电压准位转换电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电压准位转换电路，包括：输入级电路，接收输入讯号；闩锁电路，与输入级电路耦接于第一输出端点以及第二输出端点，并与输入级电路依据输入讯号决定第一以及第二输出端点的稳态准位；暂态加速电路，耦接于第一以及第二输出端点，当所述暂态加速电路判断第一以及第二输出端点处于同一逻辑准位时，暂态加速电路加快第一或第二输出端点的转态速度。

【技术实现步骤摘要】
电压准位转换电路【
】本专利技术关于一种电压准位转换电路，特别是一种具有较快的操作速度以及较大的电压转换范围的电压准位转换电路。【
技术介绍
】随着半导体制程技术的不断进步，电子电路可以依据其个别应用上的需求而选择不同世代的半导体制程来实现，以得到操作速度、电路尺寸、功耗以及硬体成本的最佳化。例如需要快速运算以及低功耗的各种处理器(processor)的应用，会以深次微米(de印sub-micron)的制程进行实现，如最新世代的中央处理器(central processing unit,CPU)，是利用22奈米的半导体制程技术来实现。而在需要输出较大电压或功率输出的应用上，例如扬声器驱动电路、马达驱动电路等等，则会选择能承受较大电压的半导体制程技术实现。然而就数位电路的讯号处理而言，当涉及不同电路模组之间的讯号传递时，如何以适当的电压准位进行传送以及接收，则是电子电路是否能够正常运作的关键设计之一。例如前述的深次微米制程，可能会以I伏特甚至低于I伏特的电压进行供电以及操作，而其他应用的半导体制程，则可能以1.8伏特、3.3伏特甚至5伏特的额定电压进行操作。此时，电压准位转换电路(level shift circuit)即扮演了相当重要的角色，例如将核心电路的数位讯号的电压准位进行准位转换之后，再进行输出，或者将从外部接收到的数位讯号进行准位转换之后，再传送给核心电路进行讯号处理。就一般的设计而言，电压准位转换电路的目标为速度快、尺寸小、电压转换范围大且不破坏其输入的工作周期(duty cycle)为佳。图1为习知的电压准位转换电路100的电路图。电晶体101以及102组成一输入级电路，用以接收互为反相的第一输入讯号以及第二输入讯号，其中第一输入讯号是为输入端110所接收的数位逻辑讯号，第二输入讯号则为第一输入讯号通过反相器120(inverter)所产生的数位逻辑讯号，第二输入讯号的电压准位则由反相器120所耦接的输入参考电压端130的电压定义。电晶体103以及104形成一闩锁电路(latch circuit)，并与输入级电路分别I禹接于第一输出端点105以及第二输出端点106。円锁电路与输入级电路依据第一输入讯号以及第二输入讯号决定第一输出端点105以及第二输出端点106的稳态准位，且円锁电路在暂态时形成一正回授，使第一输出端点105以及第二输出端点106进行转态。第一输出端点105以及第二输出端点106的电压准位由输出参考电压端140的电压定义。另外，电压准位转换电路100更包括反相器150，其输入耦接于第二输出端点106，且反相器150的输出端即为电压准位转换电路100的输出端160。反相器150可增加电压准位转换电路100的输出驱动能力，并且调整输出讯号的工作周期。图2为对应习知的电压准位转换电路100的时序图。时序210、220、230、240以及250分别对应于第一输入讯号、第二输入讯号、第一输出端点105、第二输出端点106以及输出端160的电压时序。在时间tl的前,第一输入讯号以及第二输入讯号所分别对应的时序210以及220各为数位逻辑的「O」及「I」。在时间tl时，输入端110发生正缘转态，即第一输入讯号由数位逻辑「O」转换为数位逻辑「1」，而反相器120则据以产生与第一输入讯号反相的第二输入讯号，为数位逻辑「O」。此时由于第一输入讯号的逻辑准位为「1」，电晶体101的通道开始导通，而虽然电晶体103的通道亦为导通，但设计上电晶体101的通道驱动能力较电晶体103的通道驱动能力强，因此第一输出端点105所对应的时序230开始发生负缘转态，直到时间t2时由于第一输出端点105的电压够低，足以控制导通电晶体104的通道，并对第二输出端点106进行充电，因此第二输出端点106，亦即其所对应的时序240开始发生正缘转态。