一種電平轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種電平轉(zhuǎn)換器。在本實用新型中，電平轉(zhuǎn)換器包括第一級電平轉(zhuǎn)換模塊、第二級電平轉(zhuǎn)換模塊、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管及第四開關(guān)管；當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊的輸入端電平發(fā)生變化時，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，進而使第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，從而使第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于第一開關(guān)管的開通速度較快以及第四開關(guān)管的輸入端與電源相連接，使得第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點和第二節(jié)點的電平轉(zhuǎn)變較快，從而使第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電平能夠跟隨輸入端電平的變化而快速變化。
【專利說明】
一種電平轉(zhuǎn)換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電平轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]電平轉(zhuǎn)換器是電路中的常見模塊，其功能是將輸入信號由低邏輯電平轉(zhuǎn)換為高邏輯電平，或由高邏輯電平轉(zhuǎn)換為低邏輯電平。
[0003]對于現(xiàn)有的一種實現(xiàn)將低邏輯電平轉(zhuǎn)換為高邏輯電平的CMOS電平轉(zhuǎn)換器，其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，該CMOS電平轉(zhuǎn)換器包括第一級電平轉(zhuǎn)換模塊10和第二級電平轉(zhuǎn)換模塊20，第一級電平轉(zhuǎn)換模塊10的輸入端為輸入端X，第一級電平轉(zhuǎn)換模塊10的輸出端A和B作為第二級電平轉(zhuǎn)換模塊20的輸入端，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊10的輸出端為輸出端Z。當(dāng)輸入端X電平由O變?yōu)殡娫措妷篤DD時，NMOS管NI和NMOS管N3先導(dǎo)通，之后PMOS管P3導(dǎo)通，節(jié)點A電平被下拉至VBIAS+VTHP (VBIAS為偏置電源電壓，VTHP為PMOS管的閾值電壓)，以使得PMOS管P2導(dǎo)通，在PMOS管P2導(dǎo)通之后需要將節(jié)點Al和節(jié)點BI間的寄生電容充滿電后，節(jié)點B電平才會上升至VDD+VBIAS，而在節(jié)點A電平和節(jié)點B電平均跟隨輸入端X電平的變化而發(fā)生變化之后，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊20的輸出端Z電平才能根據(jù)此時節(jié)點A和節(jié)點B的電平值發(fā)生轉(zhuǎn)變，SP在輸入端X電平由O變?yōu)閂DD之后，需要經(jīng)過較長延時輸出端Z電平才能由VBIAS變?yōu)閂DD+VBIAS。同理，當(dāng)輸入端X電平由VDD變?yōu)镺時，由于節(jié)點A和節(jié)點B電平的轉(zhuǎn)變需要一定時間，因此輸出端Z電平需要經(jīng)過較長延時才能由VDD+VBIAS變?yōu)閂BIAS。
[0004]因此，現(xiàn)有的CMOS電平轉(zhuǎn)換器存在當(dāng)其輸入端電平發(fā)生變化之后，需要經(jīng)過較長延時才能使其輸出端電平發(fā)生轉(zhuǎn)變的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種電平轉(zhuǎn)換器，旨在解決現(xiàn)有的CMOS電平轉(zhuǎn)換器所存在的當(dāng)其輸入端電平發(fā)生變化之后，需要經(jīng)過較長延時才能使其輸出端電平發(fā)生轉(zhuǎn)變的問題。
[0006]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種電平轉(zhuǎn)換器，所述電平轉(zhuǎn)換器包括第一級電平轉(zhuǎn)換模塊和第二級電平轉(zhuǎn)換模塊，所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點和第二節(jié)點分別與第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點和第二節(jié)點相連接，所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端、第二電源端及第三電源端分別與不同的電源相連接，所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的接地端與電源地相連接，所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端和第二電源端分別與不同的電源相連接;所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端和第二電源端分別與所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端和第二電源端相連接;所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電平根據(jù)所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平的轉(zhuǎn)變而發(fā)生轉(zhuǎn)變;所述電平轉(zhuǎn)換器還包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管及第四開關(guān)管；
[0007]所述第一開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第三節(jié)點、第一節(jié)點及第二電源端相連接;所述第二開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第四節(jié)點、第二節(jié)點及第二電源端相連接;所述第三開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸入端、第三電源端及第五節(jié)點相連接;所述第四開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第六節(jié)點、第三電源端及第七節(jié)點相連接；
