[实用新型]一种低噪声且抗高地弹噪声的输出驱动电路

说明书

本实用新型公开一种低噪声且抗高地弹噪声的输出驱动电路，该电路分为预驱动模块、PMOS驱动模块和NMOS驱动模块。所述PMOS驱动模块与所述预驱动模块连接于所述PMOS输入节点，所述NMOS驱动模块与所述预驱动模块连接于所述NMOS输入节点，使得在所述PMOS输入节点或所述NMOS输入节点输入动态信号时通过动态调节所述输出驱动电路的输出驱动电阻来降低地弹噪声；在所述PMOS输入节点或所述NMOS输入节点输入静态信号时通过提高输出驱动电阻增强抗高地弹噪声效应。相对于现有技术，本实用新型通过动态调整所述输出驱动电路的输出驱动电阻，降低地弹噪声，同时通过提高静态驱动时的输出电阻，提高抗高地弹噪声效应。

技术领域

本实用新型涉及半导体集成电路，尤其涉及一种低噪声且抗高地弹噪声的输出驱动电路。

背景技术

电路板上的电源和封装管壳电源之间存在封装电感，封装管壳电源和半导体集成电路内部电源之间存在片上寄生电感，电路板上的地线和封装管壳地线之间存在封装电感，封装管壳线地和半导体集成电路内部地线之间存在片上寄生电感。一般来说封装电感远大于片上寄生电感，集成电路的电源线与地线中有较大的瞬态电流变化，这一瞬态电流经过封装电感产生较大的交流电压差波动，将造成半导体集成电路内部电源、内部地线电压与电路板上的电源、地线电压不同。这一现象叫做地弹效应，此效应在电源与地线中引入了地弹噪声。

IO驱动电路作为IC中的一种通用电路而被广泛使用，随着现今IC功能的增加，伴随而来的是IO引脚数目增加，IO驱动电路的数目自然也随着增加，但是由于整个IC的引脚受限，相应的电源引脚数目往往并不能成比例的增加。由于普通的多个IO 驱动电路同时工作时会产生很明显的地弹噪声，当这个地弹噪声达到一定数值可能会导致接收端电路接收到错误的信号电平。其中地弹噪声公式是，其中是单个IO驱动电路引起的，L是IC电源引脚或者地引脚的寄生电感数值，N是IO驱动电路同时工作的数目，为了保证IC有多个功能，IO驱动电路同时工作的数目也难以减少。

目前大多数设计技术仅仅聚焦于如何降低IO驱动电路工作时产生的地弹噪声，传统的单个IO驱动电路如图1所示，在使能输出端OE为高电平的情况下，当数据输出端DO的信号为高电平转换为低电平时，NMOS管NMO1、NMOS管NMO2和NMOS管NMO3关断，PMOS管PMO1最先导通，经过缓冲器延迟后，PMOS管PMO2和PMOS管PMO3随后导通, 由于地弹噪声与电流变化率成正比，PMOS管PMO2和PMOS管PMO3随后导通后先后有电流对输出节点VOUT上拉，虽然电路延迟有一定的损失，但却减少了上拉电流的变化率；当数据输出端DO的信号由低向高电平转换时，PMOS管PMO1、PMOS管PMO2和PMOS管PMO3关断，NMOS管NMO1最先导通，经过缓冲器延迟后，NMOS管NMO2和NMOS管NMO3随后导通,同样由于地弹噪声队与电流变化率成正比，NMOS管NMO2开启后先有一小电流对输出节点VOUT下拉,之后NMOS管NMO2开启再有一大电流对输出节点VOUT下拉，大大减少了下拉电流的变化率。但此电路依然有比较大的缺点:首先是该IO驱动电路存在着PMOS管PMO1、PMOS管PMO2和PMOS管PMO3几乎同时导通，或者NMOS管NMO1、NMOS管NMO2和NMOS管NMO3几乎同时导通引起短时间内较大电流经过PMOS管对负载电容充电或者通过NMOS管对负载电容放电，从而导致产生较大的地弹噪声；其次在电路静态工作状态下，PMOS管或NMOS管始终保持导通，这将引入地弹噪声，也将产生较大的静态功耗。

另外，现有技术中出现的一些有意降低地弹噪声的IO驱动电路设计技术，如美国专利 US4880997通过控制pre-driver驱动能力使得最后一级驱动PMOS管和NMOS管慢慢导通，仍然不能有效地消除由于多个IO驱动电路同时工作产生的地弹信号导致的输出信号电平有误现象。

实用新型内容

为了尽可能提高IO输出驱动电路本身的抗地弹噪声干扰能力，本实用新型提出一种低输出噪声且具有高抗电源地弹能力的IO输出驱动电路，其技术方案如下：