專利名稱：信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，以及更具體地，本發(fā)明涉及一種在不同電源電位之間發(fā)送和接收信號(hào)的情況下將信號(hào)電平從一個(gè)電源電位轉(zhuǎn)換成另一個(gè)電源電位的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
通常，在包括中央處理單元(CPU)的系統(tǒng)中，存在大量的總線(信號(hào)線)，其中，通過(guò)總線在CPU與各種外圍設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)，并且這些各種外圍設(shè)備連接到總線，好像它們正懸掛著一樣。隨著CPU處理處理量的改進(jìn)，電源消耗增加，因此處理被細(xì)分以及電源電壓被降低，以便抑制電源消耗的增加。但是，在連接到CPU的這些外圍設(shè)備中，在許多情況下，存在不容易進(jìn)一步降低電源電壓的趨勢(shì)。
在由電池驅(qū)動(dòng)的電池驅(qū)動(dòng)裝置中，經(jīng)常看到這種趨勢(shì)，以及電池驅(qū)動(dòng)裝置的例子包括例如蜂窩電話和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)的應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，需要減少電源消耗，以便延長(zhǎng)使用時(shí)間，特別地，需要相對(duì)于CPU而言較低的電源消耗。但是，在這些連接到總線的外圍設(shè)備中，因?yàn)樵谀壳盃顩r下必須保持兼容性，所以很難改變電源電壓。因此，將具有不同電源電平的信號(hào)提供給總線。但是，當(dāng)將具有不同電源電平的信號(hào)提供給總線時(shí)，會(huì)增加系統(tǒng)目前的消耗，斷開器件，或者會(huì)引起器件的誤操作。因此，要求一種用于轉(zhuǎn)換信號(hào)之電源電平的集成電路器件。圖22是顯示在不同電源電平下驅(qū)動(dòng)的常用信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之示意結(jié)構(gòu)的方框圖。該方框圖顯示了其中設(shè)定VccA＜VccB的情況。
圖22所示的雙向電平轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)1包括在電源電平A下操作的VccA系統(tǒng)電路2，和在電源電平B下操作的VccB系統(tǒng)電路3。當(dāng)信號(hào)在箭頭4方向上從端子A1流到端子B1時(shí)，該系統(tǒng)包括第一輸入緩沖器電路5、用于轉(zhuǎn)換電源電平的電平轉(zhuǎn)換器電路6、第一(A到B)邏輯電路7、以及第一輸出緩沖器電路8。請(qǐng)注意，在圖22的方框圖中，第一邏輯單元7設(shè)置在箭頭4方向之信號(hào)流中的電平轉(zhuǎn)換器電路6與第一輸出緩沖器電路8之間，但是第一邏輯電路7可以設(shè)置在從端子A到端子B延伸的任何信號(hào)路徑中。例如，如圖22的點(diǎn)劃線方框所示，第一邏輯電路7也可以設(shè)置在VccA系統(tǒng)電路2中的第一輸入緩沖器電路5與電平轉(zhuǎn)換器電路6之間。
待操作的VccA系統(tǒng)電路2或者VccB系統(tǒng)電路3由控制電路9來(lái)控制。在控制電路9中，通過(guò)從方向切換信號(hào)的輸入端子DIR輸入的信號(hào)和操作信號(hào)的輸入端子*OE輸入的信號(hào)，操作方向被切換到箭頭4或者箭頭10的方向。當(dāng)信號(hào)在箭頭10方向上從端子B1流到端子A1時(shí)，該系統(tǒng)包括第二輸入緩沖器電路11、第二(B到A)邏輯電路12、以及第二輸出緩沖器電路13。請(qǐng)注意，在操作信號(hào)*OE中的“*”意思是在本說(shuō)明書中信號(hào)電位被反向。
圖22所示的系統(tǒng)顯示了其中電源電平具有上述VccA＜VccB之關(guān)系的情況。例如，考慮端子A1是輸入以及端子B1是輸出時(shí)，已進(jìn)入端子A1的信號(hào)通過(guò)第一輸入緩沖器電路5被輸入進(jìn)電平轉(zhuǎn)換器電路6。在電平轉(zhuǎn)換器電路6中將電平從VccA轉(zhuǎn)換成VccB以及在第一邏輯電路7中執(zhí)行預(yù)定邏輯操作之后，具有VccB電平的信號(hào)被從第一輸出緩沖器電路8輸出到端子B1。插入電平轉(zhuǎn)換器電路6，以安全地?cái)嚅_第一輸出緩沖器電路的P溝道晶體管。當(dāng)“VccA＜VccB”以及當(dāng)沒有設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路6時(shí)，P溝道晶體管的柵極和源極之間的電壓Vgs(從柵極到源極的電壓)不為0V，P溝道晶體管沒有斷開，以及直通電流通過(guò)。
當(dāng)端子B1是輸入以及端子A1是輸出時(shí)，沒有必要在第二(B到A)邏輯電路12和第二輸出緩沖器電路13之間設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路，并且經(jīng)由第二輸入緩沖器電路11、第二(B到A)邏輯電路12以及第二輸出緩沖器電路13，輸出從端子B1輸入的信號(hào)，作為到端子A1的VccA電平信號(hào)。
參考圖23的電路圖，將說(shuō)明圖22所示的常用系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。在圖23中，具有VccB電平的端子*OE使端子A和B都進(jìn)入高阻抗(HZ)狀態(tài)。當(dāng)端子*OE具有接地(GND)電平時(shí)，端子A，B被設(shè)定為輸入或者輸出。具有VccB電平的端子DIR使用端子A作為輸入，以及端子B作為輸出。當(dāng)端子DIR具有接地(GND)電平時(shí)，端子B被設(shè)定為輸入，以及端子A被設(shè)定為輸出。
現(xiàn)在，將說(shuō)明其中端子A是輸入以及端子B是輸出(例如，*OE＝GND，DIR＝VccB)之例子的操作。當(dāng)具有VccA電平的信號(hào)被輸入進(jìn)端子A時(shí)，節(jié)點(diǎn)α具有GND電平，電平轉(zhuǎn)換器電路6的N2，P1接通，N1，P2斷開，VccB電平被輸出到節(jié)點(diǎn)β，以及可以將電平從VccA轉(zhuǎn)換成VccB。
但是，因?yàn)樵趫D23所示雙向系統(tǒng)中的現(xiàn)有電平轉(zhuǎn)換器電路的結(jié)構(gòu)中，形成電路的器件數(shù)量是很大的，所以具有芯片尺寸增加的缺點(diǎn)。而且，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)總共包括六個(gè)級(jí)，即包括第一輸入緩沖器電路5(第一級(jí))、電平轉(zhuǎn)換器電路6(第二、第三級(jí))、第一(A，B)邏輯電路7(第四級(jí))、以及第一輸出緩沖器電路8(第五、第六級(jí))，所以延遲了信號(hào)的傳送時(shí)間，以及也存在信號(hào)傳送中產(chǎn)生的延遲問(wèn)題。
請(qǐng)注意，不僅圖22，23所示雙向系統(tǒng)而且圖24所示單向系統(tǒng)都被用作在不同電源水平下操作的總線系統(tǒng)。參考圖24，將說(shuō)明作為單向系統(tǒng)的第二現(xiàn)有技術(shù)。
除了沒有設(shè)置用于輸入方向切換信號(hào)以控制信號(hào)之處理方向的端子DIR外，圖24所示單向系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖23所示雙向系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。因此，相同的構(gòu)成元件利用相同的參考數(shù)字表示，并且省略多余的說(shuō)明。請(qǐng)注意，即使在圖24所示的單向系統(tǒng)中，電源電壓也具有VccA＜VccB的關(guān)系，并且單向系統(tǒng)的操作與在雙向系統(tǒng)中從端子A到端子B處理信號(hào)之情況的操作是同樣的。因?yàn)閱蜗蛳到y(tǒng)沒有包括端子DIR，所以沒有任何如同雙向系統(tǒng)中那樣的控制復(fù)雜性。但是，電路結(jié)構(gòu)仍然是復(fù)雜的，并且與雙向系統(tǒng)中相同的方式，存在芯片尺寸增加的問(wèn)題。而且，與雙向系統(tǒng)中相同的方式，也會(huì)發(fā)生信號(hào)傳送時(shí)間中產(chǎn)生延遲的問(wèn)題。
