信号电平转换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种信号电平转换电路，具有用于低电源电压之信号的第一端子；用于比低电源电压高的高电源电压之信号的第二端子；电平转换器，设置在从第一端子到第二端子的信号路径上，用以将低电源电压信号转换成高电源电压信号，以及第一输入缓冲器电路，包括Ｐ１和Ｎ１的第一反相器，Ｐ１和Ｎ１的栅极都连接到第一端子；以及单向器件，设置在低电源电压与Ｐ１的源极之间。电平转换器包括第二和第三反相器，它们设置在该第一输入缓冲器的输出与第二端子之间，并且使用高电源电压以及串联连接，第一输入缓冲器的输出被提供给第二反相器的输入和第三反相器的输出，以及使用高电源电压的第二反相器的电路阈值被设定为低于通过从低电源电压减去单向器件所消耗的电压降所获得的电压。用于计算低或者高电源电压的第一逻辑电路设置在信号路径的特定部分，以及第一逻辑电路的电路阈值被设置为低于通过从低电源电压中减去单向器件所消耗的电压降所获得的电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信号电平转换电路，以及更具体地，本专利技术涉及一种在不同电源电位之间发送和接收信号的情况下将信号电平从一个电源电位转换成另一个电源电位的信号电平转换电路。
技术介绍
通常，在包括中央处理单元(CPU)的系统中，存在大量的总线(信号线)，其中，通过总线在CPU与各种外围设备之间交换数据，并且这些各种外围设备连接到总线，好像它们正悬挂着一样。随着CPU处理处理量的改进，电源消耗增加，因此处理被细分以及电源电压被降低，以便抑制电源消耗的增加。但是，在连接到CPU的这些外围设备中，在许多情况下，存在不容易进一步降低电源电压的趋势。在由电池驱动的电池驱动装置中，经常看到这种趋势，以及电池驱动装置的例子包括例如蜂窝电话和个人数字助理(PDA)的应用。在这些应用中，需要减少电源消耗，以便延长使用时间，特别地，需要相对于CPU而言较低的电源消耗。但是，在这些连接到总线的外围设备中，因为在目前状况下必须保持兼容性，所以很难改变电源电压。因此，将具有不同电源电平的信号提供给总线。但是，当将具有不同电源电平的信号提供给总线时，会增加系统目前的消耗，断开器件，或者会引起器件的误操作。因此，要求一种用于转换信号之电源电平的集成电路器件。图22是显示在不同电源电平下驱动的常用信号电平转换电路之示意结构的方框图。该方框图显示了其中设定VccA＜VccB的情况。图22所示的双向电平转换器的系统1包括在电源电平A下操作的VccA系统电路2，和在电源电平B下操作的VccB系统电路3。当信号在箭头4方向上从端子A1流到端子B1时，该系统包括第一输入缓冲器电路5、用于转换电源电平的电平转换器电路6、第一(A到B)逻辑电路7、以及第一输出缓冲器电路8。请注意，在图22的方框图中，第一逻辑单元7设置在箭头4方向之信号流中的电平转换器电路6与第一输出缓冲器电路8之间，但是第一逻辑电路7可以设置在从端子A到端子B延伸的任何信号路径中。例如，如图22的点划线方框所示，第一逻辑电路7也可以设置在VccA系统电路2中的第一输入缓冲器电路5与电平转换器电路6之间。待操作的VccA系统电路2或者VccB系统电路3由控制电路9来控制。在控制电路9中，通过从方向切换信号的输入端子DIR输入的信号和操作信号的输入端子*OE输入的信号，操作方向被切换到箭头4或者箭头10的方向。当信号在箭头10方向上从端子B1流到端子A1时，该系统包括第二输入缓冲器电路11、第二(B到A)逻辑电路12、以及第二输出缓冲器电路13。请注意，在操作信号*OE中的“*”意思是在本说明书中信号电位被反向。图22所示的系统显示了其中电源电平具有上述VccA＜VccB之关系的情况。例如，考虑端子A1是输入以及端子B1是输出时，已进入端子A1的信号通过第一输入缓冲器电路5被输入进电平转换器电路6。在电平转换器电路6中将电平从VccA转换成VccB以及在第一逻辑电路7中执行预定逻辑操作之后，具有VccB电平的信号被从第一输出缓冲器电路8输出到端子B1。插入电平转换器电路6，以安全地断开第一输出缓冲器电路的P沟道晶体管。当“VccA＜VccB”以及当没有设置电平转换电路6时，P沟道晶体管的栅极和源极之间的电压Vgs(从栅极到源极的电压)不为0V，P沟道晶体管没有断开，以及直通电流通过。当端子B1是输入以及端子A1是输出时，没有必要在第二(B到A)逻辑电路12和第二输出缓冲器电路13之间设置电平转换电路，并且经由第二输入缓冲器电路11、第二(B到A)逻辑电路12以及第二输出缓冲器电路13，输出从端子B1输入的信号，作为到端子A1的VccA电平信号。参考图23的电路图，将说明图22所示的常用系统的具体结构。在图23中，具有VccB电平的端子*OE使端子A和B都进入高阻抗(HZ)状态。