[发明专利]电平转换电路及其操作方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种电平转换电路。

背景技术

随着技术的演进，加上现今科技产品的轻薄短小，功能越来越强大的趋势，产品内部电路所需使用的电源值也随之减小，一般所采用的电路或是集成电路芯片(Integrated Circuit Chip)的数量及种类也变得更多，因而对于需要不同的电压电平以供应这些电路或是集成电路芯片使用，而扮演提供电压电平转换的角色的，是电平转换器。

图1为使用电平转换器100的示意图。I1是低电压反相器（Low Voltage Inverter）。所述电平转换器100主要是使用两级交叉耦合电平转换器(Cross Coupled Level Shifter)达成转换低于临界电压信号的输入信号IN到高于临界电压信号的输出信号OUT，第一级的电源供应是高电压的电位VDDH减掉二极管电压的电位差，以作为降低P型晶体管驱动力的方式。然而，这个架构不能仅使用标准临界电压(Standard Voltage Threshold，SVT)晶体管，还需要搭配低临界电压(Low Voltage Threshold，LVT)的晶体管，才能有效转换低于临界电压信号到高于临界电压信号，且，所述电平转换器100降压需要经过微调，否则在某个电压范围反应非常缓慢。

图2为电平转换器200的示意图。所述电平转换器200使用单级威尔森电流镜作为差动放大电平转换器，用以稳定转换低于临界电压信号的输入信号IN3到高于临界电压信号的输出信号OUT3。所述电平转换器200不需要特殊搭配高临界电压或低临界电压的晶体管，也不受P型晶体管驱动力过强影响。然而，在转换高低电压差相近的信号时，电平转换器200的转换速度非常缓慢，并且上升延迟和下降延迟差距很大。

图3为另一电平转换器300的示意图。所述电平转换器300使用交叉耦合电平转换器，搭配N型晶体管M16及M17做差动型感应，利用N型晶体管M18和M21使信号先到先输出。然而，电平转换器300的架构在输入信号IN5转换至输出信号OUT5的时候，其转换速度可能会受到限制。而且，受限于第一级的交叉耦合电平转换器，转换电压的范围亦受到限制。

因此，如何设计一种可将输入电压信号转换到输出电压信号的电平转换器，使其可转换的电压范围包含低压转高压以及高压转低压。并且，电平转换器不论低压转高压或高压转低压时，都可以可较快达成电压信号的转换，且其架构较可不易受到工艺变异或操作环境影响，确为本产业需要研发的主要课题。

发明内容

根据本公开实施范例提供一种电平转换器，用以将第一电压信号转换为第二电压信号，包括：比较电路，用以比较第一电压信号和反相的第一电压信号，以产生第一信号；延迟电路，用所述第一电压信号产生第二信号；以及选择电路，电性连接至所述比较电路及所述延迟电路，用来接收所述第一信号及所述第二信号，并选择所述第一信号及所述第二信号中电压较高的一个，产生所述第二电压信号。

根据本公开实施范例还提供一种电平转换器的操作方法，包括：接收第一电压信号。比较所述第一电压信号和反相的第一电压信号，产生第一输出信号。经由延迟电路，产生第二输出信号。接收所述第一信号及所述第二信号，并选择第一信号及所述第二信号中电压较高的一个，产生第二电压信号。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示为电平转换器电路示意图。

图2绘示为另一电平转换器电路示意图。

图3绘示为另一电平转换器电路示意图。

图4绘示为本公开的电平转换器电路的功能方块图。

图5A绘示为本公开的电平转换器的一个实施例示意图。

图5B绘示为本公开的延迟电路的一个实施例示意图。

图5C绘示为本公开的电平转换器的一个实施例示意图。

图5D绘示为本公开的延迟电路的一个实施例示意图。

图6绘示为本公开的电平转换器的另一个实施例示意图。

图7绘示为本公开的电平转换器的另一个实施例示意图。

图8A、图8B、图8C及8D绘示为根据本公开的电平转换器的实施例绘示的延迟图。

图9A、图9B、图9C及图9D绘示为根据本公开的电平转换器的实施例绘示的功率消耗关系图。

图10A、图10B、图10C及图10D绘示为根据本公开的电平转换器的实施例绘示的工作周期关系图。