正如以上所述，根據(jù)常用的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，無(wú)論信號(hào)處理系統(tǒng)是單向還是雙向的，電平轉(zhuǎn)換器電路都包括兩級(jí)結(jié)構(gòu)。因此，電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，以及具有芯片尺寸增加的問(wèn)題。在通過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)傳送的信號(hào)中產(chǎn)生延遲，其中在信號(hào)處理系統(tǒng)中設(shè)置有包括多個(gè)級(jí)的電平轉(zhuǎn)換電路，以及也具有從信號(hào)電平是低的端子側(cè)到信號(hào)電平是高的電子側(cè)的信號(hào)處理方向中信號(hào)傳送被延遲的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明，提供一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中減少了包括電平轉(zhuǎn)換器電路的信號(hào)處理系統(tǒng)的級(jí)數(shù)，以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，從而可以減小芯片尺寸，以及可以減小信號(hào)傳送中的延遲。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的基本方面，一種信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路具有用于分別提供比一預(yù)定參考電壓高的第一電源電壓和比第一電源電壓高的第二電源電壓的多個(gè)電壓源，并且至少包括用于第一電源電壓之信號(hào)的第一端子；用于第二電源電壓之信號(hào)的第二端子；以及電平轉(zhuǎn)換器電路，它設(shè)置在第一端子和第二端子之間的信號(hào)路徑中，用于將具有不同電壓的第一電源電壓的信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二電源電壓的信號(hào)，該電路還包括第一輸入緩沖器電路，它包括第一反相器以及單向器件，其中，第一反相器包含第一P溝道晶體管和第一N溝道晶體管，它們的柵極都連接到第一端子，以及單向器件設(shè)置第一P溝道晶體管與第一電源電壓之間，并且將電流從第一電源電壓提供給第一P溝道晶體管的源極；以及電平轉(zhuǎn)換電路，包括第二和第三反相器，它們?cè)O(shè)置在第一輸入緩沖器電路的輸出與第二端子之間并且使用第二電源電壓，以及它們串聯(lián)連接，第二反相器的輸入和第三反相器的輸入連接到第一輸入緩沖器電路的輸出，其中，第二反相器的電路閾值被設(shè)定為低于通過(guò)從第一電源電壓中減去單向器件的電壓降所獲得的電壓。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖2是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的電路之基本操作的特征示意圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖，其是包括雙向信號(hào)路徑的基本結(jié)構(gòu)；圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；
圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明第十六實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明第十七實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖19是顯示根據(jù)本發(fā)明第十八實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明第十九實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖21是顯示根據(jù)本發(fā)明第二十實(shí)施例的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖22是顯示根據(jù)本發(fā)明的包括雙向信號(hào)路徑的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之整體結(jié)構(gòu)的方框圖；圖23是顯示包括常用雙向信號(hào)路徑的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的方框圖；以及圖24是顯示包括常用單向信號(hào)路徑的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的方框圖。
具體實(shí)施例方式
此后，參考附圖，將詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的實(shí)施例。請(qǐng)注意，在第一到第十實(shí)施例中，將以單向信號(hào)路徑說(shuō)明信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的例子，其中，輸入到電源電壓為低的VccA系統(tǒng)之端子A的信號(hào)被電平轉(zhuǎn)換，并且被提供給電源電壓為高的VccB系統(tǒng)的端子B。在第十一到第二十實(shí)施例中，將說(shuō)明包括第一信號(hào)路徑和第二信號(hào)路徑的雙向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的例子，其中，第一信號(hào)路徑具有作為輸入端子的端子A和作為輸出端子的端子B，以及第二信號(hào)路徑具有作為輸入端子的端子B和作為輸出電子的端子A。
第一實(shí)施例首先，參考圖1和圖2，將說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，它是本發(fā)明最基本的結(jié)構(gòu)。圖1是顯示單向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)的方框圖。圖1的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20包括VccA系統(tǒng)電路21和VccB系統(tǒng)電路30，它們包括用于分別提供比一預(yù)定參考電壓高的第一電源電壓VccA和比第一電源電壓VccA高的第二電源電壓VccB。在用于第一電源電壓VccA之信號(hào)輸入的第一端子A和用于第二電源電壓VccB之信號(hào)輸出的第二端子B之間，該電路至少包括；VccA系統(tǒng)的第一輸入緩沖器電路23；VccB系統(tǒng)的電平轉(zhuǎn)換器電路31，它設(shè)置在第一端子A與第二端子B之間的信號(hào)路徑上，用以將具有不同電壓的第一電源電壓的信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二電源電壓的信號(hào)；以及第一(A到B)邏輯電路33，它設(shè)置在信號(hào)路徑中，并且邏輯上計(jì)算/處理第一電源電壓VccA或者第二電源電壓VccB的信號(hào)。第一輸出緩沖器34連接在第一邏輯電路33與端子B之間。
第一輸入緩沖器電路23包括第一反相器INV1，它由第一P溝道晶體管P1和第一N溝道晶體管N1構(gòu)成，第一P溝道晶體管P1和第一N溝道晶體管N1的柵極都連接到第一端子A；以及單向器件25，它設(shè)置在第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓之間。在第一輸入緩沖器電路23的輸出與第二端子B之間，設(shè)置電平轉(zhuǎn)換器電路31，它包括由第二和第三反相器INV2和INV3構(gòu)成的串聯(lián)反相器電路32，其中使用第二電源電壓。使用第二電源電壓的串聯(lián)反相器電路32之第二反相器INV2的電路閾值被設(shè)定為低于通過(guò)從第一電源電壓中減去由單向器件25消耗的電源降所獲得的電壓。第一邏輯電路33的電路閾值也被設(shè)定為低于從第一電源電壓中減去由第一輸入緩沖器電路23的單向器件25所消耗的電源降所獲得的電壓。
電平轉(zhuǎn)換器電路31、第一邏輯電路33、和第一輸出緩沖器電路34與控制電路17一起構(gòu)成VccB系統(tǒng)電路30，其中，控制電路17根據(jù)VccB系統(tǒng)的操作信號(hào)*OE來(lái)產(chǎn)生第一輸出緩沖器34的控制信號(hào)。請(qǐng)注意，在從控制電路17輸出到第一輸出緩沖器電路34的控制信號(hào)AG和*AG中的字母“A”不表示信號(hào)的電壓電平。所表示的是其中信號(hào)在電路被處理的方向是從端子A到端子B的方向。因此，在具有從端子B到端子A方向的信號(hào)處理路徑的雙向信號(hào)處理電路(在以后說(shuō)明)中，控制信號(hào)BG和*BG被提供給第二輸出緩沖器。
