發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電平轉(zhuǎn)換電路。

背景技術(shù)：

在芯片級(jí)系統(tǒng)(systemonchip，soc)的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，由于采用了不相兼容的電源電壓等原因，系統(tǒng)內(nèi)部常常出現(xiàn)輸入/輸出電壓域不一致的問(wèn)題，因此需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換電路即是用于將輸入電壓域轉(zhuǎn)換成輸出電壓域的一種電子電路。

如圖1所示，電平轉(zhuǎn)換電路的輸入信號(hào)vinp、vinm為低電壓域的一對(duì)反相信號(hào)，工作正電源vdd為高電壓電源，分別接于pmos晶體管mp1和pmos晶體管mp2的源極。nmos晶體管mn1和mn2的源極接地。pmos晶體管mp1的漏極、pmos晶體管mp2的柵極以及nmos晶體管mn1的漏極共接，形成輸出端outp。pmos晶體管mp2的漏極、pmos晶體管mp1的柵極以及nmos晶體管mn2的漏極共接，形成輸出端outm。輸出信號(hào)voutp、voutm為高電壓域?qū)?yīng)的高低電平信號(hào)。

圖1所示電平轉(zhuǎn)換電路的工作原理是：當(dāng)輸入信號(hào)vinp為高時(shí)，輸入信號(hào)vinm為低，因此nmos晶體管mn2導(dǎo)通，nmos晶體管mn1關(guān)閉，使輸出端outm的輸出信號(hào)voutm被拉低至地電位，進(jìn)而使得pmos晶體管mp1導(dǎo)通，高電源電壓vdd輸出到輸出端outp，輸出信號(hào)voutp被拉升至高電壓域的高電平信號(hào)。

相對(duì)應(yīng)的，當(dāng)輸入信號(hào)vinp為低，而輸入信號(hào)vinm為高時(shí)，輸出信號(hào)voutp被拉低至地電位，而輸出信號(hào)voutm被拉升至高電壓域的高電平信號(hào)。

圖1所示電路中，當(dāng)信號(hào)較多或者所跨電源域較多時(shí)，電平轉(zhuǎn)換電路的需求量和復(fù)雜度都會(huì)提高；此外圖1中為器件mos級(jí)的電平轉(zhuǎn)換電路，其電源域轉(zhuǎn)換為單邊轉(zhuǎn)換，例如：輸入為0至3v，輸出為-6v至6v時(shí)需要經(jīng)過(guò)多次的轉(zhuǎn)換，電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且在電平轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于通過(guò)晶體管進(jìn)行抗壓，常伴有跨電源域esd擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電平轉(zhuǎn)換電路，包括：輸入耦合電容模塊、雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊；所述輸入耦合電容模塊中兩個(gè)電容的第一端分別連接兩個(gè)輸入端；所述雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊包括：兩個(gè)首尾相連的反相模塊提供兩個(gè)互為反相的邏輯信號(hào)分別至兩個(gè)耦合電容的第二端，同時(shí)也是兩個(gè)輸出端。輸入端通過(guò)輸入耦合電容模塊耦合的交流電流傳到雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊，使雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的兩個(gè)互反邏輯信號(hào)分別翻轉(zhuǎn)，鎖存新的互反邏輯信號(hào)，并可以直接作為結(jié)果輸出，實(shí)現(xiàn)電源域轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選的，所述電路還包括：輸入緩沖模塊，所述輸入緩沖模塊連接至輸入耦合電容模塊和輸入端的中間，所述輸入緩沖模塊包括兩路反相器或緩沖器，適于于輸入緩沖模塊的輸出端輸出兩個(gè)反相的邏輯信號(hào)。

