本发明专利技术涉及具有背栅控制晶体管的电平移位器电路，包括第一、第二输出电压源和锁存电路，第二输出电压源的电压低于第一输出电压源，锁存电路包括第一、第二逻辑门和锁存输出端，第一逻辑门具有第一晶体管，耦接到第一晶体管背栅的第一主输入端，耦接到第一晶体管前栅的第一次级输入端和第一输出端，第二逻辑门具有第二晶体管，耦接到第二晶体管背栅的第二主输入端，耦接到第二晶体管前栅的第二次级输入端和第二输出端，第一次级输入端耦接到第二输出端，第二次级输入端耦接到第一输出端，锁存电路具有锁存输出端耦接到第一输出电压源的第一状态和锁存输出端耦接到第二输出电压源的第二状态，且基于对第一和第二主输入端的输入进入第一或第二状态。输入进入第一或第二状态。输入进入第一或第二状态。
【技术实现步骤摘要】
具有背栅控制晶体管的电平移位器电路
[0001]本专利技术涉及电平移位器电路(level shifter circuit)，本专利技术还涉及多电平移位器电路(multi
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level shifter circuit)。
技术介绍
[0002]用于小型电子设备(例如助听器和其它听力设备)的现代集成电路通常包含多个电压域。独立电压域内的电路通常相互作用，但由于电源电压差，需要所谓的“电平移位器”来实现。例子可以是低电压数字电路，其在芯片外发送信号或控制H桥或DC
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DC转换电路系统。对于在低电压域和高电压域之间具有小电压差(例如1.0V、1.8V)的转换，可以使用具有标准晶体管的简单传统拓扑。
[0003]然而，当电平移位到更高电压域(例如2.5V、3.3V、3.7V或4.2V)时，需要诸如LDMOS的特殊高压器件和/或复杂拓扑，这经常导致额外的信号延迟和功耗。
[0004]因此，需要一种即使在执行相对高的电压移位时，也可以更快地移位和/或具有减少的功耗的改进的电平移位器。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是克服上面提到的一个或多个缺点。在本专利技术的第一方面，这是通过电平移位器电路来实现的，该电平移位器电路包括：
[0006]第一输出电压源、第二输出电压源，所述第二输出电压源具有比第一输出电压源低的电压，以及锁存电路，所述锁存电路包括
[0007]第一逻辑门，其具有至少两个第一晶体管，第一晶体管中的每一个是具有前栅和背栅的多栅极晶体管，第一主输入端耦接到第一晶体管的背栅，第一次级输入端耦接到第一晶体管的前栅，以及第一输出端，
[0008]第二逻辑门，其具有至少两个第二晶体管，第二晶体管中的每一个是具有前栅和背栅的多栅极晶体管，第二主输入端耦接到第二晶体管的背栅，第二次级输入端耦接到第二晶体管的前栅，以及第二输出端，和
[0009]锁存输出端，
[0010]其中，第一次级输入端耦接到第二输出端，其中，第二次级输入端耦接到第一输出端，其中，锁存电路具有第一状态，在第一状态下，锁存输出端耦接到第一输出电压源，其中，锁存电路具有第二状态，在第二状态下，锁存输出端耦接到第二输出电压源，并且其中，锁存电路被配置为基于对第一主输入端和第二主输入端的输入而进入第一状态或第二状态。
[0011]本专利技术的优点是，背栅用于输入信号，由于这允许输入信号和输出信号之间的电压有相当高的偏移。这是因为多电平晶体管通常可以处理其背栅与源极和漏极之间的电压差大于其前栅与源极和漏极之间的电压差。因此，输入信号和目标电压之间的电压差可以显著大于在不损坏晶体管的情况下施加到前栅的电压差。这又意味着根据本专利技术的电平移
位器可以用相对简单的电路制成，其减少了移位时间和功耗。
[0012]因此，作为示例，所提出的电平移位概念仅通过使用以最低复杂交叉耦接配置来配置的1.0V和1.8V晶体管，就可以将电平移位到锂离子电池电压电平，这有助于最小化实施面积。由于第一逻辑门和第二逻辑门的锁存操作，上升和下降传播延迟相等，这允许进行精确的占空比控制(例如，用于H桥PWM应用)。
[0013]此外，本专利技术提供亚纳秒的传播延迟。输出节点仅在高电压源电平之间充电和放电。此外，与前栅到源极相比，背栅到源极的电容较小(大约十分之一)。小电容与有限的电压波动、强锁存操作和快速转换时间相结合，导致非常低的动态功耗和几乎为零的静态功耗。
[0014]在本专利技术的另一方面，一个或多个目的是通过包括根据本专利技术的第一方面的两个以上电平移位器的多电平移位器电路来实现的，
[0015]其中，两个以上电平移位器的第一主输入端被连接在一起，
[0016]其中，两个以上电平移位器的第二主输入端被连接在一起，并且
[0017]其中，每个电平移位器的第一电压源提供不同的电压和/或每个电平移位器电路的第二电压源提供不同电压。
[0018]这具有第一方面的优点，同时还能够实现向多个电压域的电压移位，并且进一步节省了实施面积，因为一部分特征，例如阱或端可以用于多个电平移位器电路。这对于包含两个以上电压域的系统是有用的。
[0019]在本专利技术的第三方面，听力设备被配置为佩戴在用户的耳朵处，其中，听力设备包括一个或多个输入换能器、输出换能器、电池，以及具有两个以上电压域的电路系统，电路系统包括根据本专利技术第一方面的电平移位器电路或根据本专利技术第二方面的多电平移位器电路。