在根據(jù)第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中，其中端子A是輸入以及端子B是輸出的信號(hào)提供路徑設(shè)置在相對(duì)的端子之間。將說(shuō)明這種情況下的操作。在電路結(jié)構(gòu)上，從VccA提供電流到P1的單向器件25設(shè)置在構(gòu)成第一輸入緩沖器電路21之第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1與第一電源電壓VccA之間。設(shè)置電路32作為電平轉(zhuǎn)換器電路31，電路32的電源是VccB，并且其中第二和第三反相器INV2，INV3串聯(lián)連接，以及該電路經(jīng)由A到B邏輯電路33和第一輸出緩沖器電路34傳送一個(gè)輸出到端子B。作為單向器件25的具體結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)置如第二實(shí)施例的二極管連接的第二P溝道晶體管P2，或者也可以如第三實(shí)施例一樣連接一個(gè)二極管D1。
當(dāng)具有GND電平的信號(hào)被輸入到第一端子A時(shí)，第一輸入緩沖器電路23的輸出節(jié)點(diǎn)α表示從VccA中減去單向器件25的電壓降所獲得的值。因此，當(dāng)單向器件25由P溝道晶體管構(gòu)成時(shí)，節(jié)點(diǎn)α的值為“VccA-VthP”(VthP是單向器件的P溝道晶體管的閾值。當(dāng)單向器件由二極管器件構(gòu)成時(shí)，節(jié)點(diǎn)α的值為“VccA-VF”(VF是二極管的閾值)。當(dāng)收到該電壓時(shí)，構(gòu)成第一(A到B)邏輯電路33的第四反相器INV4輸出GND電平到節(jié)點(diǎn)γ，以及輸出GND電平到端子B。這里，電平轉(zhuǎn)換器電路31的第二反相器INV2的電路閾值和A到B邏輯電路33的第四反相器INV4的電路閾值要求是“VccA-VthP”或者“VccA-VF”或者更小。原因在于，當(dāng)反相器INV2，INV4的電路閾值大于“VccA-VthP”或者“VccA-VF”，以及甚至當(dāng)節(jié)點(diǎn)α表示“VccA-VthP”或者“VccA-VF”時(shí)，第二和第四反相器INV2，INV4沒有反向，因此，電路沒有操作。
當(dāng)?shù)谒姆聪嗥鱅NV4的輸入保持為“VccA-VthP”或者“VccA-VF”時(shí)，構(gòu)成第一反相器INV1的P溝道晶體管P1的Vgs(柵極與源極之間的電壓)具有VccA＜VccB的關(guān)系，該值沒有返回到零，并且P溝道晶體管P1繼續(xù)接通，以及直通電流穿過(guò)構(gòu)成第一邏輯電路33的第四反相器INV4。為了防止這個(gè)，第二和第三反相器INV2，INV3串聯(lián)連接，并且連接到節(jié)點(diǎn)α，其中，在第二和第三反相器INV2，INV3中，VccB被用于電源。因而，當(dāng)節(jié)點(diǎn)α表示“VccA-VthP”或者“VccA-VF”時(shí)，由第二反相器INV2將節(jié)點(diǎn)β設(shè)定為GND。當(dāng)?shù)谒姆聪嗥鱅NV4輸出VccB，節(jié)點(diǎn)α被升高到第二電源電壓VccB，以升高電平。在第一輸入緩沖器電路23中設(shè)置單向器件25的原因在于當(dāng)節(jié)點(diǎn)α表示第二電源電壓VccB時(shí)，相對(duì)于第一電源電壓VccA，電壓沒有倒流。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電位之狀態(tài)如圖2所示。
相反地，當(dāng)具有第一電源電壓VccA之電平的信號(hào)被輸入到第一端子A時(shí)，節(jié)點(diǎn)α具有GND電平，節(jié)點(diǎn)γ(同樣β)處于第二電源電壓VccB電平，以及第二電源電壓VccB被輸出到第二端子B。由第二和第三反相器INV2，INV3構(gòu)成的僅僅連接到節(jié)點(diǎn)α的反相器串聯(lián)級(jí)32升高電平，并且尺寸可以很小。因而，簡(jiǎn)化了電平轉(zhuǎn)換器電路31的結(jié)構(gòu)，以及可以減小芯片尺寸。例如，在第一實(shí)施例中，信號(hào)可以穿過(guò)的級(jí)數(shù)為4。例如，與圖23所示現(xiàn)有技術(shù)的六級(jí)相比，級(jí)數(shù)減少，并且也可以使電路處理速度加快。
第二實(shí)施例如圖3所示，根據(jù)第二實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20提供了設(shè)置在第一輸入緩沖器電路23中的單向器件25的具體結(jié)構(gòu)例子。即，單向器件25由在構(gòu)成第一反相器INV1的P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA系統(tǒng)的電源端子之間二極管連接的P溝道晶體管P2構(gòu)成。因此，在第二實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)α表示值“VccA-VthP”。
因?yàn)槌薖溝道晶體管P2被設(shè)置作為單向器件25外，該結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)類似，所以省略多余的說(shuō)明。在第二實(shí)施例中的第二P溝道晶體管P2是第一實(shí)施例中單向器件25的具體例子，并且產(chǎn)生與在第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中所說(shuō)明的功能/效果相類似的功能/效果。
第三實(shí)施例如圖4所示，在根據(jù)第三實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20的具體結(jié)構(gòu)中，作為設(shè)置在第一輸入緩沖器電路23中的單向器件25的具體例子，二極管D1被設(shè)置在構(gòu)成第一反相器INV1的P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA系統(tǒng)的電源端子之間，作為單向器件。
因?yàn)槌擞啥O管D1來(lái)實(shí)現(xiàn)單向器件25之外，該結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之結(jié)構(gòu)是相類似，所以省略多余的說(shuō)明。另外，因?yàn)樵诘诙?shí)施例中單向器件由P溝道晶體管P2構(gòu)成，所以輸出節(jié)點(diǎn)α的值為(VccA-VthP)。在第三實(shí)施例中，因?yàn)槎O管D1用作第一實(shí)施例中單向器件的具體例子，所以輸出節(jié)點(diǎn)α的值為(VccA-VF)。因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)是相同的，所以提供了與在第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中所說(shuō)明的功能/效果相類似的功能/效果。
第四實(shí)施例在根據(jù)本發(fā)明第一到第三實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中，電平轉(zhuǎn)換器電路31由第二和第三反相器INV2，INV3，以及第一邏輯電路33由第四反相器INV4構(gòu)成，但是本發(fā)明并不局限于此，以及電平轉(zhuǎn)換器電路31的第二反相器INV2的功能可以由構(gòu)成第一邏輯電路33的第四反相器INV4代替。作為這種方式的例子，提供根據(jù)本發(fā)明第四到第六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路。
如圖5所示，根據(jù)第四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20包括VccA系統(tǒng)電路21的第一輸入緩沖器電路23、以及VccB系統(tǒng)電路30。第五反相器INV5和第三反相器INV3構(gòu)成了電平轉(zhuǎn)換器和A到B邏輯電路36，其中，第五反相器INV5串聯(lián)在VccB系統(tǒng)電路30之信號(hào)路徑上節(jié)點(diǎn)α和β之間的前向方向，以及第三反相器INV3與第五反相器INV5并聯(lián)，并且在從節(jié)點(diǎn)β到α的逆向上。正如以上所述，第五反相器INV5同時(shí)用作在第一到第三實(shí)施例中電平轉(zhuǎn)換器電路31的第二反相器INV2和第一(A到B)邏輯電路33的第四反相器INV4。利用這種結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路尺寸，以及可以進(jìn)一步促進(jìn)芯片尺寸的減小或者增加信號(hào)處理速度。
第五實(shí)施例在圖6所示的第五實(shí)施例中，作為第四實(shí)施例之信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中的單向器件25的具體例子，第二P溝道晶體管P2設(shè)置在第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA之間。因此，第一輸入緩沖器電路23的操作與第二實(shí)施例中的操作相類似，并且電平轉(zhuǎn)換器和A到B邏輯電路36的操作與根據(jù)第四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的操作相似。與根據(jù)第一到第四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之部件相同或者相對(duì)應(yīng)的其它構(gòu)成部件利用相同的參考數(shù)字表示，并且省略多余的說(shuō)明。
