[發(fā)明專利]一種將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷河蛐盘?hào)的電平轉(zhuǎn)換電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010785125.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111900975A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋援豐;陳柱佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中科億海微電子科技（蘇州）有限公司
• 主分類號(hào): H03K19/0185
• 分類號(hào): H03K19/0185
• 代理公司: 北京市中聞律師事務(wù)所 11388
• 代理人: 馮夢(mèng)洪

一種將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷河蛐盘?hào)的電平轉(zhuǎn)換電路，其將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電壓域信號(hào)時(shí)具有較強(qiáng)的占空比畸變抑制能力，很好地保持占空比。其包括：輸入信號(hào)生成電路、差分輸入對(duì)、鏡像負(fù)載電路；輸入信號(hào)生成電路向差分輸入對(duì)提供兩路信號(hào)，差分輸入對(duì)包括n對(duì)NMOS管，鏡像負(fù)載電路包括n對(duì)PMOS管，n為正整數(shù)；一路信號(hào)接一對(duì)NMOS管之一的柵極且該NMOS管的漏極連接至一對(duì)PMOS管之一的漏極和柵極及該對(duì)PMOS管之二的柵極，另一路信號(hào)接該對(duì)NMOS管之二的柵極，該對(duì)NMOS管之二的漏極和該對(duì)PMOS管之二的漏極相連接形成輸出，兩個(gè)NMOS管的源極接地，兩個(gè)PMOS管的源極接低壓域電源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電平轉(zhuǎn)換器(level-shifter)設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷河蛐盘?hào)的電平轉(zhuǎn)換電路。

背景技術(shù)

不同電壓域間電路相互通訊時(shí)，為了保證器件壽命和信號(hào)識(shí)別的可靠性，需要進(jìn)行信號(hào)電平轉(zhuǎn)換，具體分為兩種情況：(1)高電壓域信號(hào)驅(qū)動(dòng)低電壓域電路時(shí)，為了保證低電壓域器件的壽命，不能直接驅(qū)動(dòng)，需要將高電壓域信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為低電壓域信號(hào)電平后進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；(2)低電壓域信號(hào)驅(qū)動(dòng)高電壓域電路時(shí)，為了保證信號(hào)識(shí)別的可靠性，不能直接驅(qū)動(dòng)以防識(shí)別錯(cuò)誤，需要將低電壓域信號(hào)電平抬升為高電壓域信號(hào)電平后進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

對(duì)于高電壓域電平轉(zhuǎn)化為低電壓域電平的電平轉(zhuǎn)換器電路，目前主流電路設(shè)計(jì)如圖1所示，其中，PMOS管MP1_HV以及NMOS管MN1_HV為高電壓域MOS器件，PMOS管MP1以及NMOS管MN1為低電壓域MOS器件，高電壓域MOS管MP1_HV以及MN1_HV構(gòu)成了反相器，該反相器電源為低電壓域。該電路工作時(shí)，輸入端為高電壓域信號(hào)，由于MP1_HV以及NMOS管MN1_HV這兩個(gè)器件為高電壓域器件，其電壓域與輸入信號(hào)的高電平對(duì)應(yīng)，因此工作狀態(tài)下輸入信號(hào)電平不會(huì)損傷器件，由于電源為低電壓域，PMOS器件MP1_HV以及NMOS器件MN1_HV構(gòu)成的反相器輸出信號(hào)高電平為低電壓域電平，該輸出信號(hào)連接至PMOS器件MP1以及NMOS器件MN1構(gòu)成的反相器輸入端，通過(guò)邏輯反向后輸出，從而保證電平轉(zhuǎn)換后輸入輸出信號(hào)邏輯極性一致。

傳統(tǒng)的高壓至低壓的電平轉(zhuǎn)換器電路的缺點(diǎn)在于其會(huì)引入占空比畸變，由于輸入信號(hào)為高電壓域信號(hào)，而圖1所示電路中的高電壓域MOS管組成了一個(gè)工作在低電壓域的反相器，對(duì)應(yīng)的MP1_HV的關(guān)閉電壓值較高電壓域低，從而導(dǎo)致電壓翻轉(zhuǎn)閾值相對(duì)于輸入信號(hào)電平偏低，從而導(dǎo)致電平轉(zhuǎn)換后輸出信號(hào)高電平脈寬較輸入信號(hào)增加，低電平脈寬較輸入信號(hào)減小，從而導(dǎo)致信號(hào)占空比畸變。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷河蛐盘?hào)的電平轉(zhuǎn)換電路，其將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電壓域信號(hào)時(shí)具有較強(qiáng)的占空比畸變抑制能力，很好地保持占空比。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：這種將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷河蛐盘?hào)的電平轉(zhuǎn)換電路，其包括：輸入信號(hào)生成電路、差分輸入對(duì)、鏡像負(fù)載電路；輸入信號(hào)生成電路向差分輸入對(duì)提供兩路高電壓域信號(hào)，差分輸入對(duì)包括n對(duì)NMOS管，鏡像負(fù)載電路包括n對(duì)PMOS管，n為正整數(shù)；

一路高電壓域信號(hào)接一對(duì)NMOS管之一的柵極且該NMOS管的漏極連接至一對(duì)PMOS管之一的漏極和柵極及該對(duì)PMOS管之二的柵極，另一路高電壓域信號(hào)接該對(duì)NMOS管之二的柵極，該對(duì)NMOS管之二的漏極和該對(duì)PMOS管之二的漏極相連接形成輸出，兩個(gè)NMOS管的源極接地，兩個(gè)PMOS管的源極接低壓域電源。

本發(fā)明輸入信號(hào)生成電路向差分輸入對(duì)提供兩路高電壓域信號(hào)，驅(qū)動(dòng)差分輸入對(duì)，該差分輸入對(duì)、鏡像負(fù)載電路進(jìn)行推挽式工作，由于高電壓域信號(hào)只驅(qū)動(dòng)N型MOS管，并不直接驅(qū)動(dòng)P型MOS管，P型MOS管組成的鏡像負(fù)載只受低電壓域信號(hào)驅(qū)動(dòng)，因此可以弱化高電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)低電壓域P型MOS管引入的轉(zhuǎn)化閾值問(wèn)題，從而降低輸出信號(hào)的占空比畸變；因此該電路將高電壓域信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電壓域信號(hào)時(shí)具有較強(qiáng)的占空比畸變抑制能力，很好地保持占空比。

附圖說(shuō)明