專(zhuān)利名稱(chēng)：多態(tài)信號(hào)指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種指示器，特別是一種多態(tài)信號(hào)指示器。
背景技術(shù)：
多態(tài)信號(hào)指示器的目的是以數(shù)字的方式代表電壓輸入端的電壓，請(qǐng)參見(jiàn)圖1(a) (b)，其為一三態(tài)信號(hào)指示器100的操作區(qū)段與電路示意圖。將該三態(tài)信號(hào)指示器100應(yīng)用在一個(gè)電壓分布為Vss至Vdd的電路中(Vdd > Vss)，則該三態(tài)信號(hào)指示器100可判定電壓輸入端Vin的電壓為Vdd、Vm或Vss中的何者，并將電壓輸入端Vin之電壓以二位元的指示信號(hào) (V。ut2、V。utl)呈現(xiàn)，亦即，指示信號(hào)(v。ut2、v。utl)利用數(shù)字的指示信號(hào)輸出1/0來(lái)表示，并藉以提供后續(xù)電路的使用。請(qǐng)參見(jiàn)圖1 (a)，首先將電壓區(qū)段Vdd至Vss之間分為兩個(gè)電壓區(qū)段，分別為Vm與Vss 所構(gòu)成的第一電壓區(qū)段I，以及Vdd與Vm所構(gòu)成的第二電壓區(qū)段II，并自第一電壓區(qū)段I選擇第一參考電壓Vrefl，以及自第二電壓區(qū)段II選擇第二參考電壓Vref2。如圖1(b)所示，利用參考電壓產(chǎn)生器101產(chǎn)生第一參考電壓VMfl與第二參考電壓Vref2，將該些電壓Vdd、Vref2, Vrefl、Vss提供至三態(tài)檢測(cè)器103中，并在三態(tài)檢測(cè)器103中使用該些電壓分別與電壓輸入端 Vin的電壓進(jìn)行比較，并以指示信號(hào)(V。ut2、V。utl)判別電壓輸入端Vin的電壓為該些電壓中的何者。請(qǐng)參見(jiàn)圖2(a)，其為差動(dòng)比較器(differential comparator) 2的示意圖，當(dāng)差動(dòng)比較器2的正輸入端的輸入電壓(Vin2)大于負(fù)輸入端的輸入電壓(Vinl)，則差動(dòng)比較器2輸出端V·產(chǎn)生數(shù)字的指示信號(hào)“1” ；反之，當(dāng)差動(dòng)比較器2的正輸入端的輸入電壓(Vin2)小于負(fù)輸入端的輸入電壓(Vinl)，則差動(dòng)比較器2輸出端V。ut產(chǎn)生數(shù)字的指示信號(hào)“0”。請(qǐng)參見(jiàn)圖2(b)，其為已知技術(shù)利用兩個(gè)差動(dòng)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)三態(tài)信號(hào)指示器100的示意圖。在三態(tài)信號(hào)指示器100內(nèi)的三態(tài)檢測(cè)器103由第一差動(dòng)比較器21及第二差動(dòng)比較器22所構(gòu)成，其中第一差動(dòng)比較器21的正輸入端接收輸入電壓Vin，負(fù)輸入端接收第一參考電壓Vrefl，輸出端可產(chǎn)生指示信號(hào)的第一位元V。utl ；第二差動(dòng)比較器22的正輸入端接收輸入電壓Vin，負(fù)輸入端接收第二參考電壓VMf2，輸出端可產(chǎn)生指示信號(hào)的第二位元V。ut2。很明顯地，當(dāng)電壓輸入端Vin的電壓為第一電位(Vss)時(shí)，指示信號(hào)(V。ut2、Voutl)為 (0,0)；當(dāng)電壓輸入端Vin的電壓為第二電位(Vm)時(shí)，指示信號(hào)(v。ut2、V。utl)為(0，1)；當(dāng)電壓輸入端Vin的電壓為第三電位(Vdd)時(shí)，指示信號(hào)(V。ut2、V。utl)為(Ll)0由圖2(b)可知， 因?yàn)榈谝徊顒?dòng)比較器21與第二差動(dòng)比較器22的電源由Vdd與Vss提供。因此，第一差動(dòng)比較器21與第二差動(dòng)比較器22的邏輯“1”即為Vdd，而邏輯“0”即為Vss。已知技術(shù)采用差動(dòng)比較器2以實(shí)現(xiàn)三態(tài)信號(hào)指示器100的作法可應(yīng)用到其他的多態(tài)信號(hào)指示器中。請(qǐng)參見(jiàn)圖2(c) (d)，其為四態(tài)信號(hào)指示器200的操作區(qū)段與電路功能方塊的示意圖。如圖2 (c)所示，將四態(tài)信號(hào)指示器200用來(lái)比對(duì)的四個(gè)電壓Vss、VML, Vmh及Vdd之電壓差區(qū)分為三個(gè)電壓區(qū)段I、II、III，于第一電壓區(qū)段I選擇第一參考電壓Vrefl、于第二電壓區(qū)段II選擇第二參考電壓Vref2、于第三電壓區(qū)段III選擇第三參考電壓v,ef3 ；接著如圖2(d)所示，將參考電壓產(chǎn)生器201所輸出的三個(gè)參考電壓Vrefl、Vref2、Vref3以及Vdd、Vss提供至四態(tài)檢測(cè)器203的電壓輸入端，而四態(tài)檢測(cè)器203包含了三個(gè)差動(dòng)比較器電路23、24、 25，差動(dòng)比較器電路23、24、25除了連接Vin作為正輸入端的輸入電壓外，并分別以參考電壓 Vrefl> Vref2, Vref3作為負(fù)輸入端的輸入電壓，而差動(dòng)比較器電路23、24、25比較后的結(jié)果則分別作為四態(tài)信號(hào)指示器所產(chǎn)生的指示信號(hào)(V。ut3、V。ut2、V。utl)。所有差動(dòng)比較器電路23、24、 25的電源由Vdd與Vss提供，差動(dòng)比較器電路23、24、25的邏輯輸出“ 1 ”S卩為Vdd，而邏輯輸出 “0” 即為 Vss。已知技術(shù)使用差動(dòng)比較器的作法具有以下缺失，首先，差動(dòng)比較器的電路設(shè)計(jì)繁復(fù)，一旦所需要區(qū)別的狀態(tài)增加，所對(duì)應(yīng)需要增加的電路設(shè)計(jì)也增加，造成設(shè)計(jì)電路時(shí)的困擾；而差動(dòng)比較器的電路所需占用的面積過(guò)大，造成生產(chǎn)的成本增加；此外，差動(dòng)比較器的電路設(shè)計(jì)存在具有靜態(tài)電流的缺點(diǎn)，造成額外的功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種利用電位偏移器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)檢測(cè)器的方式，而能改善靜態(tài)電流與面積過(guò)大的問(wèn)題，用以解決已知技術(shù)上面臨的問(wèn)題。