位準移位级 204 ,以及輸出级206 。如所示，此緩衝致能信號被耦 合至輸入級202 ，以控制其中之電晶體。其將在端子208 -1 0 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 A7 B7五、發明説明（9 ) 之降低電壓輸入信號傳給位準移位级2Q4 如在此稍後 顯示，在某些實施例中也使用緩衝致能信號，以控制位 準移位级204及/或輸出级206之内的信號傳導。 在位準移位级204内，其中之電晶體將所接收之輸入 信號移位至一較高之電壓範圍以控制輸出级206之内電 晶體之閘極。此較高的電壓控制信號允許輸出級206之 内之電晶體可以以一較高的超過驅動電壓來控制，因此 允許輸出级206内之電晶體起源/匯集大量的電流，因 此更快地驅動聯接至緩衝輸出的負載至一所欲之降低電 壓位準。 第4圖圖示並根據本發明之一實施例詳細說明，一個三 態緩衝電路300 β其代表一個非反相三態鍰衝器能夠接 收降低之電壓輸入，並以其降低之電壓輸出以驅動負載 。緩衝電路300包括一輸入级302 , —位準移位級304 ,以及一輸出级306 。輸入移位级302包括兩锢場效應 電晶體（FET) 308 ,及310 ,其閘極由導體312上之緩 衝致能信號ΕΝΡ來控制。當緩衝致能信號被致能時（即 當信號ΕΝρ是高時），此降低之電壓輸入信號在緩衝輸 入節點314被接收，並由場效應電晶體308及310傳導 給節點316及318 。 應該注意到，雖然F Ε Τ 3 0 8及3 1 0在圖中以低-臨界 n-FETs來代（此低的臨界特性由環繞電晶體符號之圓圈 來代表），此並非一必要條件，只要此等輸入電晶體之 臨界電壓低於輸入電壓範圍。然而，對此等電晶體而言 -11- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 a7 B7五、發明説明（) ，較佳（但非必須）使用低臨界電晶體。通常，低臨界 FET可能有較通常之FET (其可能在Q.6V至0.7V左右） 為低的臨界電壓（例如，約0.4V至0.5V)。 位準移位鈒304接收從輸入级302來之信號並將所接 收的信號移至較高之電壓範圍，以控制輸出级306中之 FET 320及322之閘極。取決於在輸入節點314上之降低 電壓之輸入信號之值，輸出级306輸出一邏輯低（VSS ) 或一邏輯高（降低電壓範圍之高值，或在此是 。因此，形成一降低電壓輸入/降低電壓輸出之緩衝電 路。 如同電晶體310與308 ，輸出電晶體320與322在圖 中是以低臨界n-FET來代表（此低臨界特點由圍嬈電晶 體符號之圓圈來代表）。雖然低臨界電晶體被所偏好以 作為輸出電晶體以作最適性能表現《但也可能使用一種 電晶體其可能具有一更典型之臨界電壓範圍。 為了方便作更進一步的瞭解，現在將三態緩衝電路300 的蓮作作詳細說明。設想一種情況，其中緩衝致能信號 被去能以使得三態缓衝器能進入三態模式，在第4圖的 電路中，當在導體312上之信號ENP是低時，進入三態 模式。隨著低的信號ΕΝρ ，η-型FET 3 0 8及310被斷開， 因此避免信號在輸入節點314被傳導至位準移位級304。 反相器324造成信號ENc (其為信號Efip之倒數）在 導體326上變高，因此將三態反相器328置入高阻抗狀 態，並將三態反相器之輸出與其輸入解除耦合。一高信-12- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 407397 A7 B7 ____ 五、發明説明（11 ) 號ENc亦將n-FET 330接通而將節點332拉低，因而將 η-型FET 320斷開。因此，緩衝器輸出334與電歷源V降低 3 3 6解除網合。 * 在導體上之低的信號ENp將P-型FET 338接通’ 因此將節點318拉高Μ將n-FET 340接通。當FET 340導 電時，節點342被拉至Vss，因而將偉準移位級304之

