[实用新型]用于宽范围电压转换的装置

说明书

本申请涉及一种用于将信号的电压电平从数字系统的第一电压域移位到所述数字系统的第二电压域的电路。所述电路包括偏置生成部分和电压转换器，用于将信号的电压电平从数字系统的第一电压域移位到数字系统的第二电压域。偏置生成部分被配置为检测第二电压域的电压范围，并且根据电压范围配置电压转换器。电压转换器被配置为将信号的电压电平直接移位到第二电压域。第二电压域具有高于数字系统中晶体管可容许的最大电压的电压电平。

技术领域

本申请总体上涉及数字电路领域，并且具体地涉及电压电平转换。

背景技术

数字系统，诸如高速通用输入/输出(GPIO)，的不同部分(例如，不同的装置)用不同的电源电压运行并不罕见。在这种情况下，当信号从数字系统的第一电压域跨越到数字系统的第二电压域(例如，从较低电压装置到较高电压装置)时，可能要使用电压电平移位器来移位(或转换)信号的电压电平，以便在没有电源竞争的情况下实现可靠的信号转换。

实用新型内容

公开了通过使用单稳态多谐振荡器反馈进行宽范围电压转换的方法、非瞬变计算机可读介质、以及电路。

在本申请的一个方面，提供了一种用于将信号的电压电平从数字系统的第一电压域移位到所述数字系统的第二电压域的电路，其特征在于，所述电路包括：偏置生成部分，所述偏置生成部分用于检测所述第二电压域的电压范围，以及用于响应于所述电压范围配置电压转换器；和电压转换器，所述电压转换器将所述信号的电压电平直接移位到所述第二电压域，其中所述第二电压域的电压电平高于所述数字系统中晶体管能够容忍的最大电压。

在本申请的某些实施方式中，所述电压转换器将所述电压电平直接从所述第一电压域移位到所述第二电压域而不用移位到在所述第一电压域与所述第二电压域之间的中间电压域。

在本申请的某些实施方式中，当检测到所述第二电压域大于晶体管能够容忍的最大电压时，所述偏置生成部分生成偏置电压，所述偏置电压将所述电压转换器的任何一个晶体管的任何两个节点之间的电压差限制为小于所述晶体管所允许的最大电压。

在本申请的某些实施方式中，所述电压转换器包括：输入接收子部分，用于接收所述信号；连接到所述输入接收子部分的应力最小化子部分，用于使得在切换期间所述电压转换器的晶体管上的应力最小化；和耦合到所述输入接收子部分的竞争最小化子部分，用于使得在切换期间所述电压转换器的晶体管之间的竞争最小化。

在本申请的某些实施方式中，所述输入接收子部分、所述应力最小化子部分、和所述竞争最小化子部分被共同布置成形成：第一支路；和与所述第一支路平行的第二支路。

在本申请的某些实施方式中，所述竞争最小化子部分包括：位于所述第一支路中的第一晶体管和第二晶体管；以及位于所述第二支路中的第三晶体管和第四晶体管，其中所述第三晶体管比所述第一晶体管弱，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管被布置成在切换期间共同提供再生反馈。

在本申请的某些实施方式中，所述电压转换器还包括：反馈生成子部分，所述反馈生成子部分被连接到所述竞争最小化子部分，以便将多个反馈信号提供到所述第二支路。

在本申请的某些实施方式中，所述反馈生成子部分包括多个输入/输出晶体管，所述多个输入/输出晶体管被布置形成反相器。

在本申请的某些实施方式中，所述多个反馈信号使得当所述信号的电压电平转变时所述第二支路作为单稳态多谐振荡器运行。

在本申请的某些实施方式中，所述单稳态多谐振荡器具有一个稳定状态和一个准稳定状态。

在本申请的某些实施方式中，所述电路还包括：传输门，当所述第二电压域的电压电平小于或等于所述数字系统中的晶体管能够容忍的最大电压时，所述传输门用于短路所述电压转换器的节点。

在本申请的某些实施方式中，所述电路是通用输入/输出的一部分。