可變電壓電平變換器的制造方法
【專利說明】可變電壓電平變換器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)案主張2013年3月8日提出申請(qǐng)的序列號(hào)為61/775，368的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的權(quán)益，所述美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案特此出于所有目的如同完全陳述于本文中一般以其全文引用方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種可變電壓電平變換器，特定來說涉及一種包括此可變電壓電平變換器的微控制器。
【背景技術(shù)】
[0004]許多電路配置需要模塊在不同電壓域中(即，以不同供應(yīng)電壓)操作。在此類情形中，需要電平移位電路來將信號(hào)從一個(gè)域轉(zhuǎn)換到另一域。
[0005]舉例來說，圖1中展示包含3.3V到5V電力供應(yīng)器101、微處理器(MPU)單元102及外圍控制器104的系統(tǒng)100。MPU 102在由線性調(diào)節(jié)器108提供的1.8V下操作。外圍控制器104使用3.3V到5V的供應(yīng)電壓操作?？?例如)在備用模式中使用此外圍控制器以針對(duì)電容觸摸傳感器(未展示)執(zhí)行電池監(jiān)測(cè)或ADC(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)掃描。在此電路中，MPU 102用作主要應(yīng)用控制器。為了轉(zhuǎn)換來自外圍控制器104的信號(hào)以可由MPU 102讀取(且反之亦然)，需要電平移位電路106。
[0006]在許多情形中，此電平移位電路的開發(fā)是耗時(shí)且復(fù)雜的，且可導(dǎo)致開發(fā)微控制器產(chǎn)品的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]一種根據(jù)實(shí)施例的集成電路(IC)裝置包含具有包括多個(gè)輸入/輸出I/O端口的輸入/輸出電路的微控制器，所述IC裝置包括與所述微控制器耦合的多個(gè)外部引腳；其中所述微控制器包括可選擇至少兩個(gè)不同I/o供應(yīng)電壓的I/O電壓供應(yīng)器。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述I/O電壓供應(yīng)器與和電力供應(yīng)引腳分離的外部引腳耦合，其中所述外部引腳與具有不同于可在所述電力供應(yīng)引腳處獲得的電力供應(yīng)電壓的電壓的電壓源耦合以允許所述I/O電路以不同電壓電平操作。在一些實(shí)施例中，所述I/O電壓供應(yīng)器包括可操作以耦合所述I/o電壓供應(yīng)器與多個(gè)供應(yīng)電壓中的一者的切換單元。所述切換單元可為可操作以耦合所述I/o電壓供應(yīng)器與以下各項(xiàng)中的一者:由所述電力供應(yīng)引腳或內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器提供的內(nèi)部供應(yīng)電壓及由所述外部引腳提供的外部I/o電壓。所述切換單元可進(jìn)一步允許選擇由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的內(nèi)部電壓。在一些實(shí)施例中，所述I/o電壓供應(yīng)器包含緩沖放大器。
[0009]一種操作IC裝置的方法，所述IC裝置包括具有包括多個(gè)輸入/輸出I/O端口的輸入/輸出電路的微控制器，所述IC裝置包括與所述微控制器耦合的多個(gè)外部引腳；其中所述微控制器包括可選擇至少兩個(gè)不同I/o供應(yīng)電壓的I/O電壓供應(yīng)器，其中將I/O引腳配置為多電平串行發(fā)射器輸出，其中發(fā)射具有包含電力供應(yīng)電壓電平、接地電平及I/o供應(yīng)電壓電平的至少三個(gè)電壓電平的串行信號(hào)。
[0010]一種根據(jù)實(shí)施例的微處理器包含輸入/輸出(I/O)電路，所述I/O電路包含集成式電平移位器以用于在多個(gè)供應(yīng)電壓之間進(jìn)行選擇。在一些實(shí)施例中，所述I/o電路經(jīng)配置以感測(cè)并施加所述多個(gè)供應(yīng)電壓。