本發(fā)明揭示一種三態(tài)信號(hào)指示器，包含電壓產(chǎn)生器，可產(chǎn)生第一電壓、第二電壓與第三電壓；以及三態(tài)檢測(cè)器，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收第一電壓、第二電壓與第三電壓，三態(tài)檢測(cè)器具有一電壓輸入端可選擇性地輸入第一電壓、第二電壓或者第三電壓，以產(chǎn)生一指示信號(hào)，使得該指示信號(hào)可指示該第一電壓、該第二電壓與該第三電壓。本發(fā)明亦揭示一種多態(tài)信號(hào)指示器，包含電壓產(chǎn)生器，可產(chǎn)生M個(gè)電壓且M為大于3的整數(shù)；以及多態(tài)檢測(cè)器，連接至電壓產(chǎn)生器以接收M個(gè)電壓，多態(tài)檢測(cè)器具有電壓輸入端可選擇性地輸入M個(gè)電壓其中之一，以產(chǎn)生一指示信號(hào)，使得該指示信號(hào)可指示M個(gè)電壓。


本發(fā)明藉由下列附圖及說(shuō)明，得一更深入的了解圖1(a) (b)，其為已知技術(shù)的三態(tài)信號(hào)指示器操作區(qū)段與功能方塊示意圖。圖2(a)為差動(dòng)比較器的示意圖。圖2(b)為已知技術(shù)利用兩個(gè)差動(dòng)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)三態(tài)信號(hào)指示器的示意圖。圖2(c)為已知技術(shù)的四態(tài)信號(hào)指示器操作區(qū)段的示意圖。圖2(d)為已知技術(shù)利用三個(gè)差動(dòng)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)四態(tài)檢測(cè)器的示意圖。圖3(a)為本發(fā)明第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊的示意圖。圖3(b)為本發(fā)明第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊的電壓輸入端的電壓變化對(duì)應(yīng)于各節(jié)點(diǎn)與輸出電壓值關(guān)系的示意圖。圖3(c)為本案第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊的示意圖。圖3(d)為本案第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊的電壓輸入端的電壓變化對(duì)應(yīng)于各節(jié)點(diǎn)與輸出電壓值關(guān)系的示意圖。圖3(e)為本案第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊的示意圖。
圖3(f)為本案第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊的電壓輸入端的電壓變化對(duì)應(yīng)于各節(jié)點(diǎn)與輸出電壓值關(guān)系的示意圖。圖4(a) (b)為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的三態(tài)信號(hào)指示器的功能方塊與電壓輸入端的電壓區(qū)段的示意圖。圖4(c)為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的三態(tài)檢測(cè)器的詳細(xì)電路圖。圖4(d)為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的三態(tài)檢測(cè)器電路的電壓輸入端的電壓對(duì)應(yīng)于指示信號(hào)的示意圖。圖5(a) (b)為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的四態(tài)信號(hào)指示器的功能方塊與電壓輸入端的電壓區(qū)段的示意圖。圖5(c)為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的四態(tài)檢測(cè)器的詳細(xì)電路圖。圖5(d)為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的四態(tài)檢測(cè)器電路的電壓輸入端的電壓對(duì)應(yīng)于指示信號(hào)的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明本發(fā)明附圖中所包含的各元件列示如下100、400三態(tài)信號(hào)指示器101、201、401、501參考電壓產(chǎn)生器103、403三態(tài)檢測(cè)器2差動(dòng)比較器21第一差動(dòng)比較器22第二差動(dòng)比較器200,500四態(tài)信號(hào)指示器203、503四態(tài)檢測(cè)器23、24、25差動(dòng)比較器電路310第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊131、132、133、134、135、136 反向器320第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊M31第一類(lèi)型電位偏移器M32第二類(lèi)型電位偏移器M33第三類(lèi)型電位偏移器M34第四類(lèi)型電位偏移器P311、P312、P313、P314、P321、P322、P323、P324、P331、P332、P333、P334、P335、 P336P型金屬氧化物半晶體管N311、N312、N313、N314、N321、N322、N323、N324、N331、N332、N333、N334、N335、 N336N型金屬氧化物半晶體管S311、S312、S313、S314、S321、S322、S323、S324、S331、S332、S333、S334、S335、S336 節(jié)點(diǎn)
