專利名稱：一種采用二極管架構(gòu)的低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于集成電路芯片技術(shù)，具體涉及一種采用二極管架構(gòu)的低壓電平 轉(zhuǎn)高壓電平電路。
背景技術(shù)：
高壓供電的集成電路，其內(nèi)部電路可分為高壓電路模塊和低壓電路模塊。高壓電 路模塊的供電直接由外接電源提供，低壓電路模塊的供電由內(nèi)部低壓電源提供，高壓模塊 和低壓模塊之間的控制信號(hào)的處理是每個(gè)高壓集成電路都必須解決的問(wèn)題。高壓模塊輸出 的信號(hào)絕對(duì)電壓高，一般不能直接給低壓模塊使用，反之也是如此，不然就會(huì)損壞內(nèi)部器件。解決這方面的問(wèn)題現(xiàn)行的方法一般是使器件的輸入端可以接受高壓信號(hào)，這種方 法電路控制起來(lái)比較簡(jiǎn)單，可以用普通的電平轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。但這種方案是以增加芯片 工藝成本為代價(jià)，在集成電路生產(chǎn)工藝中，需要額外增加一次光刻，因此這種方案雖然電路 簡(jiǎn)單卻增加了產(chǎn)品的成本。且隨著電源電壓的提高，輸入端需耐受的高電壓越來(lái)越高，工藝 難度越來(lái)越大。鑒于現(xiàn)行的產(chǎn)品的成本的考慮以及芯片工作電壓越來(lái)越高，需要一種新的架構(gòu)來(lái) 解決低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平的問(wèn)題。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種穩(wěn)定可靠的低壓電平轉(zhuǎn) 高壓電平轉(zhuǎn)換電路，該電路可以適用于任何一種高壓供電的集成電路，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，工作 穩(wěn)定可靠，對(duì)器件的耐壓要求不高。本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括二極管、高壓NMOS管、電流鏡與鎖存器。二極管包括 第一二極管Dl和第二二極管D2，它們的的正端接第二高壓電位VSW，負(fù)端接高壓NMOS管的 輸入端和電流鏡的輸出端；高壓NMOS管包括第一高壓NMOS管附和第二高壓NMOS管N2，第 一高壓NMOS管的柵端接第一控制信號(hào)SET，第二高壓NMOS管的柵端接第二控制信號(hào)CLR， 兩個(gè)高壓NMOS管的源端接地電位VGND，兩個(gè)高壓NMOS管的漏端作為輸入端，接第一二極 管Dl和第二二極管D2的負(fù)端和電流鏡的輸出端；電流鏡由第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管 P2組成，第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2的源端接第一高壓電位HVDD，兩者的柵連接在 一起接到第一 PMOS管Pl的漏端，兩者的漏端作為電流鏡的輸出端；鎖存器由第一反相器 Il和第二反相器12組成，這兩個(gè)反相器的電源端接第一高壓電位HVDD，地端接第二高壓電 位VSW，且第一高壓電位HVDD的電壓大于第二高壓電位VSW，第一反相器Il的輸出作為第 二反相器12的輸入，同時(shí)第二反相器12的輸出作為第一反相器Il的輸入，第一反相器Il 的輸入同時(shí)接到第二二極管D2的負(fù)端和第二 PMOS管P2的漏端，鎖存器的輸出端OUT為第 一反相器Il的輸出端。作為上述方案的改進(jìn)，所述第一二極管Dl和第二二極管D2可以是正向?qū)妷?為0. 7V左右的普通二極管或者是正向?qū)妷簽?. 3V左右的肖特基二極管。本實(shí)用新型采用二極管架構(gòu)的低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平電路，不需要特殊的器件，直接采用高壓工藝中常用器件來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為高壓電平信號(hào)的目的。電路結(jié)構(gòu) 比較簡(jiǎn)單，控制起來(lái)穩(wěn)定可靠。具體而言，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)特點(diǎn)本實(shí)用新型電路 對(duì)于低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平信號(hào)的處理，不需要傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的輸入端需耐高壓的工藝器 件，采用高壓工藝中最常用的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能，因此能減少工藝制造成本；同時(shí)，本 實(shí)用新型采用了鎖存器來(lái)鎖存低壓電平轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的高壓電平信號(hào)。低壓電平信號(hào)只需要一 個(gè)很短時(shí)間的脈沖信號(hào)就可以鎖存住此低壓電平信號(hào)，由此可以很好的控制好電路功耗。


