本案是涉及一種電子元件。具體而言，本案所述的實(shí)施例是涉及一種具有電壓電平移位器的電路及芯片。

背景技術(shù)：

在資訊時(shí)代中，數(shù)字電子信號(hào)已被廣泛地應(yīng)用在各式電子裝置中。在這些電子裝置中，不同的電壓電平可用以代表不同的邏輯數(shù)值，如“邏輯0(logic 0)”或“邏輯1(logic1)”。

在不同的數(shù)字電路中，代表不同邏輯數(shù)值的電壓電平，其操作電壓范圍可能有所不同。例如，在操作電壓范圍為0伏特至1.8伏特的微處理器中，高于1.3伏特(例如1.5伏特時(shí))的電壓電平代表“邏輯1”，而相同的電壓電平(例如前述的1.5伏特時(shí))在操作電壓范圍為0伏特至3.3伏特的電源電路中可能僅代表“邏輯0”。因此，應(yīng)用于兩個(gè)不同的數(shù)字電路間、用以將前一數(shù)字電路的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為次一數(shù)字電路的電壓信號(hào)的電壓電平移位器(voltage level shifter)是不可或缺的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及一種有電壓電平移位器的電路。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該電路包括一電壓電平移位器(voltage level shifter)。該電壓電平移位器包括一反相器(inverter)以及一輸出電路。該反相器電連接于一第一供應(yīng)電源以及一第一接地面之間，用以接收一第一信號(hào)，并根據(jù)該第一信號(hào)，產(chǎn)生一第二信號(hào)。該第一信號(hào)與該第二信號(hào)彼此反相。該輸出電路電連接于一第二供應(yīng)電源以及一第二接地面之間，用以接收該第一信號(hào)以及該第二信號(hào)，并用以根據(jù)該第一信號(hào)以及該第二信號(hào)，產(chǎn)生一第三信號(hào)。該第一供應(yīng)電源提供的一第一供應(yīng)電壓電平與該第二供應(yīng)電源提供的一第二供應(yīng)電壓電平不同，且該第一接地面與該第二接地面彼此不同。

本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及一種芯片。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該芯片包括一核心電路以及一周邊電路。該核心電路包括一反相器。該反相器電連接于一核心供應(yīng)電源以及一第一接地面之間，其中該反相器用以接收一第一信號(hào)，并用以根據(jù)該第一信號(hào)，產(chǎn)生一第二信號(hào)。該第一信號(hào)與該第二信號(hào)彼此反相。該周邊電路通過(guò)一第一信號(hào)線以及一第二信號(hào)線電連接該核心電路。該周邊電路包括一輸出電路。該輸出電路電連接于一周邊供應(yīng)電源以及一第二接地面之間。該輸出電路用以分別通過(guò)該第一信號(hào)線以及該第二信號(hào)線接收來(lái)自該核心電路的該第一信號(hào)以及該第二信號(hào)，并用以根據(jù)該第一信號(hào)以及該第二信號(hào)產(chǎn)生一第三信號(hào)。該核心供應(yīng)電源提供的一核心供應(yīng)電壓電平與該周邊供應(yīng)電源提供的一周邊供應(yīng)電壓電平不同，且該第一接地面與該第二接地面彼此不同。

通過(guò)利用本發(fā)明的實(shí)施例，可避免因反相器中的電子元件損毀，而導(dǎo)致電壓電平移位器失效。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的具有電壓電平移位器的電路的示意圖；以及

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的電壓電平移位器的示意圖。

符號(hào)說(shuō)明：

100：電路

110：核心電路

112：前級(jí)電路

114：反相器

120：周邊電路

122：輸出電路

124：靜電放電防護(hù)電路

126：后級(jí)電路

130：電源切斷單元

D1：電源切斷二極管

D2：電源切斷二極管

R1：電阻

R2：電阻

L1：第一信號(hào)線

L2：第二信號(hào)線

GS1：第一接地面

GS2：第二接地面

LVVSS：第一接地電壓電平

HVVSS：第二接地電壓電平

SR1：第一供應(yīng)電源

SR2：第二供應(yīng)電源

LVVDD：第一供應(yīng)電壓電平

HVVDD：第二供應(yīng)電壓電平

S1：第一信號(hào)

S2：第二信號(hào)

