一種抑制直流通路的負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制直流通路的負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景一般需要不同的電壓。例如在高速芯片接口電路中，不同電平間是不能直接互聯(lián)的，需要相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行連接。因此，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為不同場(chǎng)景下相應(yīng)電壓的電平轉(zhuǎn)換電路已成為集成電路設(shè)計(jì)者必須攻克的方向。
[0003]圖1所示為業(yè)內(nèi)現(xiàn)有通用技術(shù)中典型的負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)。IN是O和DVDD12之間的輸入信號(hào)，OUT是Vneg和AVDD33之間的輸出信號(hào)，其中DVDD12是數(shù)字電路1.2V電源電壓，AVDD33是模擬電路3.3V電源電壓，Vneg是負(fù)電壓信號(hào)。為了敘述方便，以下將P溝道MOSFET和N溝道MOSFET簡(jiǎn)稱為P管和N管。
[0004]該電路的輸入信號(hào)IN首先通過(guò)由Pl管和NI管組成的反相器，Pl管的G、S、D分別連接輸入信號(hào)IN、數(shù)字電源DVDD12、N1管的漏極，NI管的G、S、D分別連接輸入信號(hào)IN、0V,Pl管的漏極。P2管的G、S、D分別連接反相器的輸出信號(hào)、數(shù)字電源DVDD12、N2管的漏極；P3管的G、S、D分別連接輸入信號(hào)IN、數(shù)字電源DVDD12、N3管的漏極。N2管和N3管組成第一正反饋對(duì)，N2管的G、S、D分別連接N3管的漏極、負(fù)電壓Vneg、N3管的柵極，N3管的G、S、D分別連接N2管的漏極、負(fù)電壓Vneg、N2管的柵極。P4管和P5管組成第二正反饋對(duì)，P4管的G、S、D分別連接P5管的漏極、模擬電源AVDD33、P5管的柵極，P5管的G、S、D分別連接P4管的漏極、模擬電源AVDD33、P4管的柵極。N4管的G、S、D分別連接P2管的漏極、負(fù)電壓Vneg、P4管的漏極，N5管的G、S、D分別連接P3管的漏極、負(fù)電壓Vneg、P5管的漏極，N5的漏極和P5管的漏極與輸出信號(hào)OUT相連。
[0005]參照?qǐng)D1，當(dāng)輸入信號(hào)IN為低電平(OV)時(shí)，Pl管導(dǎo)通，NI管關(guān)斷，反相器輸出高電平1.2V。此時(shí)，P2管關(guān)斷，P3管導(dǎo)通，則P3管漏極電壓被上拉至1.2V，繼而N2管導(dǎo)通，N3管關(guān)斷，使得P2管漏極電壓穩(wěn)定在Vneg，P3管電壓穩(wěn)定在1.2V。從而N4管關(guān)斷，N5管導(dǎo)通，其漏極電壓被下拉至Vneg，因此，P4管導(dǎo)通，P5管關(guān)斷，則可將P5漏極電壓(即輸出信號(hào)OUT)穩(wěn)定在Vneg。
[0006]相反的，當(dāng)輸入信號(hào)IN為高電平(1.2V)時(shí)，Pl管關(guān)斷，NI管導(dǎo)通，反相器輸出低電平0V。此時(shí)，P2管導(dǎo)通，P3管關(guān)斷，則P2管漏極電壓被上拉至1.2V，繼而N3管導(dǎo)通，N2管關(guān)斷，使得P2管漏極電壓穩(wěn)定在1.2V，P3管電壓穩(wěn)定在Vneg。從而N5管關(guān)斷，N4管導(dǎo)通，其漏極電壓被下拉至Vneg，因此，P5管導(dǎo)通，P4管關(guān)斷，則可將P5漏極電壓(即輸出信號(hào)OUT)上拉并穩(wěn)定在AVDD33。這樣，圖1電路實(shí)現(xiàn)了從O?1.2V到Vneg?1.2V再到Vneg?3.3V的電壓轉(zhuǎn)換。
[0007]但是，如圖1所示的電路存在如下缺點(diǎn):
[0008]第一，假如該電平轉(zhuǎn)換電路的上級(jí)電路所提供的Vneg為一個(gè)初始值不確定的信號(hào)，例如前級(jí)接入一個(gè)負(fù)壓電荷泵模塊，初始值不確定時(shí)Vneg有可能為正值，其最差情況假設(shè)為3.3V。此時(shí)，以輸入信號(hào)IN = 1.2V為例，N3管的柵極電壓為1.2V，然而其源極電壓為3.3V，則等效于P襯底NMOSFET的柵源PN結(jié)外接正向電壓，此PN結(jié)導(dǎo)通，這種情況下P2管是導(dǎo)通的，那么則會(huì)形成一股從數(shù)字電源DVDD12到負(fù)電壓Vneg的直流漏電通路，增大該電平轉(zhuǎn)換單元的功耗。對(duì)于一個(gè)大規(guī)模電平轉(zhuǎn)換陣列而言，該直流通路會(huì)積聚一個(gè)相當(dāng)可觀的大電流，增加系統(tǒng)功耗的同時(shí)極有可能無(wú)法滿足前級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)能力，導(dǎo)致前級(jí)電路無(wú)法正常工作。
[0009]第二，對(duì)于前級(jí)信號(hào)Vneg不確定的情況，該電平轉(zhuǎn)換電路的輸入信號(hào)IN在傳遞到第一正反饋對(duì)時(shí)電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)處于不定態(tài)，導(dǎo)致輸出節(jié)點(diǎn)也處于不確定狀態(tài)，則該電平轉(zhuǎn)換電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)功能。
