[发明专利]一种将高电压域信号转变为低电压域信号的电平转换电路

说明书

一种将高电压域信号转变为低电压域信号的电平转换电路，其将高电压域信号转换为低电压域信号时具有较强的占空比畸变抑制能力，很好地保持占空比。其包括：输入信号生成电路、差分输入对、镜像负载电路；输入信号生成电路向差分输入对提供两路信号，差分输入对包括n对NMOS管，镜像负载电路包括n对PMOS管，n为正整数；一路信号接一对NMOS管之一的栅极且该NMOS管的漏极连接至一对PMOS管之一的漏极和栅极及该对PMOS管之二的栅极，另一路信号接该对NMOS管之二的栅极，该对NMOS管之二的漏极和该对PMOS管之二的漏极相连接形成输出，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的源极接低压域电源。

技术领域

本发明涉及电平转换器(level-shifter)设计的技术领域，尤其涉及一种将高电压域信号转变为低电压域信号的电平转换电路。

背景技术

不同电压域间电路相互通讯时，为了保证器件寿命和信号识别的可靠性，需要进行信号电平转换，具体分为两种情况：(1)高电压域信号驱动低电压域电路时，为了保证低电压域器件的寿命，不能直接驱动，需要将高电压域信号电平转化为低电压域信号电平后进行驱动；(2)低电压域信号驱动高电压域电路时，为了保证信号识别的可靠性，不能直接驱动以防识别错误，需要将低电压域信号电平抬升为高电压域信号电平后进行驱动。

对于高电压域电平转化为低电压域电平的电平转换器电路，目前主流电路设计如图1所示，其中，PMOS管MP1_HV以及NMOS管MN1_HV为高电压域MOS器件，PMOS管MP1以及NMOS管MN1为低电压域MOS器件，高电压域MOS管MP1_HV以及MN1_HV构成了反相器，该反相器电源为低电压域。该电路工作时，输入端为高电压域信号，由于MP1_HV以及NMOS管MN1_HV这两个器件为高电压域器件，其电压域与输入信号的高电平对应，因此工作状态下输入信号电平不会损伤器件，由于电源为低电压域，PMOS器件MP1_HV以及NMOS器件MN1_HV构成的反相器输出信号高电平为低电压域电平，该输出信号连接至PMOS器件MP1以及NMOS器件MN1构成的反相器输入端，通过逻辑反向后输出，从而保证电平转换后输入输出信号逻辑极性一致。

传统的高压至低压的电平转换器电路的缺点在于其会引入占空比畸变，由于输入信号为高电压域信号，而图1所示电路中的高电压域MOS管组成了一个工作在低电压域的反相器，对应的MP1_HV的关闭电压值较高电压域低，从而导致电压翻转阈值相对于输入信号电平偏低，从而导致电平转换后输出信号高电平脉宽较输入信号增加，低电平脉宽较输入信号减小，从而导致信号占空比畸变。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种将高电压域信号转变为低电压域信号的电平转换电路，其将高电压域信号转换为低电压域信号时具有较强的占空比畸变抑制能力，很好地保持占空比。

本发明的技术方案是：这种将高电压域信号转变为低电压域信号的电平转换电路，其包括：输入信号生成电路、差分输入对、镜像负载电路；输入信号生成电路向差分输入对提供两路高电压域信号，差分输入对包括n对NMOS管，镜像负载电路包括n对PMOS管，n为正整数；

一路高电压域信号接一对NMOS管之一的栅极且该NMOS管的漏极连接至一对PMOS管之一的漏极和栅极及该对PMOS管之二的栅极，另一路高电压域信号接该对NMOS管之二的栅极，该对NMOS管之二的漏极和该对PMOS管之二的漏极相连接形成输出，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的源极接低压域电源。

本发明输入信号生成电路向差分输入对提供两路高电压域信号，驱动差分输入对，该差分输入对、镜像负载电路进行推挽式工作，由于高电压域信号只驱动N型MOS管，并不直接驱动P型MOS管，P型MOS管组成的镜像负载只受低电压域信号驱动，因此可以弱化高电压信号驱动低电压域P型MOS管引入的转化阈值问题，从而降低输出信号的占空比畸变；因此该电路将高电压域信号转换为低电压域信号时具有较强的占空比畸变抑制能力，很好地保持占空比。

附图说明