電平轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電平轉(zhuǎn)換器，包括第一晶體管及第二晶體管的源極相連接在外部高壓電源上，第一晶體管的漏極、第二晶體管的柵極、第三晶體管的漏極及第五晶體管的漏極相連，第一晶體管的柵極、第二晶體管的漏極、第四晶體管的漏極及第六晶體管的漏極相連，并作為電路輸出端，第三晶體管的柵極、第六晶體管的柵極與反相器的輸入端相連，反相器的輸出端與第四晶體管的柵極、第五晶體管的柵極相連，第三晶體管的源極與第四晶體管的源極相連接接地，第五晶體管及第六晶體管的源極相連接在外部電源電壓上。本發(fā)明不僅提高了電壓的翻轉(zhuǎn)速度，而且減小了電路版圖的面積。
【專利說明】電平轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種電平轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]電平轉(zhuǎn)換器(Level shifter)主要是通過數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)電壓域的轉(zhuǎn)換，輸出不同范圍的電壓。在轉(zhuǎn)換輸出正的高電壓時，傳統(tǒng)方法是利用nhv(高壓η型晶體管)來做下拉管，直接與上方的Phv (高壓P型晶體管)的漏端相連。如圖1所示，晶體管Ml及晶體管M2的源端相連接在vpos (外部高壓電源)上，晶體管Ml的漏極、晶體管M2的柵極及晶體管M3的漏極相連于C點(diǎn)，晶體管Ml的柵極、晶體管M2的漏極及晶體管Μ4的漏極相連于D點(diǎn)，并作為電路輸出端(out)，晶體管M3的柵極與反相器的輸入端相連于A點(diǎn)，反相器的輸出端與晶體管M4的柵極相連于B點(diǎn)，晶體管M3的源極與晶體管M4的源極相連接接地(vgnd)。其工作原理為:當(dāng)A點(diǎn)電位由低電位到高電位時，M3導(dǎo)通，M4關(guān)斷，C點(diǎn)電位降低，M2逐漸導(dǎo)通，D點(diǎn)電位升高，直到Ml完全關(guān)斷，C點(diǎn)電位為低電位，M2完全導(dǎo)通，D點(diǎn)電位升高至高電壓，out輸出高電壓。當(dāng)A點(diǎn)電位由高電位到低電位時，M4導(dǎo)通，M3關(guān)斷，D點(diǎn)電位降低，Ml逐漸導(dǎo)通，C點(diǎn)電位升高，直到M2完全關(guān)斷，D點(diǎn)電位為低電位，Ml完全導(dǎo)通，C點(diǎn)電位升高至高電位，out輸出為O。其缺點(diǎn)在于:為了保證電平的正常翻轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)速度，會加大M3和M4管的尺寸，造成面積上的損失。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電平轉(zhuǎn)換器，能減小電路版圖面積，提高電壓翻轉(zhuǎn)速度。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種電平轉(zhuǎn)換器，包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管及一反向器，其中第一晶體管及第二晶體管的源極相連接在外部高壓電源上，第一晶體管的漏極、第二晶體管的柵極、第三晶體管的漏極及第五晶體管的漏極相連，第一晶體管的柵極、第二晶體管的漏極、第四晶體管的漏極及第六晶體管的漏極相連，并作為電路輸出端，第三晶體管的柵極、第六晶體管的柵極與反相器的輸入端相連，反相器的輸出端與第四晶體管的柵極、第五晶體管的柵極相連，第三晶體管的源極與第四晶體管的源極相連接接地，第五晶體管及第六晶體管的源極相連接在外部電源電壓上，其中第一晶體管、第二晶體管為高壓N型晶體管，第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管及第六晶體管為高壓P型晶體管。
[0005]進(jìn)一步的，所述第一晶體管及所述第二晶體管的尺寸相同。
[0006]進(jìn)一步的，所述第三晶體管及所述第四晶體管的尺寸相同。
[0007]進(jìn)一步的，所述第三晶體管及所述第四晶體管的尺寸與所述第一晶體管或所述第二晶體管的尺寸相同。
[0008]進(jìn)一步的，所述第五晶體管及所述第六晶體管的尺寸與所述第一晶體管或所述第二晶體管的尺寸相同。[0009]進(jìn)一步的，所述第五晶體管及所述第六晶體管的尺寸相同。
[0010]本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換器改進(jìn)了電平轉(zhuǎn)換器電路，不僅提高了電壓的翻轉(zhuǎn)速度，而且減小了電路版圖的面積。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0012]圖1是公知的電平轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3是本發(fā)明及公知的電平轉(zhuǎn)換器輸出翻轉(zhuǎn)速度仿真對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使貴審查員對本發(fā)明的目的、特征及功效能夠有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，以下配合附圖詳述如后。
