使用交叉耦合级联晶体管的电平移位制造技术

本发明专利技术涉及使用交叉耦合级联晶体管的电平移位。电平移位器电路能够在低电压下运行。两个互补的电流路径设置在两个中间节点（至少其中的一个是输出节点）中的每个节点和供应电压中的一个之间。场效应晶体管的网络耦合在另一的电压供应和中间节点之间。晶体管包括与高（或低，视情况而定）电压供应耦合的上拉（或下拉，视情况而定）晶体管对。有两个级联晶体管对耦合在上拉（或下拉）晶体管和相应的中间节点之间。一个级联对将相应中间节点耦合到相应上拉（下拉）晶体管的漏极端。另一个级联对将中间节点交叉耦合到相对的上拉（或下拉）晶体管的栅极端。

【技术实现步骤摘要】
使用交叉耦合级联晶体管的电平移位
技术介绍
一些电路具有在较低的供应电压运行的较低电压部分和在较高的供应电压运行 的较高电压部分。电平移位器(level-Shifter)将从电路的较低电压部分(在下文中称为 “控制电路”)接收到的较低电压控制信号转换成适合于控制电路的较高电压部分(在下文 中称为“被控制电路”)的较高电压控制信号。在一些情况下，被控制电路可以有变化的电压供应。有时候，被控制电路可如以上 解释的一样，在高电压供应下运行(在下文中称为被控制电路的“高压环境”)。但是其他 时候，被控制电路可在较低电压供应下运行，可能甚至在如控制电路的电压供应一样低或 者低于控制电路的电压供应下运行(在下文中称为被控制电路的“低压环境”)。例如，电 可擦除可编程只读存储器有时候可在读操作的过程中在低电压环境下运行，但是可在编程 操作过程中在高压环境下运行。 为了支持这个转换操作，电平移位器和被控制电路常在低压环境中开始编程操 作。然后，给电平移位器的电压供应升高，导致了被控制电路向高压环境的转变。接着，电 压供应再次被降低，导致被控制电路回到低压环境。为了正确运行，即使是在低压环境中，电平移位器的输出也应响应于电平移位器 的输入信号。也就是说，即使电平移位器有较低的电压供应，输出信号也应转到与输入信号 状态相对应的状态。
技术实现思路
此处描述的实施方式与电平移位器有关。虽然不要求，电平移位器可甚至在低压 供应下也能够快速并可靠地转换。电平移位器包括至少一个输入节点和两个中间节点，该 两个中间节点中的至少一个是输出节点，可能地，该两个中间节点两者都是输出节点。该电 路包括两个相反极性的供应电压节点。在每个中间节点和供应电压之间设置两个可选的电 流路径。该两个可选的电流路径设置为以互补的方式交替被断开以及传导电流，以响应于 输入信号。场效应晶体管的网络耦合在其他电压供应和中间节点之间。晶体管的网络包括耦合到高(或低，视情况而定)电压供应的上拉(或下拉，视情 况而定)晶体管对。有两个级联晶体管对耦合在上拉(或下拉)晶体管和对应的中间节点 之间。一个级联对将相应的中间节点与相应的上拉(或下拉)晶体管的漏极端耦合。另一 级联对将该中间节点与相对的上拉(下拉)晶体管的栅极端交叉耦合。在这个交叉耦合的设置中，下拉晶体管的栅极端的电压可被拉到更低(或者，在 上拉晶体管的情况中，上拉晶体管的栅极端可被拉到更高)。这使得在给定电压供应下的转 换操作要快速得多，即使是在供应电压相当低的低电压环境中也是如此。这个概括并非意图定义权利要求的主题的关键特征或重要特征，也并非意图被用 做帮助确定权利要求的主题的范围。附图说明为了描述以上所提到的和其他的优势和特征可能被包含的方式，各种实施方式的 更特定的描述将通过引用附图的方式被呈现。应理解这些附图仅描述示例性的实施方式， 因此不应被理解为本专利技术的范围的限制，实施方式将通过使用随附的以下附图被更加具体 和详细地描述和解释图1说明了对应于此处所描述的实施方式的电平移位器电路，该实施方式包括晶 体管网络和两个可选的和交替的电流路径；图2说明了电平移位器的更具体的实施方式，其中晶体管的网络为p型场效应晶 体管，其中每个交替的电流路径包括由输入信号(或者反相的输入信号)所控制的n型晶 体管和相应的n型级联晶体管的串联组合；图3说明了图1的电平移位器的具体的实施方式，其中晶体管的网络是n型场效 应晶体管，其中每个交替电流路径包括由输入信号(或者反相的输入信号)所控制的P型 晶体管和相应的p型级联晶体管的串联组合；图4说明了图1的电平移位器的具体的实施方式，其中晶体管的网络是p型场效 应晶体管，其中每个交替电流路径包括由输入信号(或反相的输入信号)所控制的单个的 高压n型晶体管；图5说明了图1的电平移位器的具体的实施方式，其中晶体管的网络是n型场效 应晶体管，其中每个交替电流路径包括由输入信号(或反相的输入信号)所控制的单个的 高压P型晶体管；图6说明了图2和4的电平移位器电路的运行中的各种信号的信号时序图；图7说明了图3和5的电平移位器电路的运行中的各种信号的信号时序图；图8说明了电平移位器设置为输出互补信号或非互补信号的可选的实施方式。具体实施例方式此处所描述的实施方式涉及电平移位器，该电平移位器使用额外的级联晶体管对 来驱动上拉(或下拉)晶体管的交叉耦合的栅极端。