S3：第三信號(hào)

VLS：電壓電平移位器

GND：外部地

PD：襯墊

SW：開(kāi)關(guān)

T1-T6：晶體管

具體實(shí)施方式

以下將以圖式及詳細(xì)敘述清楚說(shuō)明本揭示內(nèi)容的精神，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員在了解本揭示內(nèi)容的實(shí)施例后，當(dāng)可由本揭示內(nèi)容所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本揭示內(nèi)容的精神與范圍。

關(guān)于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特別指稱(chēng)次序或順位的意思，亦非用以限定本發(fā)明，其僅為了區(qū)別以相同技術(shù)用語(yǔ)描述的元件或操作。

關(guān)于本文中所使用的方向用語(yǔ)，例如：上、下、左、右、前或后等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非用來(lái)限制本創(chuàng)作。

關(guān)于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開(kāi)放性的用語(yǔ)，即意指包含但不限于。

關(guān)于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部組合。

關(guān)于本文中所使用的用語(yǔ)“大致”、“約”等，用以修飾任何可些微變化的數(shù)量或誤差，但這種些微變化或誤差并不會(huì)改變其本質(zhì)。一般而言，此類(lèi)用語(yǔ)所修飾的些微變化或誤差的范圍在部份實(shí)施例中可為20％，在部份實(shí)施例中可為10％，在部份實(shí)施例中可為5％或是其他數(shù)值。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，前述提及的數(shù)值可依實(shí)際需求而調(diào)整，并不以此為限。

關(guān)于本文中所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個(gè)用詞使用在此領(lǐng)域中、在此揭露的內(nèi)容中與特殊內(nèi)容中的平常意義。某些用以描述本揭露的用詞將于下或在此說(shuō)明書(shū)的別處討論，以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員在有關(guān)本揭露的描述上額外的引導(dǎo)。

本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施方式關(guān)系到一種具有電壓電平移位器的電路。在一些實(shí)施例中，此一電路可用芯片實(shí)現(xiàn)。為使敘述易于了解，以下將以芯片為例進(jìn)行說(shuō)明，然本案不以下述實(shí)施例為限。

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的電路100的示意圖。在本實(shí)施例中，電路100包括核心電路110以及周邊電路120。在本實(shí)施例中，核心電路110以及周邊電路120通過(guò)第一信號(hào)線L1與第二信號(hào)線L2彼此電連接。在本實(shí)施例中，核心電路110可根據(jù)第一供應(yīng)電源SR1(又稱(chēng)核心供應(yīng)電源)所提供的第一供應(yīng)電壓電平LVVDD(又稱(chēng)核心供應(yīng)電壓電平)進(jìn)行運(yùn)作，且核心電路110電連接第一接地面GS1。周邊電路120可根據(jù)第二供應(yīng)電源SR2(又稱(chēng)周邊供應(yīng)電源)所提供的第二供應(yīng)電壓電平HVVDD(又稱(chēng)周邊供應(yīng)電壓電平)進(jìn)行運(yùn)作，且周邊電路120電連接第二接地面GS2。第一接地面GS1與第二接地面GS2彼此不同。在一實(shí)施例中，第一接地面GS1是設(shè)置于核心電路110中，第二接地面GS2是設(shè)置于周邊電路120中。

在本實(shí)施例中，第一供應(yīng)電壓電平LVVDD與第二供應(yīng)電壓電平HVVDD可彼此不同。例如，第一供應(yīng)電壓電平LVVDD可為1.8伏特，第二供應(yīng)電壓電平HVVDD可為3.3伏特。

在本實(shí)施例中，第一接地面GS1的第一接地電壓電平LVVSS與第二接地面GS2的第二接地電壓電平HVVSS大致相同(例如，皆為0伏特)。然而，第一接地面GS1 與第二接地面GS2不直接電性接觸。在一實(shí)施例中，第一接地面GS1與第二接地面GS2之間可通過(guò)電源切斷單元(power cut unit)130彼此電連接，以令第一接地面GS1與第二接地面GS2中的電荷(例如靜電荷)無(wú)法直接大量且快速地彼此流通。

在本實(shí)施例中，核心電路110可用以進(jìn)行電路100的內(nèi)部運(yùn)算，周邊電路120可用以根據(jù)核心電路110的運(yùn)算結(jié)果，提供信號(hào)至電連接于電路100的外界電路。