[0011]在一些實(shí)施例中，提供包含用于切換所述多個(gè)供應(yīng)電壓的多個(gè)開關(guān)的感測(cè)電路。在一些實(shí)施例中，所述感測(cè)電路包含用于切換所述多個(gè)供應(yīng)電壓的多路復(fù)用器。在一些實(shí)施例中，提供緩沖放大器。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)電壓包括裝置供應(yīng)電壓及外部源電壓。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)電壓包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出。
[0012]一種根據(jù)實(shí)施例的包含多個(gè)外部引腳的集成電路包含:處理器，其經(jīng)配置為以施加在所述多個(gè)外部引腳中的一者處的供應(yīng)電壓為動(dòng)力來操作；及內(nèi)部輸入/輸出電路，其經(jīng)配置以在所述供應(yīng)電壓與施加在所述多個(gè)外部引腳中的另一者處的至少一個(gè)其它供應(yīng)電壓之間進(jìn)行選擇。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述內(nèi)部輸入/輸出電路包含在所述引腳中的每一者與所述輸入/輸出電路的相關(guān)聯(lián)緩存器電路之間的開關(guān)。在一些實(shí)施例中，多路復(fù)用器插置于所述引腳與所述輸入/輸出電路的相關(guān)聯(lián)緩存器電路之間。在一些實(shí)施例中，緩沖器提供于所述多路復(fù)用器與所述相關(guān)聯(lián)緩存器電路之間。在一些實(shí)施例中，所述輸入/輸出電路進(jìn)一步經(jīng)配置以選擇內(nèi)部數(shù)/模轉(zhuǎn)換器電壓。
[0014]當(dāng)連同以下說明及附圖一起考慮時(shí)，將更佳地了解及理解本發(fā)明的這些及其它方面。然而，應(yīng)理解，盡管指示本發(fā)明的各種實(shí)施例及其眾多特定細(xì)節(jié)，但以下說明是以圖解說明方式而非限制方式給出?？稍诓槐畴x本發(fā)明的精神的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)做出許多替代、修改、添加及/或重新布置，且本發(fā)明包含所有此類替代、修改、添加及/或重新布置。
【附圖說明】
[0015]包含本說明書所附且形成本說明書的部分的圖式以描繪本發(fā)明的特定方面。應(yīng)注意，圖式中所圖解說明的特征未必按比例繪制?？赏ㄟ^參考連同附圖進(jìn)行的以下說明獲取對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)的更完整理解，在附圖中相同參考編號(hào)指示相同特征且其中:
[0016]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電平移位電路配置的圖式。
[0017]圖2是根據(jù)實(shí)施例的電平移位電路配置的圖式。
[0018]圖3是輸入端口的圖式。
[0019]圖4是根據(jù)實(shí)施例的輸入端口的圖式。
[0020]圖5是根據(jù)實(shí)施例的輸入端口的圖式。
[0021]圖6是可經(jīng)配置以供與實(shí)施例一起使用的示范性總線拓?fù)洹?br>【具體實(shí)施方式】
[0022]參考在附圖中圖解說明且在以下說明中詳述的示范性(且因此非限制性)實(shí)施例更全面地闡釋本發(fā)明以及其各種特征及有利細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)理解，盡管指示優(yōu)選實(shí)施例，但詳細(xì)說明及特定實(shí)例僅以圖解說明方式而非以限制方式給出?？墒÷詫?duì)已知編程技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件、硬件、操作平臺(tái)及協(xié)議的說明以便不會(huì)不必要地在細(xì)節(jié)上使本發(fā)明模糊。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將從本發(fā)明明了在基本發(fā)明概念的精神及/或范圍內(nèi)的各種替代、修改、添加及/或重新布置。
[0023]根據(jù)各種實(shí)施例，可提供模擬端口接口以允許一個(gè)電壓域上的微控制器介接到另一域上的外部電路。通過將此電平移位要求能力集成到微控制器自身中，客戶在其設(shè)計(jì)及開發(fā)中節(jié)省了成本及復(fù)雜度兩者，從而使開發(fā)微控制器產(chǎn)品更容易。
