[发明专利]基于低压管的电平位移电路

说明书

本发明提供了基于低压管的电平位移电路，该电路包括接收反相输入信号的输入级电路，具有正反馈结构的负载级电路，由P管电压保护钳位电路和N管电压保护钳位电路组成的钳位级电路，调节钳位器件的宽长比能调节输入器件和负载器件漏端的稳态电压，以控制器件所受的电压，保证其在允许范围内变化。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，更具体的说，它涉及基于低压管的电平位移电路。

背景技术

要实现正电压逻辑（0V，5V）到负电压逻辑（-5V，0V）的转化，一般会使用如图1所示的电路结构。输入端口Vin1和Vin2之间接有一个反相器，因此当Vin1为低电平（0V）时，Vin2为高电平（5V），而当Vin1变为高电平（5V）时，Vin2变为低电平（0V）。晶体管M5、M6的栅极相连，且接地（0V），它们可以将输出电压的上限钳至0V左右。M7、M8为一个栅漏交叉连接的正反馈结构，使两个输出端快速到达高低电平，并达到稳定状态。

图1中电路的工作状态描述如下：当Vin1由高电平（5V）变为低电平（0V）时，M1导通，A节点电压由-5V变为5V，输出端Vout1由低电平（-5V）变为高电平（0V），M5关断，M8导通。另一边刚好相反，即Vin2由低电平（0V）变为高电平（5V），M2关断，B节点电压由5V变为-5V，输出端Vout2由高电平（0V）变为低电平（-5V），M6导通，M7关断。反之（Vin变化过程相反）亦然。该过程可以通过瞬态仿真观察结果，如图3所示。6条曲线从上到下分别表示Vin1，Vin2，A节点，B节点，Vout1，Vout2的电压随时间变化的过程。

而负电压逻辑（-5V，0V）到正电压逻辑（0V，5V）的转化则可以通过图2所示的电路结构实现。其工作状态描述如下：当Vin1由低电平（-5V）变为高电平（0V）时，M7导通，C节点电压由5V变为-5V，输出端Vout1由高电平（5V）变为低电平（0V），M3关断，M2导通。另一边也刚好相反，即Vin2由高电平（0V）变为低电平（-5V），M8关断，D节点电压-5V变为5V，输出端Vout2由低电平（0V）变为高电平（5V），M4导通，M1关断。反之（Vin变化过程相反）亦然。该过程可以通过瞬态仿真观察结果，如图4所示。6条曲线从上到下分别表示Vin1，Vin2，C节点，D节点，Vout1，Vout2的电压随时间变化的过程。

但该结构有一缺陷，图1中电路的输入管M1、M2两端和图2中电路的输入管M7、M8两端的电压会达到10V，因此需要用高压管（环境>5V时使用）。相比于使用低压管，使用高压管有许多缺点：如面积大、影响响应速度、需要额外掩膜，增加成本等。如果能仅用低压管实现相同的功能，那么既能节省成本，又能提高响应速度。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供仅用低压管就能实现将正压逻辑信号变为负压逻辑信号的基于低压管的电平位移电路。

本发明的技术方案如下：

基于低压管的电平位移电路，包括输入模块、钳位模块和负载模块，输入模块和钳位模块电性连接，钳位模块和负载模块电性连接；

输入模块包括输入器件M1和输入器件M2，输入器件M1和输入器件M2为PMOS管，输入器件M1的栅极和输入器件M2的栅极作为输入模块的两个输入端，输入器件M1的源极和输入器件M2的源极连接至正电源电压，输入器件M1的漏极和输入器件M2的漏极与钳位模块连接；