現(xiàn)結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型一種采用二極管架構(gòu)的低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平電路。圖2為本實(shí)用新型二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型高壓NMOS管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型電流鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型鎖存器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型電路輸入輸出波形示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示本實(shí)用新型采用二極管架構(gòu)的低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平電路，該包括二極 管(1)，高壓NMOS管(2)，電流鏡(3)，鎖存器(4)。連接關(guān)系為二極管(1)中的第一二極管 Dl和第二二極管D2的正端接第二高壓電位VSW，第一二極管Dl的負(fù)端接高壓NMOS管(2) 中的第一高壓NMOS管m的漏端和電流鏡(3)中的第一 PMOS管Pl的漏端和柵端 ’第二二 極管D2的負(fù)端接高壓NMOS管(2)中的第二高壓NMOS管N2的漏端和電流鏡(3)中的第二 PMOS管P2的漏端，同時(shí)接到鎖存器(4)中的第一反相器Il的輸入端；高壓NMOS管(2)中的 第一高壓NMOS管附的柵端接第一控制信號(hào)SET，源端接地電位VGND ；第二高壓NMOS管N2 的柵端接第二控制信號(hào)CLR，源端接地電位VGND ；電流鏡(3)中的第一 PMOS管Pl的源端接 第一高壓電位HVDD，柵端和漏端接一起，接到第一二極管Dl的負(fù)端和第一高壓NMOS管m 的漏端；第二 PMOS管P2的源端接第一高壓電位HVDD，漏端接第二二極管D2的負(fù)端和第二 高壓NMOS管N2的漏端，同時(shí)接到鎖存器(4)中的第一反相器Il的輸入端，其柵端接第一 PMOS管Pl的柵端和漏端；鎖存器(4)的輸入是其中的第一反相器Il的輸入端。輸出OUT 是第一反相器Il的輸出端。如圖2是本實(shí)用新型二極管(1)的結(jié)構(gòu)示意圖，由第一二極管Dl和第二二極管 D2組成，第一二極管Dl和第二二極管D2可以由正向?qū)妷簽?. 7V左右的普通二極管或 者正向?qū)妷簽?. 3V左右的肖特基二極管組成。這兩個(gè)二極管的正端接第二高壓電位 VSW，負(fù)端的電路接法在圖1的描述中已經(jīng)說(shuō)明。如圖3是本實(shí)用新型高壓NMOS管O)的結(jié)構(gòu)示意圖，由第一高壓NMOS管m和 第二高壓NMOS管N2組成，這兩個(gè)高壓NMOS管的柵端分別接第一控制信號(hào)SET和第二控制 信號(hào)CLR，源端都接地電位VGND.漏端所接電路描述如圖1中描述所示。第一高壓NMOS管 Nl和第二高壓NMOS管N2的漏端和源端的電壓差VDS可以是高壓電位，所以當(dāng)?shù)诙邏弘?位VSW的電位相對(duì)于地電位VGND為高壓差時(shí)，基本所有的壓降可以降在這兩個(gè)高壓NMOS 管上而不會(huì)損壞器件，由于這兩個(gè)高壓NMOS管的柵端電位和源端電位電壓差VGS不能承受 高壓，即普通的低電壓信號(hào)，一般來(lái)說(shuō)最高是5V左右。所以第一控制信號(hào)SET和第二控制信號(hào)CLR —般都是最高為5V以下的低壓信號(hào)，通過(guò)本實(shí)用新型的電路轉(zhuǎn)換后成為相對(duì)于地 電位VGND為高電壓的高壓信號(hào)。圖4為本實(shí)用新型中的電流鏡(3)電路，由第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2組 成，兩個(gè)PMOS管的源端接到第一高壓電壓HVDD，第一 PMOS管Pl的柵端和漏端接在一起，第 二 PMOS管P2的柵端接第一 PMOS管Pl的柵端，根據(jù)PMOS管飽和區(qū)電流公式I=K(VGS-VTH) 2，如果PMOS管柵端和源端的電壓差VGS —致，則流過(guò)這兩個(gè)PMOS管的電流一致，這是本電 流鏡(4)的工作原理。第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2的漏端電路接法見圖1描述。