本发明专利技术公开了一种多功能功率域电平转换器及其方法。电平转换器(300)包括：输入(VDDIN)和输出(VDDOUT)电力节点、输入(VSSIN)和输出(VSSOUT)参考节点、输入(IN)和输出(OUT)信号节点、以及电平转换器网络(405、410、415、420、425、430、440)。输入电力和输入参考节点在第一功率域(202、204、206)内进行操作，并且输出电力和输出参考节点在第二功率域(202、204、206)内进行操作。电平转换器网络接收在第一功率域内可操作的输入信号，执行电压转换，并且提供输出信号。电平转换器可以包括电力(BYP_VDD)和/或接地(BYP_VSS)旁路，使得进行更快的切换。电平转换器可以包括隔离输入(150)，以将输出断言为已知的电平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地涉及用于对接独立功率域的电平转换器，并且更具体地，涉及用于将信号转换成在具有多个功率域的系统中的域交叉(crossing)之间的兼容电压电平的多功能和可配置的电平转换器。
技术介绍
为了优化在速度和功耗之间 的权衡,很多电子电路包括多个独立功率域。功率域通过电源的电压电平之间的变化(诸如，在接地或参考电压电平(通常称为“VSS”)之间的电压电平中的差异，或者源电压电平(通常称为“VDD”)之间的电压电平中的差异)来进行区分。功率域可以替代地被称为在不同电压电平内进行操作的电压域。电平转换器可以被设置在单独或其他独立功率域之间的接口或“交叉”处，使得对由以一个电压电平进行操作的一个功率域断言的信号进行电平转换，并且被驱动为与另一功率域兼容的不同电压电平。如在此使用的，每个信号通常被认为是数字信号或二进制信号，该信号在诸如逻辑一(I)和逻辑零(0)的相对逻辑电平之间进行切换。每个逻辑电平都关于特定电压电平来被确定，使得期望信号在与接收信号的功率域兼容的电压电平内进行切换。另外，不兼容的二进制信号可能被误解而可能导致不正确的结果，这可能导致不合适的操作或者甚至是操作故障。当功率域处于不同的操作模式(诸如，若干功率节省模式(例如，待机、睡眠、休眠等))时，可以改变给定功率域的操作电压电平。当两个域之间的电压电平相等或以其他方式变得相等时，具有旁路的电平转换器可以用于旁路电压电平转换。电平转换器可以以隔离(诸如隔离单元等)来实现，以将断电域的输出驱动为提供给保持通电的域的输入的已知逻辑电平。对于一些技术节点，假设电路以较低频率进行操作，可以通过对晶体管器件进行反偏置来获得漏电和功耗中的显著减少。反偏置通常涉及在器件的块体或基底与器件的栅极之间驱动电压差。在标准的互补金属-氧化物半导体(CMOS)配置中，P-沟道MOS (PMOS)器件的源极和基底都被附接到VDD，并且N-沟道MOS(NMOS)器件的源极和基底被附接到VSS。在一种传统的反偏置CMOS配置中，PMOS器件的体端(body)被拉到VDD以上的电压，并且NMOS器件的基底被拉到VSS以下的电压。由于VSS通常被限定在零(0)伏特(V)或接地，所以电荷泵等用于将NMOS器件的基底驱动为接地以下的负电压电平。传统的反偏置方法的一个缺点在于相对低效率的电荷泵等的使用增加了总功耗。另一缺点在于总电压摆动的相应的增加。这样的反偏置方法对于具有有限总电压范围的电池供电的电子器件来说特别不利。替代的反偏置技术在此被称为“源极偏置”，其中，NMOS器件的基底被保持或者以其他方式被接地，并且VSS的电压电平增加，其增加NMOS器件的源极端子的电压电平。即使在电池供电器件中通常也存在足够的动态余量(headroom)，以将P-型器件的基底驱动到VDD以上，使得总电压范围一点都不受影响。然而，源极偏置技术可能导致在一些功率模式中以不同的接地电势进行操作的功率域。如果功率域还以不同的VDD源电压进行操作，则电力电平转换器和接地电平转换器都需要针对电力电平和地电平来对信号进行电平转换。然而，多个电平转换单元的使用易产生错误并且导致额外的延迟。本行业将从提供下述电平转换器而受益，使得跨越源电压域和接地域的电平转换器，在适当时通过旁路电平转换来最小化延迟，并且在期望时提供内置隔离。 