第六實(shí)施例在圖7所示的第六實(shí)施例中，作為第四實(shí)施例之信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中的單向器件25的具體結(jié)構(gòu)，二極管D1設(shè)置在第一反相器INV1中的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA之間。因此，第一輸入緩沖器電路23的操作與第三實(shí)施例的操作相類似，并且電平轉(zhuǎn)換器和A到B邏輯電路36的操作也類似于根據(jù)第四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的操作。與根據(jù)第一到第五實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路之部件相同或者相對(duì)應(yīng)的其它構(gòu)成部件利用相同的參考數(shù)字來(lái)表示，并且省略多余的說(shuō)明。
根據(jù)第四到第六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，使用在不同電路中的構(gòu)成部件，即，第五反相器INV5同時(shí)用作設(shè)置在第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30中相鄰位置的兩個(gè)反相器，以及由此，可以節(jié)省構(gòu)成部件占據(jù)電路的面積。
第七實(shí)施例請(qǐng)注意，在根據(jù)第一到第六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中，無(wú)論第一(A到B)邏輯電路被單獨(dú)設(shè)置還是也用作電平轉(zhuǎn)換器電路的結(jié)構(gòu)，第一邏輯電路被說(shuō)明作為設(shè)置在第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30側(cè)，但是并發(fā)明并不局限于此結(jié)構(gòu)。第一邏輯電路也可以設(shè)置在第一電源電壓系統(tǒng)電路側(cè)。在上述電路結(jié)構(gòu)中，僅僅第一輸入緩沖器電路23被設(shè)置在作為第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21的構(gòu)成部件，但是第七到第九實(shí)施例也包括內(nèi)部電路作為構(gòu)成部件。內(nèi)部部件具體地是第一(A到B)邏輯電路。
如圖8所示，根據(jù)第七實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換器電路20由第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21和第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30構(gòu)成。第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21由以下部件構(gòu)成第一(A到B)邏輯電路22，它由第一電源電壓VccA來(lái)操作；第一輸入緩沖器電路23，它由包括第一P溝道晶體管P1和第一N溝道晶體管N1的第一反相器INV1構(gòu)成；以及單向器件25，它設(shè)置在第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的輸入端子之間。
即使利用根據(jù)第七實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20，也可以類似地應(yīng)用根據(jù)圖2說(shuō)明的用于處理在節(jié)點(diǎn)α和之間β的電平上變化的信號(hào)的操作。因此，將電平已經(jīng)被轉(zhuǎn)換到第二電源電壓VccB的信號(hào)提供給節(jié)點(diǎn)γ，用于輸入該信號(hào)到第一輸出緩沖器電路34。因?yàn)樵O(shè)置了單向器件25，所以第二反相器INV2與第一輸出電路34之間的電路閾值也被控制在操作狀態(tài)。因此，本發(fā)明甚至可以由第七實(shí)施例的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施，其中第一邏輯電路22設(shè)置在第一輸入緩沖器電路23之前的級(jí)。
第八實(shí)施例如圖9所示，在根據(jù)第八實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20中，第七實(shí)施例中的VccA系統(tǒng)電路21的單向器件25由二極管連接的第二P溝道晶體管P2構(gòu)成，并且該結(jié)構(gòu)類似于圖3所示的第二實(shí)施例或者圖6所示的第五實(shí)施例中的單向器件25的結(jié)構(gòu)。以與第七實(shí)施例相同的方式，第一(A到B)邏輯電路22設(shè)置在第一輸入緩沖器電路23之前，以及端子A與第一輸入緩沖器電路之間。在輸入第一電源電位之信號(hào)時(shí)的信號(hào)處理操作類似于上述實(shí)施例的操作，因此省略多余的說(shuō)明。
第九實(shí)施例如圖10所示，在根據(jù)第九實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20中，在第七實(shí)施例中的VccA系統(tǒng)電路21的單向器件25由連接到第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的端子之間的二極管D1組成，并且單向器件25的結(jié)構(gòu)與圖4所示的第三實(shí)施例或者圖7所示的第六實(shí)施例的結(jié)構(gòu)類似。以與第七實(shí)施例相同的方式，第一(A到B)邏輯電路22設(shè)置在第一輸入緩沖器電路23之前，以及電路與端子A之間。在輸入第一電源電位之信號(hào)時(shí)的信號(hào)處理操作類似于上述實(shí)施例的操作，因此省略多余的說(shuō)明。
第十實(shí)施例根據(jù)第一到第九實(shí)施例的任何上述信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路已經(jīng)被說(shuō)明作為其中控制電路17設(shè)置在第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30側(cè)的電路，其中，控制電路17用于根據(jù)從端子*OE輸入的操作信號(hào)來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)。本發(fā)明并不局限于此，控制電路也可以設(shè)置在第一電源電壓VccB系統(tǒng)電路21側(cè)，以及由根據(jù)圖11所示第十實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20示出了該電路的例子。
如圖11所示，根據(jù)第十實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20包括控制信號(hào)產(chǎn)生裝置17，它由以下部件組成設(shè)置在第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21中的控制電路27；以及用于控制信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換器電路37，它轉(zhuǎn)換信號(hào)電位的電平，以便使用從控制電路27輸出的第一電源電壓VccA電平的控制信號(hào)作為第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30的第一輸出緩沖器電路34的控制信號(hào)。用于控制信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換器電路37包括第一電平轉(zhuǎn)換器電路，它用于將通過(guò)反向操作信號(hào)*OE的電位所獲得的信號(hào)電平從第一電源電壓VccA電平轉(zhuǎn)換為第二電源電壓VccB電平；以及第二電平轉(zhuǎn)換器電路，用于再次反向提供給第一電平轉(zhuǎn)換器電路之信號(hào)的電位。
構(gòu)成在信號(hào)輸入端子A和輸出端子B之間第一A到B信號(hào)路徑的第一輸入緩沖器電路23、電平轉(zhuǎn)換器電路31、第一(A到B)邏輯電路33以及第一輸出緩沖器電路34的結(jié)構(gòu)之與圖1所示第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)類似。因?yàn)檫@些電路的操作與根據(jù)第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20的電路的操作相類似，所以省略多余的說(shuō)明。