在本實(shí)施例中，核心電路110包括前級(jí)電路112以及反相器(inverter)114。前級(jí)電路112電連接于第一供應(yīng)電源SR1與第一接地面GS1之間，并電連接反相器114。反相器114電連接于第一供應(yīng)電源SR1與第一接地面GS1之間。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，核心電路110可通過(guò)前級(jí)電路112進(jìn)行電路100的內(nèi)部運(yùn)算。

在本實(shí)施例中，周邊電路120包括輸出電路122、靜電放電防護(hù)電路124、后級(jí)電路126、襯墊(pad)PD以及開(kāi)關(guān)SW。輸出電路122電連接后級(jí)電路126，且輸出電路122電連接于第二供應(yīng)電源SR2與第二接地面GS2之間。靜電放電防護(hù)電路124電連接后級(jí)電路126與第二接地面GS2，并通過(guò)襯墊PD以及開(kāi)關(guān)SW電連接電路100的外部地GND。靜電放電防護(hù)電路124可用以將后級(jí)電路126與第二接地面GS2上的電荷釋放至電路100的外部地GND。后級(jí)電路126電連接第二供應(yīng)電源SR2、靜電放電防護(hù)電路124與第二接地面GS2。

在本實(shí)施例中，電源切斷單元130包括電源切斷二極管(power cut diode)D1、D2以及電阻R1、R2。電源切斷二極管D1的陽(yáng)極端電連接電源切斷二極管D2的陰極端，并可通過(guò)電阻R1電連接第一接地面GS1。電源切斷二極管D1的陰極端電連接電源切斷二極管D2的陽(yáng)極端，并可通過(guò)電阻R2電連接第二接地面GS2。在一實(shí)施例中，電阻R1、R2可為第一接地面GS1與第二接地面GS2之間的線阻。在一實(shí)施例中，電阻R1、R2可適應(yīng)性省略。再者，在一些不同的實(shí)施例中，電源切斷單元130可僅包括電源切斷二極管D1、D2中的一者。通過(guò)電源切斷二極管D1、D2以及電阻R1、R2的設(shè)置，即可使第一接地面GS1與第二接地面GS2中的電荷(例如靜電荷)無(wú)法直接大量且快速地彼此流通。

在本實(shí)施例中，反相器114與輸出電路122可構(gòu)成電壓電平移位器(voltage level shifter)VLS。利用電壓電平移位器VLS，可將來(lái)自前級(jí)電路112、并可操作于第一供應(yīng)電壓電平LVVDD與第一接地電壓電平LVVSS之間的第一信號(hào)S1，轉(zhuǎn)換為提供至后級(jí)電路126、并可操作于第二供應(yīng)電壓電平HVVDD與第二接地電壓電平HVVSS 之間的第三信號(hào)S3。舉例而言，電壓電平移位器VLS可將操作于0-1.8V之間的第一信號(hào)S1轉(zhuǎn)換為操作于0-3.3V之間的第三信號(hào)S3。

具體來(lái)說(shuō)，前級(jí)電路112可產(chǎn)生并提供第一信號(hào)S1至反相器114及輸出電路122。反相器114接收第一信號(hào)S1，并根據(jù)第一信號(hào)S1、第一供應(yīng)電壓電平LVVDD與第一接地電壓電平LVVSS，將第一信號(hào)S1進(jìn)行反相，以產(chǎn)生第二信號(hào)S2，其中，第二信號(hào)S2與第一信號(hào)S1彼此反相。而后，反相器114可提供第二信號(hào)S2至輸出電路122。其中，第二信號(hào)S2可操作于第一供應(yīng)電壓電平LVVDD與第一接地電壓電平LVVSS之間。

輸出電路122可用以通過(guò)第一信號(hào)線L1接收第一信號(hào)S1，并用以通過(guò)第二信號(hào)線L2接收第二信號(hào)S2。而后，輸出電路122可用以根據(jù)第一信號(hào)S1、第二信號(hào)S2、第二供應(yīng)電壓電平HVVDD與第二接地電壓電平HVVSS產(chǎn)生第三信號(hào)S3至后級(jí)電路126，以令后級(jí)電路126可根據(jù)第三信號(hào)S3進(jìn)行相應(yīng)的操作。

在本實(shí)施例中，第三信號(hào)S3與第一信號(hào)S1的邏輯狀態(tài)相同而電壓電平可不同。舉例而言，在第一信號(hào)S1具有第一供應(yīng)電壓電平LVVDD(例如是1.8V)(即邏輯狀態(tài)為“邏輯1”)的情況下，第三信號(hào)S3具有第二供應(yīng)電壓電平HVVDD(例如是3.3V)(即邏輯狀態(tài)為“邏輯1”)。在第一信號(hào)S1具有第一接地電壓電平LVVSS(例如是0V)(即邏輯狀態(tài)為“邏輯0”)的情況下，第三信號(hào)S3具有第二接地電壓電平HVVSS(例如是0V)(即邏輯狀態(tài)為“邏輯0”)。

通過(guò)上述的設(shè)置，具有電壓電平移位器VLS的電路100即可實(shí)現(xiàn)。

在一比較例中，電壓電平移位器的反相器是設(shè)置在周邊電路中，且反相器的接地端是電連接周邊電路的第二接地面GS2，此時(shí)反相器通過(guò)周邊電路的第二接地面GS2和電源切斷單元130而耦接前級(jí)電路112。如此一來(lái)，在第一接地面有大量靜電荷累積而第二接地面GS2無(wú)靜電荷累積時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致第一接地面GS1與第二接地面GS2之間有電位的差異，因此造成反相器中低耐壓的電子元件損毀，并導(dǎo)致電壓電平移位器失效。

相對(duì)地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于電壓電平移位器VLS的反相器114是設(shè)置在核心電路110中，且反相器114的接地端是電連接核心電路110的第一接地面GS1，其與前級(jí)電路112所電連接的第一接地面GS1相同(即不通過(guò)電源切斷單元130耦接前級(jí)電路112)，故即便在第一接地面GS1上有大量靜電荷累積時(shí)，釋放的電流也不 易造成反相器114中低耐壓的電子元件損毀，而可有效避免電壓電平移位器VLS失效。

舉例而言，在對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的電路100進(jìn)行充電器件模型(charge device model，CDM)測(cè)試時(shí)，會(huì)在開(kāi)關(guān)SW為斷路狀態(tài)的情況下，使第一接地面GS1與第二接地面GS2充滿(mǎn)靜電荷。接著，可導(dǎo)通開(kāi)關(guān)SW以使第二接地面GS2中的靜電荷經(jīng)由襯墊PD與開(kāi)關(guān)SW釋放至外部地GND。此時(shí)，第一接地面GS1中的靜電荷經(jīng)由反相器114以及輸出電路122緩慢流入第二接地面GS2，由于反相器114位于核心電路110中，可避免前述因?yàn)榈谝唤拥孛鍳S1與第二接地面GS2之間有電位的差異，因此造成反相器中低耐壓的電子元件損毀。如此一來(lái)，即可有效避免電壓電平移位器VLS失效。

另一方面，在另一實(shí)施例中，也可改善前述比較例，使設(shè)置在周邊電路中的電壓電平移位器的反相器的電子元件具有高耐壓，以有效避免電壓電平移位器VLS失效。

為使說(shuō)明易于了解，以下將搭配圖2中實(shí)施例，提供本發(fā)明實(shí)施例更具體的細(xì)節(jié)，然而本發(fā)明不以下述實(shí)施例為限。

在本實(shí)施例中，反相器114包括晶體管T1、T2。晶體管T1、T2的柵極端電連接前級(jí)電路112，可用以接收第一信號(hào)S1。晶體管T1的第一端可電連接第一供應(yīng)電源SR1。晶體管T1的第二端可電連接晶體管T2的第一端以及第二信號(hào)線L2。晶體管T2的第二端可電連接第一接地面GS1。

在本實(shí)施例中，輸出電路122包括晶體管T3-T6。晶體管T3的柵極端電連接第一信號(hào)線L1，并可用以接收第一信號(hào)S1。晶體管T3的第一端可電連接晶體管T5的第二端以及晶體管T6的柵極端。晶體管T3的第二端可電連接第二接地面GS2。晶體管T4的柵極端可電連接第二信號(hào)線L2，并用以接收第二信號(hào)S2。晶體管T4的第一端可電連接晶體管T6的第二端、晶體管T5的柵極端以及后級(jí)電路126。晶體管T4的第二端可電連接第二接地面GS2。晶體管T5、T6的第一端可電連接第二供應(yīng)電源SR2。