具體實(shí)施例方式前述多態(tài)信號(hào)指示器均由一參考電壓產(chǎn)生器101、201搭配以差動(dòng)比較器為基本構(gòu)造組成的多態(tài)檢測(cè)器(如三態(tài)檢測(cè)器103與四態(tài)檢測(cè)器20 所構(gòu)成，但因差動(dòng)比較器內(nèi)部的電路存在具有靜態(tài)電流及電路所占用面積過(guò)大等問(wèn)題，因此本發(fā)明以此作為改進(jìn)的方向，發(fā)展出利用電位偏移器(level shifter)作為基本電路組成的多態(tài)檢測(cè)器。由于本發(fā)明不再利用差動(dòng)比較器，因此不需要提供已知的參考電壓(Vrefl、Vref2)至三態(tài)檢測(cè)器103或四態(tài)檢測(cè)器203以進(jìn)行比較。以下的說(shuō)明首先解釋三種類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊，并說(shuō)明其使用時(shí)點(diǎn)。請(qǐng)參見(jiàn)圖3(a)，其為第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310的電路圖。第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310具有電壓輸入端Vin，以及數(shù)字的輸出電壓V。ut。在電壓輸入端Vin與輸出電壓V。ut間的電路大致可分為三級(jí)，分別為兩個(gè)反向器131、132以及第一類(lèi)型電位偏移器 M31。反向器131包含P型金屬氧化物半晶體管P311與N型金屬氧化物半晶體管N311， P型金屬氧化物半晶體管P311的源極(第一端)連接至VM、柵極(控制端)連接至電壓輸入端Vin、漏極(第二端)連接至N型金屬氧化物半晶體管N311的漏極(第二端)、N型金屬氧化物半晶體管N311的柵極(控制端)亦被連接至Vin、而源極(第一端)則連接至Vss。反向器132包含P型金屬氧化物半晶體管P312與N型金屬氧化物半晶體管N312， P型金屬氧化物半晶體管P312的源極連接至VM、柵極連接至反向器131的輸出端點(diǎn)、漏極連接至N型金屬氧化物半晶體管N312的漏極、N型金屬氧化物半晶體管N312的柵極亦被連接至反向器131的輸出端點(diǎn)、而源極則連接至Vss ；為了便于后續(xù)的說(shuō)明，在此將反向器131 與反向器132的輸出端點(diǎn)分別定義為節(jié)點(diǎn)S311與節(jié)點(diǎn)S312。第一類(lèi)型電位偏移器M31包含兩個(gè)P型金屬氧化物半晶體管P313、P314與兩個(gè)N 型金屬氧化物半晶體管N313、N314。兩個(gè)P型金屬氧化物半晶體管P313、P314的源極均連接至Vdd ；兩個(gè)N型金屬氧化物半晶體管N313、N314的源極均連接至Vss ；P型金屬氧化物半晶體管P313的柵極與N型金屬氧化物半晶體管N314的漏極、P型金屬氧化物半晶體管P314 的漏極相接于節(jié)點(diǎn)S314 ；P型金屬氧化物半晶體管P314的柵極與N型金屬氧化物半晶體管 N313的漏極、P型金屬氧化物半晶體管P313的漏極相接于節(jié)點(diǎn)S313 ；N型金屬氧化物半晶體管N313的柵極連接至節(jié)點(diǎn)S312 (反向器132的輸出端點(diǎn))；以及N型金屬氧化物半晶體管N314的柵極連接至節(jié)點(diǎn)S311 (反向器131的輸出端點(diǎn))，而節(jié)點(diǎn)S314連接至該第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310的輸出電壓V。ut。電壓輸入端Vin為Vdd、VM、Vss其中之一，并且Vdd > V1 > Vss。請(qǐng)參見(jiàn)圖3 (b)，其為前述第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310的電壓輸入端Vin的電壓值對(duì)應(yīng)于各節(jié)點(diǎn)S311、S312、S313、S314電壓與輸出電壓V。ut。在此以橫向欄位依序說(shuō)明， 節(jié)點(diǎn)S311、S312、S313、S314的定義同前所述。圖3 (b)中的各列分別代表電壓輸入端Vin 的電壓值為Vdd、VM與Vss的情形，以電壓輸入端Vin = Vdd為例，在節(jié)點(diǎn)S311的電壓值為Vss、 在節(jié)點(diǎn)S312的電壓值為VM、在節(jié)點(diǎn)S313的電壓值為Vss、在節(jié)點(diǎn)S314 (輸出電壓V。ut)的電壓為vdd。圖3(b)還分別以虛線(xiàn)標(biāo)出在反向器131、132與第一類(lèi)型電位偏移器M31的各節(jié)點(diǎn)電壓，以利了解當(dāng)電壓輸入端Vin的電壓不同時(shí)，個(gè)別模塊的節(jié)點(diǎn)電壓，藉此得知當(dāng)此第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310在電壓輸入端Vin的電壓為Vdd或Vm時(shí)，輸出電壓V。ut為Vdd， 即數(shù)字指示信號(hào)中的1 ；而電壓輸入端Vin的電壓為Vss時(shí)，輸出電壓Vout為Vss，即數(shù)字指示信號(hào)中的0。反向器131、132在穩(wěn)態(tài)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何靜態(tài)電流。第一類(lèi)型電位偏移器M31的N 型金屬氧化物半晶體管N313的柵極接收到Vm時(shí)，可以確定P型金屬氧化物半晶體管P313 完全被關(guān)閉(off)；當(dāng)N型金屬氧化物半晶體管N314的柵極接收到Vss時(shí)，可以確定N型金屬氧化物半晶體管N314完全被關(guān)閉(off)。因此，第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310在穩(wěn)態(tài)時(shí)可確定不會(huì)有靜態(tài)電流產(chǎn)生。請(qǐng)參見(jiàn)圖3(c)，其為第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320的電路圖，在第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320的輸入端連接至電壓輸入端Vin，而輸出端則為數(shù)字的輸出電壓V。ut，并在電壓輸入端Vin與輸出電壓V。ut間使用兩個(gè)反向器133、134以及第二類(lèi)型電位偏移器M32。 第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320包含四個(gè)P型金屬氧化物半晶體管P321、P322、P323、P324 以及四個(gè)N型金屬氧化物半晶體管N321、N322、N323、N324，其細(xì)部連接方式如圖3 (c)所示，在此不加以贅述。