[發明專利]一種電平移位電路

有效

• 申請號: 201910971500.2
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110690890B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 吳為敬;陳俊偉;徐延港;徐苗;王磊;彭俊彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種電平移位電路，包括第一耦合模塊、第二耦合模塊以及第三耦合模塊，所述第一耦合模塊包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管以及第十晶體管，第二耦合模塊包括第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管、第九晶體管以及第一電容，第三耦合模塊包括第七晶體管及第八晶體管。本發明在僅使用N型晶體管的情況下實現電平移位的功能，利用低擺幅信號控制切換高擺幅信號。

技術領域

本發明涉及薄膜晶體管集成電路領域，具體涉及一種電平移位電路。

背景技術

電平移位電路是數字集成電路一個基礎模塊，其功能是使用低擺幅信號控制切換高擺幅信號，廣泛應用于脈沖信號擺幅調整，傳統的電平移位電路采用互補結構設計，電路結構簡單，靜態功耗極低。隨著薄膜晶體管技術的發展，特別是氧化物半導體薄膜晶體管的發展，利用單一類型的晶體管直接集成數字電路是科學界和產業界發展的重要研究方向。

金屬氧化物薄膜晶體管具有較高的載流子遷移率，與非晶硅工藝兼容度高，制備成本低廉，具有很好的均勻性和很高的電流開關比等等優點，具有很好的發展潛力。但是，由于金屬氧化物薄膜晶體管只有N型能夠穩定工作，傳統的電平移位電路不能使用，因此需要提出了新型的僅采用N型晶體管實現的電平移位電路。

圖1A是采用互補結構的電平移位電路的示意結構圖，該電平移位電路對于電平的切換保持效果好，且過程中產生的功耗極低，但是該電路需要同時實現N型晶體管和P型晶體管，此外需要一個反相器X1對輸入信號端口VIN的信號進行反相操作，這對于目前僅有N型晶體管可用的金屬氧化物薄膜晶體管工藝是無法實現的。

圖1B是一種純N型結構電平移位電路的示意結構圖，該電平移位電路基于傳統純N型反相器電路，需要兩個互為反相的信號，分別為輸入信號端口VIN的信號以及反相輸入信號端口VINB的信號，反相輸入信號端口VINB代替了原來傳統純N型反相器的VSS端口，將固定電平更改為隨輸入信號端口VIN的信號變化的動態電平信號，以此來達到利用反相器結構對電平進行切換控制的目的。但是該電平移位電路對輸入信號要求比較復雜，需要兩個互為反相的輸入信號，這個同圖1A所示互補結構的電平移位電路一樣，另外該電路在輸入信號端口VIN為高電平時，高電平信號端VPP同反相輸入信號端VINB是直通的，若高電平信號端口VPP的信號來自電荷泵電路，該結構對于電荷泵輸出電壓的影響較大，其輸出信號端VOUT的電平較難達到期望的低電平；此外受到傳統純N型反相器靜態特性差的影響，當電平移位電路在輸入信號端VIN為低電平時，其輸出信號端VOUT的信號并不能將電壓保持在高電平信號端VPP的信號的高電平，存在較大的電壓損失。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種電平移位電路。

本發明采用如下技術方案：

一種電平移位電路，包括第一耦合模塊、第二耦合模塊和第三耦合模塊；

所述第一耦合模塊包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管及第十晶體管，所述第一晶體管的柵極及第一晶體管的漏極與第一高電平信號端連接，第一晶體管的源極與第二晶體管的漏極相連構成第一節點，第二晶體管的柵極及第三晶體管的漏極與第十晶體管的源極相連，所述第三晶體管的柵極與與輸入信號端VIN相連，所述第三晶體管的源極及第二晶體管的源極與低電平信號端連接，所述第十晶體管的柵極與第十晶體管的漏極相連，構成第二節點；

所述第二耦合模塊包括第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管、第九晶體管及第一電容，所述第四晶體管的漏極和第九晶體管的漏極與第一高電平信號端連接，第四晶體管的柵極與第一節點連接，第四晶體管的源極、第五晶體管的漏極與第一電容的一端相連，構成第三節點，第五晶體管的柵極及第六晶體管的柵極與輸入信號端連接，第五晶體管的源極、第六晶體管的漏極及第九晶體管的源極與第二節點相連，第六晶體管的源極與低電平信號端相連，第九晶體管的柵極及第一電容的另一端與輸出信號端相連；