P-FET 344接通。當FET 344導電時，節點316被拉至VDD (藉由Vdd電壓源346 >而將P-FET 348斷開，因而將節 點342與VDD電懕源350解除耦合，並將節點342保持 I。》 在Vss位準（此由於FET 340導電）。 因為節點342是低，FET 322亦為斷開，因此將鍰衝 輪出334與Vss解除耦合。随著FET 320與322被斷開 »> ，緩衝輸出334與此嬡衝電路之其餘部份，及 Vss解除網合。換言之，媛衝電路300成為三態，並與 負載解除娥合。 當鑀衝致能信號被致能（即，當第4圖之EN p信號是 高時），緩衝電路300被從三態模式取出。因此，在緩 衝輸出334上之電壓值將在〇〜之範圍内變化，以 降低 響應在輸入節點314上之電壓值。 設想一種情況，當信號ENp是高，且一 Vss電壓位準 出規於輸人節點314上。此高信號ENp造成FET 308及 310接通，將Vss電壓位準各別傳導至節點318與316 。因為FET 310導電，節點316變低K接通FET 34δ , 藉以將節點342拉至V如（藉由V DD電壓源350 )。因 -13- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 ^------1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 407397 A7 B7 五、發明説明（12 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為ENp是高且其反栢ENc信號是低，三態反相器328將 酣點342上之值傳導給節點332 ，造成節點332變低 (因為三態反相器328將相對於其輸入之輸出反相）。此 低信號EHc將PET 330斷開，藉Μ將節點332與Vss解 除耦合。因為節點332是在V ss , FET 320斷開W便將 緩衝_出3 3 4 與V 電壓源336解除耦合。 ^ ; 降低 低節點318 (P-FET 338藉由高ENp信號而斷開K確 保節點318保持低〉將FET 3 40斷開W將節點342與Vss 解除耦合並確保節點342保持在VDD位準（由於FET348 導電之事實）。隨著節點342在高的VDD位準，此完全 的Vdd電臞被施加於輸出FET 322之閘極，W允許FET 320經由鑀衝輸出334去起源電流至負載，並很快地將 鍰衝輪出334拉至VSS電壓位準。因此，位準移位鈒ϋ -厂、 304之出現存在，允許電晶體320及322之閘極被控制 信號所控制其完整的電壓範圍是V ss -V DD 。從Μ上所 述可Μ察覺，在當緩衝電路300不處於三態時，在輸入 節點314上之一輸人信號Vss ，造成在輸出節點334上 出現一輸出信號VSS 。 設想一種情況當信號ENp是高（即，緩衝電路30 0不 是處於三態）且在輸入節點314上出現一 電壓位 準。·此高信號ΕΝρ造成FET 308與310接通，而將V降低 電壓位準各別傳導給節點318與316 。因為FET 308導 電，電壓位準被傳導給節點318 ,因而接通PET 340 ,而將節點342拉至Vss 。當節點342被拉至Vss -14- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 A7 B7五、發明説明（13 ) ,P-FET 344則完全被接通將節點316拉至VDD (藉由 VDD電壓源346 )。因此316是在VDD，雖然FET 310 之導電只造成V g %被從輸入節點3 1 4傳導至節點3 1 6 。 因為節點316是在Vdd電壓，此完整之VDr>電壓被施 加於P-PET 348之閘極，K將FET 3 4δ完全斷開。因而將 節點342與VDD電壓源350解除耦合並確保節點3 42停 留在Vss位準。應該察覺位準移备級30 4也運作，K將 在節點342之電壓穗定在Vss值，Μ確保FET 322完全 保持斷開，而將鍰衝輸出334與VSS解除耦合。否則的 話，在當V 被藉由PET 310被傳導至節點316時， FET 348可能會輕微地接通，而將在節點342之電壓拉 至所欲之Vss值之上，因而降低其性能表現及/或造成 鑀衝電路運作失常及/或消耗不當數量之電力。 當信號ENp是高，而其反相信號ENe是低時，在節點 342上之VSS值造成節點332變成VDD (因為三態反相 器328輸出其輸入之反相值）。此低信號ENc也將FET 330斷開，而將節點332與VSS解除聯结。隨著節點 332之處於高的Vdd位準，此完整之Vdd電壓被施加至 輸出FET 320之閘極，而允許FET 320經由緩衝輸出334 將電流發源至負載，並快速地將緩衝輸出334拉至ν#% 電顒位準（藉由V p车低1電壓源3 3 6 )。因此，位準移位 级304之存在出現，允許電晶體320與322之閘極被控 制信號控制，其具有從Vss至V DD之完整之電壓範圍。 