[0008]當(dāng)所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸入端電平發(fā)生變化時，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，進而使所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，從而使所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平發(fā)生轉(zhuǎn)變。
[0009]在本實用新型中，電平轉(zhuǎn)換器包括第一級電平轉(zhuǎn)換模塊、第二級電平轉(zhuǎn)換模塊、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管及第四開關(guān)管；當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊的輸入端電平發(fā)生變化時，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，進而使第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，從而使第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平發(fā)生轉(zhuǎn)變，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電平根據(jù)第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平的轉(zhuǎn)變而發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于第一開關(guān)管的開通速度較快以及第四開關(guān)管的輸入端與電源相連接，使得第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點和第二節(jié)點的電平轉(zhuǎn)變較快，從而使第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電平能夠跟隨輸入端電平的變化而快速變化。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型【背景技術(shù)】所提供的電平轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本實用新型實施例提供的電平轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本實用新型另一實施例提供的電平轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是本實用新型另一實施例提供的電平轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5是本實用新型另一實施例提供的電平轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0016]圖2示出了本實用新型實施例提供的電平轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下:
[0017]電平轉(zhuǎn)換器包括第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100和第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200，第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一節(jié)點YB和第二節(jié)點Y分別與第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第一節(jié)點和第二節(jié)點相連接，第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一電源端、第二電源端及第三電源端分別與不同的電源相連接，第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的接地端與電源地相連接，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第一電源端和第二電源端分別與不同的電源相連接;第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一電源端和第二電源端分別與第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第一電源端和第二電源端相連接；第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的輸出端Z電平根據(jù)第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一節(jié)點YB電平和第二節(jié)點Y電平的轉(zhuǎn)變而發(fā)生轉(zhuǎn)變；上述電平轉(zhuǎn)換器還包括第一開關(guān)管300、第二開關(guān)管400、第三開關(guān)管500及第四開關(guān)管600。
[0018]第一開關(guān)管300的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第三節(jié)點NB2、第一節(jié)點YB及第二電源端相連接;第二開關(guān)管400的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第四節(jié)點NBl、第二節(jié)點Y及第二電源端相連接;第三開關(guān)管500的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X、第三電源端及第五節(jié)點NA2相連接;第四開關(guān)管600的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第六節(jié)點、第三電源端及第七節(jié)點NAl相連接。