[0020]值得注意的是，低电压和高电压的数值定义取决于上下文。在本文中，术语高电压和低电压在微电子器件的上下文中使用，并且相对于彼此使用。因此，高电压和低电压之间的差可能小于1V，这对于晶体管来说可能是一个很大的问题，而不像电气工程的其它领域或非专业人员的定义，后者可能根据使用的是AC电压还是DC电压将高电压分类为从1000
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1500V左右开始。
附图说明
[0021]通过参照附图对本专利技术的示例性实施方式进行以下详细描述，本专利技术的上述的和其它的特征和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中：
[0022]图1示出本专利技术的电平移位器电路的示意图；
[0023]图2示出电平移位器电路的锁存电路的示意图；
[0024]图3示出电平移位器电路的输入电路的示意图；
[0025]图4示出锁存电路的逻辑门的截面图；
[0026]图5示出本专利技术的电平移位器电路的示意图；
[0027]图6示出锁存电路的逻辑门的截面图；
[0028]图7a示出锁存电路的逻辑门的阱配置；
[0029]图7b示出锁存电路的逻辑门的阱配置；
[0030]图7c示出锁存电路的逻辑门的阱配置；
[0031]图7d示出锁存电路的逻辑门的阱配置；
[0032]图8示出本专利技术的电平移位器电路的示意图；
[0033]图9示出本专利技术的电平移位器电路的示意图；
[0034]图10示出本专利技术的电平移位器电路的示意图；
[0035]图11a示出本专利技术的多电平移位器电路的示意图；
[0036]图11b示出本专利技术的多电平移位器电路的输入和输出的曲线图；
[0037]图12a示出听力设备；和
[0038]图12b示出图12a所示听力设备的BTE组件的示意图。
具体实施方式
[0039]下文将描述各种示例性实施方式和细节，在相关时参考附图。应注意的是，附图可以按比例绘制，也可以不按比例绘制，并且具有相似结构或功能的元件在整个附图中由相似的附图标记表示。还应注意的是，这些附图仅旨在便于对实施方式的描述。它们并不旨在作为本专利技术的详尽描述或作为对本专利技术范围的限制。此外，所示实施方式不需要具有所示的所有方面或优点。结合特定实施方式描述的方面或优点不一定局限于该实施方式，并且可以在任何其它实施方式中实施，即使没有如此示出，或者即使没有这样明确地描述。
[0040]本专利技术的电平移位器电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电平移位器电路(1)，包括：第一输出电压源(V
DD，Output
)；第二输出电压源(V
SS，Output
)，所述第二输出电压源(V
SS，Output
)的电压低于所述第一输出电压源(V
DD，Output
)的电压；以及锁存电路(2)，所述锁存电路(2)包括：第一逻辑门(100)，所述第一逻辑门(100)具有：至少两个第一晶体管(110、120)，每个第一晶体管是具有前栅(114、124)和背栅(112、122)的多栅极晶体管，第一主输入端(130)，所述第一主输入端(130)耦接到所述第一晶体管(110、120)的背栅(112、122)，第一次级输入端(140)，所述第一次级输入端(140)耦接到所述第一晶体管(110、120)的前栅(114、124)，和第一输出端(150)，第二逻辑门(200)，所述第二逻辑门(200)具有：至少两个第二晶体管(210、220)，每个第二晶体管是具有前栅(214、224)和背栅(212、222)的多栅极晶体管，第二主输入端(230)，所述第二主输入端(230)耦接到所述第二晶体管(210、220)的背栅(212，222)，第二次级输入端(240)，所述第二次级输入端(240)耦接到所述第二晶体管(210、220)的前栅(214、224)，和第二输出端(250)，锁存输出端(300)，其中，所述第一次级输入端(140)耦接到所述第二输出端(250)，其中，所述第二次级输入端(240)耦接到所述第一输出端(150)，其中，所述锁存电路(2)具有第一状态，在所述第一状态下，所述锁存输出端(300)耦接到所述第一输出电压源(V
DD，Output
)，其中，所述锁存电路(2)具有第二状态，在所述第二状态下，所述锁存输出端(300)耦接到所述第二输出电压源(V
SS，Output
)，并且其中，所述锁存电路(2)被配置为基于对所述第一主输入端(130)和所述第二主输入端(230)的输入而进入所述第一状态或所述第二状态。2.根据权利要求1所述的电平移位器电路，其中，所述电平移位器电路还包括输入电路，所述输入电路包括：第一输入电压源，和第二输入电压源，所述第二输入电压源的电压低于所述第一输入电压源的电压，其中，所述第一输入电压源和所述第二输入电压源耦接到所述第一主输入端和所述第二主输入端，可选地，所述第一主输入端和所述第二主输入端之一通过反相器耦接到所述第一输入电压源和所述第二输入电压源。3.根据权利要求2所述的电平移位器电路，其中，所述第一输入电压源和所述第二输入电压源的电压都低于所述第二输出电压源的电压，或者
其中，所述第一输入电压源和所述第二输入电压源的电压都高于...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：大北欧听力公司，
类型：发明
国别省市：
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