[0016]如圖2所示，第一晶體管Ml及第二晶體管M2的源端相連接在外部高壓電源(vpos)上，第一晶體管Ml的漏極、第二晶體管M2的柵極、第三晶體管M3的漏極及第五晶體管M5的漏極相連于C點(diǎn)，第一晶體管Ml的柵極、第二晶體管M2的漏極、第四晶體管M4的漏極及第六晶體管M6的漏極相連于D點(diǎn)，并作為電路輸出端(out)，第三晶體管M3的柵極、第六晶體管M6的柵極與反相器的輸入端相連于A點(diǎn)，反相器的輸出端與第四晶體管M4的柵極、第五晶體管M5的柵極相連于B點(diǎn)，第三晶體管的源極與第四晶體管的源極相連接接地(vgnd)，第五晶體管M5及第六晶體管M6的源極相連接在外部電源電壓(vpwr)上。其中第一晶體管、第二晶體管為高壓N型晶體管，第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管及第六晶體管為高壓P型晶體管，優(yōu)選的第三晶體管M3及第四晶體管M4的尺寸相同，優(yōu)選的第一晶體管Ml及第二晶體管M2的尺寸相同，優(yōu)選的第三晶體管M3及第四晶體管M4的尺寸與第一晶體管Ml或第二晶體管M2的尺寸相同。優(yōu)選的第五晶體管及第六晶體管的尺寸與第一晶體管或第二晶體管相同或略大，優(yōu)選的第五晶體管及第六晶體管的尺寸相同。
[0017]本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換器的工作原理為:當(dāng)A點(diǎn)電位由低電位(OV)變?yōu)楦唠娢?1.8V左右)時，B點(diǎn)電位由高電位變?yōu)榈碗娢?，M4管關(guān)斷，M6管導(dǎo)通，幫助提高D點(diǎn)電位，幫助關(guān)斷Ml管，M3管只要使用較小的尺寸就可以把C點(diǎn)電位拉低至低電位，M2管完全導(dǎo)通，out輸出為高電壓(5V或7V)。當(dāng)A點(diǎn)電位由高電位變?yōu)榈碗娢粫r，B點(diǎn)電位由低電位變?yōu)楦唠娢?，M3管關(guān)斷，M5管導(dǎo)通，幫助提高C點(diǎn)電位，幫助關(guān)斷M2管，M4管使用較小的尺寸就可以把D點(diǎn)電位拉低至低電位，Ml管完全導(dǎo)通，out輸出為O。即當(dāng)需要輸出高電壓時，A置為高電位，B為低電位，C點(diǎn)降低為低電位，D點(diǎn)逐漸提高到高電壓，當(dāng)需要輸出O時，A置為低電位，B為高電位，D點(diǎn)降低為低電位。
[0018]由于增加M5和M6兩個nhv管，M3和M4就可以使用較小的管子尺寸，同時M5，M6兩個nhv管尺寸較小，它們的阱電位同M3和M4 —樣，因此可以保證增加的這兩個管子不會造成很大的版圖面積損失。從而實(shí)現(xiàn)了整體版圖面積的減小。并且本發(fā)明電路能提高了電壓的翻轉(zhuǎn)速度。
[0019]如圖3所示，為在公知的電平轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的版圖面積大于本發(fā)明結(jié)構(gòu)的版圖面積的情況下，本發(fā)明及公知的電平轉(zhuǎn)換器輸出翻轉(zhuǎn)速度仿真對比圖；由上到下分別為A點(diǎn)點(diǎn)位變化、公知的電平轉(zhuǎn)換器電壓的翻轉(zhuǎn)速度及本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換器電壓翻轉(zhuǎn)速度，由圖中可以明顯的發(fā)現(xiàn)，隨著A點(diǎn)點(diǎn)位的變化，本發(fā)明的電壓翻轉(zhuǎn)速度明顯快于公知的電平轉(zhuǎn)換器。
[0020]以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管及一反向器，其中第一晶體管及第二晶體管的源極相連接在外部高壓電源上，第一晶體管的漏極、第二晶體管的柵極、第三晶體管的漏極及第五晶體管的漏極相連，第一晶體管的柵極、第二晶體管的漏極、第四晶體管的漏極及第六晶體管的漏極相連，并作為電路輸出端，第三晶體管的柵極、第六晶體管的柵極與反相器的輸入端相連，反相器的輸出端與第四晶體管的柵極、第五晶體管的柵極相連，第三晶體管的源極與第四晶體管的源極相連接接地，第五晶體管及第六晶體管的源極相連接在外部電源電壓上，其中第一晶體管、第二晶體管為高壓N型晶體管，第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管及第TK晶體管為聞壓P型晶體管。
2.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一晶體管及所述第二晶體管的尺寸相同。
3.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第三晶體管及所述第四晶體管的尺寸相同。
4.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第三晶體管及所述第四晶體管的尺寸與所述第一晶體管或所述第二晶體管的尺寸相同。
5.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第五晶體管及所述第六晶體管的尺寸與所述第一晶體管或所述第二晶體管的尺寸相同。
6.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第五晶體管及所述第六晶體管的尺寸相同。
【文檔編號】H03K19/0175GK103856198SQ201210493160
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】王鑫, 馮國友 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司