[发明专利]电平移位器

说明书

技术领域

本发明涉及电平移位器，尤其涉及一种不利用高压晶体管，也能够将低压电平的输入信号变换为高压电平的输出信号的电平移位器。

背景技术

在将集成有多种半导体电路的电路系统形成为一个芯片形态的系统级芯片（System On Chip：SOC）中，针对要求高性能的模块，设计成使用高压，针对要求低性能的模块，为了节约能源而设计成使用低压。相反地，因为在模块之间使用相互不同的电压，所以有在模块之间的接口区域因电压差而导致漏电流增加、或者功能下降的问题。

为了解决上述的问题，作为在模块之间变更电压电平的接口电路，使用了将从外部供给的电压变换为具有较高电平的高压或者具有较低电平的低压的电平移位器（Level Shifter）。

另外，在现有技术中，当将从外部供给的低压信号变换为较高的高压信号时，将多个电平移位器串联连接并予以使用。下面，参考图6，说明现有的电平移位器的工作。

图6为现有的电平移位器的工作示意图。具体地，对将低压信号（0V~1.5V）变换为高压信号（5V~10V）的、现有的电平移位器的工作予以说明。

如图6所示，首先，利用由中压晶体管（medium voltage transistor）构成的第一电平移位器，将低压信号（0V~1.5V）变换为常压信号（0V~5V）。其中，中压晶体管为V_GS和V_DS的电压在6V以下的晶体管。

然后，利用由高压晶体管（High voltage transistor）构成的第二电平移位器，将常压信号（0V~5V）变换为高压信号（0V~10V）。其中，高压晶体管为V_GS和V_DS的电压在6V以上的晶体管。

然后，利用由高压晶体管构成的第三电平移位器，将高压信号（0V~10V）变换为高压信号（5V~10V）。

如上所述，在现有技术中，由于在将低压信号变换为高压信号时利用了高压晶体管，因此有现有的电平移位器在芯片上所占面积比较大的问题。尤其，当利用不支持V_GS在6V以上的工序时，无法制造出与现有技术相同的电平移位器。

发明内容

本发明的目的在于，不利用高压晶体管，也能将低压电平的输入信号变换为高压电平的输出信号的电平移位器。

为了实现上述目的，优选地本发明的电平移位器包括：第一电平移位器部，其利用多个晶体管，将外部输入信号变换为预先设定的第一电压范围并予以输出；以及第二电平移位器部，其利用多个晶体管，将所述第一电平移位器部的输出电压变换为预先设定的第二电压范围并予以输出，所述第二电压范围的上位阈值电压高于所述第一电压范围的上位阈值电压、所述第二电压范围的下位阈值电压高于所述第一电压范围的下位阈值电压，所述第一电平移位器部的多个晶体管和所述第二电平移位器部的多个晶体管中的每一个晶体管的栅极和源极之间的电压差在6V以下。

此时，优选地，所述第一电平移位器部包括：成对配置、且与具有第一电压电平的第一电源共同地连接的第一晶体管和第二晶体管；第三晶体管，其栅极被输入有第一钳位电源，漏极与所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的栅极共同连接；第四晶体管，其栅极被输入有所述第一钳位电源，漏极与所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的源极共同连接；第五晶体管，其栅极被输入有所述外部输入信号，漏极与所述第三晶体管的源极连接，源极与具有第二电压电平的第二电源连接；转换器，其将所述外部输入信号进行翻转并予以输出；以及第六晶体管，其栅极被输入有在所述转换器进行了翻转的外部输入信号，漏极与所述第四晶体管的源极连接，源极与所述第二电源连接，所述第一晶体管和所述第三晶体管之间的连接节点为所述第一电平移位器部的第一输出端，所述第二晶体管和所述第四晶体管之间的连接节点为所述第一电平移位器部的第二输出端。

此时，优选地，所述第一晶体管至第四晶体管为PMOS晶体管，所述第五晶体管和第六晶体管为NMOS晶体管。

另外，优选地，所述第一电压电平为5V，所述第二电压电平为0V，所述第一钳位电压为2V。