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]相關申請案的交叉參考
[0002]本申請案主張2013年3月8日提出申請的序列號為61/775，368的美國臨時專利申請案的權益，所述美國臨時專利申請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。
技術領域
[0003]本發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】
[0004]許多電路配置需要模塊在不同電壓域中(即，以不同供應電壓)操作。在此類情形中，需要電平移位電路來將信號從一個域轉換到另一域。
[0005]舉例來說，圖1中展示包含3.3V到5V電力供應器101、微處理器(MPU)單元102及外圍控制器104的系統100。MPU 102在由線性調節器108提供的1.8V下操作。外圍控制器104使用3.3V到5V的供應電壓操作。可(例如)在備用模式中使用此外圍控制器以針對電容觸摸傳感器(未展示)執行電池監測或ADC(模/數轉換器)掃描。在此電路中，MPU 102用作主要應用控制器。為了轉換來自外圍控制器104的信號以可由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是耗時且復雜的，且可導致開發微控制器產品的困難。
【發明內容】
[0007]一種根據實施例的集成電路(IC)裝置包含具有包括多個輸入/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外部引腳；其中所述微控制器包括可選擇至少兩個不同I/o供應電壓的I/O電壓供應器。
[0008]在一些實施例中，所述I/O電壓供應器與和電力供應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引腳處獲得的電力供應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。在一些實施例中，所述I/O電壓供應器包括可操作以耦合所述I/o電壓供應器與多個供應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電壓供應器與以下各項中的一者:由所述電力供應引腳或內部電壓調節器提供的內部供應電壓及由所述外部引腳提供的外部I/o電壓。所述切換單元可進一步允許選擇由數/模轉換器產生的內部電壓。在一些實施例中，所述I/o電壓供應器包含緩沖放大器。
[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外部引腳；其中所述微控制器包括可選擇至少兩個不同I/o供應電壓的I/O電壓供應器，其中將I/O引腳配置為多電平串行發射器輸出，其中發射具有包含電力供應電壓電平、接地電平及I/o供應電壓電平的至少三個電壓電平的串行信號。
[0010]一種根據實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供應電壓之間進行選擇。在一些實施例中，所述I/o電路經配置以感測并施加所述多個供應電壓。
[0011]在一些實施例中，提供包含用于切換所述多個供應電壓的多個開關的感測電路。在一些實施例中，所述感測電路包含用于切換所述多個供應電壓的多路復用器。在一些實施例中，提供緩沖放大器。在一些實施例中，所述多個電壓包括裝置供應電壓及外部源電壓。在一些實施例中，所述多個電壓包括數/模轉換器的輸出。
[0012]一種根據實施例的包含多個外部引腳的集成電路包含:處理器，其經配置為以施加在所述多個外部引腳中的一者處的供應電壓為動力來操作；及內部輸入/輸出電路，其經配置以在所述供應電壓與施加在所述多個外部引腳中的另一者處的至少一個其它供應電壓之間進行選擇。
[0013]在一些實施例中，所述內部輸入/輸出電路包含在所述引腳中的每一者與所述輸入/輸出電路的相關聯緩存器電路之間的開關。在一些實施例中，多路復用器插置于所述引腳與所述輸入/輸出電路的相關聯緩存器電路之間。在一些實施例中，緩沖器提供于所述多路復用器與所述相關聯緩存器電路之間。在一些實施例中，所述輸入/輸出電路進一步經配置以選擇內部數/模轉換器電壓。
[0014]當連同以下說明及附圖一起考慮時，將更佳地了解及理解本發明的這些及其它方面。然而，應理解，盡管指示本發明的各種實施例及其眾多特定細節，但以下說明是以圖解說明方式而非限制方式給出。可在不背離本發明的精神的情況下在本發明的范圍內做出許多替代、修改、添加及/或重新布置，且本發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明的特定方面。應注意，圖式中所圖解說明的特征未必按比例繪制。可通過參考連同附圖進行的以下說明獲取對本發明及其優點的更完整理解，在附圖中相同參考編號指示相同特征且其中:
[0016]圖1是根據現有技術的電平移位電路配置的圖式。
[0017]圖2是根據實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是根據實施例的輸入端口的圖式。
[0020]圖5是根據實施例的輸入端口的圖式。
[0021]圖6是可經配置以供與實施例一起使用的示范性總線拓撲。
【具體實施方式】
[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)實施例更全面地闡釋本發明以及其各種特征及有利細節。然而，應理解，盡管指示優選實施例，但詳細說明及特定實例僅以圖解說明方式而非以限制方式給出。可省略對已知編程技術、計算機軟件、硬件、操作平臺及協議的說明以便不會不必要地在細節上使本發明模糊。所屬領域的技術人員將從本發明明了在基本發明概念的精神及/或范圍內的各種替代、修改、添加及/或重新布置。
[0023]根據各種實施例，可提供模擬端口接口以允許一個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，客戶在其設計及開發中節省了成本及復雜度兩者，從而使開發微控制器產品更容易。
[0024]根據各種實施例，可通過至少兩個不同電壓(例如微控制器的第一“正常”供應電壓，及第二供應電壓，舉例來說由系統經由外部引腳提供或在內部產生的較低電壓)操作整個I/O電路。I/O電路包括相應電平移位器以允許控制每一端口引腳的相應驅動晶體管。因此，通過可為正常供應電壓或者在外部供應或在內部產生的另一電壓的供應電壓控制I/O端口引腳的整個電路。內部電壓電平移位器允許微控制器內的I/O組件的正確操作。根據其它實施例，僅允許特定I/o引腳經編程為以不同供應電壓操作。一些實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]根據一實施例，集成電路(IC)裝置可包括具有包括多個輸入/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外部引腳；其中所述微控制器包括與和電力供應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部I/o電壓供應器。替代地，所述裝置可不包括外部引腳且在內部產生(舉例來說)較低I/o電壓。可提供開關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電路的主要供應電壓的調節器或數/模轉換器在內部產生。
[0026]根據另一實施例，所述I/O電壓供應器可包括可操作以耦合所述I/O電壓供應器與多個供應電壓中的一者的切換單元。根據另一實施例，所述切換單元可操作以耦合所述I/o電壓供應器與以下各項中的一者:由所述電力供應引腳或內部電壓調節器提供的內部供應電壓及由所述外部引腳提供的外部I/o電壓。根據另一實施例，所述切換單元進一步允許選擇由數/模轉換器或任何其它內部電壓調節器產生的內部電壓或電壓參考。根據另一實施例，所述I/o電壓供應器可包括緩沖放大器。
[0027]根據另一實施例，I/O引腳經配置為多電平串行發射器輸出，可包括發射具有包含電力供應電壓電平、接地電平及I/o供應電壓電平的至少三個電壓電平的串行信號。
[0028]現在翻到圖2，其為包含3.3V到5V電力供應器201、微處理器(MPU)單元202及外圍控制器204的系統200。MPU 202在由線路調節器208提供的1.8V下操作。外圍控制器204使用3.3V到5V的供應電壓操作。可(例如)在備用模式中使用此外圍控制器以執行電池監測或針對電容觸摸傳感器(未展示)的ADC(模/數轉換器)掃描。在此電路中，MPU 202用作主要應用控制器。包含電路206的實施例能夠通過將相對簡單的移位能力集成到MPU 202中而消除對圖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305及三態控制件304。如圖3中所展示，緩存器電路300的供應電壓連接到裝置的供應電壓Vdd。通過端口接口邏輯(未展示)提供PMOS驅動器及NMOS驅動器。
[0030]根據各種實施例，輸入/輸出電路的供應電壓匹配到外部電路的電壓供應。舉例來說，為允許緩存器在較低電壓下操作，感測外部電壓且將其施加到緩存器電路。
[0031]圖4中展示根據一實施例的系統。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的電路進一步包含用于將電路300耦合到Vdd及Vdde