請(qǐng)參見(jiàn)圖3(d)，其為第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320的電壓輸入端Vin、內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)S321、S322、S323、S324的電壓與輸出電壓V。ut的電壓值。圖3 (d)欄位中的節(jié)點(diǎn)S321為反向器133的輸出節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)S322為反向器134的輸出節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)S323、S324為第二類(lèi)型電位偏移器M32的節(jié)點(diǎn)。由圖3(d)中可以得知，在電壓輸入端Vin的電壓值分別為Vdd、Vm與Vss時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出電壓v。ut分別為Vdd、Vss、Vss。易言之，第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320在電壓輸入端 Vin的電壓為Vdd時(shí)，具有Vdd的輸出電壓V。ut，即數(shù)字信號(hào)中的1 ；而電壓輸入端Vin的電壓為 Vm或Vss時(shí)，其輸出電壓V。ut為Vss，即數(shù)字信號(hào)中的0。反向器133、134在穩(wěn)態(tài)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何靜態(tài)電流。當(dāng)?shù)诙?lèi)型電位偏移器M32的 P型金屬氧化物半晶體管P323的柵極接收到Vdd時(shí)，可以確定P型金屬氧化物半晶體管P323 完全被關(guān)閉(off)；當(dāng)P型金屬氧化物半晶體管P3M的柵極接收到Vm時(shí)，可以確定N型金屬氧化物半晶體管N3M完全被關(guān)閉(off)。因此，第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320在穩(wěn)態(tài)時(shí)可確定不會(huì)有靜態(tài)電流產(chǎn)生。圖3(e)顯示第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330的電路圖，包含了兩個(gè)反向器135、 136以及第三類(lèi)型電位偏移器M33、第四類(lèi)型電位偏移器M34。第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊 330將電壓輸入端Vin的電壓輸入于反向器135的輸入端，并由第四類(lèi)型電位偏移器M34的輸出端產(chǎn)生輸出電壓V。ut作為指示信號(hào)。反向器135包含P型金屬氧化物半晶體管P331與N型金屬氧化物半晶體管N331， 其輸出端點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)S331 ；而反向器136包含P型金屬氧化物半晶體管P332與N型金屬氧化物半晶體管N332，其輸出端點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)S332。反向器135、136的電源由Vsc與Vmh所提供。第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330中的第三類(lèi)型電位偏移器M33包含兩個(gè)P型金屬氧化物半晶體管P333、P334以及兩個(gè)N型金屬氧化物半晶體管N333、N334，兩兩相連于節(jié)點(diǎn)S333、S334 ；第三類(lèi)型電位偏移器M33的電源由Vmh與Vss所提供。第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330中的第四類(lèi)型電位偏移器M34包含兩個(gè)P型金屬氧化物半晶體管P335、P336以及兩個(gè)N型金屬氧化物半晶體管N335、N336，兩兩連接于節(jié)點(diǎn)S335、S336，第四類(lèi)型電位偏移器M34的電源由Vdd與Vss所提供。電壓輸入端Vin的電壓為 Vdd> Vmh, Vml, Vss 其中之一，并且 Vdd > V匪〉Vml > Vss0請(qǐng)參見(jiàn)圖3(f)，其為第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330的電壓輸入端Vin的電壓變化對(duì)應(yīng)于各節(jié)點(diǎn)S331、S332、S333、S334、S335、S336與輸出電壓V。ut的電壓值。為求明了， 在圖3(f)中更將各節(jié)點(diǎn)S331、S332、S333、S334、S335、S336分屬的電路模塊以虛線(xiàn)標(biāo)示。
圖3(f)的各列依序代表輸入至電壓輸入端Vin的電壓值分別為Vdd、Vmh, Vsc與Vss 的情形，由圖中可以得知，一旦將Vdd、vm、vtt與Vss分別輸入至電壓輸入端Vin并施加于第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330后，可以得到對(duì)應(yīng)的輸出電壓V。ut分別為Vdd、vdd、Vss、Vss。易言之，在第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330的電壓輸入端Vin的電壓為Vdd或Vmh時(shí)，其輸出電壓 Vout為Vdd，即數(shù)字指示信號(hào)中的“ 1 ”;在第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330的電壓輸入端Vin的電壓為Vtt或Vss時(shí)，其輸出電壓V。ut為Vss，即數(shù)字指示信號(hào)中的“0”。反向器135、136在穩(wěn)態(tài)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何靜態(tài)電流。再者，當(dāng)?shù)谌?lèi)型電位偏移器 M33的P型金屬氧化物半晶體管P333的柵極接收到Vmh時(shí)，可以確定P型金屬氧化物半晶體管P333完全被關(guān)閉；當(dāng)P型金屬氧化物半晶體管P334的柵極接收到Vtt時(shí)，可以確定N型金屬氧化物半晶體管N334完全被關(guān)閉。當(dāng)?shù)谒念?lèi)型電位偏移器M34的N型金屬氧化物半晶體管N335的柵極接收到Vmh時(shí)， 可以確定P型金屬氧化物半晶體管P335完全被關(guān)閉；當(dāng)N型金屬氧化物半晶體管N336的柵極接收到Vss時(shí)，可以確定N型金屬氧化物半晶體管N336完全被關(guān)閉。