[0019]當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平發(fā)生變化時，第三開關(guān)管500和第四開關(guān)管600的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，進而使第一開關(guān)管300和第二開關(guān)管400的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，從而使第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一節(jié)點YB電平和第二節(jié)點Y電平發(fā)生轉(zhuǎn)變。
[0020]具體的，第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一電源端、第二電源端及第三電源端分別與第一電源VCC1、第二電源VCC2及第三電源VCC3相連接;第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第一電源端和第二電源端分別與第一電源VCCl和第二電源VCC2相連接。其中，第一電源VCCl為供電電源，第二電源VCC2為偏置電源，供電電源的電壓值大于偏置電源的電壓值，第三電源VCC3的電壓值為第一電源VCCl的電壓值與第二電源VCC2的電壓值之和。
[0021]具體的，第一開關(guān)管300為第一PMOS管MPl，第一PMOS管MPl的柵極、源極及漏極分別為第一開關(guān)管300的驅(qū)動端、輸入端及輸出端；第二開關(guān)管400為第二PMOS管MP2，第二PMOS管MP2的柵極、源極及漏極分別為第二開關(guān)管400的驅(qū)動端、輸入端及輸出端;第三開關(guān)管500為第三PMOS管MP3，第三PMOS管MP3的柵極、源極及漏極分別為第三開關(guān)管500的驅(qū)動端、輸入端及輸出端;第四開關(guān)管600為第四PMOS管MP4，第四PMOS管MP4的柵極、源極及漏極分別為第四開關(guān)管600的驅(qū)動端、輸入端及輸出端。
[0022]作為本實用新型一實施例，如圖3所示，第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100包括第五開關(guān)管101、第六開關(guān)管102、第七開關(guān)管103、第八開關(guān)管104、第九開關(guān)管105、第十開關(guān)管106、第十一開關(guān)管107、第十二開關(guān)管108及第一反相器109。
[0023]第五開關(guān)管101的驅(qū)動端與第一反相器109的輸入端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X，第五開關(guān)管101的輸出端與第六開關(guān)管102的輸出端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的接地端，第五開關(guān)管101的輸入端與第七開關(guān)管103的輸出端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第五節(jié)點NA2，第六開關(guān)管102的驅(qū)動端與第一反相器109的輸出端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第六節(jié)點，第六開關(guān)管102的輸入端與第八開關(guān)管104的輸出端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第七節(jié)點NAl，第七開關(guān)管103的驅(qū)動端與第八開關(guān)管104的驅(qū)動端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第三電源端，第七開關(guān)管103的輸入端與第九開關(guān)管105的輸出端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第三節(jié)點NB2，第八開關(guān)管104的輸入端與第十開關(guān)管106的輸出端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第四節(jié)點NBl，第九開關(guān)管105的驅(qū)動端與第十開關(guān)管106的驅(qū)動端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第二電源端，第九開關(guān)管105的輸入端、第十一開關(guān)管107的輸出端及第十二開關(guān)管108的驅(qū)動端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一節(jié)點YB，第十開關(guān)管106的輸入端、第十一開關(guān)管107的驅(qū)動端及第十二開關(guān)管108的輸出端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第二節(jié)點Y，第十一開關(guān)管107的輸入端與第十二開關(guān)管108的輸入端共接形成第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一電源端。
[0024]具體的，第五開關(guān)管101為第一匪OS管MNl，第一NMOS管MNl的柵極、源極及漏極分別為第五開關(guān)管101的驅(qū)動端、輸出端及輸入端；第六開關(guān)管102為第二匪OS管MN2，第二NMOS管MN2的柵極、源極及漏極分別為第六開關(guān)管102的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第七開關(guān)管103為第三NMOS管MN3，第三匪OS管MN3的柵極、源極及漏極分別為第七開關(guān)管103的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第八開關(guān)管104為第四NMOS管MN4，第四NMOS管MN4的柵極、源極及漏極分別為第八開關(guān)管104的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第九開關(guān)管105為第五PMOS管MP5，第五PMOS管MP5的柵極、源極及漏極分別為第九開關(guān)管105的驅(qū)動端、輸入端及輸出端;第十開關(guān)管106為第六PMOS管MP6，第六PMOS管MP6的柵極、源極及漏極分別為第十開關(guān)管106的驅(qū)動端、輸入端及輸出端;第i^一開關(guān)管107為第七PMOS管MP7，第七PMOS管MP7的柵極、源極及漏極分別為第十一開關(guān)管107的驅(qū)動端、輸入端及輸出端；第十二開關(guān)管108為第八PMOS管MP8，第八PMOS管MP8的柵極、源極及漏極分別為第十二開關(guān)管108的驅(qū)動端、輸入端及輸出端。