当端子*OE具有接地(GND)电平时，端子A，B被设定为输入或者输出。具有VccB电平的端子DIR使用端子A作为输入，以及端子B作为输出。当端子DIR具有接地(GND)电平时，端子B被设定为输入，以及端子A被设定为输出。现在，将说明其中端子A是输入以及端子B是输出(例如，*OE＝GND，DIR＝VccB)之例子的操作。当具有VccA电平的信号被输入进端子A时，节点α具有GND电平，电平转换器电路6的N2，P1接通，N1，P2断开，VccB电平被输出到节点β，以及可以将电平从VccA转换成VccB。但是，因为在图23所示双向系统中的现有电平转换器电路的结构中，形成电路的器件数量是很大的，所以具有芯片尺寸增加的缺点。而且，因为该结构总共包括六个级，即包括第一输入缓冲器电路5(第一级)、电平转换器电路6(第二、第三级)、第一(A，B)逻辑电路7(第四级)、以及第一输出缓冲器电路8(第五、第六级)，所以延迟了信号的传送时间，以及也存在信号传送中产生的延迟问题。请注意，不仅图22，23所示双向系统而且图24所示单向系统都被用作在不同电源水平下操作的总线系统。参考图24，将说明作为单向系统的第二现有技术。除了没有设置用于输入方向切换信号以控制信号之处理方向的端子DIR外，图24所示单向系统的基本结构对应于图23所示双向系统的基本结构。因此，相同的构成元件利用相同的参考数字表示，并且省略多余的说明。请注意，即使在图24所示的单向系统中，电源电压也具有VccA＜VccB的关系，并且单向系统的操作与在双向系统中从端子A到端子B处理信号之情况的操作是同样的。因为单向系统没有包括端子DIR，所以没有任何如同双向系统中那样的控制复杂性。但是，电路结构仍然是复杂的，并且与双向系统中相同的方式，存在芯片尺寸增加的问题。而且，与双向系统中相同的方式，也会发生信号传送时间中产生延迟的问题。正如以上所述，根据常用的信号电平转换电路，无论信号处理系统是单向还是双向的，电平转换器电路都包括两级结构。因此，电路结构变得复杂，以及具有芯片尺寸增加的问题。在通过信号处理系统传送的信号中产生延迟，其中在信号处理系统中设置有包括多个级的电平转换电路，以及也具有从信号电平是低的端子侧到信号电平是高的电子侧的信号处理方向中信号传送被延迟的问题。根据本专利技术，提供一种信号转换电路，其中减少了包括电平转换器电路的信号处理系统的级数，以简化电路结构，从而可以减小芯片尺寸，以及可以减小信号传送中的延迟。
技术实现思路
根据本专利技术的基本方面，一种信号电平转换电路具有用于分别提供比一预定参考电压高的第一电源电压和比第一电源电压高的第二电源电压的多个电压源，并且至少包括用于第一电源电压之信号的第一端子；用于第二电源电压之信号的第二端子；以及电平转换器电路，它设置在第一端子和第二端子之间的信号路径中，用于将具有不同电压的第一电源电压的信号转换成第二电源电压的信号，该电路还包括第一输入缓冲器电路，它包括第一反相器以及单向器件，其中，第一反相器包含第一P沟道晶体管和第一N沟道晶体管，它们的栅极都连接到第一端子，以及单向器件设置第一P沟道晶体管与第一电源电压之间，并且将电流从第一电源电压提供给第一P沟道晶体管的源极；以及电平转换电路，包括第二和第三反相器，它们设置在第一输入缓冲器电路的输出与第二端子之间并且使用第二电源电压，以及它们串联连接，第二反相器的输入和第三反相器的输入连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号电平转换电路，具有用于分别提供比一预定参考电压高的第一电源电压和比该第一电源电压高的第二电源电压的多个电压源，以及至少包括：用于该第一电源电压之信号的第一端子；用于该第二电源电压之信号的第二端子；以及电平转换器电路，该电平转换器电路设置在该第一端子和该第二端子之间的信号路径上，用以将具有不同电压的第一电源电压的信号转换成第二电源电压的信号，该电路还包括：第一输入缓冲器电路，包括第一反相器和单向器件，其中，该第一反相器包括第一Ｐ沟道晶体管和第一Ｎ沟道晶体管，该第 一Ｐ沟道晶体管和该第一Ｎ沟道晶体管的栅极都连接到该第一端子，以及该单向器件设置在该第一Ｐ沟道晶体管和该第一电源电压之间，并且将来自该第一电源电压的电流提供给该第一Ｐ沟道晶体管的源极；以及该电平转换器电路包括第二和第三反相器，它们设置 在该第一输入缓冲器电路的输出与该第二端子之间，并且使用该第二电源电压，以及串联连接，该第二反相器的输入和该第三反相器的输出连接到该第一输入缓冲器电路的输出；其中，该第二反相器的电路阈值被设定为低于通过从该第一电源电压中减去该单向器件 的电压降所获得的电压。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：泷场明，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]