在本實(shí)施例中，晶體管T1、T5、T6可為P型晶體管，且晶體管T2-T4可為N型晶體管，然本案不以此為限。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可輕易將N型晶體管改為P型晶體管，并將P型晶體管改為N型晶體管。

另外，在本實(shí)施例中，晶體管T1、T2可用低耐壓的晶體管實(shí)現(xiàn)，晶體管T3-T6可用高耐壓的晶體管實(shí)現(xiàn)，然本案不以此為限。

在一操作例中，在第一信號(hào)S1的邏輯狀態(tài)例如為“邏輯1”時(shí)(此時(shí)第一信號(hào)S1可具有第一供應(yīng)電壓電平LVVDD)，晶體管T1關(guān)斷且晶體管T2導(dǎo)通，以使得具有第一接地電壓電平LVVSS的第二信號(hào)S2(此時(shí)邏輯狀態(tài)例如為“邏輯0”)提供至輸出電路122。此時(shí)，晶體管T3可根據(jù)具有第一供應(yīng)電壓電平LVVDD的第一信號(hào)S1而導(dǎo)通，以提供第二接地電壓電平HVVSS至晶體管T6的柵極端，以導(dǎo)通晶體管T6，并使得具有第二供應(yīng)電壓電平HVVDD的第三信號(hào)S3(此時(shí)邏輯狀態(tài)例如為“邏輯1”)提供至后級(jí)電路126。同時(shí)，晶體管T4可根據(jù)具有第一接地電壓電平LVVSS的第二信號(hào)S2而關(guān)斷，且晶體管T5可根據(jù)具有第二供應(yīng)電壓電平HVVDD的第三信號(hào)S3而關(guān)斷，如此一來(lái)，即可將第一供應(yīng)電壓電平LVVDD(例如1.8伏特)轉(zhuǎn)換成第二供應(yīng)電壓電平HVVDD(例如3.3伏特)以供后級(jí)電路126操作。

另外，在第一信號(hào)S1的邏輯狀態(tài)例如為“邏輯0”時(shí)(此時(shí)第一信號(hào)S1可具有第一接地電壓電平LVVSS)，晶體管T2關(guān)斷且晶體管T1導(dǎo)通，以使得具有第一供應(yīng)電壓電平LVVDD的第二信號(hào)S2(此時(shí)邏輯狀態(tài)例如為“邏輯1”)提供至輸出電路122。此時(shí)，晶體管T4可根據(jù)具有第一供應(yīng)電壓電平LVVDD的第二信號(hào)S2而導(dǎo)通，以使得具有第二接地電壓電平HVVSS的第三信號(hào)S3(此時(shí)邏輯狀態(tài)例如為“邏輯0”)提供至后級(jí)電路126。同時(shí)，晶體管T3可根據(jù)具有第一接地電壓電平LVVSS的第一信號(hào)S1而關(guān)斷，晶體管T5可根據(jù)具有第二接地電壓電平HVVSS的第三信號(hào)S3而導(dǎo)通，以提供第二供應(yīng)電壓電平HVVDD至晶體管T6的柵極端，使得晶體管T6可根據(jù)第二供應(yīng)電壓電平HVVDD而關(guān)斷。

通過(guò)上述的設(shè)置，即便第一接地面GS1上有大量電荷累積，由于反向器即耦接第一接地面GS1，故可避免晶體管(例如晶體管T2)損毀，以避免電壓電平移位器VLS失效。

在一些實(shí)施例中，第一信號(hào)S1、第二信號(hào)S2的電壓電平可隨實(shí)際情況操作于第一接地電壓電平LVVSS與第一供應(yīng)電壓電平LVVDD之間的數(shù)值(例如1.3V)，且第三信號(hào)S3的電壓電平可隨實(shí)際情況操作于第二接地電壓電平HVVSS與第二供應(yīng)電壓電平HVVDD之間的數(shù)值(例如2.7V)，故本案不以上述實(shí)施例為限。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所界定者為準(zhǔn)。