本發(fā)明涉及電平位移電路領(lǐng)域，具體涉及一種基于負(fù)壓檢測(cè)和帶隙基準(zhǔn)的正負(fù)壓動(dòng)態(tài)偏置電平位移電路。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)電平位移電路無(wú)法根據(jù)電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)于一個(gè)變化電源電壓甚至負(fù)電壓的應(yīng)用，傳統(tǒng)電平位移電路無(wú)法根據(jù)電源電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)從而導(dǎo)致信號(hào)傳輸位移過(guò)程中信號(hào)的上升/下降沿失真，在高速信號(hào)傳輸應(yīng)用中會(huì)造成信號(hào)占空比失真、甚至信號(hào)丟幀導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種基于負(fù)壓檢測(cè)和帶隙基準(zhǔn)的正負(fù)壓動(dòng)態(tài)偏置電平位移電路，解決電源電壓變化甚至負(fù)電壓所引起的信號(hào)傳輸失真，從而提高在高速信號(hào)傳輸時(shí)電平位移過(guò)程中信號(hào)的高還原性。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

基于負(fù)壓檢測(cè)和帶隙基準(zhǔn)的正負(fù)壓動(dòng)態(tài)偏置電平位移電路，包括電源電壓檢測(cè)器、自適應(yīng)偏置電路和電平位移電路，其中，

所述電源電壓檢測(cè)器偵測(cè)芯片負(fù)電源電壓和正電源電壓，將負(fù)電源電壓、正電源電壓與地電平分別進(jìn)行比較，當(dāng)正電源電壓達(dá)到設(shè)定值且負(fù)電源電壓達(dá)到閾值時(shí)輸出負(fù)電源電壓信號(hào)；

所述自適應(yīng)偏置電路根據(jù)負(fù)電源電壓信號(hào)及電源電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)偏置電流；

所述電平位移電路根據(jù)上述正電源電壓、上述負(fù)電源電壓信號(hào)及上述偏置電流對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行電平位移，得到不隨電源電壓變化且具有固定上升下降沿延遲的開(kāi)關(guān)信號(hào)。

作為優(yōu)選，所述電源電壓檢測(cè)器包括正電源電壓比較器、負(fù)電源電壓比較器、觸發(fā)鎖存器和信號(hào)放大器，其中，

所述正電源電壓比較器偵測(cè)正電源電壓，當(dāng)正電源電壓大于設(shè)定值時(shí)輸出正電源電壓；

所述負(fù)電源電壓比較器偵測(cè)負(fù)電源電壓，負(fù)電源電壓達(dá)到閾值時(shí)時(shí)輸出負(fù)電源電壓；

所述觸發(fā)鎖存器在負(fù)電源電壓比較器輸出負(fù)電源電壓時(shí)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行鎖存；

所述信號(hào)放大器放大觸發(fā)鎖存器的輸出信號(hào)并輸出。

作為優(yōu)選，所述自適應(yīng)偏置電路包括基準(zhǔn)電壓源、可調(diào)節(jié)偏置電流源、偏置電路，其中，

所述可調(diào)節(jié)偏置電流源根據(jù)負(fù)電源電壓信號(hào)、正電源電壓、基準(zhǔn)電壓源輸出的基準(zhǔn)偏置電壓生成偏置電流信號(hào)；

所述偏置電路對(duì)偏置電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)以輸出偏置信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述自適應(yīng)偏置電路還包括啟動(dòng)電路，所述啟動(dòng)電路在電源正常上電后啟動(dòng)偏置電路。

作為優(yōu)選，所述電平位移電路包括高電平位移電路、低電平位移電路和驅(qū)動(dòng)電路，其中，

所述高電平位移電路將正電源電壓根據(jù)偏置電流信號(hào)進(jìn)行位移；

所述低電平位移電路將負(fù)電源電壓根據(jù)偏置電流信號(hào)進(jìn)行位移；

所述驅(qū)動(dòng)電路對(duì)位移后的信號(hào)進(jìn)行放大。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)正負(fù)電源電壓來(lái)調(diào)節(jié)偏置電流，電平位移電路對(duì)根據(jù)該偏置電流對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行電平位移，得到全電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)保證在高速信號(hào)傳輸時(shí)電平位移過(guò)程信號(hào)的高還原性。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的原理框圖。

