一种TTL和CMOS兼容式输入缓冲器制造技术

一种ＴＴＬ和ＣＭＯＳ兼容式输入缓冲器，包括参考电压产生器和输入缓冲器，输入缓冲器包括至少一级输入反相器，输入反相器包括ＰＭＯＳ管Ｐ１和ＮＭＯＳ管Ｎ２，ＰＭＯＳ管Ｐ１和ＮＭＯＳ管Ｎ２的栅极相连作为输入信号Ｖｉｎ的输入端，ＰＭＯＳ管Ｐ１的源极接参考电压产生器提供的参考电压ＶＲＥＦ；当电路工作在ＴＴＬ输入模式时，参考电压产生器提供给输入反相器的参考电压ＶＲＥＦ在３．３～３．５Ｖ之间，输入反相器的翻转点电压为１．４Ｖ，使输入噪声容限最大；当电路工作在ＣＭＯＳ输入模式时，参考电压产生器没有静态功耗，参考电压产生器提供给输入反相器的参考电压ＶＲＥＦ在４．６～５Ｖ之间，输入反相器的翻转点电压为２．５Ｖ，以获得最大噪声容限。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输入緩沖器，特别是一种TTL和CMOS兼容式输入緩冲器。
技术介绍
双极集成电路工作在低电压逻辑。通常TTL逻辑电路的逻辑0在0.0-0.8V 之间，逻辑1在2.0-5.0V之间。因此，为了能够辨识0和1，工作在TTL模式 下的CMOS反相器必须能在0.8V和2.0V之间的某点翻转，最好是接近1.4V, 以便提供最大的噪声容限。而CMOS反相器通常工作在45-15V,典型值为5V。 这样如果CMOS反相器中PMOS管的源极连接到一个5V的电源电压VCC， 而其栅极上接TTL逻辑1 (2V)时，PMOS管就无法有效截止，PMOS管和 NMOS管处于同时导通状态，从而产生静态短路电流，增加电路的功耗。因此 对于一个可以接收TTL输入电平的CMOS输入緩冲器中的CMOS输入反相器 有两点要求 一、反相器的翻转点电压要接近1.4V，以提供最大噪声容限；二、 反相器中PMOS管的源极不能直接连接到电源电压VCC (5V)上，需要接一 个低于5V的电压上，以减少静态功耗。针对上述的第二点要求已经有几种解决方案。 一种方案是为CMOS输入反 相器中PMOS的源极提供一个参考电压，这个参考电压低于TTL逻辑1 (2V) 的电压减去PMOS管的阈值电压，从而实现将一个TTL信号驱动为CMOS信 号，并使得该CMOS输入反相器在静态工作时功耗很低。第二种方案与第一种 相似，都是给CMOS输入反相器中PMOS管的源极提供一个参考电压，但该 参考电压会随TTL输入信号变化，和第一种方案一样，CMOS反相器工作在 TTL模式时的静态功耗很低。另外还有一种设计方案，通过补偿晶体管的体效 应，保证了输入反相器的翻转点处于一个"相对"稳定的值，但该值^:容易受工艺参数的影响。针对第一点，即使得CMOS输入緩存器中的CMOS输入反相器的翻转点 处于一个精确的预设值这一问题，先前的研究中有采用特殊工艺来解决的，但 这种解决方法需要特殊的工艺器件，存在增加生产成本的问题。当然，如果假 设CMOS输入反相器的电源电压一直处于一个稳定的值，可以通过调整反相器 中NMOS管和PMOS管的长宽比来粗略的设定一个翻转点。但实际上，这种 解决方法设定的翻转点很容易受工艺和电源电压变化的影响而改变。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种低成本、低 功耗、噪声容限大、高频性能好、操作简便的TTL和CMOS兼容式输入緩冲器。本专利技术的技术解决方案是 一种TTL和CMOS兼容式输入緩沖器，其特 征在于包括参考电压产生器和输入緩冲器，输入緩沖器包括至少一级输入反 相器，输入反相器包括PMOS管P1和NMOS管N2, PMOS管P1和NMOS 管N2的栅极相连作为输入信号Vin的输入端，PMOS管P1的源才及接参考电 压产生器提供的参考电压VREF;当电路工作在TTL输入模式时，参考电压产 生器提供给输入反相器的参考电压VREF在3.3~3.5V之间，输入反相器的翻 转点电压为1.4V,使得输入噪声容限最大；当电路工作在CMOS输入模式时， 参考电压产生器提供给输入反相器的参考电压VREF在4.6~5V之间，输入反 相器的翻转点电压为2.5V,以获取最大噪声容限。所述的参考电压产生器包括电阻分压网络、参考输入緩沖器、运算放大器 和PMOS管P21;电阻分压网络产生参考电压VREF1并接至运算放大器的反 向输入端，参考输入緩冲器产生参考电压VREF2并接至运算放大器的同向输 入端，运算放大器的输出控制PMOS管P21的对册极，使得PMOS管P21的漏 极为输入緩冲器中的输入反相器提供参考电压VREF, PMOS管P21的源极 接参考电位VCC所述的参考输入緩冲器包括PMOS管P22和NMOS管N23， PMOS管 P22的栅极、漏极以及NMOS管N23的栅极、漏极均接至运算放大器的同向 输入端，NMOS管N23的源极接地，NMOS管N23的源极与PMOS管P21 的漏纟及相连。