快速差分电平转换器及包含该电平转换器的自举驱动器制造技术

本发明专利技术披露了一种快速差分电平转换器以及包含该电平转换器的自举驱动器。该快速差分电平转换器包括：第一差分放大器，差分放大脉宽调制（ＰＷＭ，ｐｕｌｓｅ？ｗｉｄｔｈ？ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号和反相ＰＷＮ信号，并且根据放大结果输出第一差分放大电压和第二差分放大电压；以及第二差分放大器，差分放大第一差分放大电压和第二差分放大电压，并且根据放大结果将差分放大电压转换为具有位于第一电压和第二电压之间的输出范围的电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置，并且更具体地，涉及一种快速差分电平转换器(fast differential level shifter)以一种包含该电平转换器的自举驱动器(boot strap driver)。
技术介绍
自举驱动器是在上开关的门信号电压大于输出缓冲器中的输入电源电压时使用的技术中一种，该输出缓冲器具有包含上开关和下开关的推挽型反相器结构。由于自举驱动器使用高于输入电源电压的电压，因此需要将输入电源电压升压到自举电源电压的电平转换器。 图1是示出了一般的自举驱动器100的示意图。参照图1，自举驱动器100包括 脉宽调制(P丽，pulse width modulation)信号发生电路1、电平转换器2、自举开关电路3 以及平滑电路4。 自举驱动器100具有单个输入结构，其中使用单个晶体管，即第一晶体管Q1。因 此，自举驱动器100的开关取决于第一晶体管Ql的门限电压，因此开关速度较慢。 并且，在自举驱动器100中，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4由第二晶体管Q2的 漏极电流以及施加到第一电阻器R1的电压来操作。因此，第一电阻器R1和第五晶体管Q5 的特性随着芯片温度以及输入电压VDD的频率变化而改变。由此，发生第三晶体管Q3和第 四晶体管Q4的操作误差，并且在芯片的大规模生产的过程中，缺陷率可能会提高。 虽然电平转换器可以由多种方式实现，然而在自举驱动器的情况下，由于自举电 源BOOT和SW随着切换第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的电压而改变，因此考虑到内压和 效率，需要一种特殊的结构。
技术实现思路
因此，本专利技术针对一种快速差分电平转换器以及包含该快速差分电平转换器的自举驱动器，其基本上避免了由于现有技术的局限和缺点产生的一个或多个问题。 本专利技术的一个目的是提供了一种快速差分电平转换器以及包含该快速差分电平转换器的自举驱动器，其中该电平转换器稳定地控制输入输出电压、具有高增益并且实现防止P丽信号失真发生的宽带。 本专利技术的其他优点、目的和特征一部分将在下文中阐述，一部分对于本领域的普 通技术人员而言通过下文的实验将变得显而易见或者可以从本专利技术的实践中获得。通过所 写的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构，可以了解和获知本专利技术的目的和其 他优点。4 为了实现这些目的和其他优点，并且根据本专利技术的目的，如在本文中所体现和概 括描述的，根据本专利技术的实施例的快速差分电平转换器，包括第一差分放大器，差分放大 脉宽调制(P丽，pulsewidth modulation)信号和反相P丽信号，并且根据放大结果输出第 一差分放大电压和第二差分放大电压；以及第二差分放大器，差分放大第一差分放大电压 和第二差分放大电压，并且根据放大结果将差分放大电压转换为具有位于第一电压和第二 电压之间的输出范围的电压。 在本专利技术的另一方面中，一种自举驱动器包括P丽信号发生器，产生P丽信号；电 平转换器，通过在两级下差分放大P丽信号将P丽信号转换为自举输出电压，自举输出电 压具有从第一自举电压到第二自举电压的范围，；以及上驱动器，由第一和第二自举电压偏 置，该上驱动器驱动电平转换器的输出并且输出第一驱动信号，其中，电平转换器差分放大 P丽信号和反相P丽信号、根据放大结果输出第一差分放大电压和第二差分放大电压、差分 放大第一差分放大电压和第二差分放大电压并且根据放大结果输出自举输出电压。 