[0025]作為本實用新型一實施例，如圖3所示，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200包括第十三開關(guān)管201、第十四開關(guān)管202、第十五開關(guān)管203、第十六開關(guān)管204、第十七開關(guān)管205及第十八開關(guān)管206。
[0026]第十三開關(guān)管201的輸入端與第十四開關(guān)管202的輸入端共接形成第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第一電源端，第十三開關(guān)管201的驅(qū)動端與第十五開關(guān)管203的驅(qū)動端共接形成第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第二節(jié)點，第十四開關(guān)管202的驅(qū)動端與第十六開關(guān)管204的驅(qū)動端共接形成第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第一節(jié)點，第十三開關(guān)管201的輸出端與第十五開關(guān)管203的輸入端共接于第十八開關(guān)管206的驅(qū)動端，第十四開關(guān)管202的輸出端、第十六開關(guān)管204的輸入端及第十七開關(guān)管205的驅(qū)動端共接形成第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的輸出端Z，第十五開關(guān)管203的輸出端與第十七開關(guān)管205的輸入端相連接，第十六開關(guān)管204的輸出端與第十八開關(guān)管206的輸入端相連接，第十七開關(guān)管205的輸出端與第十八開關(guān)管206的輸出端共接形成第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的第二電源端。
[0027]具體的，第十三開關(guān)管201為第九PMOS管MP9，第九PMOS管MP9的柵極、源極及漏極分別為第十三開關(guān)管201的驅(qū)動端、輸入端及輸出端;第十四開關(guān)管202為第十PMOS管MPlO，第十PMOS管MPlO的柵極、源極及漏極分別為第十四開關(guān)管202的驅(qū)動端、輸入端及輸出端；第十五開關(guān)管203為第五NMOS管MN5，第五NMOS管MN5的柵極、源極及漏極分別為第十五開關(guān)管203的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第十六開關(guān)管204為第六NMOS管MN6，第六NMOS管MN6的柵極、源極及漏極分別為第十六開關(guān)管204的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第十七開關(guān)管205為第七匪OS管MN7，第七NMOS管MN7的柵極、源極及漏極分別為第十七開關(guān)管205的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第十八開關(guān)管206為第八NMOS管MN8，第八NMOS管MN8的柵極、源極及漏極分別為第十八開關(guān)管206的驅(qū)動端、輸出端及輸入端。
[0028]以下結(jié)合圖3對電平轉(zhuǎn)換器的工作原理進行說明，詳述如下:
[0029]當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平由O變?yōu)閂DD時(VDD為第三電源VCC3的電壓值)，第三開關(guān)管500關(guān)斷，第五開關(guān)管101和第七開關(guān)管103均導(dǎo)通，使得第一開關(guān)管300的柵極電壓為O，第一開關(guān)管300快速導(dǎo)通，使第一節(jié)點YB電平變?yōu)閂BIAS( VBIAS為第二電源VCC2的電壓值)，第十二開關(guān)管108導(dǎo)通。而在第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平變化之后、第一節(jié)點YB電平變化之前，第六開關(guān)管102關(guān)斷，第四開關(guān)管600、第八開關(guān)管104及第十開關(guān)管106均導(dǎo)通，由于第四開關(guān)管600的源極與第三電源VCC3相連接，因此，第七節(jié)點NAl電平變?yōu)閂DD，第四節(jié)點NBl電平變?yōu)閂DD-VTHN(VTHN為NMOS管的閾值電壓)，第二開關(guān)管400關(guān)斷，隨著第一節(jié)點YB電平的變化以及第十二開關(guān)管108的導(dǎo)通，且第四節(jié)點NBl電平已變?yōu)閂DD-VTHN，因此，第二節(jié)點Y電平快速變?yōu)閂DD+VBIAS(VDD+VBIAS為第一電源VCCl電壓值)。對于第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200，在第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一節(jié)點YB電平變?yōu)閂BIAS和第二節(jié)點Y電平變?yōu)閂DD+VBIAS之后，第十三開關(guān)管201和第十六開關(guān)管204均關(guān)斷，第十四開關(guān)管202導(dǎo)通，繼而第十五開關(guān)管203和第十七開關(guān)管205均導(dǎo)通，第十八開關(guān)管206關(guān)斷，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的輸出端Z電平變?yōu)閂DD+VBIAS。
