[发明专利]用于两线串行接口的双向缓冲器电路

说明书

本发明公开了一种用于两线串行接口的双向缓冲器电路，涉及模拟集成电路设计领域，包括：总线主机，其包括主机数据总线SDAM，主机数据总线SDAM通过上拉电阻RM与电源VDM相连，并通过寄生电容CM接地；总线从机，其包括从机数据总线SDAS，从机数据总线SDAS通过上拉电阻RS与电源VDS相连，并通过寄生电容CS接地；以及双向缓冲器，其包括缓冲器BUF1、缓冲器BUF2和开关信号CNCT，缓冲器BUF2的输出与缓冲器BUF1的输入相连的同时并均与主机数据总线SDAM相连，缓冲器BUF1的输出与缓冲器BUF2的输入相连的同时并均与从机数据总线SDAS相连，开关信号CNCT用于控制缓冲器BUF1和缓冲器BUF2的开启和关闭。本发明当总线布线距离较长或者总线上连接的总线从机过多时也不会影响总线信号质量。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路设计领域，具体涉及一种用于两线串行接口的双向缓冲器电路。

背景技术

两线串行接口技术广泛存在于各种通讯电子设计仪表和设备中，最常见的两线串行接口技术有如I2C，SMBUS，SPI等。这些两线串行接口有一个共同特征就是总线连接，即一个两线串行总线上通常总是有一个主机和多个从机。

比如图1所示的两线串行总线的典型应用示意图。总线中，SCL代表时钟信号，SDA代表数据信号。SCL和SDA是双向通信总线，总线在某一个时刻，只会被某一个主机或者某一个从机所占用，SCL和SDA有可能是被主机驱动而发生变化，也有可能是被从机驱动而发生变化。总线被驱动时，通常是处于低电平，而总线不被驱动时，是通过图1中的电阻上拉到电源的。图1中的电容表示总线上的寄生电容，这个电容的过大，会导致SCL和SDA的信号上升和下降时间增加，影响信号质量，严重的会导致数据错误。这个总线上的总的寄生电容大小限制总线可以工作的最高信号速率。

图1所示的两线串行总线电路在实际应用当中会出现以下三种情况：

(1)当总线的布线距离较长时，线路的寄生电容会随之明显增大，严重影响总线的信号质量；

(2)当总线上连接的从机过多时，线路的寄生电容也会随之增大，影响总线的信号质量；

(3)有些应用需要在从机和总线上加入可控开关，需要从机工作的时候，开启开关，不需要则关闭开关，从而切断从机与总线的连接。这种应用通常表现为总线复用器开关。图2所示的是一个简单的总线开关，虚线框中的即是开关电路，SDAM表示连接主机和开关之间串行总线中的数据信号，SDAS表示连接从机和开关之间串行总线中的时钟信号，RM是主机总线的上拉电阻，接电源VDM，RS是从机总线的上拉电阻，接电源VDS，CM表示主机总线的寄生电容，CS表示从机总线的寄生电容。当控制信号CNCT为高电平时，NMOS晶体管NM0被打开，SDAM和SDAS保持同样的变化，这时的NM0的导通电阻可以忽略；当CNCT为低电平时，NM0被关闭，SDAM和SDAS互不影响。

当图2所示的开关被关闭时，总线上连接从机到开关之间的寄生电容CS也同时被隔离，不会影响SDAM与其他从机的连接；但是开关打开时，仍然会使得总线的总电容从CM增加为CM+CS。多个开关同时打开工作就会有多个从机的总线寄生电容加进来，影响总线的信号质量。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种当总线布线距离较长或者总线上连接的总线从机过多时也不会影响总线信号质量的用于两线串行接口的双向缓冲器电路。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于两线串行接口的双向缓冲器电路，包括：

总线主机，其包括主机数据总线SDAM，所述主机数据总线SDAM通过上拉电阻RM与电源VDM相连，并通过寄生电容CM接地；

总线从机，其包括从机数据总线SDAS，所述从机数据总线SDAS通过上拉电阻RS与电源VDS相连，并通过寄生电容CS接地；以及