一种双通道复用电平转换电路的制作方法

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种双通道复用电平转换电路。

背景技术：

电平转换芯片是集成电路中的常见芯片类型之一，其广泛应用于数据传输、逻辑控制、数模转换等系统中。其作用是将一端较低/较高电压域下的逻辑电平信号传输至另一端较高/较低电压域，并在传输过程中尽可能减小传输延时，同时保持信号的完整性。

电平转换芯片的一种常见的架构如图1所示，该架构可以同时支持漏端开路输出或者推挽输出，但这种架构通常带宽较小，只支持2m～20mbps的信号传输。其中，mp1管、mp2管为端口上拉开关管，用于加速端口的上拉速度，减小传输的延时，one-shot模块为上拉管的控制模块。端口a_port和端口b_port分别在vcca电源域和vccb电源域下，mn1管在传输高电平时用于隔离a_port端口和b_port端口的端口信号，在传输低电平时可以通过导通加速信号的传输。vb模块为mn1的偏置模块，用于给mn1的栅端提供合适的电压偏置，使其可以在传输低电平时快速导通，传输高电平时快速关断并保持截止。

图2为另一种支持高速推挽输出接口的电平转换电路原理图，这种结构通常带宽较大，可支持到40m～100mbps的信号传输。其中，inv1和inv2为从a端口到b端口的信号传输通路，inv3和inv4为从b端口到a端口的信号传输通路，mp1和mp2分别为a端口和b端口的上拉管，当one-shot模块检测到输入信号的上升沿后会开启上拉管，以提高输出端口上升沿的速度。

由图1和图2可知，两种结构的电路有相似的模块单元，但却因各自结构的限制无法互相兼容。比如采用图1结构的芯片无法适用于带宽大于20mhz的高速推挽输出接口，而采用图2结构的芯片则无法兼容开漏输出的接口应用，这就使得在实际应用中不仅需要根据接口的类型和传输速率选择合适的架构，而且在接口速率改变之后需要更换芯片，这就对芯片的应用产生了很大的影响，提高了应用难度和系统成本。

技术实现要素：

本发明提供一种双通道复用电平转换电路，通过信号传输路径复用的思路，解决了现有的电平转换芯片结构单一、无法相互兼容的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种双通道复用电平转换电路，包括：单脉冲加速复用模块、高速推挽接口通路和开漏接口通路；其中：

所述单脉冲加速复用模块分别与第一电源、第二电源和所述高速推挽接口通路相连；

所述高速推挽接口通路分别与第一端口、第二端口和所述开漏接口通路相连；

所述开漏接口通路与通路选择端口相连。

优选地，所述单脉冲加速复用模块包括：第一开关管、第二开关管、第一单脉冲加速信号产生模块和第二单脉冲加速信号产生模块；其中：

所述第一开关管的第一端与所述第一电源相连，所述第一开关管的第二端分别与所述高速推挽接口通路和所述第二单脉冲加速信号产生模块的第一端相连，所述第一开关管的第三端与所述第一单脉冲加速信号产生模块的第一端相连；

所述第一单脉冲加速信号产生模块的第三端与所述第一电源相连，所述第一单脉冲加速信号产生模块的第二端与所述第二开关管的第二端相连；

所述第二单脉冲加速信号产生模块的第三端与所述第二电源相连，所述第二单脉冲加速信号产生模块的第二端与所述第二开关管的第三端相连；

所述第二开关管的第一端与所述第二电源相连，所述第二开关管的第二端分别与所述第一单脉冲加速信号产生模块的第二端和所述高速推挽接口通路相连。

优选地，所述高速推挽接口通路包括：第一传输门、第一反相器、第二反相器、第一电阻、第二传输门、第三开关管、第二电阻、第三反相器、第四反相器和第四开关管；其中：

第一传输门的的第一端分别与所述第一端口、所述第一开关管的第二端、所述第二单脉冲加速信号产生模块的第一端和所述开漏接口通路相连，所述第一传输门的第二端与所述第一反相器的第一端相连，所述第一传输门的第三端为通路选择端口，所述第一传输门的第四端为电平输出端口；

