电压电平转换器和实现其的系统技术方案

根据在此公开的发明专利技术构思，电平转换器可以包括第一电压域中的输入节点和高于第一电压域的第二电压域中的输出节点。输入节点接收第一更低电压域中的输入信号，并且输出节点被配置为输出第二更高电压域中的输入信号的表示。更低电压控制电路可以控制对被布置在第一和第二域之间的边界处的边界节点的更低电压电平的供电。也可以提供更高电压控制电路来控制更高电压电平对边界节点的供电。当更高电压控制电路向边界节点供应更高电压电平时，更低电压控制电路可以切断对边界节点的更低电压电源。更高电压控制电路可以例如包括使能和禁止到更高电压电源的连接的逻辑电路。替换地，更高电压控制电路可以包括耦接在输出节点和边界节点之间的升压电容器。

【技术实现步骤摘要】
电压电平转换器和实现其的系统
在此描述的本专利技术构思涉及供电电压缩放技术，并且更具体地，涉及电压电平转换器(shifter)和实现电压电平转换器的系统。
技术介绍
用于电子系统的最有效的低功率技术是供电电压缩放。但是，片上系统(SOC)/中央处理单元(CPU)供电电压缩放可能限于依据静态随机存取存储器(SRAM)器件中的最小电压要求(即，SRAMVmin)的一些设计中。这可能尤其是高密度SRAM比特单元的情况。为了克服SRAMVmin限制并仍然产生低功率器件，已经实现了双供电设计(DSD)技术，其中第一有条件的更低电压域(VDD1或VDDL(逻辑VDD))用于逻辑电路，并且第二更高电压域(VDD2或VDDS(SRAMVDD))用于SRAM单元。DSD技术要求从更低电压域到更高电压域的转变(即，电平转换)。相反，没有明确的电平转换器电路，(从更高电压域到更低电压域的)在其他方向上的转换显然会发生。用于从更低电压逻辑部向更高电压SRAM宏转变的传统方法是在SRAM输入边界处将明确的电压电平转换器插入到电路中。不幸地，此方法具有两个主要的缺点。第一，对于从更低电压域转变到更高电压域的信号，明确的电压电平转换器的插入增加了信号延迟。第二个缺点是对于位于更高电压域而不是更低电压域中的SRAM外围电路的增加的电力要求。在替换的方法中，例如图1中所示，DSD技术可以使用单个反相器电平转换器来在更低电压(VDD1)域和更高电压(VDD2)域之间转变。在此方法中，为了电力节约，大部分外围电路以及位线可以被布置在更低电压(VDD1)域中。图2是示出经过图1的反相器的各种信号的示意信号图。如图2中所示，此反相器电平转换器设计可以将信号电压从更低电压(VDD1)电平转变为更高电压(VDD2)电平。然而不幸地，由于泄漏电流的问题，逻辑VDD缩放的量可能受到限制。更具体地，现在参照图1A，更低电压(VDDL)电平被典型地限制在更高电压(VDDH)电平之下至多200mV左右。否则，因为当来自更低电压(VDDL)域的输入电压(VOH)为高但是仍然小于更高电压(VDDH)电平(即，没有足够高到完全关断PMOS晶体管12)时，被布置在电压域边界处的PMOS晶体管12可以稍微(weakly)导通，所以泄漏电流可能非期望地增加。换言之，如果两个域中的电压(VDDH和VDDL)之间的差太大，则被布置在两个电压域之间的边界处的、反相器i3中的PMOS晶体管12将不会完全切断，并且泄漏电流ILeak将流过晶体管12。此电力损耗可能显著地减少DSD电路的电力节约优势。因此期望拥有克服这些缺点的电压电平转换器设计。
技术实现思路
结合本专利技术构思的原理的实施例提供了能够用在各种系统和器件中的简单而有效率的电压电平转换器。根据本专利技术构思的一方面，用于在更低电压域和更高电压域之间转变信号的电压电平转换器可以包括被配置为接收在更低电压域中的输入信号的输入，和被配置为输出在更高电压域中的输入信号的更高电压表示的输出。低电压控制电路被优选地包括来响应于高电平输入信号而选择性地禁止对在更低和更高电平电压域之间的边界节点的低电压电源。更高电压控制电路也被优选地提供来响应于高电平输入信号选择性地向边界节点提供更高电平电压。在一个实施例中，更高电压控制电路包括被配置为响应于低电平输入信号切断对边界节点的更高电平电压电源，并响应于高电平输入信号导通更高电平电压电源的逻辑电路和门电路。更具体地，逻辑电路和门电路可以包括与非门和两个PMOS晶体管。当然，可以使用执行相同或相当功能的任何其他逻辑电路和/或一个或多个门电路。在另一实施例中，更高电压控制电路可以包括升压电容器，该升压电容器被配置为响应于高电平输入信号将在边界节点的电压电平提升到更高电平电压。此实施例在具有诸如脉冲信号的相对短的持续时间的高电平输入信号的应用中可能尤其有用。具有太长的持续时间的高电平信号可以将电容器耗尽(drain)到它向边界节点提供更高电平电压的能力之下。再次，用于响应于高电平输入信号临时提升在边界节点的电压电平的其他机制也是可能的，并且应该被认为在本专利技术构思的精神和范围之内。附图说明现在将参照附图更详细地描述本专利技术构思的原理，附图中：图1是示出传统的基于反相器的电压电平转换器的示意电路图；图1A是图1的基于反相器的电压电平转换器的一部分的示意电路图，示出与传统技术相关的泄漏电流问题；图2是示意性地示出经过图1的基于反相器的电压电平转换器中的各个节点的信号的时序图；图3是示出根据结合本专利技术构思的原理的一个实施例构造的电压电平转换器的示意电路图；图4是示意性地示出经过图3的电压电平转换器的各个节点的信号的时序图；图5是示出根据结合本专利技术构思的原理的另一实施例构造的电压电平转换器的示意电路图；图6和6A是示意性地示出经过图5的电压电平转换器的各个节点的信号的时序图；图7是示出包括根据本专利技术构思的原理形成的一个或多个电压电平转换器的存储系统的示例的示意框图；图8是示出包括根据本专利技术构思的原理形成的一个或多个电压电平转换器的存储卡的示例的示意框图；以及图9是示出包括根据本专利技术构思的原理形成的一个或多个电压电平转换器的信息处理系统的示例的示意框图。具体实施方式下文中将参照附图更充分地描述本专利技术构思的原理，在附图中显示结合本专利技术构思的原理的示范性实施例。然而，应该注意到，本专利技术构思不限于下面的示范性实施例，而是可以以各种形式来实现。因此，提供示范性实施例仅仅用来公开专利技术构思并帮助本领域技术人员理解它们。此外，本专利技术构思的实施例不限于在附图中显示的特定示例并且其特征不必按比例显示。在此用来描述这些特定实施例的术语不是意在限制本专利技术构思。如在此使用的，单数术语“一”、“一个”和“该”意在也可以包括复数形式，除非上下文清楚地指示除外。如在此使用，术语“和/或”包括相关的所列项的任何一个以及任何和所有组合。将理解，当元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，它可以直接连接或耦接至其他元件或者中间元件可以存在。还将理解，术语“包括了”、“包括”、“包含了”和/或“包含”当在此使用时，指定所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，但没有排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。还将理解，虽然术语第一、第二等可以在此用来描述各种元件，但是所述元件不应该被这些术语限制。而是，这些术语仅用来区别一个元件与另一个元件。因而，在不脱离本专利技术构思的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二、第三等元件(并且反之亦然)。在此说明和示出的本专利技术构思的各方面的示范性实施例包括它们的互补的相应物。遍及说明书，相同的参考数字或相同的参考指示符表示相同的元件。图1和1A是示出传统的简单反相器电压电平转换器方案的示意电路图。图2是示出用于在图1的电压电平转换器中的各个节点处的信号的信号时序的示意时序图。参照图1、1A和2，在简单的反相器电压电平转换器方案中，在没有布置在边界节点(ind)的相对侧上的反相器(i2和i3)之间的明确的电平转换器电路的情况下，电压域从VDD1改变到VDD2。虽然此电路设计在面积和设计简洁方面提供了优点，但是由于VDD1(或VDDL)和VDD2(或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在更低电压域和更高电压域之间转变信号的电平转换器，所述电平转换器包括：输入节点，被配置为接收在更低电压域中的输入信号；输出节点，被配置为输出在更高电压域中的输入信号的更高电压表示；更低电压控制电路，被配置为响应于高电平输入信号选择性地禁止更低电压电源向被布置在更低电压域和更高电压域之间的边界处的边界节点供应更低电压；以及更高电压控制电路，被配置为响应于高电平输入信号选择性地提高在边界节点处的电压。

