[发明专利]电平转换器、电子设备及用于控制电平转换器的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于基于输入信号生成输出信号的电平转换器。本公开还涉及一种包括一个或多个电平转换器的电子设备。此外，本公开涉及一种用于控制电平转换器的方法。

背景技术

诸如数字处理器之类的电子设备的能耗在许多情况下是一个关键性问题。例如，诸如物联网“IoT(Internet-of-Things)”、工业互联网“II(Industrial Internet)”和万物网“IoE(Internet-of-Everything)”之类的技术即将开始大规模突破，并且突破的主要驱动力是无处不在的无线处理节点。然而，在无线节点内，在给定距离内传输比特的能耗不符合摩尔定律，而摩尔定律对数字处理有利。因此，当与数字处理相比时，无线传输的能量成本将成比例地增长。因此，能量效率需要增大节点内处理量，以使得数据的无线传输最小化。因此，处理器和数字信号处理“DSP”即使不是要优化的最重要的部件，也会是要优化的最重要的部件之一。这会因无线节点日益增长的诸如机器学习、视频之类的功能而复杂化。

增大能量效率会导致进行电子设备的不同部分利用不同的供电电压来工作的设计。例如，在超低功耗处理器场景下，存储器块会需要高于处理器的供电电压的供电电压。因此，存储器块属于电子设备的较高电压域，而处理器属于电子设备的较低电压域。在一些情况下，尤其是结合中央处理单元“CPU”，处理器的供电电压通常被称为核心电压。

通常需要一个或多个电平转换器，以使得将数字数据从在较低电压下操作的较低电压域传送至在较高电压下工作的较高电压域。电平转换器的能耗需要被最小化，并且这对于例如宽数据总线需要进行电平转换的情况尤为重要。

一种已知的用于降低电平转换器的能耗的方法是使用预充电，其中，电平转换器在将数字数据从较低电压域传送到较电压域之前被预充电到较高电压域的电压。预充电通常被称为预充电阶段，并且数字数据的传送通常被称为评估阶段。例如公开US8860488和公开US20150207506提出了使用了预充电的电平转换器。在US8860488和US20150207506中所描述的电平转换器中，使用了两个的p沟道金属氧化物半导体“PMOS”晶体管，因此需要两个独立的放电支路。公开WO2011097628描述了一种电平转换器，其中，需要仅一个预充电支路和仅一个放电路径并且借助于保持电路将电平转换器的预充电输出端子保持在高逻辑值。然而，保持器电路需要来自另一电平转换器的具有延迟的门控信息，并且这种布置增大了能耗以及布局面积。

发明内容

以下内容呈现了简化的发明内容，以提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解。发明内容不是本发明的广泛概述。发明内容用于既不具有延迟的识别本发明的重要或关键要素也不用于描述本发明的范围。下面的发明内容仅以简化形式呈现了一些概念，作为本发明的示例性实施例的更详细描述的前序。

根据本发明，提供了一种用于基于输入信号生成输出信号的新的电平转换器。根据本发明的电平转换器包括：

-用于接收输入信号的输入端子和用于输出输出信号的输出端子；

-电平转换电路，其包括第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关用于将所述输出端子连接至第一供电电压，以将所述输出信号设置为第一逻辑值，第二控制开关用于将所述输出端子连接至信号地，以将所述输出信号设置为第二逻辑值；

-预充电电路，其包括用于将所述输出端子连接至所述第一供电电压的预充电开关以及用于对所述输入信号控制所述第二控制开关的能力进行控制的输入门电路，以及

-保持器电路，其响应于输出信号并且用于在输出信号具有第二逻辑值时将第一供电电压连接至第一控制开关的控制端子，以使得第一控制开关保持不导通，并且用于在输出信号具有第一逻辑值时将第二供电电压连接至第一控制开关的控制端子，以使得第一控制开关保持导通。

在预充电阶段期间，输出端子通过预充电开关被充电到第一供电电压，并且输入门电路被控制以使得输入信号不能控制第二控制开关。在随后的评估阶段期间，预充电开关不导通，并且输入门电路使得输入信号能够控制第二控制开关。