[发明专利]电平移位器

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种集成电路，特别涉及电平移位器(level shifter)。

背景技术

电平移位器是用来将具有第一电压振幅的输入信号转换为具有第二电压振幅的输出信号的电路，其中第二电压振幅与第一电压振幅不同。一般而言，振幅转换是将低电位部分固定，并转换高电位部分。电平移位器广泛应用在整合具有不同操作电压的不同类型电路的集成电路中。

电平移位器的一般应用是针对于集成电路装置的I/O电路和核心电路之间传送的信号作电压电平移位。传统上，I/O电路的操作电压和核心电路操作电压是可以相容的。然而随着超大规模集成电路(VLSI circuit)的缩小化，核心电路的操作电压不断地降低，而I/O电路的操作电压相对的维持不变，所以现今核心电路操作电压会低于I/O电路的操作电压。例如在深次微米技术下，核心操作电压已降到约0.9伏特至1.0伏特上下，然而I/O操作电压仍维持在约1.5伏特至3.0伏特上下。因此，从核心电路传送到I/O电路的信号需要作电压电平上移，或是信号在I/O电路传送到核心电路前需要作电压电平下移。

图1显示传统交叉闩锁电平移位器电路(cross-latch level shifter)，其用来转换振幅为电压VDD的输入信号(例如核心操作电压)至振幅为电压VDDIO的信号(例如大于电压VDD的I/O操作电压)。节点102为电压供应节点，其电平为供应电压VDDIO。节点104为电压VSS通常为接地电压或是为0伏特；节点106是信号输入节点而节点108为信号输出节点。在节点106的输入信号电压在0伏特和VDD之间切换。如果节点106的输入信号电压在0伏特时，NMOS晶体管114不会导通，因此其在节点124的漏极电压(drainvoltage)为高电位(high)。反相器118的输入信号节点106为低电位(low，0V)，其于电性连接至节点122的输出端输出高电位(VDD)。因为电压在节点122为高电位，NMOS晶体管116会导通。因此拉低(pulling down)节点108的输出电压。相反地，如果节点106的输入信号为VDD，NMOS晶体管114会导通，则其在节点124的漏极电压(drain voltage)为低电位。经由反相器118转换后，节点122为低电位则NMOS晶体管116不导通，而节点108的输出电压通过PMOS晶体管112拉升至VDDIO，此PMOS晶体管112与PMOS晶体管110形成一互补对。因此输入信号的振幅由电压VDD移位至电压VDDIO。

另外，尚有其他类型的电平移位器，例如电荷泵浦电平移位器(charge-pumped level shifter)。然而，所有这些传统电平移位器皆遭遇共同的问题。它们运作的速度慢，通常低于1GHz，例如，传统电平移位器只能在200MHz至800MHz间操作。因此并不适合在高频率操作。此外，传统电平移位器无法通用在不同的规格，代表此种电压电平移位器需要根据不同的I/O操作电压(VDDIO)(例如1.2伏特、1.5伏特、1.8伏特、2.5伏特等等)而调整。更进一步的问题是流至电压VSS(节点104)的切换噪声电流(switching noise current)相当大。因此，需要一种新颖的电平移位器来克服传统技术的上述缺点。

发明内容

为克服传统技术的上述缺点，根据本发明一实施例提供一种电平移位器，包括具有一第一输出节点以及一第二输出节点互为互补的一闩锁器。一第一预充电晶体管具有耦接于一正电源供应节点以及上述第一输出节点之间的一源-漏通道。一第二预充电晶体管具有耦接于上述正电源供应节点以及上述第二输出节点之间的一源-漏通道。上述电平移位器还包括在上述闩锁器中耦接于一信号输入节点、一第一NMOS晶体管信号输入节点以及第二NMOS晶体管信号输入节点之间的一延迟反相器。上述反相器的建构使得上述第一预充电晶体管以及上述第二预充电晶体管在上述输入信号节点的一输入信号各自到达上述第一NMOS晶体管以及上述第二NMOS晶体管的栅极之前，各自对上述第一输出节点以及上述第二输出节点预充电。

根据本发明另一实施例还提供一种电平移位器，包括：

一闩锁器，包括：

一第一输出节点以及一第二输出节点，上述第一输出节点以及上述第二输出节点互为互补；

一第一PMOS晶体管以及一第一NMOS晶体管，分别具有耦接至上述第一输出节点的漏极；以及

一第二PMOS晶体管以及一第二NMOS晶体管，分别具有耦接至上述第二输出节点的漏极；

一第一预充电晶体管，包括耦接于上述第一正电源供应节点以及上述第一输出节点之间的一源-漏通道；