在根據(jù)第十實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中端子A，B之間信號(hào)處理路徑的結(jié)構(gòu)與圖1所示第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)類似，以及僅僅控制信號(hào)產(chǎn)生裝置17的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。相類似地，圖11所的控制信號(hào)產(chǎn)生裝置17的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到根據(jù)第二到第九實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中。換句話說(shuō)，也可以通過(guò)將第二到第九實(shí)施例中兩端子A，B之間的信號(hào)處理路徑的結(jié)構(gòu)與VccA系統(tǒng)電路21的控制電路27和用于控制VccB系統(tǒng)電路30的電平轉(zhuǎn)換器電路37的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，來(lái)設(shè)置相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
第十一實(shí)施例根據(jù)上述第一到第十一實(shí)施例的任何信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20包括僅僅在A到B方向上使用端子A作為輸入端子以及端子B作為輸出端子的單向信號(hào)處理路徑。本發(fā)明并不局限于此結(jié)構(gòu)，以及也可以應(yīng)用到信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40。在該電路中，設(shè)置用于提供預(yù)定參考電壓、比參考電壓高的第一電源電壓VccA、以及比第一電源電壓VccA高的第二電源電壓VccB的多個(gè)電壓源。在用于第一電源電壓VccA之信號(hào)輸入/輸出的第一端子A和用于第二電源電壓VccB之信號(hào)輸入/輸出的第二端子B之間，形成雙向信號(hào)處理路徑43。該路徑由第一方向信號(hào)處理路徑41和第二方向信號(hào)處理路徑42構(gòu)成，其中，在第一方向信號(hào)處理路徑中，第一端子A是輸入端子以及第二端子B是輸出端子，而在第二方向信號(hào)處理路徑中，第二端子B作為輸入端子以及第一端子A做為輸出端子。此后，作為其中形成雙向信號(hào)處理路徑43的具體例子，將說(shuō)明第十一到第二十實(shí)施例。
在根據(jù)圖12所示的第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，由控制電路27控制雙向信號(hào)處理路徑43的雙向信號(hào)處理，其中，控制電路27根據(jù)分別從控制端子*OE輸入的觸發(fā)信號(hào)和從方向指示端子DIR輸入的處理方向指示信號(hào)來(lái)產(chǎn)生第一方向控制信號(hào)AG，*AG和第二方向控制信號(hào)BG，*GG。第一方向信號(hào)處理路徑41包括第一輸入緩沖器電路23，它包括第一反相器INV1和單向器件25，其中第一反相器INV1由第一P溝道晶體管P1和第一N溝道晶體管N1構(gòu)成，它們的柵極都連接到第一端子A，單向器件25設(shè)置在第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA之間；第一輸出緩沖器電路34，它經(jīng)由作為輸出端子的第二端子B輸出第二電源電壓VccB的信號(hào)；電平轉(zhuǎn)換器電路31，它設(shè)置在第一輸入緩沖器23的輸出與第二端子B之間，并且包括一個(gè)串聯(lián)反向器電路，串聯(lián)反相器電路由使用第二電源電壓VccB的第二和第三反相器INV2，INV3組成；以及第一邏輯電路33，它設(shè)置在第一方向信號(hào)處理路徑41中第一端子A與第一輸出緩沖器電路34之間特定位置。
第二方向信號(hào)處理路徑42包括第二輸入緩沖器電路38，第二電源電壓VccB的信號(hào)經(jīng)由作為輸入端子的第二端子B被輸入第二輸入緩沖器電路38；第二輸出緩沖器電路24，它經(jīng)由作為輸出端子的第一端子A輸出第二電源電壓VccB的信號(hào)；以及第二(B到A)邏輯電路26，它設(shè)置在第二方向信號(hào)處理路徑42中作為輸入端子的第二端子B與第二輸出緩沖器電路24之間的特定部分。
在第一方向信號(hào)處理路徑41中，其中使用第二電源電壓VccB的串聯(lián)反相器電路的第二反相器INV2的電路閾值被設(shè)定為低于通過(guò)從第一電源電壓VccA中減去單向器件25所消耗的電壓降所獲得的電壓。第一(A到B)邏輯電路33的電路閾值被設(shè)定為低于通過(guò)從第一電源電壓VccA中減去第一輸入緩沖器電路23的單向器件25所消耗的電壓降所獲得的電壓。
在根據(jù)第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20中第一和第二端子A，B之間的結(jié)構(gòu)是基本的結(jié)構(gòu)。而且，設(shè)置第二方向信號(hào)處理路徑42，其中第二端子B是輸入端子以及第一端子A是輸出端子。另外，在控制電路27的結(jié)構(gòu)中，使用來(lái)自端子DIR的信號(hào)產(chǎn)生用于控制第一方向的控制信號(hào)AG，*AG和用于控制第二方向的BG，*GG，并且它們被提供給第一輸出緩沖器34和第二輸出緩沖器電路24，其中，處理方向切換信號(hào)被提供給端子DIR。
在本發(fā)明中，第一方向信號(hào)處理路徑41是一個(gè)必要的并且足夠的組成部件，其中高于預(yù)定參考電壓的第一電源電壓的信號(hào)被處理，并且信號(hào)電平還被轉(zhuǎn)換成高于第一電源電壓VccA的第二電源電壓VccB?；旧峡梢圆辉O(shè)置用于將信號(hào)電平從第二電源電壓VccB轉(zhuǎn)換成第一電源電壓VccA的第二方向信號(hào)處理路徑42。因此，正如參考圖1和2所說(shuō)明的第一實(shí)施例中的那樣，基本結(jié)構(gòu)是單向信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，但是第一實(shí)施例中的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20基本上也可以用來(lái)構(gòu)成圖12所示的第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40。根據(jù)第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40包括與根據(jù)第一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20相同的基本結(jié)構(gòu)，因此，產(chǎn)生與第一實(shí)施例相似的功能/效果。
第十二實(shí)施例根據(jù)第十二到第二十的實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路對(duì)應(yīng)于第二到第十實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，因此，之后，參考圖13到21，將詳細(xì)說(shuō)明包括雙向信號(hào)處理路徑的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)注意，與根據(jù)第一到第十一實(shí)施例之結(jié)構(gòu)相同或者相對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部件利用相同的參考數(shù)字表示，并且省略多余的說(shuō)明。
如圖13所示，在根據(jù)第十二實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，與圖3所示的第二實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20中的方式相同，設(shè)置在構(gòu)成第一輸入緩沖器23的第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的電源之間的單向器件25由第二P溝道晶體管P2構(gòu)成，第二P溝道晶體管P2二極管連接在晶體管P的源極與VccA電源之間。因?yàn)槠渌慕Y(jié)構(gòu)與根據(jù)圖12所示第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40的結(jié)構(gòu)相同，所以同樣的構(gòu)成部件利用相同的參考數(shù)字表示，并且省略多余的說(shuō)明。