圖5為本實(shí)用新型中的鎖存器⑷電路，鎖存器⑷由第一反相器Il和第二反 相器12組成，這兩個(gè)反相器的電源為第一高壓電壓HVDD，地接第二高壓電壓VSW，且第一高 壓電壓HVDD比第二高壓電壓VSW電壓高，兩者的電壓差可以保證鎖存器(4)電路能夠正常 工作。第一反相器Il的輸出端接第二反相器12的輸入端，第二反相器12的輸出端接第一 反相器Il的輸入端，用此結(jié)構(gòu)構(gòu)成鎖存器(4)。圖6為本實(shí)用新型電路的輸入輸出波形示意圖，本電路的控制信號(hào)為第一控制 信號(hào)SET和第二控制信號(hào)CLR，如果第一控制信號(hào)SET出現(xiàn)高電平脈沖，則鎖存器(4)輸出 OUT為低電平，且此低電平在第一控制信號(hào)SET變?yōu)榈碗娖胶笠恢本S持為低電平，只有當(dāng)?shù)?二控制信號(hào)CLR出現(xiàn)高電平脈沖時(shí)，鎖存器(4)輸出OTR才變?yōu)楦唠娖?，且?dāng)?shù)诙刂菩盘?hào) CLR變?yōu)榈碗娖胶箧i存器(4)輸出OUT維持輸出高電平，只有當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)SET出現(xiàn)高電 平脈沖時(shí)，鎖存器(4)輸出OUT才變?yōu)榈碗娖?。所以鎖存器(4)的輸出OUT受控于第一控制 信號(hào)SET和第二控制信號(hào)CLR。
權(quán)利要求1.一種采用二極管架構(gòu)的低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平電路，包括二極管(1)、高壓NMOS管 (2 )、電流鏡(3 )與鎖存器(4 )，其特征是:所述二極管(1)包括第一二極管Dl和第二二極管D2，它們的的正端接第二高壓電位 VSW，負(fù)端接高壓NMOS管(2)的輸入端和電流鏡(3)的輸出端；所述高壓NMOS管(2)包括第一高壓NMOS管m和第二高壓NMOS管N2，第一高壓NMOS 管的柵端接第一控制信號(hào)SET，第二高壓NMOS管的柵端接第二控制信號(hào)CLR，兩個(gè)高壓NMOS 管的源端接地電位VGND，兩個(gè)高壓NMOS管的漏端作為輸入端，接第一二極管Dl和第二二極 管D2的負(fù)端和電流鏡(3)的輸出端；所述電流鏡(3)由第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2組成，第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2的源端接第一高壓電位HVDD，兩者的柵連接在一起接到第一 PMOS管Pl的漏端， 兩者的漏端作為電流鏡(3)的輸出端；所述鎖存器(4)由第一反相器Il和第二反相器12組成，這兩個(gè)反相器的電源端接第一 高壓電位HVDD，地端接第二高壓電位VSW，且第一高壓電位HVDD的電壓大于第二高壓電位 VSW，第一反相器Il的輸出作為第二反相器12的輸入，同時(shí)第二反相器12的輸出作為第一 反相器Il的輸入，第一反相器Il的輸入同時(shí)接到第二二極管D2的負(fù)端和第二 PMOS管P2 的漏端，鎖存器的輸出端OUT為第一反相器Il的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用二極管架構(gòu)的低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平電路，其特征在于所 述第一二極管Dl和第二二極管D2可以是正向?qū)妷簽?. 7V左右的普通二極管或者是 正向?qū)妷簽?. 3V左右的肖特基二極管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用二極管架構(gòu)的低壓電平轉(zhuǎn)高壓電平電路，包括二極管、高壓NMOS管、電流鏡與鎖存器，其中二極管包括第一二極管D1和第二二極管D2，高壓NMOS管包括第一高壓NMOS管N1和第二高壓NMOS管N2，電流鏡由第一PMOS管P1和第二PMOS管P2組成，鎖存器由第一反相器I1和第二反相器I2組成，這兩個(gè)反相器的電源端接第一高壓電位HVDD，地端接第二高壓電位VSW，且第一高壓電位HVDD的電壓大于第二高壓電位VSW，第一反相器I1的輸出作為第二反相器I2的輸入，同時(shí)第二反相器I2的輸出作為第一反相器I1的輸入，第一反相器I1的輸入同時(shí)接到第二二極管D2的負(fù)端和第二PMOS管P2的漏端，鎖存器(4)的輸出端OUT為第一反相器I1的輸出端。電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，控制起來(lái)穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK201887743SQ20102061001
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
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