一种基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路制造技术

技术编号：40554638 阅读：7 留言：0更新日期：2024-03-05 19:15

本发明专利技术公开了一种基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路，其包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管与第二电阻；下拉单元包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管与第一电阻、第三电阻；第二金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极接电源端，栅极与源极之间接入第二电阻，第二金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极与第一金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极相接作为反相器电路的输出端；第一金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极通过第一电阻连接至输入端，通过第三电阻与源极连接并接地。本方案能够有效降低电流，提高输入低电平范围，从而能够降低功耗，增强整个电路的抗噪音与干扰能力，可满足实际应用中对于PHEMT集成电路的设计需求。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术应用于集成电路，具体涉及在phemt工艺上集成电路的反相器电路。

技术介绍

1、反相器(inverter)作为一种常用的逻辑电路，它的主要作用是将逻辑输入信号转换后反向输出，故其在集成电路中的设计中有着非常广泛的应用。尤其是在phemt工艺上射频集成电路，inverter通常运用于phemt工艺上的逻辑解析器(decoder)或信号缓冲器(buffer)。

2、随着phemt集成电路以及其运用场景的不断发展，对phemt集成电路的整体芯片的成本、反应速度、泄露电流等的性能要求也越来越高。而现有的反相器的设计方案已经无法满足实际需求。

3、参见图1，其所示为传统inverter电路的结构示意图。如图所示，传统inverter电路在构成上包括一个负载电阻r1以及一个金属氧化物半导体场效应晶体管m1。其中，输入电压vin加到金属氧化物半导体场效应晶体管m1的栅极g，在未达到金属氧化物半导体场效应晶体管m1的阈值电压(vth)前(即输入电压为低电平)，m1不导通，输出电压vout等于电源电压vdd；当加到栅极g的电压大于金属氧化物半导体场效应晶体管m1的阈值电压(vth)时(即输入电压为高电平)，m1的源极s与漏极d之间产生导电沟道，金属氧化物半导体场效应晶体管m1导通，输出电压vout为0。

4、进一步地，传统inverter电路中的金属氧化物半导体场效应晶体管m1与电阻r2共同实现反相功能。

5、这种传统inverter电路方案虽然实现方式简单，但带负载能力弱且输入电压的高低

6、再者，传统inverter电路方案在输出电流与负载能力之间存在较大的矛盾，即减小电流只能增大负载电阻r1，担负载能力也相之减少，而且反应速度也会减小。

技术实现思路

1、针对传统inverter电路存在带负载能力弱且输入电压的高低电平固定的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路，可有效提高输入低电平范围以及带负载能力。

2、为了达到上述目的，本专利技术提供的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路，包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)与第二电阻(r2)；所述下拉单元包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)与第一电阻(r1)、第三电阻(r3)；

3、所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的漏极(d)接电源端(vdd)，栅极(g)与源极(s)之间接入第二电阻(r2)，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的栅极(g)与第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)的漏极(d)相接作为反相器电路的输出端(vout)；

4、第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)的栅极(g)通过第一电阻(r1)连接至输入端(vin)，通过第三电阻(r3)与源极(s)连接并接地。

5、进一步地，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)为phemt d-mode器件，且阈值电压为负值；所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)与第二电阻(r2)配合形成对第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的ids电流的抑制上拉网络。

6、进一步地，所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)为phemt e-mode器件。

7、为了达到上述目的，本专利技术提供的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路，包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)与第二电阻(r2)；所述下拉单元包括三极管与第一电阻(r1)、第三电阻(r3)；

8、所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的漏极(d)接电源端(vdd)，栅极(g)与源极(s)之间接入第二电阻(r2)，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的栅极(g)与三极管的集电极(c)相接作为反相器电路的输出端(vout)；

9、三极管的基极通过第一电阻(r1)连接至输入端(vin)，通过第三电阻(r3)与三极管的发射极(e)连接并接地。

10、为了达到上述目的，本专利技术提供的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路，包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)与第二电阻(r2)；所述下拉单元包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)与至少一个二极管(vd)；

11、所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的漏极(d)接电源端(vdd)，栅极(g)与源极(s)之间接入第二电阻(r2)，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的栅极(g)与第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)的漏极(d)相接作为反相器电路的输出端(vout)；

12、第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)的栅极(g)通过至少一个二极管(vd)连接至输入端(vin)，源极(s)连接并接地。

13、进一步地，多个二极管(vd)之间依次串接。

14、本专利技术提供的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路方案能够有效降低电流，提高输入低电平范围，从而能够降低功耗，增强整个电路的抗噪音与干扰能力，可以更好地满足实际应用中对于phemt集成电路的设计需求。

15、再者，本专利技术提供的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路方案能够有效提高电路带负载能力。

16、再者，本专利技术提供的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路方案整体的芯片占用面积小，成本低。

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【技术保护点】

1.基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(M2)与第二电阻(R2)；所述下拉单元包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(M1)与第一电阻(R1)、第三电阻(R3)；

2.根据权利要求1所述的基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(M2)为PHEMT D-Mode器件，且阈值电压为负值；所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(M2)与第二电阻(R2)配合形成对第二金属氧化物半导体场效应晶体管(M2)的Ids电流的抑制上拉网络。

3.根据权利要求1所述的基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管(M1)为PHEMT E-Mode器件。

4.基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(M2)与第二电阻(R2)；所述下拉单元包括三极管与第一电阻(R1)、第三电阻(R3)；

5.基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(M2)与第二电阻(R2)；所述下拉单元包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(M1)与至少一个二极管(VD)；

6.根据权利要求5所述的基于PHEMT工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，多个二极管(VD)之间依次串接。

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【技术特征摘要】

1.基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，包括上拉单元与下拉单元，所述上拉单元包括第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)与第二电阻(r2)；所述下拉单元包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(m1)与第一电阻(r1)、第三电阻(r3)；

2.根据权利要求1所述的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)为phemt d-mode器件，且阈值电压为负值；所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)与第二电阻(r2)配合形成对第二金属氧化物半导体场效应晶体管(m2)的ids电流的抑制上拉网络。

3.根据权利要求1所述的基于phemt工艺的提高输入低电平的反相器电路，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹银伟，梁瑜，丁苗富，
申请(专利权)人：上海麓慧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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