優(yōu)選的，所述輸入緩沖模塊的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)可為同相或反相。

優(yōu)選的，所述電路還包括：輸出緩沖模塊，所述輸出緩沖模塊連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的兩個(gè)互反邏輯信號(hào)與輸出端之間，即兩個(gè)與耦合電容模塊直接相連的互反邏輯信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出緩沖模塊之后再作為結(jié)果輸出。所述輸出緩沖反向模塊包括兩路反相器或緩沖器，輸出緩沖模塊的輸出端輸出兩路互反的邏輯信號(hào)。

優(yōu)選的，所述輸入耦合電容模塊包括：第一耦合電容、第二耦合電容。

本發(fā)明提出一種電平轉(zhuǎn)換電路，特別是對(duì)于高低電平都需要轉(zhuǎn)換的情況，可以顯著簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，由于現(xiàn)有電平轉(zhuǎn)化電路需要多級(jí)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用一級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)而能節(jié)省動(dòng)態(tài)功耗；并且通過(guò)直流隔離特性使得有源器件只工作在單一電源域下，大幅降低了esd風(fēng)險(xiǎn)，并可應(yīng)用于輸入電源域與輸出電源域壓差較大的情況。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參照附圖閱讀以下所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。

圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的電平轉(zhuǎn)換電路；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中電平轉(zhuǎn)換電路的示意圖；

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例中電平轉(zhuǎn)換電路的示意圖；

圖4為本發(fā)明再一實(shí)施例中電平轉(zhuǎn)換電路的示意圖；

在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的裝置（模塊）或步驟。

具體實(shí)施方式

在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例。可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。

本發(fā)明提供一種電平轉(zhuǎn)換電路，包括：輸入耦合電容模塊、雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊；所述輸入耦合電容模塊中兩個(gè)電容的第一端分別連接兩個(gè)輸入端；所述雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊包括：兩個(gè)首尾相連的反相模塊提供兩個(gè)互反邏輯信號(hào)分別至兩個(gè)耦合電容的第二端，同時(shí)也是兩個(gè)輸出端。輸入端通過(guò)輸入耦合電容模塊耦合的交流電流傳到雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊，使雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的兩個(gè)互反邏輯信號(hào)分別翻轉(zhuǎn)，鎖存新的互反邏輯信號(hào)，并可以直接作為結(jié)果輸出，實(shí)現(xiàn)電源域轉(zhuǎn)換。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本案進(jìn)行具體說(shuō)明，

第一實(shí)施例

請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換電路第一實(shí)施例的示意圖。電平轉(zhuǎn)換電路包括：輸入耦合電容模塊200、雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300。兩極性互反邏輯信號(hào)經(jīng)由兩個(gè)輸入端輸入至輸入耦合電容模塊200再連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300由雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300的兩個(gè)輸出端輸出；本實(shí)施例中第一輸入、第二輸入為極性相反的邏輯信號(hào)，輸入耦合電容模塊200包括第一耦合電容210和第二耦合電容220，輸入耦合電容模塊200的第一端分別連接兩個(gè)輸入端，分別為第一輸入端110，第二輸入端120；第一耦合電容210、第二耦合電容220由兩條并聯(lián)的支路分別連接第一輸入端110、第二輸入端120。第一邏輯輸入信號(hào)由第一輸入端110至第一耦合電容210由輸入耦合電容模塊200的第二端的第一輸出端輸出，再連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300的第三輸入端310；第二邏輯輸入信號(hào)由第二輸入端120連接至第二耦合電容220由輸入耦合電容模塊200的第二端的第二輸出端輸出，再連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300的第四輸入端320；第一邏輯輸入信號(hào)、第二邏輯輸入信號(hào)通過(guò)輸入耦合電容模塊的兩個(gè)支路產(chǎn)生兩個(gè)電平互為反相的邏輯信號(hào)分別至輸入耦合電容模塊200的第二端的兩個(gè)輸出端，并連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300的第三輸入端310、第四輸入端320。