[0024]根據(jù)各種實(shí)施例，可通過至少兩個(gè)不同電壓(例如微控制器的第一“正?！惫?yīng)電壓，及第二供應(yīng)電壓，舉例來說由系統(tǒng)經(jīng)由外部引腳提供或在內(nèi)部產(chǎn)生的較低電壓)操作整個(gè)I/O電路。I/O電路包括相應(yīng)電平移位器以允許控制每一端口引腳的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)晶體管。因此，通過可為正常供應(yīng)電壓或者在外部供應(yīng)或在內(nèi)部產(chǎn)生的另一電壓的供應(yīng)電壓控制I/O端口引腳的整個(gè)電路。內(nèi)部電壓電平移位器允許微控制器內(nèi)的I/O組件的正確操作。根據(jù)其它實(shí)施例，僅允許特定I/o引腳經(jīng)編程為以不同供應(yīng)電壓操作。一些實(shí)施例可允許用戶編程I/o引腳中的每一者或一些I/O引腳的電壓選擇。
[0025]根據(jù)一實(shí)施例，集成電路(IC)裝置可包括具有包括多個(gè)輸入/輸出I/O端口的輸入/輸出電路的微控制器。所述IC裝置還可包括與所述微控制器耦合的多個(gè)外部引腳；其中所述微控制器包括與和電力供應(yīng)引腳分離的外部引腳耦合以允許所述I/o電路以不同電壓電平操作的內(nèi)部I/o電壓供應(yīng)器。替代地，所述裝置可不包括外部引腳且在內(nèi)部產(chǎn)生(舉例來說)較低I/o電壓。可提供開關(guān)以選擇裝置的正常操作電壓或較低電壓，所述較低電壓可(舉例來說)由用于所述I/o電路的主要供應(yīng)電壓的調(diào)節(jié)器或數(shù)/模轉(zhuǎn)換器在內(nèi)部產(chǎn)生。
[0026]根據(jù)另一實(shí)施例，所述I/O電壓供應(yīng)器可包括可操作以耦合所述I/O電壓供應(yīng)器與多個(gè)供應(yīng)電壓中的一者的切換單元。根據(jù)另一實(shí)施例，所述切換單元可操作以耦合所述I/o電壓供應(yīng)器與以下各項(xiàng)中的一者:由所述電力供應(yīng)引腳或內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器提供的內(nèi)部供應(yīng)電壓及由所述外部引腳提供的外部I/o電壓。根據(jù)另一實(shí)施例，所述切換單元進(jìn)一步允許選擇由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器或任何其它內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的內(nèi)部電壓或電壓參考。根據(jù)另一實(shí)施例，所述I/o電壓供應(yīng)器可包括緩沖放大器。
[0027]根據(jù)另一實(shí)施例，I/O引腳經(jīng)配置為多電平串行發(fā)射器輸出，可包括發(fā)射具有包含電力供應(yīng)電壓電平、接地電平及I/o供應(yīng)電壓電平的至少三個(gè)電壓電平的串行信號(hào)。
[0028]現(xiàn)在翻到圖2，其為包含3.3V到5V電力供應(yīng)器201、微處理器(MPU)單元202及外圍控制器204的系統(tǒng)200。MPU 202在由線路調(diào)節(jié)器208提供的1.8V下操作。外圍控制器204使用3.3V到5V的供應(yīng)電壓操作?？?例如)在備用模式中使用此外圍控制器以執(zhí)行電池監(jiān)測(cè)或針對(duì)電容觸摸傳感器(未展示)的ADC(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)掃描。在此電路中，MPU 202用作主要應(yīng)用控制器。包含電路206的實(shí)施例能夠通過將相對(duì)簡(jiǎn)單的移位能力集成到MPU 202中而消除對(duì)圖1的電平移位電路106的需要。
[0029]圖3中展示用于集成電路的輸入配置或緩存器電路300。輸入配置300介接到引腳RX[y]308且包含電平移位器302、ESD保護(hù)305及三態(tài)控制件304。如圖3中所展示，緩存器電路300的供應(yīng)電壓連接到裝置的供應(yīng)電壓Vdd。通過端口接口邏輯(未展示)提供PMOS驅(qū)動(dòng)器及NMOS驅(qū)動(dòng)器。
[0030]根據(jù)各種實(shí)施例，輸入/輸出電路的供應(yīng)電壓匹配到外部電路的電壓供應(yīng)。舉例來說，為允許緩存器在較低電壓下操作，感測(cè)外部電壓且將其施加到緩存器電路。
[0031]圖4中展示根據(jù)一實(shí)施例的系統(tǒng)。如所展示，輸入配置電路400大體類似于圖3的輸入配置電路。然而，圖4的電路進(jìn)一步包含用于將電路300耦合到Vdd及Vdde