因此可以由Μ上敘述察覺，在當緩衝電路300不處於三 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α·4規格（210Χ297公釐） 407397 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7五、發明説明（W ) 態時，在輸入節點314上之一 V#%輸入信號會造成在 輸出節點334上出現一 Vjj#低輸出信號。 請注意雖然鑀衝電路300被設計成為一非反相之三態 鑀衝電路，但此非必要◊因此，在此本發明並不須要被 限制於降低電壓輸入/降低電壓輸出之三態緩衝電路之 反相（或非反相）之特色。 藉使用具有完整電壓範圍（vss -vDD )之控制信號以 控制輸出FET 320及322之閘極，而獲得一較高之超過驅 動電壓，Μ將這些FET接通或斷開。如果此降低之電壓 V降低被使用來控制這些輸出FET之閘極，此等FET必 須大一些，Μ便在相同的時間内起源/匯集，相同數量 的電流。因為本發明使用具有完全電壓範圍（Vss -VDD) 之控制信號來控制輸出FETs 3 20及322之閘極，此等FET 可Μ被作得小一些，而減少了其在晶片上使用的空間。 減少輸出FET之尺寸大小也減少了聯結至緩衝電路之 電容負載。此在應用方面是有利的，其中使用多個緩衝 電路Μ增強在一共同匯流排導體上的信號，而多個緩衝 電路輸出級可Μ被耦合至共同匯流排。藉由減少在每一 鍰衝電路中之輸出級之輸出FET有關之大小及電容，則 較少之電容負載被呈現於實際上驅動此匯流排導體之鍰 銜電路。隨著降低之電容負載，其潛能及電力消耗被有 利地降低。 第5至12_描述各種替代實皰例，其顯示各種典範的 方式，其中可Μ設計輸入級，位準移位級，及/或輸出 赛 IiT-^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙珉尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 407397 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 (1乂 ) 1 1 I 级 〇 在 此 等 圖 之 每 一 個 中 > 使 用 位 準 移 位 级 以 增 強 降 低 1 1 | 電 壓 之 輸 入 信 號 成 為 具 有 較 大 電 壓 範 圍 之 控 制 信 號 以 控 1 制 在 輸 出 级 中 之 輸 出 電 晶 體 Π-«* 〇 此 輸 出 電 晶 體 在 V 降 低 與 讀 1 1 v SS 之 間 以 串 聯 方 式 連 接 i 以 在 降 低 之 電 壓 範 圍 内 輸 出 閲 讀 1 背 1 信 號 〇 而 隨 箸 位 準 移 位 级 來 的 較 高 電 壓 控 制 信 號 將 此 等 面 之 1 注 I 輸 出 電 晶 體 接 通 及 斷 開 〇 此 等 電 晶 體 可 以 有 利 地 起 源 或 意 事 1 匯 集 大 量 之 電 流 9 而 以 降 低 之 潛 能 來 驅 動 負 載 〇 項 再 1 填 1 在 第 5 圖 中 9 是 藉 由 一 N0R 閘 極 39 2 而 非 如 第 4 圖 情 寫 本 況 中 之 __- 三 態 反 相 器 來 執 行 此 位 準 移 位 級 〇 在 第 6 圖 中 頁 1 1 9 是 使 用 一 傳 導 閘 極 40 2 而 非 位 準 移 位 级 0 傳 導 閘 極 1 I 4 0 2 蓮 作 5 以 在 節 點 40 4 及 4 0 6 兩 節 點 之 間 傳 導 電 壓 9 1 1 以 響 應 控 制 信 號 40 8 及 4 1 0 〇 位 準 移 位 级 包 含 傳 導 閘 極 1 訂 4 0 2 > 電 晶 體 4 1 2 4 1 4 及 4 1 6 9 以 確 保 當 具 有 降 低 電 1 I 壓 ( 例 如 1 伏 恃 ) 之 邏 輯 高 信 號 出 現 於 緩 衝 輸 入 時 » 節 1 1 點 40 4 保 持 低 〇 第 6 圖 緩 衝 器 之 其 餘 部 份 以 大 致 與 第 4 1 1 圖 之 緩 衝 器 相 類 似 的 方 式 運 作 〇 由 於 此 掲 示 » 對 於 熟 知 1 r 此 技 術 之 人 士 可 以 很 容 易 地 了 解 第 6 圖 緩 衝 器 之 蓮 作 〇 1 在 第 7 圖 中 9 在 位 準 移 位 级 中 使 用 