低边到高边的信号传输电路制造技术

本发明专利技术公开了一种低边到高边的信号传输电路，其特征在于，包括逻辑处理电路，逻辑处理电路的一个输入端连接低边信号Ｖｉ，另一输入端连接反馈控制电路，逻辑处理电路的输出端连接第一、第二ＭＯＳ管Ｍ１、Ｍ２的栅极；第一、第二ＭＯＳ管Ｍ１、Ｍ２的源极和衬底极接地；第一ＭＯＳ管Ｍ１的漏极连接电阻Ｒ１的一端并同时连接采样保持电路的一个输入端；第二ＭＯＳ管Ｍ２的漏极连接电阻Ｒ２的一端并同时连接采样保持电路的另一个输入端；第一、第二电阻Ｒ１、Ｒ２的另一端连接高电位ＶＢ；采样保持电路的一个输出端输出高边信号ＶＯ；另一个输出端通过反馈控制电路连接逻辑处理电路；采样保持电路丄侧与高电位ＶＢ相连；下侧与低电位ＶＳ相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路领域，用于功率MOS管等双边(低边和高边)驱动器 的信号传输电路，具体涉及一种低边到高边信号传输电路。
技术介绍
在双边(低边和高边，亦称low side and high side)驱动器电路中，高边和低边 之间存在很高的电压差，无法用普通的低压器件实现，而且高压器件的栅源耐压较低，也无 法满足直接传输的要求，低边到高边的信号传输电路为关键核心部分。现有的典型结构如IR公司的IR2113，其原理框图如附图1所示。此结构在IR公 司双边驱动器产品中广泛使用。该电路的工作原理脉冲发生器把输入的方波信号Vi转换 成两路窄脉冲信号输出，分别驱动两个共源的高压MOS管M” M2，漏极输出，完成电平移位。 输出的窄脉冲电平幅度为\ VB，经过脉冲滤波电路滤波整形，驱动RS触发器，RS触发器 输出驱动输出管，完成电路功能。其各节点波形图如图2所示。此电路能够有效的完成低边到高边的信号传输。但当系统对芯片的尺寸、传输延迟和可靠性要求比较高时，此电路结构的问题就 显现出来。一是信号为开环传输，可靠性不高，为了降低动态功耗，提高工作频率，脉冲发生 器输出信号的脉冲宽度tw应尽可能窄，由于生产工艺的波动和其它信号的干扰，会造成窄 脉冲信号无法正常控制RS触发器动作，信号传递失效；二是线路太过复杂，脉冲发生器中 包括了使用电容实现的延时电路、反相器组成的信号整形电路和两个或非门，再加上脉冲 滤波电路和RS触发器，占用的芯片面积较大；三是整个信号流程较长，传输延迟大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低边到高边信号闭环传输电路，具有传输可靠、传输延 迟低、功耗小和适应电压范围宽等特点，使用于双边驱动器电路中，可有效提高驱动器性能 参数。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的一种低边到高边的信号传输电路，其特征在于，包括逻辑处理电路、采样保持电 路、反馈控制电路、第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第一电阻Rl和第二电阻R2，其中逻辑处 理电路的一个输入端连接低边信号Vi，另一输入端连接反馈控制电路，逻辑处理电路的输 出端连接第一、第二 MOS管Ml、M2的栅极；第一、第二 MOS管Ml、M2的源极和衬底极接地； 第一MOS管Ml的漏极连接电阻Rl的一端并同时连接采样保持电路的一个输入端；第二MOS 管M2的漏极连接电阻R2的一端并同时连接采样保持电路的另一个输入端；第一、第二电阻 R1、R2的另一端连接高电位Vb ；采样保持电路的一个输出端输出高边信号Vq ；另一个输出端 通过反馈控制电路连接逻辑处理电路；采样保持电路丄侧与高电位Vb相连；下侧与低电位 Vs相连。上述方案中，所述的逻辑处理电路包括第二触发器RS2、第一反相器INVjP两个或与第二触发器RS2的Q输出进行或非操作，从A点驱动第二 MOS管M2 ；另一路经过第一反相器INV1与第二触发器RS2的Q非输出进行或非操作，从B点 驱动第一 MOS管Ml。所述采样保持电路包括第一触发器RS1、第二、第三反相器INV2、INV3和两个与非 门，经过第一、第二 MOS管Ml、M2和第一、第二电阻Rl、R2上传电路的高边信号，经过第二、 第三反相器INV2、INV3控制第一触发器RS1并保持，第一触发器RS1的输出Q非即为低边到 高边信号传输电路输出的高边信号\。所述反馈控制电路包括第三、第四MOS管M3、M4，第三、第四电阻R3、R4和两个与 非门，从第三、第二反相器INV3、INV2的输出与第一触发器RS1的输出Q、Q非分别进行与非 操作后，驱动第三、第四MOS管M4、M3，将高边信号下传，产生反馈低边信号控制第二触发器 RS2并保持。