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专利号: 2019111975489
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高速耐压电平转换电路,其特征在于,包括:电平转换核心电路(1)及输出反相器(2),其中所述电平转换核心电路(1)的信号输出端与所述输出反相器(2)的信号输入端相连;所述电平转换核心电路(1)采用4个NMOS管及2个PMOS管作为输入驱动管,采用交叉耦合的PMOS对管来构成锁存器,从而实现电平转换电路的高速转换性能,电平转换核心电路(1)还采用MOS管堆栈结构来提高电路的耐压性能;所述输出反相器(2)中,PMOS管M15的源极接外部高电源2VDD,NMOS管M16的源极接外部低电源VDD;

所述电平转换核心电路(1),用于当外部输入端Vin为外部低电源VDD的电压Vdd时使得节点B的电压快速变为Vdd且使得节点B的电压保持为Vdd,当外部输入端Vin为低电平0时使得节点B的电压快速变为外部高电源2VDD的电压2Vdd且使得节点B的电压保持为2Vdd;所述输出反相器(2),用于当节点B的电压为Vdd时使得输出端Vout的电压为2Vdd,当节点B的电压为2Vdd时使得输出端Vout的电压为Vdd,从而实现输入端Vin电压为0时输出端Vout的电压为Vdd以及输入端Vin电压为Vdd时输出端Vout的电压为2Vdd等电平转换功能;

所述电平转换核心电路(1)包括:NMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、PMOS管M7、PMOS管M8、NMOS管M9、NMOS管M10、PMOS管M11、PMOS管M12、PMOS管M13以及NMOS管M14,其中PMOS管M7的源极分别与PMOS管M8的源极以及外部高电源2VDD相连,PMOS管M7的栅极分别与NMOS管M10的源极、PMOS管M6的源极、PMOS管M8的漏极、PMOS管M15的栅极以及PMOS管M16的栅极相连,PMOS管M7的漏极分别与NMOS管M9的源极、PMOS管M8的栅极以及PMOS管M5的源级相连,PMOS管M5的栅极分别与PMOS管M6的栅极、PMOS管M13的源极以及外部低电源VDD相连,PMOS管M5的漏极与NMOS管M3的漏极相连,NMOS管M3的栅极分别与PMOS管M11的栅极、PMOS管M13的栅极、NMOS管M14的栅极、NMOS管M2的栅极以及外部输入端Vin相连,NMOS管M3的源极与NMOS管M1的漏极相连,NMOS管M1的栅极分别与PMOS管M13的漏极、NMOS管M14的漏极、PMOS管M12的栅极以及NMOS管M4的栅极相连,NMOS管M1的源极分别与NMOS管M14的源极、NMOS管M2的源极以及外部地GND相连,PMOS管M11的源极分别与PMOS管M12的源极以及外部低电源VDD相连,PMOS管M11的漏极与NMOS管M9的漏极相连,NMOS管M9的栅极分别与NMOS管M10的栅极以及外部高电源2VDD相连,PMOS管M12的漏极与NMOS管M10的漏极相连,PMOS管M6的漏极与NMOS管M4的漏极相连,NMOS管M4的源极与NMOS管M2的漏极相连。

2.根据权利要求1所述的一种高速耐压电平转换电路,其特征在于,所述电平转换核心电路(1)中,NMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M11以及PMOS管M12共6个MOS管组成输入驱动管,PMOS管M7与PMOS管M8构成交叉耦合对管,同时PMOS管M7与PMOS管M8构成锁存器,从而实现电平转换电路的高速转换性能;PMOS管M5与NMOS管M3、PMOS管M6与NMOS管M4、PMOS管M11与NMOS管M9、PMOS管M12与NMOS管M10分别构成堆栈结构,NMOS管M9的栅极与NMOS管M10的栅极均接外部高电源2VDD,其中外部高电源2VDD的电压为2Vdd,PMOS管的栅极M5与PMOS管M6的栅极均外部低电源VDD,其中外部低电源VDD的电压为Vdd,确保不同状态时每个MOS管都工作在Vdd的耐压范围内,从而提高电平转换电路的耐压特性。

3.根据权利要求1‑2之一所述的一种高速耐压电平转换电路,其特征在于,所述输出反相器(2)包括:PMOS管M15以及NMOS管M16,其中PMOS管M15的源极与外部高电源2VDD相连,PMOS管M15的漏极分别与NMOS管M16的漏极以及输出端Vout相连,NMOS管M16的源极与外部低电源VDD相连。

4.根据权利要求3所述的一种高速耐压电平转换电路,其特征在于,外部输入端Vin为外部低电源VDD的电压Vdd时,NMOS管M2和NMOS管M3导通,NMOS管M1、NMOS管M4和PMOS管M11截止,PMOS管M12与NMOS管M10所在的级联支路导通,节点B的电压快速变为Vdd,使得PMOS管M6截止,节点B的电压通过PMOS管M15与NMOS管M16构成的反相器进而输出端Vout的电压为

2Vdd,其中2Vdd为外部高电源2VDD的电压,同时PMOS管M7导通,节点A的电压变为2Vdd使得PMOS管M8截止,减小PMOS管M8的上拉能力;同样地,当输入端Vin为低电平0时,NMOS管M1和NMOS管M4导通,NMOS管M2、NMOS管M3和PMOS管M12截止,PMOS管M11与NMOS管M9所在的级联支路导通,节点A的电压快速变为Vdd,使得PMOS管M8导通,节点B的电压变为2Vdd,节点B的电压通过PMOS管M15与NMOS管M16构成的反相器进而输出端Vout的电压为Vdd,同时节点B的电压使得PMOS管M7截止,减小PMOS管M7的上拉能力。