根据本专利技术的实施例，由于电平转换器和包含该电平转换器的自举驱动器实现 在两级差分放大结构中，因此它们可以稳定地控制输入输出电压、具有高增益并且实现 即使在lMHz或者更高的高频下仍无失真的进行正常操作的宽带。并且，由于提供箝位 (clamping)电路，因此有利于保护内部电路。 可以理解的是，本专利技术的上述总体描述和以下的具体描述都是示例性的和说明性 的，并且旨在提供对所要求的本专利技术的进一步解释。附图说明 附图(其被包含用来提供对本专利技术的进一步理解以及被整合到以及构建为本申 请的一部分)示出了本专利技术的实施例并且与说明书一起用于阐述本专利技术的原理。在附图 中 图1是示出了一般的自举驱动器的示意图； 图2是示出了根据本专利技术的实施例的自举驱动器的框图； 图3是示出了图2中所示的根据本专利技术的实施例的快速开关电平转换器的电路 图；以及 图4示出了图3中所示的快速开关电平转换器的第一放大器和第二放大器的输出 波形图。具体实施例方式现在将详细描述本专利技术的实施例，在附图中示出了实施例的实例。在所有可能的 地方，在所有附图中使用相同的标号以表示相同或相似的部件。 图2是示出了根据本专利技术的实施例的自举驱动器200的框图。参照图2，自举驱动器200包括线性稳压器210、 P丽信号发生器220、快速差分电平转换器230、上驱动器240、下侧驱动器250、上开关Ql、下开关Q2、电容器CO以及自举二极管SDO。 线性稳压器210转换第一电源VIN的电压，以提供固定的内部电压VDD。 P丽信号发生器220根据内部电压VDD将独立的P丽信号PS输出到第一电源VIN。 快速开关电平转换器230将具有较低电压范围的P丽信号PS转换为具有位于第一自举电压VBST和第二自举电压VSW之间的电压范围VSW VBST的电压。 此时，快速开关电平转换器230的转换速度确定了自举驱动器200的速度和P丽信号PS的频率。 自举二极管SDO连接在第一电源VIN与快速开关电平转换器230之间，并且电容 器CO连接在自举二极管SDO与输出节点Nl之间。 上驱动器240由施加到自举二极管SDO的输出节点(在下文中，被称为"自举节 点")的电压(在下文中，被称为"第一自举电压VBST")以及施加到输出节点N1的电压 (在下文中，被称为"第二自举电压VSW")来偏置，并且上驱动器240驱动快速开关电平转 换器230的输出并输出第一驱动信号Sl。 下侧驱动器250由内部电压VDD和第二电源电压(例如，接地电压VGND)来偏置， 并且下侧驱动器250驱动P丽信号PS并输出第二驱动信号S2。 上开关Ql连接在第一电源VIN与输出节点Nl之间，并且响应于第一驱动信号SI 打开或关闭。下开关Q2连接在第二电源VGND与输出节点Nl之间，并且响应于第二驱动信 号S2打开或关闭。 图3示出了如图2中所示的根据本专利技术的实施例的快速开关电平转换器230的电 路图。参照图2和图3，快速开关电平转换器230包括第一差分放大器310和第二差分放 大器320。 第一差分放大器310差分放大P丽信号PS和反相P丽信号PS_B，并且输出第一差 分放大电压Sa和第二差分放大电压Sb。 第一差分放大器310包括反相器INV1、一对第一差分晶体管MO和Ml、偏置电阻 器R0、第一内压保护电阻器R1、第二内压保护电阻器R2、第一负载晶体管M2、第二负载晶体 管M3、第一箝位二极管D1以及第二箝位二极管D2。 反相器INV1反相P丽信号PS，并且输出反相的P丽信号PS_B。 —对第一差分晶体管M0和M1，使用P丽信号PS作为第一输入并且使用反相器INV1的输出(即，反相的P丽信号PS—B)作为第二输入。例如，P丽信号PS被输入到第一差分晶体管Ml的栅极，并且反相的P丽信号PS_B被输入到第一差分晶体管MO的栅极。 偏置电阻器R0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电平转换器，包括：第一差分放大器，差分放大脉宽调制（ＰＷＭ）信号和反相ＰＷＮ信号，并且根据放大结果输出第一差分放大电压和第二差分放大电压；以及第二差分放大器，差分放大所述第一差分放大电压和所述第二差分放大电压，并且根据放大结果将所述差分放大电压转换为具有位于所述第一电压和所述第二电压之间的输出范围的电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河昌佑，洪升勋，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]