图1说明了依照此处所描述的原理的 电平移位器100的一个实施方式。图1为电平移位器电路100的电路图，其包括两个电压供应节点101和102。这 些电压供应节点中的一个将具有高于另一节点的较高电压。但是，为了图1的普遍化，图1 的描述中并不指定哪个电压更高。而是，在用于描述图1的普遍惯例中，第一电压供应101 具有“第一极性”而第二供应电压102具有与第一极性相反的“第二极性”。极性可以是“正 的”也可以是“负的”。就两个供应电压中的一特定的供应电压而言，正极性是指该特定的 供应电压高于另一供应电压。另一方面，就两个供应电压中的特定的供应电压而言，负极性 是指该特定的供应电压低于另一供应电压。具有的较高的电压极性的供应电压甚至无需高 于大地。而且，具有较低电压极性的供应电压甚至无需低于大地。电平移位器电路100包括输入节点，输入信号应用于该输入节点。到输入节点111 的信号，例如，可为数字二进制信号，该数字二进制信号具有由生成输入信号的控制电路的 供应电压所指示的两个可能的电压电平。相应地，电平移位器100生成相应的输出信号，该 输出信号也可为具有代表高和/或低数字二进制状态的不同电压电平的数字二进制信号。有两个中间节点121和122，其中至少有一个是输出节点。但是，在一个实施方式中，中间节 点121和122的每个代表互补输出节点。电平电路100包括两个可选的和交替的电流路径131和132。第一个可选的电流 路径131设置为，在第一极性的信号出现在输入节点111时，在第一中间节点121和第二电 压供应节点102之间传导大量电流，并设置为在第二极性的信号出现在输入节点111时实 质上断开。如果第一电压供应101高于第二电压供应102，“第一极性的信号”是指高二进 制信号，如果第一电压供应101低于第二电压供应，“第一极性的信号”是指低二进制信号。 如果第一电压供应101高于第二电压供应102，“第二极性的信号”是指低二进制信号，如果 第一电压供应101低于第二电压供应，“第二极性的信号”是指高二进制信号。 第二可选电流路径132设置为，在第二极性的信号出现在输入节点时，在第二中 间节点122和第二电压供应节点102之间传导大量电流，并设置为，在第一极性的信号出现 在输入节点111时实质上断开。电平电路100还包括场效应晶体管141到146的网络140。两个晶体管141和142 在第一电压供应101为较高电压的情况时为上拉晶体管，或在第一电压供应101为较低电 压的情况时为下拉晶体管。晶体管141和142的每个都具有连接到第一电压供应节点101 的源极端。级联晶体管144和145的每个都具有连接到对应的上拉或下拉晶体管141和142 的漏极端的源极端。而且，他们的漏极端被连接到对应的中间节点121和122。另外的一 对级联晶体管143和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电平移位器电路，其包括：第一极性的第一电压供应节点；与第一极性相反的第二极性的第二电压供应节点；输入节点；第一中间节点和第二中间节点，该第一中间节点和第二中间节点中的至少一个是输出节点；第一可选电流路径，该第一可选电流路径设置为在所述第一极性的信号出现在所述输入节点时在所述第一中间节点与所述第二电压供应节点之间实质上传导电流，并且设置为在所述第二极性的信号出现在所述输入节点时实质上断开；第二可选电流路径，该第二可选电流路径设置为在所述第二极性的信号出现在所述输入节点时在所述第二中间节点和所述第二电压供应节点之间实质上传导电流，并且设置为在所述第一极性的信号出现在所述输入节点时实质上断开；以及多个场效应晶体管，该多个场效应晶体管的每个都是所述第一极性的，并且该多个场效应晶体管的每个都具有栅极端、源极端和漏极端，所述多个场效应晶体管包括：第一晶体管，该第一晶体管具有连接到所述第一电压供应节点的源极端；第二晶体管，该第二晶体管具有连接到所述第一电压供应节点的源极端；第三晶体管，该第三晶体管具有连接到所述第二晶体管的栅极端的源极端以及连接到所述第一中间节点的漏极端；第四晶体管，该第四晶体管具有连接到所述第一晶体管的漏极端的源极端，所述第四晶体管的漏极端连接到所述第一中间节点，所述第四晶体管的栅极端连接到所述第三晶体管的栅极端并且连接到提供第一偏置电压的第一偏置电压源；第五晶体管，该第五晶体管具有连接到所述第二晶体管的漏极端的源极端以及连接到所述第二中间节点的漏极端；以及第六晶体管，该第六晶体管具有连接到所述第一晶体管的栅极端的源极端，所述第六晶体管的漏极端连接到所述第二中间节点，所述第六晶体管的栅极端连接到所述第五晶体管的栅极端并且连接到提供第二偏置电压的第二偏置电压源。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA艾德蒙森，JJ沃尔什，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]