[0030]與圖1中的電平轉(zhuǎn)換器電路相比較，當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平由O變?yōu)閂DD時，圖3中第一節(jié)點YB電平的變化速度比圖1中節(jié)點A電平的變化速度更快，圖3中第二節(jié)點Y電平的變化速度比圖1中節(jié)點B電平的變化速度更快，圖3中輸出端Z電平的變化速度比圖1中輸出端Z電平的變化速度也更快。理由為:圖1中PMOS開關(guān)管P3的導(dǎo)通使得節(jié)點A電平發(fā)生變化，在PMOS開關(guān)管P3導(dǎo)通之前，PMOS開關(guān)管P3的柵極電壓為偏置電源電壓VBIAS;而圖3中，第一開關(guān)管300 (即第一 PMOS管MPl)的導(dǎo)通使得第一節(jié)點YB電平發(fā)生變化，在第一開關(guān)管300導(dǎo)通之前，第一開關(guān)管300的柵極電壓為O，而其源極電壓與圖1中PMOS開關(guān)管P3的源極電壓相同，因此，第一開關(guān)管300的驅(qū)動電壓比PMOS開關(guān)管P3的驅(qū)動電壓更大，因此圖3中第一開關(guān)管300的導(dǎo)通速度比圖1中PMOS開關(guān)管P3的導(dǎo)通速度更快，因此，圖3中第一節(jié)點YB電平的變化速度比圖1中節(jié)點A電平的變化速度更快。對于圖1中節(jié)點B電平的變化，在PMOS管P2導(dǎo)通之后需要將Al節(jié)點和BI節(jié)點間的寄生電容充滿電后，節(jié)點B電平才會上升至VDD+VBIAS;而圖3中，在第十二開關(guān)管108導(dǎo)通之前，第四節(jié)點NBl電平已上升至VDD-VTHN，因此第十二開關(guān)管108導(dǎo)通之后，第二節(jié)點Y電平可快速上升至VDD+VBIAS，節(jié)省了第十二開關(guān)管108導(dǎo)通之后為寄生電容充電的時間，因此，圖3中第二節(jié)點Y電平的變化速度比圖1中節(jié)點B電平的變化速度更快。綜上，圖3中輸出端Z電平的變化速度比圖1中輸出端Z電平的變化速度更快。
[0031]當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平由VDD變?yōu)镺時，第四開關(guān)管600關(guān)斷，第六開關(guān)管102和第八開關(guān)管104均導(dǎo)通，使得第二開關(guān)管400的柵極電壓為0，第二開關(guān)管400快速導(dǎo)通，使第二節(jié)點Y電平變?yōu)閂BIAS，第十一開關(guān)管107導(dǎo)通。而在第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平變化之后、第二節(jié)點Y電平變化之前，第五開關(guān)管101關(guān)斷，第三開關(guān)管500、第七開關(guān)管103及第九開關(guān)管105均導(dǎo)通，由于第四開關(guān)管600的源極與第三電源VCC3相連接，因此，第五節(jié)點NA2電平變?yōu)閂DD，第三節(jié)點NB2電平變?yōu)閂DD-VTHN (VTHN為NMOS管的閾值電壓)，第一開關(guān)管300關(guān)斷，隨著第二節(jié)點Y電平的變化以及第十一開關(guān)管107的導(dǎo)通，且第三節(jié)點NB2電平已變?yōu)閂DD-VTHN，因此，第一節(jié)點Y B電平快速變?yōu)閂DD+VBIAS。對于第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200，在第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第一節(jié)點YB電平變?yōu)閂DD+VBIAS和第二節(jié)點Y電平變?yōu)閂BIAS之后，第十三開關(guān)管201導(dǎo)通，第十四開關(guān)管202和第十五開關(guān)管203均關(guān)斷，繼而第十六開關(guān)管204和第十八開關(guān)管206均導(dǎo)通，第十七開關(guān)管205關(guān)斷，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200的輸出端Z電平變?yōu)閂BIAS。
[0032]與圖1中的電平轉(zhuǎn)換器電路相比較，當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平由VDD變?yōu)镺時，圖3中第一節(jié)點YB電平的變化速度比圖1中節(jié)點A電平的變化速度更快，圖3中第二節(jié)點Y電平的變化速度比圖1中節(jié)點B電平的變化速度更快，圖3中輸出端Z電平的變化速度比圖1中輸出端Z電平的變化速度也更快。具體理由同第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平由O變?yōu)閂DD時的理由，在此不再贅述。
[0033]作為本實用新型另一實施例，如圖4所示，電平轉(zhuǎn)換器還包括欠壓支撐模塊700。
[0034]欠壓支撐模塊700的第一輸入端與第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X相連接，欠壓支撐模塊700的第二輸入端接收欠壓指示信號，欠壓支撐模塊700的電源端、接地端、第一連接端及第二連接端分別與第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的第三電源端、接地端、第一節(jié)點YB及第二節(jié)點Y相連接。
[0035]欠壓支撐模塊700根據(jù)欠壓指示信號和第一輸入端的電平使第一連接端的電平或第二連接端的電平與電源地的電平相同。
[0036]具體的，當(dāng)電平轉(zhuǎn)換器所連接的第三電源VCC3的電壓值降低時，電平轉(zhuǎn)換器工作在欠壓工作模式，欠壓指示信號由欠壓支撐模塊700的第二輸入端輸入，欠壓指示信號為低電平。
[0037]作為本實用新型一實施例，如圖5所示，欠壓支撐模塊700包括欠壓指示單元701、第一欠壓支撐單元702及第二欠壓支撐單元703。
[0038]欠壓指示單元701的第一輸入端和第二輸入端分別為欠壓支撐模塊700的第一輸入端和第二輸入端，欠壓指示單元701的第一輸出端和第二輸出端分別與第一欠壓支撐單元702的輸入端和第二欠壓支撐單元703的輸入端相連接，第一欠壓支撐單元702的電源端、接地端及連接端分別為欠壓支撐模塊700的電源端、接地端及第一連接端，第二欠壓支撐單元703的電源端、接地端及連接端分別為欠壓支撐模塊700的電源端、接地端及第二連接端。
[0039]作為本實用新型一實施例，如圖5所示，欠壓指示單元701包括第二反相器G1、第三反相器G2、第一與門G3及第二與門G4。
[0040]第二反相器Gl的輸入端與第二與門G4的第一輸入端共接形成欠壓指示單元701的第一輸入端，第三反相器G2的輸入端為欠壓指示單元701的第二輸入端，第二反相器Gl的輸出端與第一與門G3的第一輸入端相連接，第三反相器G2的輸出端與第二與門G4的第二輸入端共接于第一與門G3的第二輸入端，第一與門G3的輸出端和第二與門G4的輸出端分別為欠壓指示單元701的第二輸出端和第一輸出端。
[0041 ]作為本實用新型一實施例，如圖5所示，第一欠壓支撐單元702包括第十九開關(guān)管711和第二十開關(guān)管712。
