本公開屬于電子電路，特別涉及一種高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路。

背景技術：

1、在使用兩個或多個不同電源電壓的電路系統(tǒng)中，浮動電壓電平轉換器用于子塊之間的互連通信。在傳感器接口、電源管理、通信接口和醫(yī)療電子等集成電路領域中有著廣泛的應用。將信號從低電壓轉換為高電壓的電平轉換電路設計存在各種挑戰(zhàn)，主要包括低傳播延遲，低功耗，小的布局面積和高電源轉換速率(dv/dt)耐受。傳統(tǒng)的高壓電平轉換電路主要包含三種類型：電流鏡電平轉換器、電容耦合電平轉換器和直接耦合電平轉換器。其中，直接耦合電平轉換器具有不消耗靜態(tài)電流和不使用高壓電容的優(yōu)點，得到廣泛應用。如圖1所示，圖1引用了y.moghe,t.lehmann和t.piessens發(fā)表的文獻《nanosecond?delayfloating?high?voltage?level?shifters?in?a?0.35μm?hv-cmos?technology》為目前最先進的直接耦合電平轉換電路拓撲,該電路的主要特征是除了hnm1和pm1之間存在電流爭用，hpm1和pm1之間的比率也是關鍵的設計參數，文獻給出該應用下參考的器件尺寸比率(w/l)pd/(w/l)p＝12.4，且不能使pmos晶體管變得更強，因為這會首先阻止pdmos晶體管拉低其源極電壓。與pdmos晶體管相比，pmos晶體管較弱。其上拉動作限制了電路的轉換速度。文獻提出了除基本電平轉換器之外的改進電路，用于加速基本電路并減少面積和功耗，但需要用于設置初始狀態(tài)的控制信號，具有一定的應用局限性。

技術實現思路

1、針對上述問題，本公開提供一種高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，所述電路包括相互連接的低壓域和浮動電壓域；

2、所述低壓域包括ndmos晶體管hnm1和hnm2；

3、其中，所述ndmos晶體管hnm1的柵極與輸入電平連接，所述ndmos晶體管hnm1的源極與反向器i1的地端連接；

4、所述ndmos晶體管hnm2的柵極與反向器i1的輸出端連接，所述ndmos晶體管hnm2的源極與反向器i1的地端連接；

5、所述浮動電壓域包括pdmos晶體管hpm1、hpm2、hpm3、hpm4和nmos晶體管nm1、nm2；

6、其中，所述pdmos晶體管hpm1的柵極與nmos晶體管nm1的柵極連接，所述pdmos晶體管hpm1的漏極與pdmos晶體管hpm3的漏極連接，所述pdmos晶體管hpm1的源極與pdmos晶體管hpm2的源極連接；

7、所述pdmos晶體管hpm2的柵極與nmos晶體管nm2的柵極連接，所述pdmos晶體管hpm2的漏極與pdmos晶體管hpm4的漏極連接；

8、所述pdmos晶體管hpm3的柵極與nmos晶體管nm1的源極連接，所述pdmos晶體管hpm3的源極與nmos晶體管nm1的漏極連接；

9、所述pdmos晶體管hpm4的柵極與nmos晶體管nm2的源極連接，所述pdmos晶體管hpm4的源極與nmos晶體管nm2的漏極連接；

10、所述nmos晶體管nm1的源極與nmos晶體管nm2的源極連接。

11、優(yōu)選地，所述浮動電壓域還包括級聯(lián)反向器；

12、所述級聯(lián)反向器分別由反向器i3、反向器i5和反向器i4、反向器i2組成；

13、所述反向器i3的輸入端與pdmos晶體管hpm4的源極連接；

14、所述反向器i4的輸出端與pdmos晶體管hpm2的柵極連接，所述反向器i4的輸入端與反向器i2的輸出端連接；

15、所述反向器i5的輸出端與ndmos晶體管hnm1的柵極連接，所述反向器i5的輸入端與反向器i3的輸出端連接。

16、優(yōu)選地，所述ndmos晶體管hnm1的漏極與所述pdmos晶體管hpm1的漏極相連接；

17、所述ndmos晶體管hnm2的漏極與所述pdmos晶體管hpm2的漏極相連接。

18、優(yōu)選地，所述反向器i1的電源端與電壓vddl連接，所述反向器i1的地端與電壓vssl連接。

19、優(yōu)選地，所述nmos晶體管nm1的源極與nmos晶體管nm2的源極均與電壓vssh連接；

20、所述pdmos晶體管hpm1的源極與pdmos晶體管hpm2的源極均與電壓vddh連接。

21、優(yōu)選地，所述pdmos晶體管hpm2的源極與反向器i2的電源端連接。

22、優(yōu)選地，所述反向器i2的輸出端與輸出電平連接；

23、所述反向器i2的輸入端與pdmos晶體管hpm3的源極相連接。

24、優(yōu)選地，所述pdmos晶體管hpm4的源極與nmos晶體管nm1的柵極相連接；

25、所述pdmos晶體管hpm3的源極與nmos晶體管nm2的柵極連接。

26、本公開具有以下有益效果：

27、本公開中，提出了一種高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路；該電平轉換電路的pdmos之間不存在縮放關系，因此上拉管可以使用強的pdmos(hpm1和hpm2)來實現較快的轉換速度，解決了傳統(tǒng)高壓電平轉換電路的局限性。4個pdmos晶體管可以放置在與浮動電路相同的n阱中(pdmos體連接到vddh)。這將每個電平轉換器所需的n阱數量從6個減少到4個，從而節(jié)省20-30％的面積。此外，該浮動電壓電平轉換電路可抗dvssh/dt噪聲，具有高可靠性。

28、本公開的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本公開而了解。本公開的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所指出的結構來實現和獲得。

技術特征：

1.一種高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，所述電路包括相互連接的低壓域和浮動電壓域；

2.根據權利要求1所述的高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，所述浮動電壓域還包括級聯(lián)反向器；

3.根據權利要求1或2所述的高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，

4.根據權利要求1或2所述的高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，

5.根據權利要求1或2所述的高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，

6.根據權利要求1或2所述的高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，

7.根據權利要求1或2所述的高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，

8.根據權利要求1所述的高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路，其特征在于，

技術總結
本公開屬于電子電路技術領域，特別涉及一種高電源轉換速率耐受的新型浮動電壓電平轉換電路。輸入級由NDMOS晶體管HNM1和HNM2構成，浮動電壓域由PDMOS晶體管HPM1?HPM4，低壓NMOS?NM1?NM2構成。其中，晶體管HPM1/NM1以及晶體管HPM2/NM2構成了一對夾緊反相器。本公開中，該電平轉換電路的PDMOS之間不存在縮放關系，因此上拉管可以使用強的PDMOS(HPM1和HPM2)來實現較快的轉換速度，解決了傳統(tǒng)高壓電平轉換電路的局限性。4個PDMOS晶體管可以放置在與浮動電路相同的N阱中(PDMOS體連接到V<subgt;DDH</subgt;)。這將每個電平轉換器所需的N阱數量從6個減少到4個，從而節(jié)省20?30％的面積。該浮動電壓電平轉換電路可抗高電源轉換速率(dV<subgt;SSH</subgt;/dt)噪聲，具有高可靠性。

技術研發(fā)人員：余占清,陳政宇,陳世萍,時家旭,樊志剛,曾嶸,吳錦鵬,劉佳鵬,趙彪,屈魯
受保護的技術使用者：清華大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2