[發明專利]一種亞閾值區域低靜態功耗的電容型邏輯電平轉換器

無效

• 申請號: 201010622690.6
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102035534A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 時龍興;柏娜;黃凱;蔡志匡;余群齡
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及邏輯電平轉換電路，尤其是一種可以工作在亞閾值區域的邏輯電平轉換器，它可以有效的將低電壓域V_ddL＝200mV輸入信號轉換成高電壓域V_ddH＝400mV的輸出信號，為一種亞閾值區域低靜態功耗的電容型邏輯電平轉換器。

背景技術

隨著集成電路設計技術的發展，在新一代的集成電路設計中，為了達到設計目標，設計者常常使用多路電壓(MSV)方法允許使用不同V_dd的設計分實體或塊，而隨之引入的低電壓邏輯，使得系統內部常常出現輸入/輸出邏輯不協調的問題，因此應插入一個電平轉換器(logic?level?translator)將信號從低電壓域V_ddL轉換到高電壓域V_ddH，以確保正確的信號轉移。例如，當1.8V的數字電路與工作在3.3V的模擬電路進行通信時，需要首先解決兩種電平的轉換問題，這時就需要電平轉換器。當電源電壓下降到亞閾值區域后，這種需求更加迫切，本發明針對亞閾值的邏輯電平轉換設計了一種低靜態功耗電容型邏輯電平轉換電路，對亞閾值電路的設計具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的問題是：現有集成電路的多路電壓方法，引入了低電壓邏輯，使得系統內部常常出現輸入/輸出邏輯不協調的問題，需要提供一種可以工作在亞閾值區域的低靜態功耗邏輯電平轉換器。

本發明的技術方案為：一種亞閾值區域低靜態功耗的電容型邏輯電平轉換器，將低電壓域電平V_ddL轉換到高電壓域電平V_ddH，設有一個NMOS管MN1，一個電容CL，兩個PMOS管MP1和MP2以及一個反相器，其中PMOS管MP1的源極與低電壓域電平V_ddL連接，柵極、漏極和體端連接在一起后，與PMOS管MP2的柵極相連；電容CL設置在PMOS管MP1柵極、漏極和體端的連接點與轉換器的輸入端Vin之間；PMOS管MP2的源極和體端與高電壓域電平V_ddH相連，漏極和NMOS管MN1的漏極連接后作為反相器的輸入與反相器相連，NMOS管MN1的柵極與輸入端Vin相連，源極和體端接GND；反相器的電源電壓接高電壓域電平V_ddH，地線接GND，反相器的輸出端為轉換器的輸出端Vout。

進一步的，用NMOS管MN2等效電容CL，PMOS管MP1的柵極、漏極和體端連接在一起后，連接NMOS管MN2的柵極，NMOS管MN2的源極與漏極連接在一起后與轉換器的輸入端Vin相連，即NMOS管MN2做電容型連接，且連接后的等效電容為CL，NMOS管MN2的體端接GND。

本發明克服現有技術的缺陷，針對亞閾值電路的實際特點，提供一種可以工作在亞閾值區域的低靜態功耗邏輯電平轉換器，該邏輯電平轉換器可以有效的工作在亞閾值區域，達到性能最優，使得亞閾值設計中各個設計分實體或塊使用不同的V_dd成為可能。

與現有技術相比，本發明具有以下優點及顯著效果：

(1)本發明可以有效的工作在亞閾值區域，經過驗證本發明的電容型電平轉換器可以有效的將V_ddL＝200mV輸入信號轉換成V_ddH＝400mV的輸出信號，即表明本發明的電路可以有效的實現亞閾值邏輯電平的轉換。

(2)本發明的電容型邏輯電平轉換器具有較低的靜態功耗。在2007年，HwangMyeong-Eun，A.Raychowdhury，Kim?Keejong等人已經在VLSI?Circuits的一篇文獻中提出一種模擬方法，該方法使用了差分放大器轉換(GND，V_ddL)幅度成(GND，V_ddH)幅度，遺憾的是，該方法需要一個靜態偏置電流，需要引進大量的靜態能耗開銷。本發明由于采用電容型邏輯電平轉換，有效的避免了這些靜態功耗，所以相對HwangMyeong-Eun，A.Raychowdhury，Kim?Keejong等人的設計本發明的電路具有更低的靜態功耗。

附圖說明

圖1是本發明的電容型邏輯電平轉換電路的結構圖。

圖2是本發明的電容型邏輯電平轉換器工作在亞閾值區域的波形圖：V_ddL＝200mV且V_ddH＝400mV。

具體實施方式