[其他]用互补型金属氧化物晶体管技术实现的倒相器

说明书

本发明涉及一种用CMOS技术实现的倒相器，也即用互补绝缘栅场效应晶体管实现的倒相器，该倒相器由两个晶体管，即一个p沟道晶体管和一个n沟道晶体管组成，这两个晶体管的控制电流通路串联在电压源的正、负端之间，这两个晶体管的连接点构成倒相器的输出端，n沟道晶体管的栅极通过第一电容连接至倒相器的输入端，而且n沟道晶体管是第一电流反映电路的输出晶体管（参照权利要求1的序言部分）。

这种倒相器已在DE-A3008280中作了描述，具体如附图2所示。除去权利要求1序言部分的上述特点之外，现有技术水平的倒相器中的p沟道晶体管的栅极是直接与倒相器的输入端相连接的，且通过一个高阻值电阻接至倒相器的输出端。

在现有技术的倒相器中，两个晶体管的直流工作点是由电容性地耦合于晶体管的输入信号确定的。因此，电路的低频截止频率是由耦合电容电路的时间常数决定，而且，在一个脉冲通过之后，倒相器的输出端是这样一种状态，即输出端电平大约为电源电压的一半，除非在由时间常数决定的时间内有另一脉冲边沿到来。所以，现有技术倒相器对应于已经通过它的输入信号没有稳定的输出电平。

因此，本发明目的就是要改进现有技术的倒相器，由此一方面在不增加电阻值和/或电容值的情况下降低低频截止频率，而另一方面又不增加高频转换次数，甚至在没有输入信号时倒相器的输出端继续不变地呈现两个二进制电平之一。

这样做的优点是在输入信号的前沿和后沿上，输出脉冲沿的陡度是相应地对称的，所以倒相器内的信号延迟在前沿和后沿上是尽可能一致的。

本发明的倒相器用作作为电压比较器的差分放大器的输出级会是十分有利的。这是因为即使电压比较器的输入端上存在着不同的电压差，但本电路在信号脉冲上升沿和下降沿上的延迟差却仍很小。

现在参照附图，更详细地说明本发明。附图中：

图1为本发明一个实施例的电路方框图。

图2为一个电路方框图，它说明以上所介绍的本发明与作为电压比较器的差分放大器一起的使用法。

参照图1，倒相器的两个晶体管，也就是p沟道晶体管tp和n沟道晶体管tn，二者的控制电流通路被接在电压源的正端vd与负端vs之间。第一电容c1和第二电容c2分别接在倒相器输入端e与两个晶体管的栅极之间，这样，使得p沟道晶体管也只是电容性地驱动。

两个晶体管tp和tn的工作点由第一、第二和第三电流反映电路s1、s2、s3及参考电流电路sr确定。第一和第二电流反映电路s1和s2可以依据倒相器的输出信号在一个高电流值与一个低电流值之间转换。实行这种转换因而倒相器输出端ag为H电平时，而第一电流反映电路能够传送低值电流，第二电流反映电路能够传送高值电流;而当输出端ag为L电平时，这些状态便颠倒过来。在静态中，仅有低值电流在倒相器中流过，但正是这样才使电流反映电路能够转换到高值电流，以在输入脉冲渡越时供给必要的电荷交换电流。

通过高、低电流之间的这种转换，使由输入信号的一个沿所引起的输出电平能与时间无关地保持到下一输入信号沿，因而，甚至相当低的频率的输入信号也是允许的。

在图1的电路方框图中，高、低电流值之间的转换是由每一电流反映电路中的两个晶体管来完成的，这两个晶体管具有相同的沟道宽-长比系数（即W/L系数），而且都连接至开关晶体管sp、sn，晶体管sp和sn的栅极与倒相器的输出端ag相连接。因为在电流反映电路中，驱动电流与输出电流的比率等于驱动晶体管与输出晶体管的W/L系数的比值，当相应的开关晶体管sp和sn导通时，s1和s2便转换到低值电流，所以每一电流反映电路中的两个驱动晶体管是以并联形式连接在一起的。因此，当开关晶体管截止时，s1、s2便流过高值电流。象通常的电流反映电路一样，驱动晶体管的栅极直接与有关的源极相连接。

第一电流反映电路s1的驱动电流is1是第三电流反映电路s3的输出电流ia3，而且第三电流反映电路s3的驱动电流是参考电流反映电路sr的第一输出电流iar1。第二电流反映电路s2的驱动电流is2是参考电流反映电路sr的第二输出电流iar2。参考电流ir的值可通过晶体管tr选择，晶体管tr如同一电阻那样接在电路中。参考电流反映电路sr的和端与电压源的负端vs相连接，第三电流反映电路s3的和端与电压源的正端vd相连接。

驱动电流流过驱动晶体管ts1、ts1′、ts2、ts2′ts3、tsr，而输出电流流过输出晶体管ta3、tar1、tar2、tp、tn。