附图说明根据以下的描述和附图，本专利技术的益处、特征和优点将变得更好理解，在附图中图I是具有多个功率域以及在域交叉之间的相应电平转换器的集成电路的一个实施例的示图；图2是包括单独的高压(HV)域、核心域和存储器域以及在由模式控制器控制的域交叉之间的电平转换器的系统的更特定实施例的框图；图3A、图3B和图3C是根据包括超级单元实施例以及简化实施例的相应实施例实现的电平转换器的简化框图，超级单元实施例包括利用电力和接地转换旁路和隔离的电力和接地电平转换，简化实施例排除了隔离和旁路中的一个；图4是根据一个实施例的图3的电平转换器的更详细的示意性框图；图5A、图5B和图5C是根据一个实施例实现的图4的反相器的示意图；图6是根据一个实施例的图4的输出缓冲器的示意图；图7是根据一个实施例的图4的隔离控制网络的示意图；图8是根据一个实施例的具有图4的旁路网络的接地电平转换器的示意图；以及图9A、图9B和图9C是用于分别将输出断言为逻辑低、逻辑高以及保持逻辑电平的具有图4的旁路和隔离网络的电力电平转换器的三个不同实施例的示意图。具体实施例方式给出以下说明以使得本领域普通技术人员能够在特定应用及其要求的背景内按照所提供的作出并且使用本专利技术。然而，对优选实施例的各种修改对本领域技术人员将变得明显，并且在此限定的一般原理可以适用于其他实施例。因此，本专利技术并不意在限于在此示出和描述的特定实施例，而在于符合与在此公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。图I是具有1”个不同的功率域01、02、03、...、DN(Dl-DN) 102-108的集成电路(IC)IOO的一个实施例的示图，其中，N是大于I的正整数。每个功率域Dl-DN都经由单独的源电压VDD和单独参考电压VSS (被示出为Dl的VDDl和VSSl、D2的VDD2和VSS2、以此类推到DN的VDDN和VSSN)来接收电力。根据特定实现，任何两个或更多的功率域的源电压和/或参考电压可以是相同的或不同的(例如，VDDl和VDD2可以具有相同或不同电压电平等)。而且，虽然示出了四个域Dl、D2、D3和DN，但是应当理解，可以包括任何数目的域(例如，2个或更多)。任何一个或多个域都可以具有固定源电压电平，并且任何一个或多个功率域都可以在不同的操作模式之间进行切换，并且从而具有改变的源电压和/或参考电压。功率模式的示例包括全功率“运行”模式以及一个或多个减小功率模式(例如，待机、睡眠、休眠等)。一个或多个减小功率模式可以等效于“关断”模式，其中，一个或多个功率域被断电。一个或多个减小功率模式可以是功率节省模式，功率节省模式是诸如以较低频率水平操作的较低性能运行模式。例如，考虑电力节省运行模式，其中，一个或多个功率域包括源极偏置并且以减小的频率进行操作。多个接口 112-117被提供和分布为包括在功率域Dl-DN的每一个之间的单独接口。注意，虽然接口被示出为在每对域之间，但是应该理解，任何两个或多个域都可能没有彼此对接(例如，在特定域之间没有提供接口)。每个接口 112-117还包括断言在任何一方向上的一个或多个二进制信号。每个接口 112-117还包括任何可选择数目(零或更多)的电平转换器，其中，每个电平转换器都在功率域之间对信号的电压进行转换。考虑多个不同类型的电平转换器。当源电压(VDD)在两个域之间是不同的，而参考电压(VSS)处于基本相同的电压电平时，仅提供电力电平转换器。当参考电压(VSS)在两个域之间是不同的，而源电压(VDD)处于基本相同的电压电平时，可以仅提供接地电平转换器。注意，当源发(sourcing)信号的域具有比目的地的参考电压电平更高的参考电压电平以确保适当的逻辑电平被传送时，提供接地电平转换。另一方面，当源发信号的域具有比目的地的参考电压电平更低的参考电压电平时，可以提供或可以不提供接地电平转换，这是因为源域内的器件通常简单地过本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尼斯·M·贾拉尔，阿努伊·辛加尼亚，布赖恩·T·韦斯顿，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。