第十三實(shí)施例如圖14所示，在根據(jù)第十三實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，與圖4所示的第三實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20中的方式相同，設(shè)置在構(gòu)成第一輸入緩沖器23的第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的電源之間的單向器件25由第二極管D1構(gòu)成，二極管連接在晶體管P的源極與VccA電源之間。因?yàn)槠渌慕Y(jié)構(gòu)與根據(jù)圖12所示第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40的結(jié)構(gòu)相同，所以同樣的構(gòu)成部件利用相同的參考數(shù)字表示，并且省略多余的說(shuō)明。
第十四實(shí)施例如圖15所示，在根據(jù)第十四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，與圖5所示的第四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20相同的方式，構(gòu)造在圖12中構(gòu)成第一邏輯電路33的第四反相器INV4，以同時(shí)用作電平轉(zhuǎn)換器電路31第二反相器INV2。此構(gòu)造的例子包括根據(jù)第十四到十六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40。
如圖15所示，根據(jù)第十四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20包括VccA系統(tǒng)電路21和VccB系統(tǒng)電路30，以及還包括由第一方向信號(hào)處理路徑41和第二方向信號(hào)處理路徑42構(gòu)成的雙向信號(hào)出路電路43。串聯(lián)連接在向前方向上的第五反相器INV5設(shè)置在VccB系統(tǒng)電路30的第一方向信號(hào)處理路徑41中的節(jié)點(diǎn)α和β之間。并聯(lián)連接并且在從節(jié)點(diǎn)β到α的逆向上的第五反相器INV5和第三反相器INV3構(gòu)成電平轉(zhuǎn)換器和A到B邏輯電路36。正如以上所述，第五反相器INV5同時(shí)用作第一到第三實(shí)施例中的電平轉(zhuǎn)換器電路31的第二反相器INV2以及第一(A到B)邏輯電路33的第四反相器INV4。利用該結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路尺寸，可以減少芯片尺寸，以及可以增加信號(hào)處理速度。
第十五實(shí)施例如圖16所示，在根據(jù)第十五實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，與圖6所示的第五實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20中的方式相同，設(shè)置在構(gòu)成第一輸入緩沖器23的第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的電源之間的單向器件25由第二P溝道晶體管P2構(gòu)成，第二P溝道晶體管P2二極管連接在晶體管P的源極與VccA電源之間。因?yàn)槠渌慕Y(jié)構(gòu)與根據(jù)圖15所示第十四實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40的結(jié)構(gòu)相同，所以同樣的構(gòu)成部件利用相同的參考數(shù)字表示，并且省略多余的說(shuō)明。
第十六實(shí)施例如圖17所示，在根據(jù)第十六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，與圖7所示的第六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20中的方式相同，設(shè)置在構(gòu)成第一輸入緩沖器23的第一反相器INV1的第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的電源之間的單向器件25由第二極管D1構(gòu)成，二極管連接在晶體管P的源極與VccA電源之間。因?yàn)槠渌慕Y(jié)構(gòu)與根據(jù)圖12所示第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40的結(jié)構(gòu)相同，所以同樣的構(gòu)成部件利用相同的參考數(shù)字表示，并且省略多余的說(shuō)明。
第十七實(shí)施例請(qǐng)注意，在根據(jù)上述第十一到第十六實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路中，無(wú)論第一(A到B)邏輯電路被單獨(dú)設(shè)置還是也用作電平轉(zhuǎn)換器電路的結(jié)構(gòu)，第一邏輯電路被說(shuō)明作為設(shè)置在第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30側(cè)，但是并發(fā)明并不局限于此結(jié)構(gòu)，即使在雙向信號(hào)處理電路中。第一邏輯電路也可以設(shè)置在第一電源電壓系統(tǒng)電路側(cè)。在上述電路結(jié)構(gòu)中，僅僅第一輸入緩沖器電路23被設(shè)置在作為第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21的構(gòu)成部件，但是第十七到第十九實(shí)施例也包括一個(gè)第一邏輯電路，第一邏輯電路是作為VccA系統(tǒng)電路21之構(gòu)成部件的內(nèi)部電路。該內(nèi)部電路具體地是第一(A到B)邏輯電路22。
如圖18所示，根據(jù)第十七實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換器電路40由第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21和第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30構(gòu)成。第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21由以下部件構(gòu)成第一(A到B)邏輯電路22，它由第一電源電壓VccA來(lái)操作；以及第一輸入緩沖器電路23，它由包括第一P溝道晶體管P1和第一N溝道晶體管N1的第一反相器INV1構(gòu)成。第一輸入緩沖器電路23包括單向器件25，設(shè)置在第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的輸入端子之間。
即使利用根據(jù)第十七實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40，也可以類似地應(yīng)用根據(jù)圖2說(shuō)明的用于處理在節(jié)點(diǎn)α和之間β電平上變化的信號(hào)的操作。因此，將電平已經(jīng)被轉(zhuǎn)換到第二電源電壓VccB的信號(hào)提供給節(jié)點(diǎn)γ，用于輸入該信號(hào)到第一輸出緩沖器電路34。因?yàn)樵O(shè)置了單向器件25，所以第二反相器INV2與第一輸出電路34之間的電路閾值也被控制在操作狀態(tài)。因此，本發(fā)明甚至可以由第十七實(shí)施例的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施，其中，第一邏輯電路22設(shè)置在第一輸入緩沖器電路23之前的級(jí)。
第十八實(shí)施例如圖19所示，在根據(jù)第十八實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，具體構(gòu)造了在如圖18所示第十七實(shí)施例的第一輸入緩沖器電路23中設(shè)置的單向器件25。在圖19中，設(shè)置在第一輸入緩沖器23中的單向器件25包括第二P溝道晶體管P2，第二P溝道晶體管P2二極管連接在P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的電源端之間，作為單向器件25。其它結(jié)構(gòu)類似于根據(jù)圖18所示第十七實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40的結(jié)構(gòu)，并且利用相同參考數(shù)字表示，以及省略多余的說(shuō)明。
第十九實(shí)施例如圖20所示，在根據(jù)第十九實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，具體構(gòu)造了在如圖18所示第十七實(shí)施例的第一輸入緩沖器電路23中設(shè)置的單向器件25，它與圖19結(jié)構(gòu)不同。在圖20中，以與圖10的第九實(shí)施例相同的方式，設(shè)置在第一輸入緩沖器23中的單向器件25包括二極管D2，二極管D2連接在第一P溝道晶體管P1的源極與第一電源電壓VccA的電源端之間。其它結(jié)構(gòu)類似于根據(jù)圖18和19所示第十七和十八實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40的結(jié)構(gòu)，并且利用相同參考數(shù)字表示，以及省略多余的說(shuō)明。
