一种电平移位电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电平移位电路，本发明专利技术通过在PMOS管Mp1的D极和节点n1之间、PMOS管Mp2的D极和节点n2之间增设电阻，消除了电平转换过程中所有的竞争风险；在增设电阻的基础上增设增速辅助电路，通过辅助电路提升整体电路的切换速度，实现了稳态高速的电平移位电路。实现了稳态高速的电平移位电路。实现了稳态高速的电平移位电路。

【技术实现步骤摘要】
一种电平移位电路


[0001]本专利技术涉及一种电平移位电路，属于半导体器件


技术介绍

[0002]在新一代的电子电路设计中，随着不同电压逻辑的引用，系统中会经常出现输入输出逻辑电平不匹配的情况，以及在集成电路中不同模组工作在不同的电压下，信号电压传输电压不匹配的问题，就需要引入电平转换，用电平移位电路（Level
‑
shifter Circuit）将低电压转换为高电压，以满足输入输出之间、模组之间的工作。为了确保整体电路的工作性能，电平位移电路需要具备低功耗的特点。
[0003]现有的电平位移电路如图1所示，包括反相器inv1、反相器inv2、NMOS管Mn1、NMOS管Mn2、PMOS管Mp1、PMOS管Mp2，反相器inv1的输出端连接NMOS管Mn1的G极和反相器inv1的输入端，反相器inv2的输出端连接NMOS管Mn2的G极，NMOS管Mn1和Mn2的S接VSS（地），NMOS管Mn1的D极连接PMOS管Mp1的D极和PMOS管Mp2的G极，NMOS管Mn2的D极连接PMOS管Mp1的G极和PMOS管Mp2的D极，PMOS管Mp1和Mp2的S极接VDD（高压电源电压信号）。NMOS管Mn1的D极、PMOS管Mp1的D极和PMOS管Mp2的G极共同连接处为节点n1，NMOS管Mn2的D极、PMOS管Mp1的G极和PMOS管Mp2的D极共同连接处为节点n2，节点n1和节点n2分别可以作为电路的两个输出端Vout1和Vout2。
[0004]图1中的电路整体为交叉互耦式结构，可加速控制信号的转换。Vin为反相器inv1输入端输入的逻辑信号，VDD1为低压控制信号的电源电压，低压控制信号通过反相器inv1先放大，再通过反相器inv2在NMOS管Mn1、Mn2的G极构成一对互补的逻辑控制信号。电路的工作原理如下：当Vin为VSS时，NMOS管Mn1开启，NMOS管Mn2关断，NMOS管Mn1对n1点进行放电，n1电位降低，逐渐开启PMOS管Mp2，n2点电位被拉升，PMOS管Mp1逐渐关断，n1电位被锁定在VSS，里面包含正反馈回路。当输入信号Vin为VDD1时，电平逻辑和上述相反。
[0005]现有的电平位移电路缺点是：电平转换过程中存在竞争风险。例：当Vin为VSS时，NMOS管Mn1与PMOS管Mp1的竞争，正反馈形成的条件是节点n1电位要拉到VSS，在拉低之前，NMOS管Mn1和PMOS管Mp1会存在都打开的状态，节点n1电位会存在竞争关系，也就会产生大的竞争电流，随着VDD1的减小，NMOS管Mn1、Mn2管的下拉能力变弱，与PMOS管Mp1、Mp2上拉管竞争能力变弱，整体转换变得困难。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种电平移位电路，解决了现有电路电平转换过程中存在竞争风险的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种电平移位电路，包括反相器inv1、反相器inv2、NMOS管Mn1、NMOS管Mn2、PMOS管Mp1和PMOS管Mp2，反相器inv1的输出端连接NMOS管Mn1的G极和反相器inv1的输入端，反相器inv2的输出端连接NMOS管Mn2的G极，NMOS管Mn1的D极连接PMOS管Mp1的D极和PMOS管Mp2
的G极，NMOS管Mn2的D极连接PMOS管Mp1的G极和PMOS管Mp2的D极，NMOS管Mn1的D极、PMOS管Mp1的D极和PMOS管Mp2的G极共同连接处为节点n1，NMOS管Mn2的D极、PMOS管Mp1的G极和PMOS管Mp2的D极共同连接处为节点n2，还包括电阻R1和R2，电阻R1串接在PMOS管Mp1的D极和节点n1之间，电阻R2串接在PMOS管Mp2的D极和节点n2之间。
[0008]还包括第一增速电路和第二增速电路，第一增速电路和第二增速电路均设置在节点n1和节点n2之间，第一增速电路和第二增速电路用以提升节点n1和节点n2电压上升的切换速度。
[0009]第一增速电路包括PMOS管Mp3、电阻R3和电容C1，PMOS管Mp3的S极连接高压电源电压信号VDD，PMOS管Mp3的D极连接节点n1，电阻R3的一端连接高压电源电压信号VDD，电阻R3的另一端分别连接PMOS管Mp3的G极和电容C1的一端，电容C1的另一端连接节点n2。
[0010]电阻R3两端还并接有第一电压保护器件，第一电压保护器件用以保护节点n3处的电压；其中，节点n3为PMOS管Mp3、电阻R3和电容C1共同连接处。