因此，第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330中的第三類(lèi)型電位偏移器M33與第四類(lèi)型電位偏移器M34在穩(wěn)態(tài)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)電流。請(qǐng)參見(jiàn)圖4(a) (b)，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的三態(tài)信號(hào)指示器400示意圖，包含參考電壓產(chǎn)生器401與三態(tài)檢測(cè)器403。參考電壓產(chǎn)生器401輸出Vdd、VM、Vss三種電壓至三態(tài)檢測(cè)器403。三態(tài)檢測(cè)器403的電壓輸入端Vin的電壓可為Vdd、VM、Vss其中之一，指示信號(hào)(V。ut2、V。utl)可產(chǎn)生數(shù)字的指示信號(hào)用以區(qū)別電壓輸入端Vin的電壓為三種不同電壓中的何者。參考電壓產(chǎn)生器401僅需輸入三種電壓Vdd、VM、Vss于三態(tài)檢測(cè)器403中。舉例而言，參考電壓產(chǎn)生器401可以利用電阻的分壓來(lái)產(chǎn)生Vdd、VM、Vss0請(qǐng)參見(jiàn)圖4(c)，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的三態(tài)檢測(cè)器403電路圖，可采用前述第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310與第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在三態(tài)檢測(cè)器403電路中并不標(biāo)出反向器133、134、131、132的細(xì)部電路，而直接以反向器作為基本單元來(lái)標(biāo)示。除了該些反向器外，該三態(tài)檢測(cè)器403還包含了第一類(lèi)型電位偏移器M31以及第二類(lèi)型電位偏移器M32。反向器131、132的電源由Vm與Vss所提供；反向器133、134的電源由Vdd與Vm所提供；第一類(lèi)型電位偏移器M31以及第二類(lèi)型電位偏移器M32的電源由Vdd 與Vss所提供。請(qǐng)參見(jiàn)圖4 (d)，其為圖4 (c)的三態(tài)檢測(cè)器403在電壓輸入端Vin的電壓值分別為 Vdd、Vm及Vss所對(duì)應(yīng)的指示信號(hào)(V。ut2、V。utl)。由此可以得知當(dāng)指示信號(hào)(V。ut2、V。utl)為(1、 1)，亦即(Vdd、Vdd)時(shí)，電壓輸入端Vin的電壓值為Vdd ；當(dāng)指示信號(hào)(V。ut2、V。utl)為(0、1)，亦即(Vss>Vdd)時(shí)，電壓輸入端Vin的電壓值為Vm ；當(dāng)指示信號(hào)(V。ut2、V。utl)為(0、0)，亦即(Vss, Vss)，時(shí)，電壓輸入端Vin的電壓值為Vss。請(qǐng)參見(jiàn)圖5(a) (b)，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的四態(tài)信號(hào)指示器500示意圖，包含參考電壓產(chǎn)生器501與四態(tài)檢測(cè)器503。參考電壓產(chǎn)生器501輸出Vdd、Vmh, Vml, Vss四種電壓至四態(tài)檢測(cè)器503。四態(tài)檢測(cè)器503的電壓輸入端Vin的電壓可為Vdd、V 、VML、Vss其中之一，并且由指示信號(hào)(V。ut3、V。ut2、V。utl)產(chǎn)生數(shù)字指示信號(hào)以區(qū)別電壓輸入端Vin的電壓為四種不同電壓值中的何者。
請(qǐng)參見(jiàn)圖5(c)，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的四態(tài)檢測(cè)器503的詳細(xì)電路圖，包含前述第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310、第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320與第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊330。第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊310所接收的三個(gè)電壓為Vdd、Vi、Vss ；以及第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊320所接收的三個(gè)電壓為Vdd、Vm、Vss。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在四態(tài)檢測(cè)器503中并不標(biāo)出反向器133、134、131、132、135、136 的細(xì)部電路，而直接以反向器作為基本單元。四態(tài)檢測(cè)器503還包含了第一類(lèi)型電位偏移器M31、第二類(lèi)型電位偏移器M32、第三類(lèi)型電位偏移器M33以及第四類(lèi)型電位偏移器M34， 藉由該些反向器與該些電位偏移器實(shí)現(xiàn)前述各類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊。請(qǐng)參見(jiàn)圖5(d)，其為圖5(c)的四態(tài)檢測(cè)器503在電壓輸入端Vin的電壓值分別為 vdd、v 、vtt&vss 時(shí)所對(duì)應(yīng)的指示信號(hào)(v。ut3、v。ut2、v。utl)。當(dāng)指示信號(hào)(v。ut3、v。ut2、v。utl)為 (1、1、1)，亦即(vdd、vdd、vdd)時(shí)，電壓輸入端Vin的電壓值為Vdd ；當(dāng)指示信號(hào)(v。ut3、v。ut2、v。utl) 為(0、1、1)，亦即(Vss、Vdd、Vdd)時(shí)，電壓輸入端Vin的電壓值為Vmh;當(dāng)指示信號(hào)(V。ut3、V。ut2、 Voutl)為(0、0、1)，亦即(Vss、Vss、Vdd)時(shí)，電壓輸入端Vin的電壓值為Vtt ；當(dāng)指示信號(hào)(v。ut3、 Vout2> Voutl)為(0、0、0)，亦即(vss、vss、vss)時(shí)，電壓輸入端Vin的電壓值為vss。