本實(shí)施例中雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300由兩個(gè)首尾相連的反相模塊330、340組成，每一路的反向模塊330、340為一個(gè)反相器或者奇數(shù)個(gè)反相器級(jí)聯(lián)組成，或者其他任何可以產(chǎn)生電平反相信號(hào)的結(jié)構(gòu)。所述雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300第三輸入端310連接至第一反相模塊330的輸入端，330的輸出端420連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300的第三輸入端320；所述雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300第三輸入端320連接至第二反相模塊340的輸入端，340的輸出端410連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300的第三輸入端310；第三輸入端310直接連接至整個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路輸出端410，第三輸入端320直接連接至整個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路輸出端420。

通過(guò)雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300并結(jié)合輸入耦合電容模塊200能實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)電源域的轉(zhuǎn)換，例如：輸入為（0，2.8v）轉(zhuǎn)換為（-2.8v，0），在實(shí)際中第一邏輯輸入信號(hào)、第二邏輯輸入信號(hào)為電源和地；當(dāng)?shù)谝贿壿嬢斎胄盘?hào)、第二邏輯輸入信號(hào)為電平互反邏輯信號(hào)時(shí)，通過(guò)輸入耦合電容模塊200電容耦合交流電流到雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300，使雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別翻轉(zhuǎn)，同時(shí)靠雙穩(wěn)態(tài)原理實(shí)現(xiàn)互相正反饋完成兩路的電平轉(zhuǎn)換并鎖住新的數(shù)字邏輯信號(hào)，并且第一耦合電容210和第二耦合電容220隔離兩電源域間的直流通路，故不同電源域的邏輯信號(hào)狀態(tài)可以穩(wěn)定共存。采用該實(shí)施例能對(duì)高低電平兩級(jí)或者多級(jí)的轉(zhuǎn)換一次完成。并且通過(guò)采用耦合電容隔離了直流，使得有源器件只工作在單一電源域下，能有效減小esd的風(fēng)險(xiǎn)。

第二實(shí)施例

請(qǐng)參考圖3，圖3為本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換電路另一實(shí)施例的模塊功能示意圖。電平轉(zhuǎn)換電路包括：輸入緩沖模塊100’、輸入耦合電容模塊200’、雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’，輸入緩沖模塊100’包括兩路反相器或緩沖器，適用于輸入緩沖模塊100’的輸出端輸出兩個(gè)電平互反邏輯信號(hào)；輸入緩沖模塊中兩個(gè)支路中，每一支路分別對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)可為電平同相或電平反相；輸入緩沖模塊的兩個(gè)輸入信號(hào)為電平互反信號(hào)，在一實(shí)施例中分別為第三反相器130’、第四反相器140’。兩個(gè)輸入經(jīng)由輸入緩沖模塊100’輸出兩個(gè)極性相反的第一子輸入端110’,第二子輸入端120’輸入至輸入耦合電容模塊200’再連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’由兩個(gè)輸出端輸出；

本實(shí)施例中第一子輸入端110’、第二子輸入端120’為極性互反的邏輯信號(hào)，輸入耦合電容模塊200’包括第一耦合電容210’和第二耦合電容220’，輸入耦合電容模塊200’的第一端分別連接第一子輸入端110’，第二子輸入端120’；第一耦合電容210’、第二耦合電容220’由兩條并聯(lián)的支路分別連接第一子輸入端110’、第二子輸入端120’。第一邏輯輸入信號(hào)由第一子輸入端110’至第一耦合電容210’由輸入耦合電容模塊200’的第二端的第一輸出端輸出，再連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’的第三輸入端310’；第二邏輯輸入信號(hào)由第二子輸入端120’連接至第二耦合電容220’由輸入耦合電容模塊200’的第二端的第二輸出端輸出，再連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’的第四輸入端320’；第一邏輯輸入信號(hào)、第二邏輯輸入信號(hào)通過(guò)輸入耦合電容模塊的兩個(gè)支路產(chǎn)生兩個(gè)電平互為反相的邏輯信號(hào)分別至輸入耦合電容模塊200’的第二端的兩個(gè)輸出端，并連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’的第三輸入端310’、第四輸入端320’。

