[实用新型]一种亚阈值区域低静态功耗的电容型逻辑电平转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及逻辑电平转换电路，尤其是一种可以工作在亚阈值区域的逻辑电平转换器，它可以有效的将低电压域V_ddL＝200mV输入信号转换成高电压域V_ddH＝400mV的输出信号，为一种亚阈值区域低静态功耗的电容型逻辑电平转换器。

背景技术

随着集成电路设计技术的发展，在新一代的集成电路设计中，为了达到设计目标，设计者常常使用多路电压(MSV)方法允许使用不同V_dd的设计分实体或块，而随之引入的低电压逻辑，使得系统内部常常出现输入/输出逻辑不协调的问题，因此应插入一个电平转换器(logic level translator)将信号从低电压域V_ddL转换到高电压域V_ddH，以确保正确的信号转移。例如，当1.8V的数字电路与工作在3.3V的模拟电路进行通信时，需要首先解决两种电平的转换问题，这时就需要电平转换器。当电源电压下降到亚阈值区域后，这种需求更加迫切，本实用新型针对亚阈值的逻辑电平转换设计了一种低静态功耗电容型逻辑电平转换电路，对亚阈值电路的设计具有重要意义。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：现有集成电路的多路电压方法，引入了低电压逻辑，使得系统内部常常出现输入/输出逻辑不协调的问题，需要提供一种可以工作在亚阈值区域的低静态功耗逻辑电平转换器。

本实用新型的技术方案为：一种亚阈值区域低静态功耗的电容型逻辑电平转换器，将低电压域电平V_ddL转换到高电压域电平V_ddH，设有一个NMOS管MN1，一个电容CL，两个PMOS管MP1和MP2以及一个反相器，其中PMOS管MP1的源极与低电压域电平V_ddL连接，栅极、漏极和体端连接在一起后，与PMOS管MP2的栅极相连；电容CL设置在PMOS管MP1栅极、漏极和体端的连接点与转换器的输入端Vin之间；PMOS管MP2的源极和体端与高电压域电平V_ddH相连，漏极和NMOS管MN1的漏极连接后作为反相器的输入与反相器相连，NMOS管MN1的栅极与输入端Vin相连，源极和体端接GND；反相器的电源电压接高电压域电平V_ddH，地线接GND，反相器的输出端为转换器的输出端Vout。

进一步的，用NMOS管MN2等效电容CL，PMOS管MP1的栅极、漏极和体端连接在一起后，连接NMOS管MN2的栅极，NMOS管MN2的源极与漏极连接在一起后与转换器的输入端Vin相连，即NMOS管MN2做电容型连接，且连接后的等效电容为CL，NMOS管MN2的体端接GND。

本实用新型克服现有技术的缺陷，针对亚阈值电路的实际特点，提供一种可以工作在亚阈值区域的低静态功耗逻辑电平转换器，该逻辑电平转换器可以有效的工作在亚阈值区域，达到性能最优，使得亚阈值设计中各个设计分实体或块使用不同的V_dd成为可能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及显著效果：

(1)本实用新型可以有效的工作在亚阈值区域，经过验证本实用新型的电容型电平转换器可以有效的将V_ddL＝200mV输入信号转换成V_ddH＝400mV的输出信号，即表明本实用新型的电路可以有效的实现亚阈值逻辑电平的转换。

(2)本实用新型的电容型逻辑电平转换器具有较低的静态功耗。在2007年，Hwang Myeong-Eun，A.Raychowdhury，Kim Keejong等人已经在VLSI Circuits的一篇文献中提出一种模拟方法，该方法使用了差分放大器转换(GND，V_ddL)幅度成(GND，V_ddH)幅度，遗憾的是，该方法需要一个静态偏置电流，需要引进大量的静态能耗开销。本实用新型由于采用电容型逻辑电平转换，有效的避免了这些静态功耗，所以相对Hwang Myeong-Eun，A.Raychowdhury，Kim Keejong等人的设计本实用新型的电路具有更低的静态功耗。

附图说明

图1是本实用新型的电容型逻辑电平转换电路的结构图。

图2是本实用新型的电容型逻辑电平转换器工作在亚阈值区域的波形图：V_ddL＝200mV且V_ddH＝400mV。

具体实施方式