[實用新型]電平轉換電路

有效

• 申請號: 201720100542.5
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN206498388U
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 陸建華;馬杰;周帥林
• 申請（專利權）人: 江蘇安其威微電子科技有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K19/007
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司31300
• 代理人: 肖華

技術領域

本實用新型屬于集成電路設計領域，尤其涉及一種實現BiCMOS工藝的電平轉換功能，并保證所有的MOS管的工作點不超過其的擊穿耐壓值的電平轉換電路。

背景技術

電平轉換電路被廣泛應用于各種接口電路及輸入輸出單元，用來實現不同電平的邏輯轉換。在現代先進的BiCMOS集成電路設計中，內部電路一般工作在較低的電壓，比如1.2V，1.8V，而外部的接口數據電壓比較高，比如3.3V，5V等。因此，電平轉換電路成為其中一個比較關鍵的電路，其負責將內部較低的電壓提升到外部較高的接口數據電壓。

圖1顯示傳統的電平轉換電路的結構示意圖。如圖1所示，傳統的電平轉換電路包括倒相器INV、NMOS管M1和M2、以及PMOS管M3和M4。NMOS管M1和M2的漏極端分別連接PMOS管M3和M4的漏極端。NMOS管M1和M2的源極端分別接地。PMOS管M3和M4的源極端分別接入電源電壓VCC，電源電壓VCC是較高電壓。輸入信號IN經過倒相器INV，倒相器INV的輸出控制NMOS管M2的柵極端，且輸入信號IN控制NMOS管M1的柵極端，其中，倒相器INV的電源電壓VDD是較低電壓。PMOS管M3的柵極端與NMOS管M2的漏極端(PMOS管M4的漏極端)連接。PMOS管M4的柵極端與NMOS管M1的漏極端(PMOS管M3的漏極端)連接。輸出信號OUT從PMOS管M4的漏極端(NMOS管M2的漏極端)獲得。

在圖1所示的電平轉換電路中，當輸入信號IN是VDD時，NMOS管M2和PMOS管M3截止，NMOS管M1和PMOS管M4導通，輸出信號OUT將為高電平VCC。當輸入信號IN是低電平時，NMOS管M2和PMOS管M3導通，NMOS管M1和PMOS管M4截止，輸出信號OUT也是低電平。如此來實現較低電平VDD到較高電平VCC的電平轉換。

由于現在芯片的MOS管的尺寸越來越小，MOS管所能承受的電源電壓變低，從而MOS管的擊穿耐壓值也變低。在圖1所示的電平轉換電路中，如果施加的較高的電源電壓VCC不超過MOS管的擊穿電壓，該電平轉換電路能夠正常工作。然而，當施加的電源電壓VCC超過MOS管的擊穿電壓時，圖1所示的傳統的電平轉換電路中的MOS管將可能會被擊穿，從而導致該電平轉換電路不能正常工作。

實用新型內容

如上所述，隨著芯片的MOS管的尺寸變小，MOS器件的工作電壓也變低，因而為增進器件的可靠性，核心電路的供應電壓必須降低。而現有接口電路的MOS邏輯器件用的供電電壓范圍介于3.3伏特到5伏特之間，由于原有的電平轉換電路只適合低電源電壓工作，所以當施加的電源電壓超過器件的擊穿電壓時，電路的可靠性將降低，甚至不會正常工作。

考慮到上述問題，為了克服現有技術電路中當電平轉換電路的電源電壓超過MOS管的擊穿電壓而可能導致MOS管不可靠性的問題，本實用新型的目的是提供了一種針對實際應用的BiCMOS工藝的改進的電平轉換電路，該改進的電平轉換電路既能夠保證所需的電平轉換性能，又能夠保證電路中的MOS管的工作點不超過其的擊穿電壓，從而能夠提高電路的可靠性，以保證電路的正常工作。

本實用新型提供了一種電平轉換電路，包括：第一倒相器，其輸入端輸入輸入信號IN；第二倒相器，其輸入端與第一倒相器的輸出端連接；第三倒相器，其輸入端與第二倒相器的輸出端連接；第一NMOS管，其源極端接地，柵極端連接第一倒相器的輸出端；第二NMOS管，其源極端接地，柵極端連接第二倒相器的輸出端；第三NMOS管，其源極端接地，柵極端連接第三倒相器的輸出端；第四NMOS管，其源極端連接第一NMOS管的漏極端；第五NMOS管，其源極端連接第二NMOS管的漏極端；第六NMOS管，其源極端連接第三NMOS管的漏極端；第一PMOS管；第二PMOS管；初級NPN管組，其包括第一NPN管和第二NPN管，第一NPN管的集電極與第一PMOS管的漏極端連接，基極與集電極連接，發射極與第四NMOS管的漏極端連接，第二NPN管的集電極與第二PMOS管的漏極端連接，基極與集電極連接，發射極與第五NMOS管的漏極端連接；第三PMOS管，柵極端與第二PMOS管的漏極端連接；第四PMOS管，其源極端與第三PMOS管的漏極端連接，漏極端與第六NMOS管的漏極端連接，其中，從第四PMOS管的源極端輸出輸出信號OUT。

進一步，根據如上所述的電平轉換電路，所述第四NMOS管，所述第五NMOS管、所述第六NMOS管的柵極端分別輸入低電位電壓VDD，所述第一倒相器、所述第二倒相器、所述第三倒相器的電源電壓為所述低電位電壓VDD。