[发明专利]一种未知电压域的电平转换器

说明书

本发明公开了一种未知电压域的电平转换器，包括电平转换器，所述电平转换器的电路由一个N管MN1作为输入，经过多个P管组成的嵌套结构后接在输出电源VCCB上，V1点为第一级的输出，接到反相器T1上对信号相位进行调整，使输出与输入信号的相位相同，用于快速的进行信号转换。本发明提供一种未知电压域的电平转换器，在输入电压域与输出电压域大小关系未知的情况下可以有效快速的进行信号转换，不存在大的对地电流，不会因为输入高频信号带来漏电现象。

技术领域

本发明电平转换器领域。

背景技术

电压/电平转换器(Level Shift，LS)是一个在SOC设计中经常会用到的基础电路。它的主要作用是将输入信号从一个电压域切换到另一个电压域。不同电压域的VDD是不一样的，如果不进行电压转换，器件就可能无法正常工作；由高到低的转换比较简单，两个反相器即可实现，但是由低到高的转换就需要特殊结构；

常用的传统结构中Level Shift电路(如图2)工作原理为：当Vin为0时，Vg2为1，M2导通，将M2的D端输出电压拉低至0；当Vin为1时，M1导通，M1的D端被拉至0，然后M4导通，将输出充至VDDB；由于引入了一个反向器的延时，可能造成输入信号切换时M2，M4存在到地的通路，导致不能接受太高的频率。

这样的传统结构中，P管和N管同时导通，形成大的电流通路，输入高频或低频信号(输入电压域对比输出电压域高或低)时存在大的对地电流，造成漏电。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种未知电压域的电平转换器，在输入电压域与输出电压域大小关系未知的情况下可以有效快速的进行信号转换，不存在大的对地电流，不会因为输入高频信号带来漏电现象。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种未知电压域的电平转换器，包括电平转换器，所述电平转换器的电路由一个N管MN1作为输入，经过多个P管组成的嵌套结构后接在输出电源VCCB上，V1点为第一级的输出，接到反相器T1上对信号相位进行调整，使输出与输入信号的相位相同，用于快速的进行信号转换。

进一步的，自适应偏置二极管连接的PMOS链条，偏置给对应的首尾相连PMOS链条，用来减小信号转换时的电流。

进一步的，MP1、MP2、MP5和MP7组成的嵌套结构为MP2、MP4、MP6和MP8的导通条件，每一级压降为一个Pmos器件的开启电压，可根据电压域VCCA和电压域VCCB的差值进行灵活调整级数，通过控制级数使V_DS的值缩小，进而电流减小。

进一步的，电源VCCB电压经过PMOS的每一级进行衰减，可根据电压值对PMOS链条叠加的个数进行灵活选择。

进一步的，电流的计算公式为：

进一步的，电平转换器的电路工作原理为：电压域VCCA大于VCCB时；输入信号IN为高电平VCCA，MN1强制拉地，V1点输出低电平，经过反相器后输出高电平VCCB；MP1-MP8配合使用，限制住静态电流；输入信号IN为低电平时，MN1截止锁死，V1点输出高电平VCCB，然后经过反相器后输出低电平。

进一步的，电压域VCCA低于VCCB时；输入信号IN为高电平VCCA，MN1强制拉地，V1点输出低电平，经过反相器后修调波形输出高电平VCCB；MP1-MP8配合使用，限制住静态电流；输入信号IN为低电平时，MN1截止锁死，V1点输出高电平VCCB，然后经过反相器后输出低电平。

有益效果：本发明中无论输入信号是低频还是高频，输入电压域对比输出电压域的高或者低，都不存在大的对地电流；在输入电压域与输出电压域大小关系未知的情况下可以有效快速的进行信号转换；在输入逻辑频率很高的情况下依旧可以保持低功耗和有效转换的效果。

附图说明