本發明屬于半導體集成電路，涉及一種具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路及其工作方法。

背景技術：

1、單片集成電路主要包括邏輯單元、片內存儲器、鎖相環電路以及輸入輸出單元等電路模塊。輸入輸出單元的主要作用是作為集成電路內核邏輯處理后的信息與片外互通的接口，實現信號的輸入和輸出，這些單元根據不同的電氣特性調整輸入和輸出信號的驅動和匹配要求，確保信號的正確處理和傳輸。通常，對于超大規模集成電路設計而言，輸入輸出單元和內核邏輯電路分別采用兩種不同的電源電壓。輸入輸出單元電壓采用較高的工作電壓，確保輸入輸出單元的驅動能力和信號傳輸可靠性，如工作在3.3v、2.5v等；內核邏輯電壓則采用較低的工作電壓，降低集成電路的靜態功耗和動態功耗，抑制集成電路器件特征尺寸不斷縮小、器件工作性能持續提升帶來的散熱問題，如工作在1.2v、0.9v等。

2、對于雙電源供電的單片集成電路，針對不同的應用場景和用戶系統設計方案，輸入輸出單元電壓vddio和內核邏輯電壓vddc的上下電順序各不相同，且輸入輸出單元電壓與內核邏輯電壓上下電時間間隔也長短不一。三態輸出單元作為輸入輸出單元中的一種，經常應用于總線方式的多電路接口互連，正常工作時，只有一個電路的三態輸出單元接口配置為正常輸出工作模式，其它電路的三態輸出單元接口配置為三態工作模式，避免總線不同輸出單元接口的狀態競爭引起大電流。但是，在系統上下電過程中，針對不同的應用環境，可能存在輸入輸出單元電壓供電、內核邏輯電壓未供電的情況，此時內核邏輯輸出的控制信號無法有效控制三態輸出單元的輸出狀態，可能會引起系統總線上出現競爭狀態而產生大電流，從而引起系統工作狀態異常。傳統的三態輸出單元有的缺少上下電過程輸出狀態控制功能，有的采用復雜的電路結構實現狀態控制功能，從而引入較大的面積和設計復雜度。

技術實現思路

1、針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路，其目的是簡化三態輸出單元控制邏輯設計結構，解決輸入輸出單元電壓供電、內核邏輯電壓未供電時，三態輸出狀態不可控引起的系統大電流問題。

2、本發明是通過以下技術方案來實現：

3、一種具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路，包括，

4、邏輯控制電路821，弱上下拉電平轉換電路822，驅動電路823；

5、所述邏輯控制電路821的輸入端與使能控制信號oe和電源輸入信號vin相連，邏輯控制電路821的輸出端通過第一信號va1和第二信號vb1分別與弱上下拉電平轉換電路822的輸入端相連，所述弱上下拉電平轉換電路822的輸出端通過第三信號va2和第四信號vb2分別與驅動電路823的輸入端相連，驅動電路823的輸出端與電源輸出信號vout連接。

6、邏輯控制電路821由內核邏輯電壓vddc供電，弱上下拉電平轉換電路822由輸入輸出單元電壓vddio和內核邏輯電壓vddc供電，所述驅動電路823由輸入輸出單元電壓vddio供電。

7、優選的，當輸入輸出單元電壓vddio和內核邏輯電壓vddc均正常供電時，若使能控制信號oe為低電平，則雙電源三態輸出電路工作在正常工作模式，電源輸出信號vout隨電源輸入信號vin變化而變化，且電源輸出信號vout與電源輸入信號vin保持相同狀態。

8、優選的，當輸入輸出單元電壓vddio和內核邏輯電壓vddc均正常供電時，若使能控制信號oe為高電平，則雙電源三態輸出電路工作在正常三態模式，此時電源輸出信號vout處于高阻態。