所述第一反相器的第二端与所述第二反相器的第一端相连，所述第一反相器的第三端与所述第一电源相连；

所述第二反相器的第二端与所述第一电阻的第一端相连，所述第二反相器的第三端与所述第二电源相连；

所述第一电阻的第二端分别与所述第二传输门的第一端和所述第四开关管的第二端相连；

所述第二传输门的第二端分别与所述第二端口、第二开关管的第二端、所述第一单脉冲加速信号产生模块的第二端和所述开漏接口通路相连，所述第二传输门的第三端为通路选择端口，所述第二传输门的第四端为电平输出端口；

所述第三开关管的第三端与所述电平输出端口相连，所述第三开关管的第一端接地，所述第三开关管的第二端分别与所述第一传输门的第二端和所述第二电阻的第一端相连；

所述第二电阻的第二端与所述第三反相器的第二端相连；

所述第三反相器的第一端与所述第四反相器的第二端相连，所述第三反相器的第三端与所述第一电源相连；

所述第四反相器的第一端分别与所述第四开关管的第二端和所述第一电阻的第二端相连，所述第四反相器的第三端与所述第二电源相连；

所述第四开关管的第三端与所述电平输出端口相连，所述第四开关管的第一端接地。

优选地，所述开漏接口通路包括：第五反相器、第五开关管、第六开关管和驱动模块；其中：

所述第五反相器的第一端与所述通路选择端口相连，所述第五反相器的第二端与所述电平输出端口相连，所述第五反相器的第三端与所述第五开关管的第三端相连；

所述第五开关管的第一端接地，所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第三端相连；

所述第六开关管的第二端与所述第一端口相连，所述第六开关管的第一端与所述第二端口相连，所述第六开关管的第三端与所述驱动模块相连。

本发明提供的一种双通道复用电平转换电路，包括：单脉冲加速复用模块、高速推挽接口通路和开漏接口通路；其中：单脉冲加速复用模块分别与第一电源、第二电源和高速推挽接口通路相连；高速推挽接口通路分别与第一端口、第二端口和开漏接口通路相连；开漏接口通路与通路选择端口相连。本发明通过信号传输路径复用的思路，解决了现有的电平转换芯片结构单一、无法相互兼容的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种电平转换芯片的电路拓扑图；

图2为现有技术提供的一种支持高速推挽输出接口的电平转换电路拓扑图；

图3为本发明提供的一种双通道复用电平转换电路实施例1的示意图；

图4为本发明提供的一种双通道复用电平转换电路实施例2的示意图；

图5为本发明提供的一种双通道复用电平转换电路实施例3的示意图；

图6为本发明提供的一种双通道复用电平转换电路实施例4的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图3所示，为本发明公开的一种双通道复用电平转换电路实施例1的示意图，所述双通道复用电平转换电路可以包括：单脉冲加速复用模块301、高速推挽接口通路302和开漏接口通路303；其中：

单脉冲加速复用模块301分别与第一电源vcca、第二电源vccb和高速推挽接口通路302相连；

高速推挽接口通路302分别与第一端口a_port、第二端口b_port和开漏接口通路303相连；

开漏接口通路303与通路选择端口tb相连。

综上所述，在上述实施例中，双通道复用电平转换电路，包括：单脉冲加速复用模块、高速推挽接口通路和开漏接口通路；其中：单脉冲加速复用模块分别与第一电源、第二电源和高速推挽接口通路相连；高速推挽接口通路分别与第一端口、第二端口和开漏接口通路相连；开漏接口通路与通路选择端口相连。本发明通过信号传输路径复用的思路，解决了现有的电平转换芯片结构单一、无法相互兼容的问题。

如图4所示，为本发明公开的一种双通道复用电平转换电路实施例2的示意图，所述双通道复用电平转换电路可以包括：单脉冲加速复用模块401、高速推挽接口通路402和开漏接口通路403；其中：

单脉冲加速复用模块401分别与第一电源vcca、第二电源vccb和高速推挽接口通路402相连；

高速推挽接口通路402分别与第一端口a_port、第二端口b_port和开漏接口通路403相连；

开漏接口通路403与通路选择端口tb相连。

具体的，如图4所示，单脉冲加速复用模块401包括：第一开关管mp1、第二开关管mp2、第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1和第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2；其中：