圖2是本發(fā)明的電源電壓檢測(cè)器的電路原理圖。

圖3是本發(fā)明的自適應(yīng)偏置電路的原理框圖。

圖4是本發(fā)明的自適應(yīng)偏置電路的具體電路圖。

圖5是本發(fā)明的電平位移電路的原理框圖。

圖6是本發(fā)明的電平位移電路的具體電路圖。

圖7本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例圖。

圖8是本發(fā)明高速輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)的時(shí)序圖。

圖9是圖8的信號(hào)經(jīng)本發(fā)明電平位移后的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

如圖1所示基于負(fù)壓檢測(cè)和帶隙基準(zhǔn)的正負(fù)壓動(dòng)態(tài)偏置電平位移電路，包括電源電壓檢測(cè)器101、自適應(yīng)偏置電路102和電平位移電路103，其中，

所述電源電壓檢測(cè)器101偵測(cè)芯片負(fù)電源電壓VS-和正電源電壓VS+，將負(fù)電源電壓VS-、正電源電壓VS+與地電平GND分別進(jìn)行比較，當(dāng)正電源電壓達(dá)到設(shè)定值且負(fù)電源電壓達(dá)到閾值時(shí)輸出負(fù)電源電壓信號(hào)；

所述自適應(yīng)偏置電路102根據(jù)負(fù)電源電壓信號(hào)及電源電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)偏置電流；

所述電平位移電路103根據(jù)上述正電源電壓VS+、上述負(fù)電源電壓信號(hào)及上述偏置電流對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行電平位移，得到不隨電源電壓變化且具有固定上升下降沿延遲的開(kāi)關(guān)信號(hào)。

圖1中，V1表示高速驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)，V2表示電平位移后的信號(hào)。

實(shí)施例2

本發(fā)明的電平位移電路采用動(dòng)態(tài)自適應(yīng)偏置調(diào)節(jié)技術(shù)，由電源電壓檢測(cè)器檢測(cè)正負(fù)電源電壓并與公共地電壓進(jìn)行比較得到電源電壓狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)正電源電壓達(dá)到設(shè)定正常電壓值以上且負(fù)電壓低于閾值時(shí)輸出負(fù)電源電壓信號(hào)，其中一般正電源電壓正常值設(shè)定為5V，負(fù)電壓低于閾值-2V即輸出負(fù)電源電壓狀態(tài)信號(hào)。本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上對(duì)各電路進(jìn)行了細(xì)化，具體的即，電源電壓檢測(cè)器包括正電源電壓比較器201、負(fù)電源電壓比較器202、觸發(fā)鎖存器204和信號(hào)放大器203，其中，正電源電壓比較器201偵測(cè)正電源電壓，其包括兩個(gè)輸入信號(hào)，即正電源電壓VS+和公共地信號(hào)，當(dāng)正電源電壓VS+大于設(shè)定值時(shí)輸出正電源電壓；負(fù)電源電壓比較器202偵測(cè)負(fù)電源電壓，其包括兩個(gè)輸入信號(hào)，即負(fù)電源電壓VS-和公共地信號(hào)，負(fù)電源電壓達(dá)到閾值時(shí)時(shí)輸出負(fù)電源電壓；觸發(fā)鎖存器204在負(fù)電源電壓比較器輸出負(fù)電源電壓時(shí)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行鎖存；信號(hào)放大器203放大觸發(fā)鎖存器204的輸出信號(hào)并輸出。電源電壓檢測(cè)器的具體可實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖3所示，自適應(yīng)偏置電路102包括基準(zhǔn)電壓源301、可調(diào)節(jié)偏置電流源302、偏置電路304，其中，可調(diào)節(jié)偏置電流源302根據(jù)負(fù)電源電壓VS-、正電源電壓VS+、基準(zhǔn)電壓源輸出的基準(zhǔn)偏置電壓生成偏置電流信號(hào)；

偏置電路304對(duì)偏置電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)以輸出偏置信號(hào)。

