[发明专利]接收电路

说明书

技术领域

本发明是关于一种接收电路，特别是关于一种运用电平下移器的接收电路。

背景技术

半导体芯片(晶粒/集成电路)是现代信息社会最重要的硬件基础；不同功能的芯片可进一步集成出功能多元的电子系统。为了要集成各种芯片的功能，芯片与芯片之间会交换数据与信号。因此，每个芯片中均设有接收电路，以接收其它芯片传来的信号。

芯片与芯片间需要经由电路板传收信号，故芯片与芯片间相互发射与接收的信号会具有电压较高的摆动范围，例如说是在3.3伏至0伏之间以3.3伏代表逻辑1，以0伏代表逻辑0。

相对地，随着半导体制程朝深次微米的先进制程演进，现代的芯片皆尽量使用低电压的元件(晶体管)来构筑电路，例如以1.8伏的低电压元件构筑出各种工作于1.8伏至0伏间的电路，像是工作于1.8伏的反相器。对应地，在此种电路中的信号也会有电压较低的摆动范围，像是在1.8伏至0伏之间以1.8伏代表逻辑1，以0伏代表逻辑0。

低电压元件有许多应用上的优点，例如说，低电压元件的布局面积较小，可提升芯片的集成度；低电压元件的电路工作于较低的工作电压，能在低功耗下实现高速运作。

不过，低电压元件能耐受的电压也较低。例如说，在低电压的金属氧化物半导体晶体管中，栅极与源极、栅极与漏极间的电压差不能过大，以免伤害低电压元件较薄的栅极氧化层。

因此，若要以低电压元件来构筑芯片中用以接收高电压信号(即高电压摆动范围的信号)的接收电路，就需要克服许多电路设计上的困难。现行的已知技术多需使用高电压元件(如厚氧化层的金属氧化物半导体晶体管)来构筑接收电路。

在一种已知技术的接收电路中，是利用一金属氧化物半导体晶体管的漏极与源极来将高电压的外部信号接收至一个工作于低电压的反相器，由反相器将其反相为低电压的内部信号；例如说是将3.3伏的外部信号传输至1.8伏的反相器，以产生对应的1.8伏内部信号。在该金属氧化物半导体晶体管上，其漏极与源极的其中之一耦接外连的接垫(pad)以接收由芯片外传来的外部信号，另一则耦接反相器；当外部信号经由漏极与源极而传输至反相器时，金属氧化物半导体晶体管会依据其栅极偏压限制外部信号传输至反相器的电压电平上限，使其低于3.3伏而能由反相器接收。

不过，在上述已知技术中，由于金属氧化物半导体晶体管仅能限制外部信号的上限，无法调整外部信号的转态电压，故需调整反相器的转态电压。例如说，3.3伏外部信号在逻辑0与逻辑1间切换转态的转态电压为1.65伏，但触发1.8伏反相器在逻辑0与逻辑1间转态的转态电压则为0.9伏，两者差异甚大。在先进制程中，已无法经由电路设计的手段有效地使低电压反相器的转态电压符合高电压信号的转态电压。

在另一类技术的接收电路中，会将低电压元件堆栈串接(stack)以减少各低电压元件所需承受的电压。不过这类接收电路的电路架构十分复杂，其输入至输出转换曲线(transfer curve)上也会出现许多盲区(dead zone)，影响其转换特性与噪声抵抗能力。

发明内容

因此，本发明即是要提出一种较佳的接收电路，克服已知技术的缺点。

本发明的目的之一是提供一种接收电路，其可接收一高电压的外部信号，并据以提供一对应的低电压内部信号。外部信号的摆动范围对应于第一工作电压与基准工作电压之间，内部信号的摆动范围则对应于第二工作电压与基准工作电压之间；其中，第二工作电压低于第一工作电压。接收电路设有一外部端，经由外连的接垫耦接外部信号，并包括一限压器、一电平下移器(level down shifter)、一放电电路与一反相器。限压器、电平下移器、放电电路与反相器可由低电压元件构筑，工作于低电压，也就是工作在第二工作电压与基准工作电压之间。

在本发明接收电路中，电平下移器具有一前侧端与一后侧端，分别耦接外部端与反相器。电平下移器在前侧端与后侧端间传输信号；当前侧端的信号传输至后侧端，电平下移器将前侧端的信号下移一跨压以产生后侧端的信号。反相器则将后侧端的信号反相以产生内部信号。由于电平下移器会将前侧端信号的转态电压下移，故可有效地符合反相器的转态电压。等效上来说，电平下移器会将反相器的转态电压上移，使其符合前侧端信号的转态电压，克服已知技术的缺点。

在一实施例中，电平下移器包括有一晶体管(如一n沟道金属氧化物半导体晶体管)与一负载元件(如一电阻)。晶体管的栅极、漏极与源极分别耦接前侧端、第二工作电压与后侧端。负载元件则耦接于后侧端与基准工作电压之间。电平下移器即是利用晶体管的栅极与源极间跨压来将前侧端的信号下移为后侧端信号。