本發(fā)明利用電位偏移器來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)信號(hào)指示器的內(nèi)部電路的方式，可大幅改善靜態(tài)電流發(fā)生的情況，且電位偏移器所占用的面積較差動(dòng)比較器小而具有優(yōu)勢(shì)。需注意的是， 電位偏移器的作法可以相當(dāng)多元，在使用電位偏移器來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)器電路時(shí)不必限于前述所提到的電位偏移器電路，而能利用其他不同態(tài)樣的電位偏移器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明雖然僅以三態(tài)信號(hào)指示器與四態(tài)信號(hào)指示器作為較佳實(shí)施例，藉以說(shuō)明利用電位偏移器來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)信號(hào)指示器的構(gòu)想，但類(lèi)似的作法可以在相同的構(gòu)想下，進(jìn)一步將電位偏移器的電路模塊實(shí)現(xiàn)至其他多態(tài)信號(hào)指示器的電路設(shè)計(jì)中。為了改進(jìn)多態(tài)信號(hào)指示器采用差動(dòng)比較器作為基本架構(gòu)時(shí)的靜態(tài)電流現(xiàn)象以及占用電路面積過(guò)大的問(wèn)題，本發(fā)明以電位偏移器來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)信號(hào)指示器。采用電位偏移器的設(shè)計(jì)能在連接開(kāi)路電路的輸出端于高壓電源供應(yīng)器時(shí)，避免貫穿電流，得以在操作時(shí)降低功率消耗與雜訊。另一方面，電位偏移器電路的復(fù)雜度亦較差動(dòng)比較器電路的復(fù)雜度低， 對(duì)于縮小電路面積的考量也更具有優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明得由熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者可以對(duì)其進(jìn)行諸般修飾，而不脫離本申請(qǐng)所要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種三態(tài)信號(hào)指示器，包含一電壓產(chǎn)生器，可產(chǎn)生第一電壓、第二電壓與第三電壓；以及一三態(tài)檢測(cè)器，連接至該電壓產(chǎn)生器，接收該第一電壓、該第二電壓與該第三電壓，該三態(tài)檢測(cè)器具有一電壓輸入端可選擇性地輸入該第一電壓、該第二電壓或者該第三電壓， 以產(chǎn)生一指示信號(hào)，使得該指示信號(hào)可指示該第一電壓、該第二電壓與該第三電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的三態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該指示信號(hào)為二位元指示信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的三態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第一電壓小于該第二電壓，且該第二電壓小于該第三電壓，該三態(tài)檢測(cè)器包括第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收該第一電壓、該第二電壓與該第三電壓，且當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓時(shí)，該二位元指示信號(hào)中的第一位元輸出一低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第二電壓時(shí)，該二位元指示信號(hào)中的該第一位元輸出一高電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第三電壓時(shí)，該二位元指示信號(hào)中的該第一位元輸出該高電位；以及第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收該第一電壓、該第二電壓、與該第三電壓，且當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓時(shí)，該二位元指示信號(hào)中的第二位元輸出該低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第二電壓時(shí)，該二位元指示信號(hào)中的該第二位元輸出該低電位，當(dāng)該電壓輸入端之電壓為該第三電壓時(shí)，該二位元指示信號(hào)中的該第二位元輸出該高電位。
4.如權(quán)利要求3所述的三態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊包括第一反向器，具有一輸入端接收該電壓輸入端的電壓，且該第一反向器的電源由該第一電壓與該第二電壓所供應(yīng)；第二反向器，具有一輸入端連接至該第一反向器的輸出端，且該第二反向器的電源由該第一電壓與該第二電壓所供應(yīng)；以及第一類(lèi)型電位偏移器，具有二輸入端分別連接至該第一反向器的輸出端與該第二反向器的輸出端，且該第一類(lèi)型電位偏移器的電源由該第一電壓與該第三電壓所供應(yīng)，其中，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓時(shí)，該第一類(lèi)型電位偏移器輸出該第一電壓作為該低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第二電壓時(shí)，該第一類(lèi)型電位偏移器輸出該第三電壓作為該高電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第三電壓時(shí)，該第一類(lèi)型電位偏移器輸出該第三電壓作為該高電位。