所述的运算放大器包含PMOS管P41、 P43、 P44、 P45和P51， NMOS 管N42、 N46、 N47、 N48和N52,以及电容器C50; PMOS管P41的源才及才妄 参考电位VCC，漏极和栅极相连共同接至NMOS管N42的漏极和PMOS管 P43的栅极；NMOS管N42的源极接地,栅极接模式控制信号的非信号；PMOS 管P44的栅极作为运算放大器的反向输入端，PMOS管P45的栅极作为运算 放大器的正向输入端，PMOS管P44和PMOS管P45的源极相连共同接至 PMOS管P43的漏极，PMOS管P43的源极接参考电位VCC; NMOS管N46 和NMOS管N47的栅极相连并接至PMOS管P44的漏极，NMOS管N46的 漏极与PMOS管P44的漏极相连，NMOS管N47的漏极与PMOS管P45的 漏极相连并接至NMOS管N48的源极，NMOS管N46和NMOS管N47的源 极均接地；NMOS管N48的栅极接参考电位VCC,漏极与电容器C50的一端 相连，电容器C50的另一端接运算放大器的输出端；PMOS管P51的栅极与 PMOS管P43的栅极相连，漏极与NMOS管N52的漏极及运算放大器的输出 端相连，源极接参考电位VCC; NMOS管N52的源极接地，栅极与NMOS管 N48的源极相连。所述的输入緩冲器包括输入反相器、第二级输入反相器和第三级输入反相 器；输入反相器接收外部的输入信号，根据信号类型的不同调整自身的翻转点， 为输入信号提供最大的噪声容限；第二级输入反相器接收输入反相器的输出信 号，产生一个低电平为O、高电平值为VCC—VTH的输出信号，避免接收TTL 输入信号时产生直流功耗。第三级输入反相器接收第二级输入反相器的输出信 号，将输入高电平的值VCC—VTH补偿至参考电位VCC。所述的第二级输入反相器包括PMOS管P13、 P15和NMOS管N14，NMOS管N14的栅极与PMOS管P13的栅极相连作为第二级输入反相器的输 入端，NMOS管N14的漏极与PMOS管P13的漏极相连作为第二级输入反相 器的输出端，NMOS管N14的源极接地，PMOS管P13的源极与PMOS管 P15的漏极和栅极相连，PMOS管P15的源极接参考电位VCC。所述的第三级输入反相器包括PMOS管P30、 P32和NMOS管N31, NMOS管N31的栅极与PMOS管P30的栅极相连，作为第三级输入反相器的 输入端，NMOS管N31的漏极与PMOS管P30的漏极相连作为第三级输入反 相器的输出端，NMOS管N31的源极接地，PMOS管P30的源才及接参考电位 VCC; PMOS管P32的栅极接第三级输入反相器的输出端，漏极接第三级输入 反相器的输入端，源极接参考电位VCC。本专利技术与现有4支术相比的优点在于(1 )本专利技术输入緩沖器两种工作模式下的翻转点均采用参考电压产生器提 供的参考电压来确定，翻转点根据输入噪声容限设定，可提供最大噪声容限；(2) 本专利技术输入緩冲器基于CMOS标准工艺，不需要增加特殊工艺掩模 版，节省了芯片制造的成本；(3) 本专利技术输入緩冲器通过引入模式控制信号进行模式控制，操作简便；(4) 本专利技术输入緩冲器的翻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＴＴＬ和ＣＭＯＳ兼容式输入缓冲器，其特征在于包括：参考电压产生器（３）和输入缓冲器（４），输入缓冲器（４）包括至少一级输入反相器（５），输入反相器（５）包括ＰＭＯＳ管Ｐ１和ＮＭＯＳ管Ｎ２，ＰＭＯＳ管Ｐ１和ＮＭＯＳ管Ｎ２的栅极相连作为输入信号Ｖｉｎ的输入端，ＰＭＯＳ管Ｐ１的源极接参考电压产生器（３）提供的参考电压ＶＲＥＦ；当电路工作在ＴＴＬ输入模式时，参考电压产生器（３）提供给输入反相器（５）的参考电压ＶＲＥＦ在３．３～３．５Ｖ之间，输入反相器（５）的翻转点电压为１．４Ｖ，使得输入噪声容限最大；当电路工作在ＣＭＯＳ输入模式时，参考电压产生器（３）提供给输入反相器（５）的参考电压ＶＲＥＦ在４．６～５Ｖ之间，输入反相器（５）的翻转点电压为２．５Ｖ，以获取最大噪声容限。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，林彦君，文治平，储鹏，王勇，李学武，周涛，张彦龙，刘增荣，尚祖宾，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，中国航天时代电子公司第七七二研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]