[0042]第十九開關(guān)管711的驅(qū)動端和輸出端分別為第一欠壓支撐單元702的輸入端和接地端，第十九開關(guān)管711的輸入端與第二十開關(guān)管712的輸出端相連接，第二十開關(guān)管712的驅(qū)動端和輸入端分別為第一欠壓支撐單元702的電源端和連接端。
[0043]具體的，第十九開關(guān)管711為第九匪OS管麗9，第九NMOS管麗9的柵極、源極及漏極分別為第十九開關(guān)管711的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第二十開關(guān)管712為第十匪OS管MN10，第十NMOS管MNlO的柵極、源極及漏極分別為第二十開關(guān)管712的驅(qū)動端、輸出端及輸入端。
[0044]作為本實用新型一實施例，如圖5所示，第二欠壓支撐單元703包括第二十一開關(guān)管721和第二十二開關(guān)管722。
[0045]第二十一開關(guān)管721的驅(qū)動端和輸出端分別為第二欠壓支撐單元703的輸入端和接地端，第二十一開關(guān)管721的輸入端與第二十二開關(guān)管722的輸出端連接，第二十二開關(guān)管722的驅(qū)動端和輸入端分別為第二欠壓支撐單元703的電源端和連接端。
[0046]具體的，第二^^一開關(guān)管721為第^^一匪OS管MNl I，第^^一NMOS管MNl I的柵極、源極及漏極分別為第二十一開關(guān)管721的驅(qū)動端、輸出端及輸入端;第二十二開關(guān)管722為第十二 NMOS管MN12，第十二 NMOS管MN12的柵極、源極及漏極分別為第二十二開關(guān)管722的驅(qū)動端、輸出端及輸入端。
[0047]以下結(jié)合圖5對工作在欠壓模式下的電平轉(zhuǎn)換器的工作原理進行說明，詳述如下:
[0048]當(dāng)?shù)谌娫碫CC3的電壓值降低時，欠壓指示信號的電平為O。此時若第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平為O，則第二欠壓支撐單元703工作而第一欠壓支撐單元702不工作，相反，若第一級電平轉(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平為第三電源VCC3的電壓值，則第一欠壓支撐單元702工作而第二欠壓支撐單元703不工作。當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊100的輸入端X電平為第三電源VCC3的電壓值時，第二^^一開關(guān)管721和第二十二開關(guān)管722均關(guān)斷，第十九開關(guān)管711和第二十開關(guān)管712均導(dǎo)通，使得第一節(jié)點YB電平為0，電路中其他開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)以及節(jié)點電平與圖3中當(dāng)輸入端X電平由O變?yōu)閂DD之后各開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)及節(jié)點電平相同。當(dāng)輸入端X電平為O時，第十九開關(guān)管711和第二十開關(guān)管712均關(guān)斷，第二十一開關(guān)管721和第二十二開關(guān)管722均導(dǎo)通，使得第二節(jié)點Y電平為0，電路中其他開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)以及節(jié)點電平與圖3中當(dāng)輸入端X電平由VDD變?yōu)镺之后各開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)及節(jié)點電平相同。
[0049]對于不存在欠壓支撐模塊700的圖3中的電平轉(zhuǎn)換器電路，假設(shè)第三電源VCC3的電壓值由VDD降低至VDD/2，第二電源VCC2的電壓值VBIAS降低至O，則第一電源VCCl的電壓值變?yōu)閂DD/2+VBIAS = VDD/2。當(dāng)輸入端X電平為第三電源VCC3電壓值VDD/2時，第一節(jié)點YB電平為VBIAS+VTHP = VTHP(VTHP為PMOS管的閾值電壓)，此時對于第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200中的第十四開關(guān)管202，其柵極電壓為VBIAS+VTHP = VTHP，源極電壓為VDD/2+VBIAS = VDD/2，因此其驅(qū)動電壓為VDD/2-VTHP，可能會小于PMOS管的閾值電壓，造成第十四開關(guān)管202無法導(dǎo)通，因此第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200無法工作，其輸出端Z信號輸出錯誤。而加入欠壓支撐模塊700之后，如圖5中所示的電平轉(zhuǎn)換器電路，當(dāng)輸入端X電平為VDD/2時，第一節(jié)點YB電平為0，則第十四開關(guān)管202的驅(qū)動電壓為VDD/2+VBIAS = VDD/2，第十四開關(guān)管202可以導(dǎo)通，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊200能夠正常工作。當(dāng)輸入端X電平為O時，無欠壓支撐模塊700的電平轉(zhuǎn)換器電路無法工作的原理以及加入欠壓支撐模塊700之后電平轉(zhuǎn)換器電路正常工作的原理與輸入端X電平為VDD/2時的相應(yīng)原理相同，在此不再贅述。因此，相比于圖3中的電平轉(zhuǎn)換器電路，圖5中所示的電平轉(zhuǎn)換器電路增加了欠壓支撐模塊700，在第三電源VCC3電壓降低時，圖5所示的電平轉(zhuǎn)換器電路仍可正常工作。
[0050]在本實用新型實施例中，電平轉(zhuǎn)換器包括第一級電平轉(zhuǎn)換模塊、第二級電平轉(zhuǎn)換模塊、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管及第四開關(guān)管；當(dāng)?shù)谝患夒娖睫D(zhuǎn)換模塊的輸入端電平發(fā)生變化時，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，進而使第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，從而使第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平發(fā)生轉(zhuǎn)變，第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電平根據(jù)第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平的轉(zhuǎn)變而發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于第一開關(guān)管的開通速度較快以及第四開關(guān)管的輸入端與電源相連接，使得第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點和第二節(jié)點的電平轉(zhuǎn)變較快，從而使第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電平能夠跟隨輸入端電平的變化而快速變化。
