[发明专利]位准转换电路

说明书

技术领域

本发明是关于一种根据输入信号输出具有较高电压及相同位准的输出信号的位准转换电路；特别是一种接收高位准输入信号及低位准输入信号并同时产生具有高电压输出信号及低电压输出信号的位准转换电路。

背景技术

位准转换电路为目前数字电路中重要的一部分，用于将数字信号的电压自一电压转换至另一电压。因此位准转换电路时常设置于两个使用不同界面电压的数字模块间，以将数字模块输出信号的电压转换成另一数字模块可接受的电压。

图1所示为已知位准转换电路10的电路示意图。如图1所示，已知位准转换电路10包含第一电晶体20、第二电晶体21、第三电晶体22、第四电晶体23以及反相器40，其中第一电晶体20和第二电晶体21为P型金氧半场效电晶体。此外，第三电晶体22和第四电晶体23为N型金氧半场效电晶体。

如图1所示，第一电晶体20及第二电晶体21的源极连接着第一电压端Vp且上述两个电晶体的汲极分别连接第三电晶体22和第四电晶体23的汲极。第一电晶体20的闸极连接第二电晶体21的汲极；同样地，第二电晶体21的闸极连接第一电晶体20的汲极。此外，第三电晶体22和第四电晶体23的源极同时连接于第二电压端Vn，其中图1所示的第一电压端Vp及第二电压端Vn将建立已知位准转换电路10所需的电位差。

已知位准转换电路10的第一输入端Vin1接受所需转换的数字信号并将其输入第三电晶体22的闸极以控制第三电晶体22的导通状态。此外，反相器40将根据第一输入端Vin1的电压并产生一个相位相反的数字信号并将其输入至第四电晶体23的闸极。如此一来，当输入第一输入端Vin1的信号具有高位准时(High)时，第二输入端Vin2的电压将具有低位准。由此，已知位准转换电路10将根据两输入端的电压控制第一电晶体20、第二电晶体21、第三电晶体22、第四电晶体23的导通与否并最终使于第二电晶体21的汲极以及第四电晶体23的汲极输出高位准且电压高于第一输入端Vin1电压的输出信号Vout。

另一方面，当输入第一输入端Vin1的信号位于低位准时，第二输入端Vin2的电压将因反相器40的作用而位于高位准。由此已知位准转换电路10控制第一电晶体20、第二电晶体21、第三电晶体22、第四电晶体23的导通状态并最终使得已知位准转换电路10在第二电晶体21的汲极以及第四电晶体23的汲极输出低位准的输出信号Vout，其中输入信号Vin及输出信号Vout的电压实质上等于第二电压端Vn的电位。

然而，当图1所示的输入信号Vin1电压从高位准转换至低位准或自低位准转换至高位准时，第二电晶体21闸极和汲极间的电压以及第四电晶体23闸极和汲极间的电压将因电晶体导通状态的转换而产生拉锯，因此在需要等待电晶体导通转换完全以使输出信号Vout完整的在高位准及低位准间转换。如此一来，图1所示的已知位准转换电路10转换信号电压所需的时间可能会超出规格的需求。

图2所示为另一已知位准转换电路11的电路示意图。图2所示的已知位准转换电路11进一步包含第五电晶体24以及第六电晶体25。第五电晶体24的源极和汲极分别连接第一电晶体20的汲极和第三电晶体22的汲极，其中第一电晶体20的闸极连接着第六电晶体25的汲极以及第四电晶体23的汲极。此外，第六电晶体25的源极和汲极则是分别连接第二电晶体21的汲极和第四电晶体23的汲极，其中第二电晶体21的闸极连接着第五电晶体24的汲极和第三电晶体22的汲极。

图2所示的已知位准转换电路11的运作方法实质上相同于图1所示的已知位准转换电路10。当第一输入端Vin1的输入信号具有高位准时，第四电晶体23的汲极及第六电晶体25的汲极输出具有高位准且电压高于输入信号的输出信号Vout。另一方面，当第一输入端Vin1的输入信号具有低位准时将使第四电晶体23的汲极及第六电晶体25的汲极输出低位准的输出信号Vout，其中输出信号Vout的电压实质上等于第二电压端Vn的电位。

此外，如图2所示，第五电晶体24和第六电晶体25的闸极同时接受一偏压信号VB，分别用以在输入信号Vin改变位准时，增加第三电晶体22和第四电晶体23闸极和汲极间的电压并缩短Vout在高位准及低位准间转换所需的时间。然而，图2所示的已知位准转换电路11需要提供额外的偏压信号VB，因此相较于图1所示的已知位准转换电路10之下将消耗更多的电力。

由此可见，如何在提升输出信号Vout位准转换速度的同时减少使用额外电力，实为目前位准转换电路的重要课题之一。

发明内容