[0010]從以上分析可見(jiàn)，需要發(fā)明一種結(jié)構(gòu)，確保在前級(jí)信號(hào)Vneg不確定的情況下可以避免電源到Vneg間直流電流通路，降低系統(tǒng)直流功耗，確保不影響其他模塊的正常使用。此外，該發(fā)明還需保證在Vneg不確定的前提下，電平轉(zhuǎn)換電路仍然可以正常的工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種抑制直流通路的負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路，解決由于前級(jí)Vneg不確定導(dǎo)致的晶體管PN結(jié)正向?qū)ìF(xiàn)象，避免電源到Vneg間直流漏電通路，以及Vneg不確定引起的電平轉(zhuǎn)換電路各結(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)的不確定，從而保證電路電平轉(zhuǎn)換電路能夠在任何條件下正常工作。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0013]包括與信號(hào)輸入端相連的反相器，反相器由第六P溝道MOSFET與第六N溝道MOSFET組成，所述第六P溝道MOSFET與第六N溝道MOSFET的S極分別連接數(shù)字電路電源與地；反相器的輸出端連接第七N溝道MOSFET的G極，第七N溝道MOSFET的D極連接第七P溝道MOSFET的D極，第七P溝道MOSFET與第八P溝道MOSFET組成第一正反饋對(duì)，第七P溝道MOSFET與第八P溝道MOSFET的S極連接模擬電路電源，第八P溝道MOSFET的D極連接第八N溝道MOSFET的D極，第八N溝道MOSFET的G、S極分別連接信號(hào)輸入端與地；所述第七P溝道MOSFET與第八P溝道MOSFET的D極還分別連接第九P溝道MOSFET與第十P溝道MOSFET的G極，第九P溝道MOSFET與第十P溝道MOSFET的S極連接模擬電路電源，第九P溝道MOSFET與第十P溝道MOSFET的D極分別連接第九N溝道MOSFET與第十N溝道MOSFET的D極，第九N溝道MOSFET與第十N溝道MOSFET組成第二正反饋對(duì)，第九N溝道MOSFET與第十N溝道MOSFET的S極連接負(fù)電壓電源，負(fù)電壓電源與模擬電路電源之間連接信號(hào)輸出端。
[0014]所述的數(shù)字電路電源為數(shù)字電路1.2V電壓電源。
[0015]所述的模擬電路電源為模擬電路3.3V電壓電源。
[0016]所述的第一正反饋對(duì)中第七P溝道MOSFET的G、S、D極分別連接第八P溝道MOSFET的D極、模擬電路電源和第八P溝道MOSFET的G極，第八P溝道MOSFET的G、S、D極分別連接第七P溝道MOSFET的D極、模擬電路電源和第七P溝道MOSFET的G極。
[0017]所述的第二正反饋對(duì)中第九N溝道MOSFET的G、S、D極分別連接第十N溝道MOSFET的D極、負(fù)電壓電源和第十N溝道MOSFET的G極，第十N溝道MOSFET的G、S、D極分別連接第九N溝道MOSFET的D極、負(fù)電壓電源和第九N溝道MOSFET的G極。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為:
[0019]第一，當(dāng)前級(jí)負(fù)電壓電源信號(hào)Vneg不確定時(shí)，抑制了由于PN結(jié)正向?qū)ㄔ斐傻臄?shù)字電路電源到負(fù)電壓電源間的直流電流通路，確保了電平轉(zhuǎn)換電路的正常工作，有效降低了直流功耗。此外，對(duì)于大規(guī)模電平轉(zhuǎn)換陣列而言，該電平轉(zhuǎn)換電路極大的抑制了大的直流漏電，確保該模塊對(duì)系統(tǒng)中其他模塊無(wú)大電流注入現(xiàn)象，保證系統(tǒng)的正常工作。
[0020]第二，該電路首先將OV到數(shù)字電路電源電壓轉(zhuǎn)換為OV到模擬電路電源電壓，每個(gè)結(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)均不受前級(jí)信號(hào)的影響，即如果前級(jí)負(fù)電壓電源信號(hào)Vneg不確定，也不會(huì)影響該電平轉(zhuǎn)換電路的工作狀態(tài)，然后再將OV到模擬電路電源電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)電壓電源電壓Vneg到模擬電路電源電壓。克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于負(fù)電壓電源電壓Vneg信號(hào)的不確定性，在輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)反相器后電路各個(gè)結(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)均無(wú)法確定的現(xiàn)象，保證了正電壓到負(fù)電壓間的高可靠性轉(zhuǎn)換。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1現(xiàn)有通用技術(shù)負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0022]圖2本發(fā)明負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]參見(jiàn)圖2，本發(fā)明負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路包括五個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管P6、P7、P8、P9、P10,以及五個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管N6、N7、N8、N9、N10。
[0025]為了敘述方便，以下將P溝道MOSFET和N溝道MOSFET簡(jiǎn)稱為P管和N管。
[0026]DVDD12是數(shù)字電路1.2V電源電壓，AVDD33是模擬電路3.3V電源電壓，Vneg是負(fù)電壓信號(hào)。IN是O和DVDD12之間的輸入信號(hào)，OUT是Vneg和AVDD33之間的輸出信號(hào)。
[0027]圖中所示本發(fā)明負(fù)壓電平轉(zhuǎn)換電路主要包括以下幾條支路:
[0028]第一支路，該支路為P6管和N6管組成的反相器，P6管的G、S、D分別連接輸入信號(hào)IN、數(shù)字電源DVDD12、N6管的漏極，N6管的G、S、D分別連接輸入信號(hào)IN、0V、P6管的漏極。
[0029]第二支路，該支路包括由P7管和P8管組成第一正反饋對(duì)，以及此反饋對(duì)的驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)N7和N8。N7管的G、S、D