5.如權(quán)利要求4所述的三態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第一類(lèi)型電位偏移器包括 第一 P型金屬氧化物半晶體管，其源極接收該第三電壓；第二 P型金屬氧化物半晶體管，具有一源極接收該第三電壓、一柵極連接至該第一 P型金屬氧化物半晶體管漏極、與一漏極連接至該第一 P型金屬氧化物半晶體管的柵極，產(chǎn)生該二位元指示信號(hào)中的該第一位元；第一 N型金屬氧化物半晶體管，具有一柵極連接該第二反向器的輸出端、一漏極連接至該第一 P型金屬氧化物半晶體管的漏極、與一源極接收該第一電壓；以及第二 N型金屬氧化物半晶體管，具有一柵極連接該第一反向器的輸出端、一漏極連接至該第二 P型金屬氧化物半晶體管的漏極、與一源極接收該第一電壓。
6.如權(quán)利要求3所述的三態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊包括第三反向器，具有一輸入端接收該電壓輸入端的電壓，且該第三反向器的電源由該第二電壓與該第三電壓所供應(yīng)；第四反向器，具有一輸入端連接至該第三反向器的輸出端，且該第四反向器的電源由該第二電壓與該第三電壓所供應(yīng)；以及第二類(lèi)型電位偏移器，具有二輸入端分別連接至該第三反向器的輸出端與該第四反向器的輸出端，且該第二類(lèi)型電位偏移器的電源由該第一電壓與該第三電壓所供應(yīng)，其中，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓時(shí)，該第二類(lèi)型電位偏移器輸出該第一電壓作為該低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第二電壓時(shí)，該第二類(lèi)型電位偏移器輸出該第一電壓作為該低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第三電壓時(shí)，該第二類(lèi)型電位偏移器輸出該第三電壓作為該高電位。
7.如權(quán)利要求6所述的三態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第二類(lèi)型電位偏移器包括 第三P型金屬氧化物半晶體管，具有一柵極連接至該第四反向器輸出端、與一源極接收該第三電壓；第四P型金屬氧化物半晶體管，具有一源極接收該第三電壓、一柵極連接至該第三反向器輸出端、與一漏極輸出為該二位元指示信號(hào)中的該第二位元；第三N型金屬氧化物半晶體管，具有一柵極連接該第四P型金屬氧化物半晶體管的漏極、一漏極連接至該第三P型金屬氧化物半晶體管的漏極、與一源極接收該第一電壓；以及第四N型金屬氧化物半晶體管，具有一柵極連接該第三P型金屬氧化物半晶體管漏極、 一漏極連接至該第四P型金屬氧化物半晶體管的漏極、與一源極接收該第一電壓。
8.一種多態(tài)信號(hào)指示器，包含一電壓產(chǎn)生器，可產(chǎn)生M個(gè)電壓且M為大于3的整數(shù)；以及一多態(tài)檢測(cè)器，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收該M個(gè)電壓，并具有一電壓輸入端可選擇性地輸入該M個(gè)電壓其中之一，以產(chǎn)生一指示信號(hào)，使得該指示信號(hào)可指示該M個(gè)電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該指示信號(hào)為一(M-I)位元的指示信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，M為4，而該電壓產(chǎn)生器由小至大可產(chǎn)生第一電壓、第二電壓、第三電壓及第四電壓，且該多態(tài)檢測(cè)器的該電壓輸入可選擇性地輸入該四個(gè)電壓之一，并可產(chǎn)生三位元的位元指示信號(hào)以區(qū)分該電壓輸入為該第一電壓、該第二電壓、該第三電壓或該第四電壓，該多態(tài)檢測(cè)器包括第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收該第一電壓、該第二電壓與該第四電壓，且當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓時(shí)，該三位元指示信號(hào)中的第一位元輸出一低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第二電壓、該第三電壓或該第四電壓時(shí)，該三位元指示信號(hào)中的該第一位元輸出一高電位；第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收該第一電壓、該第三電壓、與該第四電壓，且當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓、該第二電壓或該第三電壓時(shí)，該三位元指示信號(hào)中的第三位元輸出一低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第四電壓時(shí)，該三位元指示信號(hào)中的該第三位元輸出一高電位；以及第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收該第一電壓、該第二電壓、該第三電壓與該第四電壓，且當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓、或該第二電壓時(shí)，該三位元指示信號(hào)中的第二位元輸出一低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第三電壓或該第四電壓時(shí)，該三位元指示信號(hào)中的該第二位元輸出一高電位。
11.如權(quán)利要求10所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第一類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊包括第一反向器，具有一輸入端接收該電壓輸入端的電壓，且該第一反向器的電源由該第一電壓與該第二電壓所供應(yīng)；第二反向器，具有一輸入端連接至該第一反向器的輸出端，且該第二反向器的電源由該第一電壓與該第二電壓所供應(yīng)；以及第一類(lèi)型電位偏移器，具有二輸入端分別連接至該第一反向器的輸出端與該第二反向器的輸出端，且該第一類(lèi)型電位偏移器的電源由該第一電壓與該第四電壓所供應(yīng)，其中，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓時(shí)，該第一類(lèi)型電位偏移器輸出該第一電壓作為該低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第二電壓、該第三電壓或該第四電壓時(shí)，該第一類(lèi)型電位偏移器輸出該第四電壓作為該高電位。