直到时间t3时，由于第二输出端点106的准位够高，使反相器160的输出，亦即时序250发生负缘转态。进一步说明，在时间t4时，输入端110发生负缘转态，即第一输入讯号由数位逻辑「I」转换为数位逻辑「0」，第二输入讯号则由数位逻辑「O」转换为数位逻辑「1」，电晶体102的通道导通,第二输出端点106的讯号随即发生负缘转态,在延迟一段时间后，于时间t5输出端160发生正缘转态。由图2可发现，习知的电压准位转换电路100在进行准位转换时，当输入端110发生正缘转态时，输入端I1与输出端160的延迟时间约为(时间t3-时间tl)，而当输入端110发生负缘转态时，输入端110与输出端160的延迟时间约为(时间t5-时间t4)，两者时间明显不同。上述现象将使习知的电压准位转换电路100至少具有下述缺点:第一，第一输出端点105以及第二输出端点106的正缘转态时间太长，如此将限制电压准位转换电路100的操作速度。第二，输出端160的讯号的工作周期，无法保持与输入端110的讯号的工作周期相近；此点虽然可以通过调整反相器150的正缘转态与负缘转态的电路延迟时间来改善，然而随着操作电压、制程变异以及操作温度的变化，效果终将有限。另外，习知的电压准位转换电路100的工作原理，是在输入讯号转态的初，通道导通的电晶体101或102能使第一输出端点105或是第二输出端点106开始进行负缘转态；然而此时对应的电晶体103或104的通道仍然导通，因此电晶体101以及102的通道驱动能力必须大于电晶体103以及104的通道驱动能力，否则将使电压准位转换电路100失效。然而考量操作电压、制程变异以及操作温度所需预留的设计余裕(design margin),电晶体103以及104的通道导通能力将相对地弱，此将使第一输出端点105以及第二输出端点106的正缘转态时间太长的现象更严重，但又碍于电压准位转换电路100的工作原理而无法解决。除此之外，随着输出参考电压端140的电压愈高，电晶体103以及104的通道驱动能力将愈强，也愈不利于电压准位转换电路100维持正常动作，因此，电压准位转换电路100的电压转换范围亦将受到限制。【
技术实现思路
】鉴于以上的问题，本专利技术提供一种电压准位转换电路，特别是一种具有较快的操作速度以及较大的电压转换范围的电压准位转换电路。本专利技术提出一种电压准位转换电路，包括输入级电路、闩锁电路以及暂态加速电路。输入级电路用以接收第一输入讯号以及第二输入讯号，其中第一输入讯号以及第二输入讯号的电压准位位于一输入准位区间之间，且第一输入讯号以及第二输入讯号互为反相。闩锁电路与输入级电路耦接于一第一输出端点以及第二输出端点，闩锁电路与输入级电路依据第一输入讯号以及第二输入讯号决定第一输出端点以及第二输出端点的稳态准位，且闩锁电路在暂态时形成一正回授，使第一输出端点以及第二输出端点进行转态，其中第一输出端点以及第二输出端点的电压准位位于一输出准位区间之间，且输出准位区间是由输出参考电压端的电压以及接地电压端的电压定义。暂态加速电路耦接于第一输出端点以及第二输出端点，当暂态加速电路判断第一输出端点以及第二输出端点处于同一逻辑准位时，暂态加速电路加快第一输出端点或第二输出端点的转态速度。本专利技术的功效在于，通过暂态加速电路的辅助，本专利技术所揭露的电压准位转换电路，能以更快的速度进行准位转换的操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压准位转换电路，其特征在于，所述电压准位转换电路包含：一输入级电路，用以接收一第一输入讯号以及一第二输入讯号，其中所述第一输入讯号以及所述第二输入讯号的电压准位位于一输入准位区间之间，且所述第一输入讯号以及所述第二输入讯号互为反相；一闩锁电路，与所述输入级电路耦接于一第一输出端点以及一第二输出端点，所述闩锁电路与所述输入级电路依据所述第一输入讯号以及所述第二输入讯号决定所述第一输出端点以及所述第二输出端点的稳态准位，其中所述第一输出端点以及所述第二输出端点的电压准位位于一输出准位区间之间，且所述输出准位区间是由一输出参考电压端的电压以及一接地电压端的电压定义；以及一暂态加速电路，耦接于所述第一输出端点以及所述第二输出端点，当所述暂态加速电路判断所述第一输出端点以及所述第二输出端点处于同一逻辑准位时，所述暂态加速电路加快所述第一输出端点或所述第二输出端点的转态速度。