一 反 相 器 50 2 9 以 1 | 提 供 具 有 在 V SS 與 v DD 之 間 之 電 壓 範 圍 之 控 制 信 號 給 輸 | 出 電 晶 體 〇 其 顯 示 兩 反 相 器 被 械合 至 電 晶 體 504 之 閘 極 1 » 以 起 源 足 夠 之 電 流 以 適 當 地 控 制 電 晶 體 50 4 〇 然 而 > 1 I 它 們 可 以 被 省 略 如 果 此 緩 衝 致 能 信 號 可 以 足 夠 地 控 制 電 1 1 晶 體 504- 0 在 輸 出 级 有 三 個 輸 出 電 晶 am* 體 9 其 中 電 晶 體 1 1 504 動 作 在 當 信 號 EN P 是 低 時 快 速 地 將 V 降 低 電 壓 源 與 1 1 -1 7 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（16) 輸出解除耦合.。然而，作為抵換，各個輸出電晶體504 itnii 及506可Μ被須要更大K降低在Vg#電壓源K及輸出 之間的串聯電胆。此更大的電晶體506可以造成更高的 電容負載，尤其當多個三態鍰衝器被聯结至相同的輸出 。在第8圖中，加上輸出電晶體602 Μ確保，在當ΕΝρ 信號是低時，亦快速地將VSS與輸出解除耦合。再次，卿& 此柢換造成更大的電晶體602與604 ，Μ克服串聯電阻 。第7與8圖之鍰衝器的其餘部份Μ大致上類似第4圖 之鑀衝器的方式運作。而由於此揭示說明，此等媛衝器 之蓮作可Μ很容易地被熟知此技術的人士所瞭解。 在第9鬮中，於位準移位級中使用一個三態反相器 702 。此三態反相器ίί)2Κ如同第4圖之三態反相器 328相類似的方式運作。於第10圖中，輸出級中之電晶 體802與804被耦合至信號ENpx (由位準移位级之反相 器8〇6與8〇8所錳生），Μ方便將輸出與Vss及V降低 快速解除聯结。然而，在輸出級所存在的4個串聯電晶 體，可能須要使用更大的裝置Μ克服串聯電胆。在第11 _中，輸出與Vss之解除聯結是Μ在第4圖之缓衡器中 相同的方式來執行。輸出與V # &之解除聯結是由電晶 _ 902來完成，然而其可能的代價是須要對電晶體902 與904使用較大的裝置。在第12圖中，輸出與V jr条值^之 解除耦合是與第4圖之緩衝器中所使用之相同的方式來 實行。輸出與vss之解除耦合是由電晶體1002來完成， 然而其可能的代價是須要對電晶體1002與1004使用更大 -1 8 ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 407397 A7 B7 五、發明説明（17 ) 的裝置。第9至12圖之其餘的緩衝器是Μ與第4圖中之 緩衝器大致類似的方式運作。而此等鍰衝器的運作可Μ 由於此揭示說明的其餘部份，而為熟知此技術的人士很 容易地瞭解。 雖然本發明是藉由數個圖示說明的實胞例加以描述， 但是其修改，變換組合，Κ及等同物亦靨於本發明之範 圃。應該注意的是存在著許多替代的方式Κ實行本發明 的裝置與方法。因此，Μ下所附之申請專利範圍可以被 認為包括所有瑄些修改，變換組合，以及等同物，而屬 於本發明之精神與範圍。 β------ir------.il (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 at B7 五、發明説明（18 ) 符號之說明 100 反 相 二 態 緩 JStfT 衝 電 路 102,104,106,108 電 晶 體 130,176 p - ，場 效 應 電 晶 體 1 50 , 200,300 三 態 緩 衝 電 路 152 線 154,158,164,316,318 節 點 156 輸 出 P - 場 效 應 電 晶體 160,324 反 相 器 162,172,174 η - 場 效 應 電 晶 體 166 輸版-場效應電晶體 168 輸 出 170 輸 入 202,302 輸 入 級 204,304 位 準 移 位 级 206,306 輸 出 鈒 208 端 子 308 , 3 1 0 場 效 atg 應 電 晶 體 312,326 導 體 314 鍰 Str- 衝 輸 入 節 點 334 緩 衝 輸 出 346,350 V DD 電 壓 源 392 N0R 閘 極 402 傳 導 閘 極 -20- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝.