[0011]第一电压保护器件为二极管D1、NMOS管Mn3或PMOS管Mp7；若第一电压保护器件为二极管D1，二极管D1的负极连接高压电源电压信号VDD，二极管D1的正极连接节点n3；若第一电压保护器件为NMOS管Mn3，NMOS管Mn3的S极连接高压电源电压信号VDD，NMOS管Mn3的G极、D极和B极均连接节点n3。
[0012]若第一电压保护器件为PMOS管Mp7，PMOS管Mp7的S极连接节点n3， PMOS管Mp7的G极、D极和B极均连接节高压电源电压信号VDD。
[0013]第二增速电路包括PMOS管Mp4、电阻R4和电容C2，PMOS管Mp4的S极连接高压电源电压信号VDD，PMOS管Mp4的D极连接节点n2，电阻R4的一端连接高压电源电压信号VDD，电阻R4的另一端分别连接PMOS管Mp4的G极和电容C2的一端，电容C2的另一端连接节点n1。
[0014]电阻R4两端还并接有第二电压保护器件，第二电压保护器件用以保护节点n24处的电压；其中，节点n4为PMOS管Mp4、电阻R4和电容C2共同连接处。
[0015]第二电压保护器件为二极管D2、NMOS管Mn4或PMOS管Mp8；若第二电压保护器件为二极管D2，二极管D2的负极连接高压电源电压信号VDD，二极管D2的正极连接节点n4；若第二电压保护器件为NMOS管Mn4，NMOS管Mn4的S极连接高压电源电压信号VDD，NMOS管Mn4的G极、D极和B极均连接节点n4；若第二电压保护器件为PMOS管Mp8，PMOS管Mp8的S极连接节点n4， PMOS管Mp8的G极、D极和B极均连接节高压电源电压信号VDD。
[0016]还包括第一输出电路和第二输出电路；第一输出电路包括NMOS管Mn5和PMOS管Mp5，NMOS管Mn5的S极接地，NMOS管Mn5的G极连接反相器inv1的输出端，NMOS管Mn5的D极连接PMOS管Mp5的D极，PMOS管Mp5的S极连接高压电源电压信号VDD，PMOS管Mp5的G极连接PMOS管Mp1的G极，NMOS管Mn5和PMOS管Mp5之间的中点替换节点n1作为新的输出端Vout1；第二输出电路包括NMOS管Mn6和PMOS管Mp6，NMOS管Mn6的S极接地，NMOS管Mn6的G极连接反相器inv2的输出端，NMOS管Mn6的D极连接PMOS管Mp6的D极，PMOS管Mp6的S极连接高压电源电压信号VDD，PMOS管Mp6的G极连接PM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电平移位电路，包括反相器inv1、反相器inv2、NMOS管Mn1、NMOS管Mn2、PMOS管Mp1和PMOS管Mp2，反相器inv1的输出端连接NMOS管Mn1的G极和反相器inv1的输入端，反相器inv2的输出端连接NMOS管Mn2的G极，NMOS管Mn1的D极连接PMOS管Mp1的D极和PMOS管Mp2的G极，NMOS管Mn2的D极连接PMOS管Mp1的G极和PMOS管Mp2的D极，NMOS管Mn1的D极、PMOS管Mp1的D极和PMOS管Mp2的G极共同连接处为节点n1，NMOS管Mn2的D极、PMOS管Mp1的G极和PMOS管Mp2的D极共同连接处为节点n2，其特征在于，还包括电阻R1和R2，电阻R1串接在PMOS管Mp1的D极和节点n1之间，电阻R2串接在PMOS管Mp2的D极和节点n2之间。2.根据权利要求1所述的一种电平移位电路，其特征在于，还包括第一增速电路和第二增速电路，第一增速电路和第二增速电路均设置在节点n1和节点n2之间，第一增速电路和第二增速电路用以提升节点n1和节点n2电压上升的切换速度。3.根据权利要求2所述的一种电平移位电路，其特征在于，第一增速电路包括PMOS管Mp3、电阻R3和电容C1，PMOS管Mp3的S极连接高压电源电压信号VDD，PMOS管Mp3的D极连接节点n1，电阻R3的一端连接高压电源电压信号VDD，电阻R3的另一端分别连接PMOS管Mp3的G极和电容C1的一端，电容C1的另一端连接节点n2。4.根据权利要求3所述的一种电平移位电路，其特征在于，电阻R3两端还并接有第一电压保护器件，第一电压保护器件用以保护节点n3处的电压；其中，节点n3为PMOS管Mp3、电阻R3和电容C1共同连接处。5.根据权利要求4所述的一种电平移位电路，其特征在于，第一电压保护器件为二极管D1、NMOS管Mn3或PMOS管Mp7；若第一电压保护器件为二极管D1，二极管D1的负极连接高压电源电压信号VDD，二极管D1的正极连接节点n3；若第一电压保护器件为NMOS管Mn3，NMOS管Mn3的S极连接高压电源电压信号VDD，NMOS管Mn3的G极、D极和B极均连接节点n3；若第一电压保护器件为PMOS管Mp7，PMOS管Mp7的S极连接节点n3， PMOS管Mp...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聪，潘俊，王静波，李海涛，徐健，桂超，
申请(专利权)人：南京元络芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：