本专利技术提出的低边到高边信号闭环传输电路，具有传输可靠、传输延迟低、功耗小 和适应电压范围宽等特点。附图说明图1为IR2113低边到高边信号传输电路框图。图2为图1电路节点波形图。图3为本专利技术提出的电路结构框图。图4本专利技术提出的低边到高边信号传输电路图5本专利技术电路的逻辑功能6本专利技术电路输入、输出和中间节点信号波形图具体实施例方式一种低边到高边的信号传输电路，如图3所示，在图3中，低边到高边信号的传递 是闭环实现的，具有很高的可靠性。逻辑处理电路用来对输入信号和反馈信号进行逻辑运 算，输出窄脉冲信号，驱动高压MOS管M1J2的栅极。高压MOS管M1J2分别和电阻R1A2组 成两路信号上传电路，实现窄脉冲信号由低边到高边的传递。采样保持电路完成对上传的 高边窄脉冲信号的采样保持并输出。反馈控制电路把采样保持电路的高边信号转换为低边 信号，并进行逻辑运算输出到逻辑处理电路。在图3中，高电平Vb的幅度是由高压MOS管的漏源击穿电压决定的，在工艺允许 和Vb与Vs(低电平)的电压差满足低压电路工作电压条件下，Vb可以达到高压MOS管漏源 击穿电压工艺极限的高度。图4是本专利技术的低边到高边信号传输电路的一个具体实施例原理图。在图4中，低边到高边信号的传递是闭环实现的，具有很高的可靠性。输入信号流 程短，降低了传输延迟信号上传。输入的低边信号Vi —路与触发器RS2的Q进行或非操作，从A点驱动高压NMOS管 M2 ；另一路经过反相器INV1与RS2的Q非进行或非操作，从B点输出驱动高压NMOS管M115 MpM2分别和电阻RpR2组成两路信号上传电路将低边信号(电平幅度0 Vcc)上传，其中 Vcc为低边信号的高电位。产生高边信号(电平幅度Vs Vb)，高边信号经过反相器(INV2、4INV3)控制触发器RS1并保持，RS1的输出Q非即为低边到高边信号传输电路的输出信号Vo 输出。另外，反相器INV3、INV2的输出与RS1的输出Q、Q非分别进行与非操作，分别从AH、 BH点驱动高压PMOS管M4、M3，将高边信号下传，产生低边信号控制触发器RS2并保持。逻辑功能图如图5所示。从图5中可看出，该电路能够稳定可靠工作。只有输入 信号Vi成功上传并输出后，反馈控制电路采集输出信号与输入信号进行逻辑操作，才关掉 上传通道，确保信号传输的可靠性。并且信号Vi从输入到输出，流程短，降低了传输延迟。 电路主要由数字电路构成，工艺适应性增强，静态功耗几乎为零。驱动高压MOS管的窄脉冲 信号的脉冲宽度，是由电路自身结构和工艺条件决定的，在电路可靠传输信号的前提下，高 压MOS管礼、M4J1、M2导通时间可以达到工艺确定的最短时间，能大大降低动态功耗。采用国内某工艺线的工艺模型，对本专利技术电路进行模拟仿真，输入输出和内部节 点信号波形如图6所示。从图6中的仿真结果看出，电路达到了设计目标。权利要求一种低边到高边的信号传输电路，其特征在于，包括逻辑处理电路、采样保持电路、反馈控制电路、第一MOS管M1、第二MOS管M2、第一电阻R1和第二电阻R2，其中逻辑处理电路的一个输入端连接低边信号Vi，另一输入端连接反馈控制电路，逻辑处理电路的输出端连接第一、第二MOS管M1、M2的栅极；第一、第二MOS管M1、M2的源极和衬底极接地；第一MOS管M1的漏极连接电阻R1的一端并同时连接采样保持电路的一个输入端；第二MOS管M2的漏极连接电阻R2的一端并同时连接采样保持电路的另一个输入端；第一、第二电阻R1、R2的另一端连接高电位VB；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低边到高边的信号传输电路，其特征在于，包括逻辑处理电路、采样保持电路、反馈控制电路、第一ＭＯＳ管Ｍ１、第二ＭＯＳ管Ｍ２、第一电阻Ｒ１和第二电阻Ｒ２，其中逻辑处理电路的一个输入端连接低边信号Ｖｉ，另一输入端连接反馈控制电路，逻辑处理电路的输出端连接第一、第二ＭＯＳ管Ｍ１、Ｍ２的栅极；第一、第二ＭＯＳ管Ｍ１、Ｍ２的源极和衬底极接地；第一ＭＯＳ管Ｍ１的漏极连接电阻Ｒ１的一端并同时连接采样保持电路的一个输入端；第二ＭＯＳ管Ｍ２的漏极连接电阻Ｒ２的一端并同时连接采样保持电路的另一个输入端；第一、第二电阻Ｒ１、Ｒ２的另一端连接高电位Ｖ↓［Ｂ］；采样保持电路的一个输出端输出高边信号Ｖ↓［Ｏ］；另一个输出端通过反馈控制电路连接逻辑处理电路；采样保持电路⊥侧与高电位Ｖ↓［Ｂ］相连；下侧与低电位Ｖ↓［Ｓ］相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪雨，王勇，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]