【技术特征摘要】
2013.08.07 TW 1021283431.一种电压准位转换电路，其特征在于，所述电压准位转换电路包含: 一输入级电路，用以接收一第一输入讯号以及一第二输入讯号，其中所述第一输入讯号以及所述第二输入讯号的电压准位位于一输入准位区间之间，且所述第一输入讯号以及所述第二输入讯号互为反相； 一円锁电路，与所述输入级电路I禹接于一第一输出端点以及一第二输出端点，所述円锁电路与所述输入级电路依据所述第一输入讯号以及所述第二输入讯号决定所述第一输出端点以及所述第二输出端点的稳态准位，其中所述第一输出端点以及所述第二输出端点的电压准位位于一输出准位区间之间，且所述输出准位区间是由一输出参考电压端的电压以及一接地电压端的电压定义；以及 一暂态加速电路，耦接于所述第一输出端点以及所述第二输出端点，当所述暂态加速电路判断所述第一输出端点以及所述第二输出端点处于同一逻辑准位时，所述暂态加速电路加快所述第一输出端点或所述第二输出端点的转态速度。2.根据权利要求1所述的电压准位转换电路，其特征在于，其中所述输入级电路包含: 一第一电晶体，其控制端用以接收所述第一输入讯号，且其通道耦接于所述第一输出端点以及所述接地电压端之间； 一第二电晶体，其控制端用以接收所述第二输入讯号，且其通道耦接于所述第二输出端点以及所述接地电压端之间； 所述円锁电路包含: 一第三电晶体，其控制端耦接于所述第二输出端点，且其通道耦接于所述第一输出端点以及所述输出参考电压端之间；以及 一第四电晶体，其控制端耦接于所述第一输出端点，且其通道耦接于所述第二输出端点以及所述输出参考电压端之间。3.根据权利要求2所述的电压准位转换电路，其特征在于，其中所述第一电晶体以及所述第二电晶体是为~型场效电晶体，且所述第三电晶体以及所述第四电晶体是为？型场效电晶体。4.根据权利要求1所述的电压准位转换电路，其特征在于，其中所述输入准位区间小于所述输出准位区间。5.根据权利要求1所述的电压准位转换电路，其特征在于，其中所述输入准位区间大于所述输出准位区间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电压准位转换电路，其特征在于，所述电压转换电路包含: 一逻辑电路，具有两输入端、一第一逻辑输出端以及一第二逻辑输出端，所述逻辑电路的两输入端分别耦接于所述第一输出端点以及所述第二输出端点； 一第一电流路径，耦接于所述第一输出端点，且受控于所述第一逻辑输出端的讯号，当所述逻辑电路判断所述第一输出端点以及所述第二输出端点处于同一逻辑准位时，所述逻辑电路通过所述第一逻辑输出端控制导通所述第一电流路径，否则所述逻辑电路通过所述第一逻辑输出端控制关闭所述第一电流路径；以及 一第二电流路径，耦接于所述第二输出端点，且受控于所述第二逻辑输出端的讯号，当所述逻辑电路判断所述第一输出端点以及所述第二输出端点处于同一逻辑准位时，所述逻辑电路通过所述第二逻辑输出端控制导通所述第二电流路径，否则所述逻辑电路通过所述第二逻辑输出端控制关闭所述第二电流路径。7.根据权利要求1至5中任一项所述的电压准位转换电路，其特征在于，所述电压转换电路包含: 一第一或闸，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其中所述第一或闸的第一输入端以及第二输入端分别耦接于所述第二输出端点以及所述第一输出端点，且所述第一或闸的输出端讯号的电压准位位于所述输出准位区间之间； 一第五电晶体，其控制端耦接于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈安东，郭建良，汪若瑜，李国忠，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71