[0051]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電平轉(zhuǎn)換器，所述電平轉(zhuǎn)換器包括第一級電平轉(zhuǎn)換模塊和第二級電平轉(zhuǎn)換模塊，所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點和第二節(jié)點分別與第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點和第二節(jié)點相連接，所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端、第二電源端及第三電源端分別與不同的電源相連接，所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的接地端與電源地相連接，所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端和第二電源端分別與不同的電源相連接;所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端和第二電源端分別與所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端和第二電源端相連接;所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電平根據(jù)所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平的轉(zhuǎn)變而發(fā)生轉(zhuǎn)變;其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換器還包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管及第四開關(guān)管； 所述第一開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第三節(jié)點、第一節(jié)點及第二電源端相連接;所述第二開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第四節(jié)點、第二節(jié)點及第二電源端相連接;所述第三開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸入端、第三電源端及第五節(jié)點相連接;所述第四開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第六節(jié)點、第三電源端及第七節(jié)點相連接； 當(dāng)所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸入端電平發(fā)生變化時，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，進而使所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，從而使所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點電平和第二節(jié)點電平發(fā)生轉(zhuǎn)變。2.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管、第十開關(guān)管、第十一開關(guān)管、第十二開關(guān)管及第一反相器； 所述第五開關(guān)管的驅(qū)動端與所述第一反相器的輸入端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述第五開關(guān)管的輸出端與所述第六開關(guān)管的輸出端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的接地端，所述第五開關(guān)管的輸入端與所述第七開關(guān)管的輸出端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第五節(jié)點，所述第六開關(guān)管的驅(qū)動端與所述第一反相器的輸出端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第六節(jié)點，所述第六開關(guān)管的輸入端與所述第八開關(guān)管的輸出端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第七節(jié)點，所述第七開關(guān)管的驅(qū)動端與所述第八開關(guān)管的驅(qū)動端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第三電源端，所述第七開關(guān)管的輸入端與所述第九開關(guān)管的輸出端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第三節(jié)點，所述第八開關(guān)管的輸入端與所述第十開關(guān)管的輸出端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第四節(jié)點，所述第九開關(guān)管的驅(qū)動端與所述第十開關(guān)管的驅(qū)動端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第二電源端，所述第九開關(guān)管的輸入端、所述第十一開關(guān)管的輸出端及所述第十二開關(guān)管的驅(qū)動端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點，所述第十開關(guān)管的輸入端、所述第十一開關(guān)管的驅(qū)動端及所述第十二開關(guān)管的輸出端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第二節(jié)點，所述第十一開關(guān)管的輸入端與所述第十二開關(guān)管的輸入端共接形成所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端。