根据 I/O 缓冲电路应用目标的不同，可将其分为输入、输出等几类，详见表 1。


表 1 I/O 缓冲电路的分类

 

输出缓冲

输出缓冲电路的功能要求能够驱动大的片外负载，通常为 2～50pF，并且提供适当的上升 / 下降时间。一组连续的大尺寸的缓冲器（buffer）对驱动能力的提高是有益的。大尺寸的管子容易受闩锁效应（latch-up）的影响，在版图设计时建议采用保护环（Guardrings）保护以避免闩锁效应，如图 1-1 所示。在图中，用 P+作为内保护环，而 N+作为外保护环（In n-well）。

 

图 1-1 缓冲器

 

一种常见的输出电路如图 1-2 所示，En 是输出电路的使能信号，Dout 是输出数据，MOS 管组合的功能如图中所示。当 En 为低而 Dout 有效时，A、B 均为高电平，输出 Y 为低，且由外向里看为高阻抗状态，如果 Dout 未定，则 Y 为高阻。需要注意的是，最后输出级的管子尺寸要大到能够提供足够的电流源或电流沉并且减少延迟时间。其负面影响是电流变化率（di/dt）变大而使穿过输出点到封装的压焊线上的 L（di/dt）噪声增大，从而导致较大的片上噪声。

 

图 1-2 常用的输出缓冲电路

 

在高性能的芯片中，如 32 位的微处理器，如果多个 I/O 输出驱动电路工作状态相似时，L（di/dt）噪声可能逐步增强，会影响芯片速度。图 1-3 通过加入一个闸控制信号（ST），并结合时序的控制，可以减小 L（di/dt）噪声