[發明專利]使用動態電平移位架構的電平移位電壓信號的系統和方法

有效

• 申請號: 201280022998.4
• 申請日: 2012-05-01
• 公開（公告）號: CN103534949B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: D·弗萊伊
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 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: 郭思宇

背景

電壓電平移位電路在兩個不同的電壓域下的電路系統之間提供接口。不同的電壓域對于消費性電子集成電路系統而言常常是必需的。第一集成電路可以體現例如為攜帶在第一組電壓（例如接地電壓（0V）與1.8V）之間變化的數字電壓信號的數字控制器。第二集成電路可以體現為電荷耦合裝置（CCD）并且可能需要在第二組電壓（例如-8V與15V）之間變化的離散的操作電壓信號。電平移位電路可以將信號從第一集成電路的域轉換到第二集成電路的域。

已經使用電平移位電路來執行這樣的域之間的電壓轉換。在一種應用中，電平移位電路可以實施為兩級電路以完成0V至1.8V范圍與-8V至15V范圍之間的轉換。第一級將輸入范圍轉換至中間0V至15V范圍，并然后，第二級將中間范圍轉換至最終-8V至15V范圍。

已經使用面積集中的靜態電平移位器電路完成兩級實施。由于電壓范圍的大小發散，所以電平移位器內的裝置必須更大，這增加由這樣的裝置占據的硅面積。此外，對于在兩個域之間延伸的各輸出信號線，已知的實施采用獨立的電平移位器電路。隨著系統設計發展和接口信號的數量增加，面積消耗問題隨之增加（scale?in?kind）。

因此，在本領域中存在對將信號從低電壓域轉換至高電壓域并且最小化面積的電平移位器系統的需要。

附圖說明

圖1示出根據本發明的實施方案的電平移位器系統的框圖。

圖2示出根據本發明的實施方案的用于將輸入信號從第一電壓域電平移位至第二電壓域的方法。

圖3描述適合于與前述實施方案的電平移位器系統一起使用的示例性靜態電平移位器設計的電路圖。

圖4描述適合于與前述實施方案的電平移位器系統一起使用的示例性動態電平移位器設計的電路圖。

具體實施方式

本發明的實施方案提供用以以保守的硅面積將多個信號從第一電壓域電平移位到第二電壓域的技術。根據這樣的實施方案，電平移位系統可以通過實施耦接到多個動態電平移位器的靜態電平移位器而組織。靜態電平移位器可以為動態電平移位器中的每一個提供電壓控制信號。動態電平移位器中的每一個可以將單獨的輸入信號從第一電壓域電平移位至第二電壓域。實施耦接到多個動態電平移位器的靜態電平移位器所需的硅面積可以小于實施多個兩級靜態電平移位器所需的面積。

圖1示出根據本發明的實施方案的電平移位器系統100的框圖。系統100可以在用以將多個輸入數據信號D_IN（150.1-150.n）從第一電壓域移位到第二電壓域中得到應用。如圖1中所示，系統100可以包括靜態電平移位器110和多個動態電平移位器120.1-120.n。動態電平移位器120.1-120.n各自可以具有用于相應的輸入數據信號D_IN150.1-150.n的輸入端和用于相應的經電平移位的輸出數據信號D_OUT160.1-160.n的輸出端。輸出數據信號可以耦接到系統100所駐留的集成電路的輸出引腳。靜態電平移位器110可以將輸入選通信號從第一電壓域向上轉換至第二電壓域，經轉換的輸入選通信號可以共同被輸入到動態電平移位器120.1-120.n并且控制動態電平移位器120.1-120.n的操作。

在實施方案中，靜態電平移位器110可以從第一和第二電壓域的電源170、180（即，0V至1.8V和-8V至15V）接收操作功率。動態電平移位器120.1-120.n可以從第二域的電源180接收操作功率。

靜態電平移位器110可以接收在第一電壓域內變化的選通信號130并且可以產生在第二電壓域內變化的輸出選通（示出為V_CONTROL112）。V_CONTROL112選通可以控制動態電平移位器120.1-120.n的操作以確定動態電平移位器120.1-120.n何時可以改變它們的輸出狀態。在被稱為“復位”狀態的一種狀態下，V_CONTROL112選通可以使動態電平移位器120.1-120.n的操作復位。在此期間，動態電平移位器120.1-120.n可以輸出無效數據。在另一種“激活”狀態下，V_CONTROL112選通可以激活動態電平移位器120.1-120.n以將輸入數據信號150.1-150.n從第一電壓域向上轉換至第二電壓域中的輸出數據信號160.1-160.n。選通信號130可以充當系統100的時鐘信號，該時鐘信號限定新的數據可以從系統100輸出的速率。