3.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊包括第十三開關(guān)管、第十四開關(guān)管、第十五開關(guān)管、第十六開關(guān)管、第十七開關(guān)管及第十八開關(guān)管； 所述第十三開關(guān)管的輸入端與所述第十四開關(guān)管的輸入端共接形成所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一電源端，所述第十三開關(guān)管的驅(qū)動端與所述第十五開關(guān)管的驅(qū)動端共接形成所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第二節(jié)點，所述第十四開關(guān)管的驅(qū)動端與所述第十六開關(guān)管的驅(qū)動端共接形成所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第一節(jié)點，所述第十三開關(guān)管的輸出端與所述第十五開關(guān)管的輸入端共接于所述第十八開關(guān)管的驅(qū)動端，所述第十四開關(guān)管的輸出端、所述第十六開關(guān)管的輸入端及所述第十七開關(guān)管的驅(qū)動端共接形成所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，所述第十五開關(guān)管的輸出端與所述第十七開關(guān)管的輸入端相連接，所述第十六開關(guān)管的輸出端與所述第十八開關(guān)管的輸入端相連接，所述第十七開關(guān)管的輸出端與所述第十八開關(guān)管的輸出端共接形成所述第二級電平轉(zhuǎn)換模塊的第二電源端。4.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一開關(guān)管為第一PMOS管，所述第一 PMOS管的柵極、源極及漏極分別為所述第一開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端； 所述第二開關(guān)管為第二PMOS管，所述第二PMOS管的柵極、源極及漏極分別為所述第二開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端； 所述第三開關(guān)管為第三PMOS管，所述第三PMOS管的柵極、源極及漏極分別為所述第三開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端； 所述第四開關(guān)管為第四PMOS管，所述第四PMOS管的柵極、源極及漏極分別為所述第四開關(guān)管的驅(qū)動端、輸入端及輸出端。5.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換器還包括欠壓支撐模塊； 所述欠壓支撐模塊的第一輸入端與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，所述欠壓支撐模塊的第二輸入端接收欠壓指示信號，所述欠壓支撐模塊的電源端、接地端、第一連接端及第二連接端分別與所述第一級電平轉(zhuǎn)換模塊的第三電源端、接地端、第一節(jié)點及第二節(jié)點相連接； 所述欠壓支撐模塊根據(jù)所述欠壓指示信號和所述第一輸入端的電平使所述第一連接端的電平或所述第二連接端的電平與電源地的電平相同。6.如權(quán)利要求5所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述欠壓支撐模塊包括欠壓指示單元、第一欠壓支撐單元及第二欠壓支撐單元； 所述欠壓指示單元的第一輸入端和第二輸入端分別為所述欠壓支撐模塊的第一輸入端和第二輸入端，所述欠壓指示單元的第一輸出端和第二輸出端分別與所述第一欠壓支撐單元的輸入端和所述第二欠壓支撐單元的輸入端相連接，所述第一欠壓支撐單元的電源端、接地端及連接端分別為所述欠壓支撐模塊的電源端、接地端及第一連接端，所述第二欠壓支撐單元的電源端、接地端及連接端分別為所述欠壓支撐模塊的電源端、接地端及第二連接端。7.如權(quán)利要求6所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述欠壓指示單元包括第二反相器、第三反相器、第一與門及第二與門； 所述第二反相器的輸入端與所述第二與門的第一輸入端共接形成所述欠壓指示單元的第一輸入端，所述第三反相器的輸入端為所述欠壓指示單元的第二輸入端，所述第二反相器的輸出端與所述第一與門的第一輸入端相連接，所述第三反相器的輸出端與所述第二與門的第二輸入端共接于所述第一與門的第二輸入端，所述第一與門的輸出端和所述第二與門的輸出端分別為所述欠壓指示單元的第二輸出端和第一輸出端。8.如權(quán)利要求6所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一欠壓支撐單元包括第十九開關(guān)管和第二十開關(guān)管； 所述第十九開關(guān)管的驅(qū)動端和輸出端分別為所述第一欠壓支撐單元的輸入端和接地端，所述第十九開關(guān)管的輸入端與所述第二十開關(guān)管的輸出端相連接，所述第二十開關(guān)管的驅(qū)動端和輸入端分別為所述第一欠壓支撐單元的電源端和連接端。9.如權(quán)利要求6所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二欠壓支撐單元包括第二十一開關(guān)管和第二十二開關(guān)管； 所述第二十一開關(guān)管的驅(qū)動端和輸出端分別為所述第二欠壓支撐單元的輸入端和接地端，所述第二十一開關(guān)管的輸入端與所述第二十二開關(guān)管的輸出端連接，所述第二十二開關(guān)管的驅(qū)動端和輸入端分別為所述第二欠壓支撐單元的電源端和連接端。
【文檔編號】H03K19/0185GK205693647SQ201620560657
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月12日 公開號201620560657.8, CN 201620560657, CN 205693647 U, CN 205693647U, CN-U-205693647, CN201620560657, CN201620560657.8, CN205693647 U, CN205693647U
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