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（ 19 408,410 502,806,808 504,506,602 702 A7 B7 控制信號 反相器 輸出電晶體 三態反相器 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. Μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 21- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

1. 公告胃笨 157號”降低疆輸入/降低離輸出之三態緩衝器及其方法”， 407397 (88 年6 m 申請專利範圍 信輸 入導 輸傳 收點 接節 點出 節輸 出衝 輸緩 衝在 緩而 在’ 於號 用信 ，能 路致 電衝 衝緩 緩於 態應 三響 種並 一號 計 設 被 级 入號 輸信 該入 ，輸 點該 節收 入接 輸， 衝時 緩能 該致 :至被 括合號 包耦信 其級能 ，入致 號輸衝 信一緩 出 當 配位 被移 级準 位位 移組 準一 位出 該輸 級時 入能 輸致 該被 至號 合信 0 転 級致 位衝 移緩 準當 位在 一 , 置 制 ； 控圍 级範 位壓 移電 準之 位關 組相 該號 ， 信 號入 信輸 入該 輸於 該高 應是 響圍 以範 號壓 信電 制之 控號 級信 及 以 計 設 被 级 出 輸 該 级 位 移 準 位 該 至 合 耦 其 级 出 輸 點號 節信 出制 輸控 衝级 緩位 該移 在準 ，位 時組 能該 致應 被響 號以 信 ， 能號 致信 衝出號 緩輸信 該該出 當出輸 在輸該 ， 上 * 制 控 级 位 移 準 位 組 該 於 低 是 圍 範 壓 電 之 該解 ’級 時位 能移 去準 被位 號及 信以 能级 致入 衝輸 緩該 該與 當點 而節 ， 出 圍輸 範衝 壓緩 電將 的级 號出 信輸 出 輸 該 中 其 路 .電 衝 緩 態 三 之 項 1-篥 圍 範 利 。專 合請 耦申 除如 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言. ^丨. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第更 一 準 至位 合壓 耦電 被之 級供 位提 移所 準源 位壓 該電 ,一 源第 壓bb 電供 一 提 第其 至 ， 合源 耦壓 被電 級二 入 輸 該 中 其 路 電 衝 緩 態 三 之 項 2 第 圍 範 。利 壓專 電請 之申 高如 電衝 應緩 效該 場由 二是 第極 値閘 一 之 及體 以晶 體電 晶應 電效 應場 效二 場第 一 及 第一 値第 一 該 括 ， 包體 级晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 公告胃笨 157號”降低疆輸入/降低離輸出之三態緩衝器及其方法”， 407397 (88 年6 m 申請專利範圍 信輸 入導 輸傳 收點 接節 點出 節輸 出衝 輸緩 衝在 緩而 在’ 於號 用信 ，能 路致 電衝 衝緩 緩於 態應 三響 種並 一號 計 設 被 级 入號 輸信 該入 ，輸 點該 節收 入接 輸， 衝時 緩能 該致 :至被 括合號 包耦信 其級能 ，入致 號輸衝 信一緩 出 當 配位 被移 级準 位位 移組 準一 位出 該輸 級時 入能 輸致 該被 至號 合信 0 転 級致 位衝 移緩 準當 位在 一 , 置 制 ； 控圍 级範 位壓 移電 準之 位關 組相 該號 ， 信 號入 信輸 入該 輸於 該高 應是 響圍 以範 號壓 信電 制之 控號 級信 及 以 計 設 被 级 出 輸 該 级 位 移 準 位 該 至 合 耦 其 级 出 輸 點號 節信 出制 輸控 衝级 緩位 該移 在準 ，位 時組 能該 致應 被響 號以 信 ， 能號 致信 衝出號 緩輸信 該該出 當出輸 在輸該 ， 上 * 制 控 级 位 移 準 位 組 該 於 低 是 圍 範 壓 電 之 該解 ’級 時位 能移 去準 被位 號及 信以 能级 致入 衝輸 緩該 該與 當點 而節 ， 出 圍輸 範衝 壓緩 電將 的级 號出 信輸 出 輸 該 中 其 路 .