第二十實(shí)施例請(qǐng)注意，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，可以做出各種修改。例如，在根據(jù)上述第十一到第十九實(shí)施例的任何包括雙向信號(hào)處理路徑43的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，控制電路27設(shè)置在第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30側(cè)，但是本發(fā)明并不局限于此結(jié)構(gòu)。以與根據(jù)圖11所示包括單向信號(hào)處理路徑的第十實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路20相同的方式，該結(jié)構(gòu)可以包括控制信號(hào)產(chǎn)生裝置17，其中，控制信號(hào)產(chǎn)生裝置17由設(shè)置在第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21側(cè)的控制電路27和設(shè)置在第二電源電壓VccB系統(tǒng)電路30側(cè)的用于控制信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換器電路37構(gòu)成。用于控制信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換器電路37包括第一電平轉(zhuǎn)換器電路，用于將從端子*OE輸入的操作信號(hào)之NOR輸出以及通過(guò)反向從端子DIR輸入的方向指示信號(hào)的電位而獲得的操作信號(hào)從第一電源電壓VccA電平轉(zhuǎn)換成第二電源電壓VccB電平；以及第二電平轉(zhuǎn)換器電路，用于將通過(guò)再次反向提供給第一電平轉(zhuǎn)換器電路的信號(hào)的電位而獲得的信號(hào)的電平從VccA轉(zhuǎn)換成VccB，以產(chǎn)生用于第一方向的具有不同電位的控制信號(hào)*AG。
構(gòu)成設(shè)置在信號(hào)輸入端子A和輸出端子B之間的A到B第一信號(hào)路徑的第一方向信號(hào)處理路徑41和第二方向信號(hào)處理路徑42的其它結(jié)構(gòu)與圖12所示的第十一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)類似。這些電路的操作也與根據(jù)第十一實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40的操作類似，因此，省略多余的說(shuō)明?？刂菩盘?hào)AG，*AG具有第二電源電壓VccB電平，但是邏輯操作的方向是第一方向A到B，因此利用“AG”，“*AG表示信號(hào)。請(qǐng)注意，用于第一電源電壓VccA系統(tǒng)電路21的第二輸出緩沖器電路24的控制信號(hào)BG，*BG被提供給電路器件，正如沒有被電平升高。
在根據(jù)第二十實(shí)施例的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路40中，端子A與B之間的信號(hào)處理路徑的結(jié)構(gòu)與圖12所示的第十一實(shí)施例之結(jié)構(gòu)相類似，以及僅僅控制信號(hào)產(chǎn)生裝置17的結(jié)構(gòu)與第十一實(shí)施例不同。但是，以與第十一實(shí)施例相同的方式，圖21所示的控制信號(hào)產(chǎn)生裝置17的結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用到根據(jù)第十二到十九的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路。換句話說(shuō)，在第十二到十九實(shí)施例中端子A，B之間信號(hào)處理路徑的結(jié)構(gòu)也可以與圖21所示的VccA系統(tǒng)21的控制電路27和VccB系統(tǒng)電路30的用于控制信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換器電路37的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，以提供相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)注意，根據(jù)本發(fā)明上述基本結(jié)構(gòu)的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路還包括設(shè)置在信號(hào)路徑中的第一邏輯電路，以邏輯上計(jì)算第一或者第二電源電壓，以及第一邏輯電路的電路閾值也可以設(shè)定為低于通過(guò)從第一電源電壓中減去單向器件的電壓降所獲得的電壓。
在本發(fā)明中，通過(guò)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)換不同電源電壓的信號(hào)電平，通過(guò)減少器件數(shù)量可以減少芯片尺寸，以及通過(guò)減少電路級(jí)數(shù)可以加速電路操作。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，具有用于分別提供比一預(yù)定參考電壓高的第一電源電壓和比該第一電源電壓高的第二電源電壓的多個(gè)電壓源，以及至少包括用于該第一電源電壓之信號(hào)的第一端子；用于該第二電源電壓之信號(hào)的第二端子；以及電平轉(zhuǎn)換器電路，該電平轉(zhuǎn)換器電路設(shè)置在該第一端子和該第二端子之間的信號(hào)路徑上，用以將具有不同電壓的第一電源電壓的信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二電源電壓的信號(hào)，該電路還包括第一輸入緩沖器電路，包括第一反相器和單向器件，其中，該第一反相器包括第一P溝道晶體管和第一N溝道晶體管，該第一P溝道晶體管和該第一N溝道晶體管的柵極都連接到該第一端子，以及該單向器件設(shè)置在該第一P溝道晶體管和該第一電源電壓之間，并且將來(lái)自該第一電源電壓的電流提供給該第一P溝道晶體管的源極；以及該電平轉(zhuǎn)換器電路包括第二和第三反相器，它們?cè)O(shè)置在該第一輸入緩沖器電路的輸出與該第二端子之間，并且使用該第二電源電壓，以及串聯(lián)連接，該第二反相器的輸入和該第三反相器的輸出連接到該第一輸入緩沖器電路的輸出；其中，該第二反相器的電路閾值被設(shè)定為低于通過(guò)從該第一電源電壓中減去該單向器件的電壓降所獲得的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該信號(hào)路徑構(gòu)成單向信號(hào)處理路徑，在該單向信號(hào)處理路徑中，該第一端子用作輸入端子以及該第二端子用于輸出端子，以及通過(guò)一個(gè)控制電路控制該單向信號(hào)處理路徑的單向信號(hào)處理，其中，該控制信號(hào)根據(jù)從一個(gè)控制端子輸入的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)；以及該電平轉(zhuǎn)換器電路設(shè)置在至少該單向信號(hào)處理路徑中的第一輸入緩沖器電路之后的級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該單向器件包括第二P溝道晶體管，它設(shè)置在該第一反相器的第一P溝道晶體管的源極與該第一電源電壓之間，并且它的柵極連接在該第一P溝道晶體管的源極和其漏極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該單向器件由二極管器件組成，該二極管器件包括連接到該第一電源電壓的陰極以及連接到該第一P溝道晶體管之源極的陽(yáng)極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路和該第一邏輯電路包括一個(gè)串聯(lián)反相器電路，該串聯(lián)反相器電路包括一個(gè)該第二和第三反相器的串聯(lián)連接部件，該第二和第三反相器反向地并聯(lián)在該第一輸入緩沖器電路與該第二端子之間，其中，該第二端子是輸出端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路包括該串聯(lián)反相器電路，該串聯(lián)反相器電路包括該第二和第三反相器的串聯(lián)連接部件，該第二和第三反相器反向地并聯(lián)在該第一輸入緩沖器電路與該第二端子之間，其中，該第二端子是輸出端子，以及該第一邏輯電路包括第四反相器，該第四反相器連接在該串聯(lián)反相器電路的第二反相器的輸入節(jié)點(diǎn)與該第二端子之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該第二和第四反相器包括一個(gè)第五反相器，以及該第五反相器串聯(lián)連接到第一信號(hào)提供路徑上，該第五反相器的輸出被提供給該第三反相器的輸入，以及該第三反相器的輸出被提供給該第五反相器的輸入。