本實(shí)施例中雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’由兩個(gè)首尾相連的反相模塊330’、340’組成，每一路的反向模塊330’、340’為一個(gè)反相器或者奇數(shù)個(gè)反相器級(jí)聯(lián)組成，或者其他任何可以產(chǎn)生電平反相信號(hào)的結(jié)構(gòu)。所述雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’第三輸入端310’連接至第一反相模塊330’的輸入端，330’的輸出端420’連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’的第三輸入端320’；所述雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’第三輸入端320’連接至第二反相模塊340’的輸入端，340’的輸出端410’連接至雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’的第三輸入端310’；第三輸入端310’直接連接至整個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路輸出端410’，第三輸入端320’直接連接至整個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路輸出端420’。

通過(guò)雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’并結(jié)合輸入耦合電容模塊200’能實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)電源域的轉(zhuǎn)換，例如：輸入為（0，2.8v）轉(zhuǎn)換為（-2.8v，0），在實(shí)際中第一邏輯輸入信號(hào)、第二邏輯輸入信號(hào)為電源和地；當(dāng)?shù)谝贿壿嬢斎胄盘?hào)、第二邏輯輸入信號(hào)為電平互反邏輯信號(hào)時(shí)，通過(guò)輸入耦合電容模塊200’電容耦合交流電流到雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’，使雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別翻轉(zhuǎn)，同時(shí)靠雙穩(wěn)態(tài)原理實(shí)現(xiàn)互相正反饋完成兩路的電平轉(zhuǎn)換并鎖住新的數(shù)字邏輯信號(hào)，并且第一耦合電容210’和第二耦合電容220’隔離兩電源域間的直流通路，故不同電源域的邏輯信號(hào)狀態(tài)可以穩(wěn)定共存。采用該實(shí)施例能對(duì)高低電平兩級(jí)或者多級(jí)的轉(zhuǎn)換一次完成。并且通過(guò)采用耦合電容隔離了直流，使得有源器件只工作在單一電源域下，能有效減小esd的風(fēng)險(xiǎn)。

第三實(shí)施例

請(qǐng)繼續(xù)參考圖4，圖4為本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換電路再一實(shí)施例的模塊功能示意圖。本實(shí)施例在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加輸出緩沖模塊500，當(dāng)?shù)谝蛔虞斎攵?、第二子輸入端為輸入互反邏輯信?hào)時(shí)，通過(guò)輸入耦合電容模塊200’電容耦合交流電流到雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’，使雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換模塊300’的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互相相向翻轉(zhuǎn)，信號(hào)切換結(jié)束后，靠雙穩(wěn)態(tài)原理鎖住新的數(shù)字信號(hào)，在連接至輸出緩沖模塊500能實(shí)現(xiàn)新電源域數(shù)字信號(hào)的可選擇性。需要注意的是，輸出緩沖模塊500中每一路的模塊510、520可為：反相器或緩沖器。

本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換電路，特別是對(duì)于高低電平都需要轉(zhuǎn)換的情況，可以顯著簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，由于現(xiàn)有電平轉(zhuǎn)化電路需要多級(jí)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用一級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)而能節(jié)省動(dòng)態(tài)功耗；并且通過(guò)直流隔離特性使得有源器件只工作在單一電源域下，大幅降低了esd風(fēng)險(xiǎn)，并可應(yīng)用于輸入電源域與輸出電源域壓差較大的情況。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論如何來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明顯的，“包括”一詞不排除其他元素和步驟，并且措辭“一個(gè)”不排除復(fù)數(shù)。裝置權(quán)利要求中陳述的多個(gè)元件也可以由一個(gè)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一，第二等詞語(yǔ)用來(lái)表示名稱，而并不表示任何特定的順序。