電 衝 緩 態 三 之 項 1-篥 圍 範 利 。專 合請 耦申 除如 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言. ^丨. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第更 一 準 至位 合壓 耦電 被之 級供 位提 移所 準源 位壓 該電 ,一 源第 壓bb 電供 一 提 第其 至 ， 合源 耦壓 被電 級二 入 輸 該 中 其 路 電 衝 緩 態 三 之 項 2 第 圍 範 。利 壓專 電請 之申 高如 電衝 應緩 效該 場由 二是 第極 値閘 一 之 及體 以晶 體電 晶應 電效 應場 效二 場第 一 及 第一 値第 一 該 括 ， 包體 级晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） C8 D8 407397 六、申請專利範圍 致能信號所控制，該第一與第二場效應電晶體之第一 端子是被設計以接收該輸入信號。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4.如申請專利範圍第3項之三態緩衝電路，其中該第一 與第二場效應電晶體之第二端子是各自被耦合至位準 移位级之第一與第二輸入節點。 5.如申請專利範圍4項之三態緩衝電路，其中該位準 移位级包括一第三場效應電晶體，一第四場效應電晶 體，以及一第五場效應電晶體， 一該第三場效應電晶體之閘極被耦合至該位準移位 级之第一輸入節點以及該第四場效應電晶體之第一端 子，該第四場效應電晶體之一閘極被耦合至該第三場 效應電晶體的第一端子， 該第五場效應電晶體之一閘極被耦合至該輸入節點 ，該第五場效應電晶體之一第一端子被耦合至vss 。 6. 如申請專利範圍第5項之三態緩衝電路，其中該第三 及第四場效應電晶體代表P-型場效應電晶體，該第一 ，第二，及第五場效應電晶體代表η -型場效應電晶體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7. 如申請專利範圍第5項之三態緩衝電路，更包括一値 三態反相電路，該三態反相電路之一第一三態反相電 路端子被耦合至第三場效應電晶體之第一端子及第五 場效電晶體之一第二端子，該三態反相電路之一第二三 態反相電路端子被耦合至該輸出级的一輸入節點，該 三態反相電路之一第三三態反相電路端子被耦合至該 緩衝致能信號。 -2 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） A8407397 I六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 反輸至 出聯 兩 輸與 ： 信高 ，圍 括供一源 一器合 輸串 該 該源 括 制是 號範 包提第壓 括相耦 該相 中 中壓 包 控圍 信壓 更極於電 包反被。中個 其 其電 ， 組範 出電 出閘是 一 更該出子其兩 ，。，一 法；一壓 輸之 輸之體第 ，，輸端，的 路體路第 方號成電 個關 該體晶該 路出器路路間 電晶電在 之信形的及一有 中晶電 ， 電輸相電電之 衝電衝其 號入以號以.出號 其電應合 衝器反相衝 5 緩應緩， 信輸，信，輸信 ，應效131 鍰相該反緩^態效態體。入收级制圍以出。法效場相 態反，態態與 三場三晶合輸接位控範，輸圍方場二式 三與號三三源 之型之電耦應以移組壓級該範之二第方 之入信四之壓 項Π-項應柑響級準該電出與壓項第及聯 項輸能第項電 。9 是2效式以入位，之輸，電12及一串 7 器致一 2 一 體第體第場方號輸之號關之號之第一第以 第相衝之第第晶圍晶圍出的信之路信有路倍號圍第該間 圍反緩路圍在電範電範輸聯出路電入號電制信範之，之 範 一該電範括應利應利値串輸電衝輸信衝控制利级號地 利有至相利包效專效專多以供衝緩該入緩組控專出信接 專具合反專是場請場請括間提緩該應輸該該該請輸制與 請其耦態請要出申出·申包之種用用響該用應於申該控源 申器被三申主輸如輸如级SS一使使以與使響低如對組壓 如相入該如級之.