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路和該邏輯電路包括第五反相器，串聯(lián)連接到該第一輸入緩沖器電路與該第二端子之間的單向信號(hào)處理路徑上，其中，該第二端子是輸出端子；以及該第二反相器設(shè)置在從該第五反相器的輸出節(jié)點(diǎn)反饋到輸入節(jié)點(diǎn)的信號(hào)路徑上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路包括該串聯(lián)反相器電路，該串聯(lián)反相器電路包括該第二和第三反相器的串聯(lián)連接部件，該第二和第三反相器反向地并聯(lián)在該第一緩沖器電路與該第二端子之間，其中，該第二端子是輸出端子；以及該第一邏輯電路包括一個(gè)第四反相器，該第四反相器設(shè)置在該第一端子與該第一輸入緩沖器電路之間，其中，該第一端子是輸入端子。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該控制電路根據(jù)從該控制端子輸入的第二電源電壓的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生第二電源電壓的控制信號(hào)，以及將第二電源電壓的控制信號(hào)提供給該電平轉(zhuǎn)換器電路以及設(shè)置在該第一邏輯電路與該第二端子之間的第一輸出緩沖器電路，其中，該第二端子是輸出端子。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該控制電路包括控制部分，用于根據(jù)從該控制端子輸入的第一電源電壓的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生第一電源電壓的控制信號(hào)；以及電平轉(zhuǎn)換部分，用于轉(zhuǎn)換從控制部分輸出的第一電源電壓的控制信號(hào)的電平，以產(chǎn)生第二電源電壓的控制信號(hào)，以及將第二電源電壓的控制信號(hào)提供給該電平轉(zhuǎn)換器電路和設(shè)置在該第一邏輯電路與該第二端子之間的第一輸出緩沖器電路，其中，該第二端子是輸出端子。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該信號(hào)路徑包括一個(gè)雙向信號(hào)處理路徑，該雙向信號(hào)處理路徑包括第一方向信號(hào)處理路徑以及第二方向信號(hào)處理路徑，其中，在該第一方向信號(hào)處理路徑中，該第一端子用作輸入端子以及該第二端子用作輸出端子，以及在該第二方向信號(hào)處理路徑中，該第二端子用作輸入端子以及該第一端子用作輸出端子，由一個(gè)控制電路控制該雙向信號(hào)處理路徑的雙向信號(hào)處理，其中，該控制電路根據(jù)從控制端子輸入的觸發(fā)信號(hào)以及從方向指示端子輸入的處理方向指示信號(hào)來(lái)產(chǎn)生第一和第二方向控制信號(hào)，以及該電平轉(zhuǎn)換器電路設(shè)置在至少第一方向信號(hào)處理路徑中的第一輸入緩沖器電路之后的級(jí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該第一方向信號(hào)處理路徑包括第一輸入緩沖器電路，該第一電源電壓的信號(hào)經(jīng)由構(gòu)成輸入端子的第一端子輸入到第一輸入緩沖器電路；第一輸出緩沖器電路，用于經(jīng)由構(gòu)成輸出端子的第二端子輸出第二電源電壓的信號(hào)；電平轉(zhuǎn)換器電路，設(shè)置在第一輸入緩沖器電路和第一輸出緩沖器電路之間，并且將來(lái)自第一電源電壓的電平轉(zhuǎn)換為第二電源電壓，以及第一邏輯電路，設(shè)置在第一方向信號(hào)處理路徑中的第一端子與第一輸出緩沖器電路之間的一特定部分，第二方向信號(hào)處理路徑包括第二輸入緩沖器電路，該第二電源電壓的信號(hào)經(jīng)由構(gòu)成輸入端子的第二端子輸入到第二輸入緩沖器電路；第二輸出緩沖器電路，用于經(jīng)由構(gòu)成輸出端子的第二端子輸出第二電源電壓的信號(hào)；以及第二邏輯電路，設(shè)置在第二方向信號(hào)處理路徑中的第二端子與第二輸出緩沖器電路之間的一特定部分，以及控制電路輸入觸發(fā)信號(hào)和第一或者第二電源電壓的處理方向指示信號(hào)，以及產(chǎn)生第二電源電壓的控制信號(hào)，以控制第一和第二輸出緩沖器電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該單向器件包括第二P溝道晶體管，設(shè)置在第一反相器的第一P溝道晶體管的源極與第一電源電壓之間，并且其柵極連接在第一P溝道晶體管的源極與其漏極之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該單向器件由二極管器件組成，該二極管器件包括接到第一電源電壓的陰極以及連接到第一P溝道晶體管之源極的陽(yáng)極。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路和該第一邏輯電路包括一串聯(lián)反相器電路，該串聯(lián)反相器電路包括第二和第三反相器的串聯(lián)連接部件，該第二和第三反相器反向地并聯(lián)在第一輸入緩沖器電路和第二端子之間，其中，第二端子是輸出端子。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換器電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路包括該串聯(lián)反相器電路包括第二和第三反相器的串聯(lián)連接部件，該第二和第三反相器反向地并聯(lián)在第一輸入緩沖器電路與第二端子之間，其中，第二端子是輸出端子，以及該第一邏輯電路包括第四反相器，該第四反相器連接在串聯(lián)反相器電路的第二反相器的輸入節(jié)點(diǎn)與第二端子之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該第二和第四反相器包括一個(gè)第五反相器，以及該第五反相器串聯(lián)連接到第一信號(hào)提供路徑，該第五反相器的輸出被提供給第三反相器的輸入，以及該第三反相器的輸入被提供給第五反相器的輸入。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路和該邏輯電路包括第五反相器，串聯(lián)連接到第一輸入緩沖器電路與第二端子之間的單向信號(hào)處理路徑，其中，第二端子是輸入端子；以及第二反相器設(shè)置在從第五反相器的輸出節(jié)點(diǎn)反饋到輸入節(jié)點(diǎn)的信號(hào)路徑上。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該電平轉(zhuǎn)換器電路包括串聯(lián)反相器電路，該串聯(lián)反相器電路包括該第二和第三反相器的串聯(lián)連接部件，該第二和第三反相器反向地并聯(lián)在該第一輸入緩沖器電路與該第二端子之間，其中，第二端子是輸出端子，以及該第一邏輯電路包括第四反相器，該第四反相器設(shè)置在該第一端子與該第一輸入緩沖器電路之間，其中，第一端子是輸入端子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路，具有用于低電源電壓之信號(hào)的第一端子；用于比低電源電壓高的高電源電壓之信號(hào)的第二端子；電平轉(zhuǎn)換器，設(shè)置在從第一端子到第二端子的信號(hào)路徑上，用以將低電源電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成高電源電壓信號(hào)，以及第一輸入緩沖器電路，包括P1和N1的第一反相器，P1和N1的柵極都連接到第一端子；以及單向器件，設(shè)置在低電源電壓與P1的源極之間。電平轉(zhuǎn)換器包括第二和第三反相器，它們?cè)O(shè)置在該第一輸入緩沖器的輸出與第二端子之間，并且使用高電源電壓以及串聯(lián)連接，第一輸入緩沖器的輸出被提供給第二反相器的輸入和第三反相器的輸出，以及使用高電源電壓的第二反相器的電路閾值被設(shè)定為低于通過(guò)從低電源電壓減去單向器件所消耗的電壓降所獲得的電壓。用于計(jì)算低或者高電源電壓的第一邏輯電路設(shè)置在信號(hào)路徑的特定部分，以及第一邏輯電路的電路閾值被設(shè)置為低于通過(guò)從低電源電壓中減去單向器件所消耗的電壓降所獲得的電壓。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK1630192SQ200410102198
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者瀧場(chǎng)明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