自適應(yīng)偏置電路102還包括啟動(dòng)電路303，所述啟動(dòng)電路303在電源正常上電后啟動(dòng)偏置電路。

如圖4所示為自適應(yīng)偏置電路102的具體實(shí)施電路圖，當(dāng)芯片負(fù)電源電壓Vs-接近于系統(tǒng)GND的電壓0V時(shí)，控制信號(hào)CTR1=0和CTR2=1，控制電路中的傳輸門導(dǎo)通，下拉管X1導(dǎo)通，輸出偏置電流信號(hào)Vbias。當(dāng)芯片負(fù)電源Vs-變得很低時(shí)，偏置電流會(huì)隨著電源正電壓Vs+的減小而減小。此時(shí)，電源電壓檢測(cè)電路發(fā)出控制信號(hào)，關(guān)閉傳輸門，使得下拉管X1關(guān)閉。最終使得偏置電流盡可能的增大，來(lái)保證電平移位電路正常工作。

如圖5所示，電平位移電路包括高電平位移電路401、低電平位移電路402和驅(qū)動(dòng)電路403，其中，高電平位移電路401將正電源電壓VS+根據(jù)偏置電流信號(hào)進(jìn)行位移；低電平位移電路402將負(fù)電源電壓VS-根據(jù)偏置電流信號(hào)進(jìn)行位移；驅(qū)動(dòng)電路403對(duì)位移后的信號(hào)進(jìn)行放大。還可在高電平位移電路401和低電平位移電路402輸入系統(tǒng)開(kāi)關(guān)信號(hào)。

如圖6所示為電平位移電路103的具體實(shí)施電路圖，當(dāng)正電源電壓高，負(fù)電源電壓接近系統(tǒng)GND電壓0V時(shí)，傳輸門X6導(dǎo)通，X2參與開(kāi)關(guān)信號(hào)傳輸，增加下拉電流能力。當(dāng)輸入信號(hào)IN為低時(shí)，輸入信號(hào)的下拉管導(dǎo)通，A3在電阻R3的作用下完成電平轉(zhuǎn)移的功能。隨后信號(hào)A2被上拉管X5拉至高電平，驅(qū)動(dòng)后級(jí)電路。

當(dāng)正電源電壓較低，負(fù)電源電壓低于-2V時(shí)，傳輸門關(guān)斷，X2不導(dǎo)通，因此不會(huì)參與開(kāi)關(guān)信號(hào)傳輸，減小下拉電流能力。同時(shí)為了進(jìn)一步的降低在低輸入電壓低電平時(shí)下拉管的漏電問(wèn)題，如圖所示還引入了X4。X4的源端是接系統(tǒng)GND的，而不是接負(fù)電源電壓Vs-，這樣在低輸入電壓低電平時(shí)該管反向?qū)?，有效減小了漏電流，該管在高輸入電壓時(shí)對(duì)電路無(wú)特殊作用。

圖7是本發(fā)明所述的正負(fù)壓自適應(yīng)偏置電平位移電路實(shí)施例的電路圖，具體實(shí)施時(shí)，電源電壓檢測(cè)器通過(guò)對(duì)正電源電壓VS+，負(fù)電源電壓VS-，公共地GND進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)信號(hào)提供給自適應(yīng)偏置電路，由偏置電路根據(jù)檢測(cè)信號(hào)調(diào)節(jié)偏置電流提供給電平位移電路對(duì)高速輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)IN進(jìn)行電平位移，并放大后輸出至驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路將該信號(hào)進(jìn)行放大并驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載。

如圖8和圖9體現(xiàn)了當(dāng)正電源電壓Vs+逐漸增大，負(fù)電源電壓Vs-逐漸減小時(shí)，固定高低電平的高速開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)本發(fā)明所述的正負(fù)壓自適應(yīng)偏置電平位移電路進(jìn)行電平位移后，仍然保持穩(wěn)定的上升/下降沿延遲，同時(shí)仍然保持上升沿時(shí)間與下降沿時(shí)間基本一致的特性，對(duì)于解決電源電壓變化甚至負(fù)電壓所引起的高速開(kāi)關(guān)信號(hào)傳輸失真，從而在高速信號(hào)傳輸時(shí)電平位移過(guò)程信號(hào)的高還原性及穩(wěn)定性提供了優(yōu)秀的技術(shù)方案。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。