個 ·出 V. 號於 以是. 該電 • . 0 12 3 ir^- (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 ?88 D8六、申請專利範圍 與接地被設計成在該緩衝電路之輸出，提供與該輸出 信號有關之電壓範圍。 14.如申請專利範圍第12項之方法，更包括提供一緩衝 致能信號，其被設計成在當此緩衝致能信號被去能時 ，從耦合於該緩衝電路之負載，使得此缓衝電路成為 三態。 1 5 . —種三態緩衝電路，用於在緩衝輸入節點接收輸入 信號，並饗應於一緩衝致能信號，傳導輸出信號至緩 衝輸出節點，包括： 輸入裝置，用於在當緩衝致能信號被致能時，接收 該輸入信號，該輸入裝置被耦合至該緩衝輸入節點； 位準移位裝置，用於在當該緩衝致能信號被致能時 ，輸出一組控制信號以饗應該輸入信號，該位準移位 裝置被耦合至該輸入裝置，該組控制信號之電壓範圍 是高於與該輸入信號有關之電壓範圍；以及 輸出裝置，其耦合至該位準移位裝置，該輸出裝置 被設計成，在當該緩衝致能信號致能信時，在該鍰衝 輸出節點上輸出信號，以響應該組控制倍號，該輸出 信號的電壓範圍是低於該組控制信號之電壓範圍， 而當緩衝致能信號被去能時，該輸出裝置將緩衝輸 出節點與該輸入裝置及該位準移位裝置解除耦合。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之三態緩衝電路，其中該輸 出裝置被耦合於第一電壓源，該位準移位裝置被耦合 於第二電壓源，其提供之電壓高於第一電壓源所提供 -25- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407397 g D8六、申請專利範圍 之電壓位準。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之三態緩衝電路，其中該輸 入裝置包括一第一場效應電晶體與一第二場效應電晶 體，該第一與第二場效應電晶體之閘極由該緩衝致能 信號所控制，該第一與第二場效應電晶體的第一端子 被設計以接收該輸入信號。 18. 如申請專利範圍第17項之三態緩衝電路，其中該第 一與第二場效應電晶體之第二端子被各別耦合至位準 移位裝置之第一與第二輸入節點。 19. 如申請專利範圍第18項之三態缓衝電路，其中該位 準移位裝置包括一第三場效應電晶體，一第四場效應 電晶體，以及一第五場效應電晶體， 該第三場效應電晶體之閘極被耦合至該位準移位裝 置之第一輸入節點以及該第四場效應電晶體之一第一 端子， 該第四場效應電晶體之閘極被耦合至第三場效應電 晶體之一第一端子；以及 該第五場效應電晶體之閘極被耦合至該輸入節點， 該第五場效應電晶體之第一端子被耦合至vss 。 2 0 .如申請專利範圍第1 6項之三態緩衝電路，其中該輸 出裝置包括一串聯連接，其主要由介於第一電壓源與 VSS之間的兩個輸出場效應電晶體所組成。 2 1 .如申請專利範圍第1 6項之三態緩衝電路，其中該輸 出裝置包括一串聯連接，其包含介於第一電壓源與 -2 6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -9' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 Λ C8 _407397_^_ 六、申請寻利範圍 V ss之間的兩個輸出場效應電晶體。 22.如申請專利範圍第21項之三態緩衝電路，其中該兩 個輸出埸效應電晶體是η -場效應電晶體。 2 3 .如申請專利範圍第1 6項之三態緩衝電路，其中該輸 出裝置包括介於第一電壓源與VSS之間至少三個串聯 耦合之輸出場效應電晶體。 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4规格（21 OX：29?公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)