12.如權(quán)利要求11所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第一類(lèi)型電位偏移器包括 第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管與第四晶體管，皆具有一控制端、第一端與第二端，其中，該第一晶體管與該第二晶體管的該第一端均耦接至該第四電壓，該第三晶體管與該第四晶體管的該第一端均耦接至該第一電壓，該第三晶體管與該第四晶體管的控制端分別耦接至該第二反向器的輸出端與該第一反向器的輸出端，該第一晶體管的該第二端、 該第二晶體管的控制端與該第三晶體管的該第二端耦接，且該第一晶體管的該控制端、該第二晶體管的該第二端與該第四晶體管的該第二端耦接，作為該三位元指示信號(hào)中的該第一位元。
13.如權(quán)利要求10所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第二類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊包括第三反向器，具有一輸入端接收該電壓輸入端的電壓，且該第三反向器的電源由該第三電壓與該第四電壓所供應(yīng)；第四反向器，具有一輸入端連接至該第三反向器的輸出端，且該第四反向器的電源由該第三電壓與該第四電壓所供應(yīng)；以及第二類(lèi)型電位偏移器，具有二輸入端分別連接至該第三反向器的輸出端與該第四反向器的輸出端，且該第二類(lèi)型電位偏移器的電源由該第一電壓與該第四電壓所供應(yīng)，其中，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓、該第二電壓或該第三電壓時(shí)，該第二類(lèi)型電位偏移器輸出該第一電壓作為該低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第四電壓時(shí)，該第二類(lèi)型電位偏移器輸出該第四電壓作為該高電位。
14.如權(quán)利要求13所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第二類(lèi)型電位偏移器包括 第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管與第四晶體管，皆具有一控制端、第一端與第二端，其中，該第一晶體管與該第二晶體管的該第一端均耦接至該第四電壓，該第三晶體管與該第四晶體管的該第一端均耦接至該第一電壓，該第一晶體管與該第二晶體管的控制端分別耦接至該第四反向器的輸出端與該第三反向器的輸出端，該第一晶體管的該第二端、 該第三晶體管的第二端與該第四晶體管的該控制端耦接，且該第二晶體管的該第二端、該第三晶體管的該控制端與該第四晶體管的該第二端耦接，作為該三位元指示信號(hào)中的該第三位元。
15.如權(quán)利要求10所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第三類(lèi)型的子檢測(cè)電路模塊包括第五反向器，具有一輸入端接收該電壓輸入端的電壓，且該第五反向器的電源由該第二電壓與該第三電壓所供應(yīng)；第六反向器，具有一輸入端連接至該第五反向器的輸出端，且該第六反向器的電源由該第二電壓與該第三電壓所供應(yīng)；第三類(lèi)型電位偏移器，具有二輸入端以及二輸出端，這些輸入端分別連接至該第五反向器的輸出端與該第六反向器的輸出端，且該第三類(lèi)型電位偏移器的電源由該第一電壓與該第三電壓所供應(yīng)；以及第四類(lèi)型電位偏移器，具有二輸入端分別連接至該第三類(lèi)型電位偏移器的這些輸出端，且該第四類(lèi)型電位偏移器的電源由該第一電壓與該第四電壓所供應(yīng)，其中，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第一電壓或該第二電壓時(shí)，該第四類(lèi)型電位偏移器輸出該第一電壓作為該低電位，當(dāng)該電壓輸入端的電壓為該第三電壓或該第四電壓時(shí)，該第四類(lèi)型電位偏移器輸出該第四電壓作為該高電位。
16.如權(quán)利要求15所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第三類(lèi)型電位偏移器包括 第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管與第四晶體管，皆具有一控制端、第一端與第二端，其中，該第一晶體管與該第二晶體管的該第一端均耦接至該第三電壓，該第三晶體管與該第四晶體管的該第一端均耦接至該第一電壓，該第一晶體管與該第二晶體管的控制端分別耦接至該第六反向器的輸出端與該第五反向器的輸出端，該第一晶體管的該第二端、 該第三晶體管的該第二端與該第四晶體管的該控制端耦接作為該第三類(lèi)型電位偏移器的第一輸出端，且該第二晶體管的該第二端、該第三晶體管的該控制端與該第四晶體管的該第二端耦接作為該第三類(lèi)型電位偏移器的第二輸出端。
17.如權(quán)利要求16所述的多態(tài)信號(hào)指示器，其特征在于，該第四類(lèi)型電位偏移器包括 第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管與第八晶體管，皆具有一控制端、第一端與第二端，其中，該第五晶體管與該第六晶體管的該第一端均耦接至該第四電壓，該第七晶體管與該第八晶體管的該第一端均耦接至該第一電壓，該第七晶體管與該第八晶體管的控制端分別耦接至該第三類(lèi)型電位偏移器的該第二輸出端與該第一輸出端，該第五晶體管的該第二端、該第六晶體管的控制端與該第七晶體管的該第二端耦接，且該第五晶體管的該控制端、該第六晶體管的該第二端與該第八晶體管的該第二端耦接，作為該三位元指示信號(hào)中的該第二位元
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多態(tài)信號(hào)指示器，包含一電壓產(chǎn)生器，可產(chǎn)生M個(gè)電壓；以及一多態(tài)檢測(cè)器，連接至該電壓產(chǎn)生器以接收該M個(gè)電壓，并具有一電壓輸入端可選擇性地輸入該M個(gè)電壓其中之一，并可產(chǎn)生一指示信號(hào)，使得該指示信號(hào)可區(qū)分該M個(gè)電壓。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102401850SQ20101028213
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者葉俊文 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司, 晨星軟件研發(fā)(深圳)有限公司