9、優選的，當輸入輸出單元電壓vddio正常供電，而內核邏輯電壓vddc未供電時，則雙電源三態輸出電路工作在異常三態模式，此時電源輸出信號vout處于高阻態。

10、優選的，當輸入輸出單元電壓vddio未供電，無論內核邏輯電壓vddc是否供電，則雙電源三態輸出電路工作在無驅動模式，電源輸出信號vout無驅動能力。

11、優選的，所述邏輯控制電路821包括一個反相器、一個二輸入與非門和一個二輸入或非門。

12、優選的，所述弱上下拉電平轉換電路822包括8個pmos晶體管和8個nmos晶體管。

13、優選的，所述驅動電路823包括3個pmos晶體管和3個nmos晶體管

14、一種具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路的工作方法，

15、邏輯控制電路821由內核邏輯電壓vddc供電，當使能控制信號oe為低電平時，邏輯控制821輸出端的第一信號va1和第二信號vb1與電源輸入信號vin狀態相同；當使能控制信號oe為高電平時，第一信號va1為高電平，第二信號vb1為低電平；

16、弱上下拉電平轉換電路822由輸入輸出單元電壓vddio和內核邏輯電壓vddc同時供電，當輸入輸出單元電壓vddio和內核邏輯電壓vddc均正常供電時，弱上下拉電平轉換電路822輸出端的第三信號va2和第四信號vb2分別與弱上下拉電平轉換電路822的輸入端第一信號va1和第二信號vb1狀態相同；當輸入輸出單元電壓vddio正常供電，內核邏輯電壓vddc未供電時，弱上下拉電平轉換電路822輸出端的第三信號va2為低電平，第四信號vb2為高電平；

17、驅動電路823由輸入輸出單元電壓vddc供電，當驅動電路823輸入端的第三信號va2和第四信號vb2均為高電平時，電源輸出信號vout為高電平；當驅動電路823輸入端的第三信號va2和第四信號vb2均為低電平時，電源輸出信號vout為低電平；當輸入端的第三信號va2為低電平、輸出端的第四信號vb2為高電平時，電源輸出信號vout處于高阻態；

18、一種具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路的集成電路，包括，三路輸入控制信號，三路電源輸入信號以及三路具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路；

19、每一路的輸入控制信號和電源輸入信號分別與一路具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路的輸入端連接，三路具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路的輸出端均與總線相連。

20、與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

21、本發明針對雙電源上下電過程中三態輸出單元狀態控制的需求，提出一種具有上下電過程輸出狀態控制的雙電源三態輸出電路及其工作方法，包括邏輯控制電路，弱上下拉電平轉換電路，驅動電路；邏輯控制電路821由內核邏輯電壓vddc供電，弱上下拉電平轉換電路由輸入輸出單元電壓vddio和內核邏輯電壓vddc供電，驅動電由輸入輸出單元電壓vddio供電。邏輯控制電路821由內核邏輯電壓vddc供電，而弱上下拉電平轉換電路822和驅動電路823則由輸入輸出單元電壓vddio供電。這種雙電源供電設計使得電路能夠更靈活地適應不同的電壓環境，提高了電路的兼容性和可靠性。針對輸入輸出單元電壓供電、內核邏輯電壓未供電的情況，通過在三態輸出單元中增加輸入輸出電壓vddio供電的弱上下拉電路，在內核邏輯電壓vddc沒有供電時，控制三態輸出單元電平轉換電路的輸入節點電壓，讓驅動電路中的上拉驅動管和下拉驅動管都處于關閉狀態，確保此時三態輸出單元工作在三態模式，避免應用系統出現大電流的異常工作情況。通過在電平轉換電路輸入端增加弱上下拉功能，確保在輸入輸出單元電壓vddio正常供電，而內核邏輯電壓vddc未供電時，三態輸出單元的輸出端處于高阻狀態，避免總線出現信號競爭而引起大電流的問題，電路結構簡單，易于實現。

22、進一步，弱上下拉電平轉換電路822的設計使得電路在不需要輸出特定電平時，能夠通過弱上下拉功能將輸出端拉至一個確定的電平，從而降低功耗，有助于減少輸出端的懸空狀態，提高電路的抗干擾能力。

23、進一步，通過將邏輯控制電路、電平轉換電路和驅動電路集成在一個電路中，可以簡化整體電路設計，減少元件數量，降低制造成本，也有助于提高電路的可靠性和穩定性。

24、進一步，驅動電路823由輸入輸出單元電壓vddio供電，這通常意味著它能夠提供更強的驅動能力。這對于需要驅動大負載或長距離傳輸信號的應用場景尤為重要。

25、進一步，通過邏輯控制電路821對使能控制信號oe和電源輸入信號vin的精確處理，可以確保電路在上下電過程中的穩定性。這有助于防止因電源波動或信號干擾而導致的電路誤動作。