[發明專利]使用交叉耦合級聯晶體管的電平移位

有效

• 申請號: 201010150804.1
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101873129A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: C·A·艾德蒙森;J·J·沃爾什
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

背景技術

一些電路具有在較低的供應電壓運行的較低電壓部分和在較高的供應電壓運行的較高電壓部分。電平移位器(level-shifter)將從電路的較低電壓部分(在下文中稱為“控制電路”)接收到的較低電壓控制信號轉換成適合于控制電路的較高電壓部分(在下文中稱為“被控制電路”)的較高電壓控制信號。

在一些情況下，被控制電路可以有變化的電壓供應。有時候，被控制電路可如以上解釋的一樣，在高電壓供應下運行(在下文中稱為被控制電路的“高壓環境”)。但是其他時候，被控制電路可在較低電壓供應下運行，可能甚至在如控制電路的電壓供應一樣低或者低于控制電路的電壓供應下運行(在下文中稱為被控制電路的“低壓環境”)。例如，電可擦除可編程只讀存儲器有時候可在讀操作的過程中在低電壓環境下運行，但是可在編程操作過程中在高壓環境下運行。

為了支持這個轉換操作，電平移位器和被控制電路常在低壓環境中開始編程操作。然后，給電平移位器的電壓供應升高，導致了被控制電路向高壓環境的轉變。接著，電壓供應再次被降低，導致被控制電路回到低壓環境。

為了正確運行，即使是在低壓環境中，電平移位器的輸出也應響應于電平移位器的輸入信號。也就是說，即使電平移位器有較低的電壓供應，輸出信號也應轉到與輸入信號狀態相對應的狀態。

發明內容

此處描述的實施方式與電平移位器有關。雖然不要求，電平移位器可甚至在低壓供應下也能夠快速并可靠地轉換。電平移位器包括至少一個輸入節點和兩個中間節點，該兩個中間節點中的至少一個是輸出節點，可能地，該兩個中間節點兩者都是輸出節點。該電路包括兩個相反極性的供應電壓節點。在每個中間節點和供應電壓之間設置兩個可選的電流路徑。該兩個可選的電流路徑設置為以互補的方式交替被斷開以及傳導電流，以響應于輸入信號。場效應晶體管的網絡耦合在其他電壓供應和中間節點之間。

晶體管的網絡包括耦合到高(或低，視情況而定)電壓供應的上拉(或下拉，視情況而定)晶體管對。有兩個級聯晶體管對耦合在上拉(或下拉)晶體管和對應的中間節點之間。一個級聯對將相應的中間節點與相應的上拉(或下拉)晶體管的漏極端耦合。另一級聯對將該中間節點與相對的上拉(下拉)晶體管的柵極端交叉耦合。

在這個交叉耦合的設置中，下拉晶體管的柵極端的電壓可被拉到更低(或者，在上拉晶體管的情況中，上拉晶體管的柵極端可被拉到更高)。這使得在給定電壓供應下的轉換操作要快速得多，即使是在供應電壓相當低的低電壓環境中也是如此。

這個概括并非意圖定義權利要求的主題的關鍵特征或重要特征，也并非意圖被用做幫助確定權利要求的主題的范圍。

附圖說明

為了描述以上所提到的和其他的優勢和特征可能被包含的方式，各種實施方式的更特定的描述將通過引用附圖的方式被呈現。應理解這些附圖僅描述示例性的實施方式，因此不應被理解為本發明的范圍的限制，實施方式將通過使用隨附的以下附圖被更加具體和詳細地描述和解釋：

圖1說明了對應于此處所描述的實施方式的電平移位器電路，該實施方式包括晶體管網絡和兩個可選的和交替的電流路徑；

圖2說明了電平移位器的更具體的實施方式，其中晶體管的網絡為p型場效應晶體管，其中每個交替的電流路徑包括由輸入信號(或者反相的輸入信號)所控制的n型晶體管和相應的n型級聯晶體管的串聯組合；

圖3說明了圖1的電平移位器的具體的實施方式，其中晶體管的網絡是n型場效應晶體管，其中每個交替電流路徑包括由輸入信號(或者反相的輸入信號)所控制的p型晶體管和相應的p型級聯晶體管的串聯組合；

圖4說明了圖1的電平移位器的具體的實施方式，其中晶體管的網絡是p型場效應晶體管，其中每個交替電流路徑包括由輸入信號(或反相的輸入信號)所控制的單個的高壓n型晶體管；

圖5說明了圖1的電平移位器的具體的實施方式，其中晶體管的網絡是n型場效應晶體管，其中每個交替電流路徑包括由輸入信號(或反相的輸入信號)所控制的單個的高壓p型晶體管；

圖6說明了圖2和4的電平移位器電路的運行中的各種信號的信號時序圖；

圖7說明了圖3和5的電平移位器電路的運行中的各種信號的信號時序圖；

圖8說明了電平移位器設置為輸出互補信號或非互補信號的可選的實施方式。

具體實施方式

此處所描述的實施方式涉及電平移位器，該電平移位器使用額外的級聯晶體管對來驅動上拉(或下拉)晶體管的交叉耦合的柵極端。圖1說明了依照此處所描述的原理的電平移位器100的一個實施方式。