【技术特征摘要】
2013.05.17 US 13/897,2641.一种用于在更低电压域和更高电压域之间转变信号的电平转换器，所述电平转换器包括：输入节点，被配置为接收在更低电压域中的输入信号；输出节点，被配置为输出在更高电压域中的输入信号的更高电压表示；更低电压控制电路，被配置为响应于高电平输入信号选择性地禁止更低电压电源向被布置在更低电压域和更高电压域之间的边界处的边界节点供应更低电压；以及更高电压控制电路，被配置为响应于高电平输入信号选择性地提高在边界节点处的电压，其中更低电压控制电路包括逻辑电路，其中更低电压控制电路逻辑电路包括：与非门，具有连接至输入节点的第一输入和连接至边界节点的第二输入；以及晶体管，具有连接至与非门的输出的栅极。2.如权利要求1所述的电平转换器，其中该逻辑电路被配置为响应于输入信号控制更低电压对边界节点的供电。3.如权利要求2所述的电平转换器，其中与非门的第二输入通过反相器连接至边界节点。4.如权利要求1所述的电平转换器，其中更高电压控制电路包括逻辑电路，该逻辑电路被配置为响应于输入信号选择性地对边界节点供应更高电压。5.如权利要求4所述的电平转换器，其中更高电压控制电路逻辑电路包括：与非门，具有连接至输入节点的第一输入和连接至边界节点的第二输入；第一晶体管，具有连接至在边界节点处的反相器的输出的栅极，和连接至更高电压电源的源极；以及第二晶体管，具有连接至与非门的输出的栅极、连接至第一晶体管的漏极的源极和连接至边界节点的漏极。6.如权利要求1所述的电平转换器，其中更高电压控制电路包括升压电容器，该升压电容器被配置为响应于高电平输入信号提升在边界节点处的电压电平。7.如权利要求6所述的电平转换器，其中升压电容器连接在输出节点和边界节点之间。8.如权利要求1所述的电平转换器，其中电平转换器包括被配置为将电压从更低电压电平转变为更高电压电平的多个反相器，并且其中边界节点连接至在更高电压域中的第一反相器的输入。9.如权利要求8所述的电平转换器，其中当输入信号为高时，更低电压控制电路被配置为禁止从更低电压电源到边界节点的电流路径。10.一种将信号电路中的电压电平从更低电压电平转换到更高电压电平的方法，所述方法包括：接收到具有更低电压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS宋，P肯卡雷，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR