电路设计

近日，根据上交所网站相关信息，深圳市中科蓝讯股份有限公司(以下简称“中科蓝讯”)公布了科创板IPO的首轮问询答复，其主要从事无线音频SoC芯片生产，可以应用于TWS蓝牙耳机等设备中。

我们知道，当芯片与外部设备交互数据时，通常需要接口电路，并且可能还需要设置有多个接口电路，典型的接口电路由缓冲级和驱动级组成，如下图所示：

其中，缓冲级负责接收逻辑信号，进行电平转换以及非交叠信号产生等功能。驱动级负责输出高低电平、推动片外负载、也兼具ESD保护功能。通过控制输入信号，可以在输出引脚上得到“1”或者“0”。

在一些特定的情况下，接口电路有时需要输出不同的电压，例如，在需要输出两种电压时，每个接口电路可以设置有驱动级1和驱动级2，驱动级1需要第一供电电压，驱动级2需要第二供电电压，根据输入信号和选择信号选择启用相应驱动级，在输出引脚上输出不同的电压。

因此，现有的方案中通常在每组电源上都需要设计ESD保护电路，这无疑占用了较多的芯片面积以及芯片IO的位置，并导致了芯片成本的上升。

为此，中科蓝讯在2021年4月2日申请了一项名为“接口电路及芯片”的发明专利(申请号：202110358655.6)，申请人为深圳市中科蓝讯科技股份有限公司。在该专利中，发明了一种只需要使用一组供电电压即可实现多电压输出的芯片技术。

根据目前该专利公开的相关资料，让我们一起来看看这项方案吧。

如上图，为该专利中发明的多电压接口输出电路的示意图，该接口电路500包括缓冲级50、第一驱动级51，第二驱动级52以及电平控制模块53。缓冲级由一系列的缓冲器等部件组成，用于实现接收逻辑信号进行电平转换以及具有非交叠信号产生等功能。

其可以接收来自处理器等类似功能模块的控制信号，控制信号包括选择信号和输入信号，缓冲级可以根据选择信号选择启用第一驱动级或者第二驱动级，根据输入信号在接口引脚50a上输出相应的电压信号，从而得到不同幅度的脉冲信号。

第一驱动级和第二驱动级是分别用于驱动接口引脚达到相应电压的驱动电路模块，上图中使用两个MOS管组成驱动级。当接口电路处于不同输出状态时，将启动不同的驱动级：在第一输出状态时启用第一驱动级，使得接口引脚输出第一电压;在第二输出状态时启用第二驱动级，使得接口引脚输出第二电压。

电平控制模块则分别与第二驱动级和接口引脚连接，在第二输出状态时，电平控制模块检测接口引脚的电压，并且在接口引脚的电压提升至第二电压时，控制第二驱动级停止提升接口引脚的电压。

如上图，为这种电平控制模块的电路原理图，检测单元主要包括第一MOS管MN1、第二MOS管MP1和负载电阻R1，其中，第一MOS管MN1的源极连接到接口引脚，其栅极耦合至参考电压。参考电压是预设的电压值，用于提供参考标准，当第一MOS管MN1在接口引脚的电压达到第二电压时，就会切换运行的状态。

第二MOS管MP1的栅极用于接收输入信号，其漏极与第一MOS管MN1的漏极连接，负载电阻R1的一端耦合至供电电源，另一端分别与第二驱动级的P型MOS管的栅极和第二MOS管MP1的源极连接，以控制接口引脚的电压值。