第一开关管mp1的第一端与第一电源vcca相连，第一开关管mp1的第二端分别与高速推挽接口通路402和第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第一端相连，第一开关管mp1的第三端与第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第一端相连；

第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第三端与第一电源vcca相连，第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端与第二开关管mp2的第二端相连；

第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第三端与第二电源vccb相连，第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第二端与第二开关管mp2的第三端相连；

第二开关管mp2的第一端与第二电源vccb相连，所述第二开关管mp2的第二端分别与第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端和高速推挽接口通路402相连。

如图5所示，为本发明公开的一种双通道复用电平转换电路实施例3的示意图，所述双通道复用电平转换电路可以包括：单脉冲加速复用模块501、高速推挽接口通路502和开漏接口通路503；其中：

单脉冲加速复用模块501分别与第一电源vcca、第二电源vccb和高速推挽接口通路502相连；

高速推挽接口通路502分别与第一端口a_port、第二端口b_port和开漏接口通路503相连；

开漏接口通路503与通路选择端口tb相连。

具体的，如图5所示，单脉冲加速复用模块501包括：第一开关管mp1、第二开关管mp2、第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1和第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2；其中：

第一开关管mp1的第一端与第一电源vcca相连，第一开关管mp1的第二端分别与高速推挽接口通路502和第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第一端相连，第一开关管mp1的第三端与第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第一端相连；

第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第三端与第一电源vcca相连，第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端与第二开关管mp2的第二端相连；

第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第三端与第二电源vccb相连，第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第二端与第二开关管mp2的第三端相连；

第二开关管mp2的第一端与第二电源vccb相连，所述第二开关管mp2的第二端分别与第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端和高速推挽接口通路502相连。

具体的，如图5所示，高速推挽接口通路502包括：第一传输门tg1、第一反相器inv1、第二反相器inv2、第一电阻r1、第二传输门tg2、第三开关管mn1、第二电阻r2、第三反相器inv4、第四反相器inv3和第四开关管mn2；其中：

第一传输门tg1的第一端分别与第一端口a_port、第一开关管mp1的第二端、第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第一端和开漏接口通路503相连，第一传输门tg1的第二端与第一反相器inv1的第一端相连，第一传输门tg1的第三端为通路选择端口tb，第一传输门tg1的第四端为电平输出端口tbn；

第一反相器inv1的第二端与第二反相器inv2的第一端相连，第一反相器inv1的第三端与第一电源vcca相连；

第二反相器inv2的第二端与第一电阻r1的第一端相连，第二反相器inv2的第三端与第二电源vccb相连；

第一电阻r1的第二端分别与第二传输门tg2的第一端和第四开关管mn2的第二端相连；

第二传输门tg2的第二端分别与第二端口b_port、第二开关管mp2的第二端、第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端和开漏接口通路603相连，第二传输门tg2的第三端为通路选择端口tb，第二传输门tg2的第四端为电平输出端口tbn；

第三开关管mn1的第三端与电平输出端口tbn相连，第三开关管mn1的第一端接地，第三开关管mn1的第二端分别与第一传输门tg1的第二端和第二电阻r2的第一端相连；

第二电阻r2的第二端与第三反相器inv4的第二端相连；

第三反相器inv4的第一端与第四反相器inv3的第二端相连，第三反相器inv4的第三端与第一电源vcca相连；

第四反相器inv3的第一端分别与第四开关管mn2的第二端和第一电阻r1的第二端相连，第四反相器inv3的第三端与第二电源vccb相连；

第四开关管mn2的第三端与电平输出端口tbn相连，第四开关管mn2的第一端接地。

如图6所示，为本发明公开的一种双通道复用电平转换电路实施例4的示意图，所述双通道复用电平转换电路可以包括：单脉冲加速复用模块601、高速推挽接口通路602和开漏接口通路603；其中：

单脉冲加速复用模块601分别与第一电源vcca、第二电源vccb和高速推挽接口通路602相连；

高速推挽接口通路602分别与第一端口a_port、第二端口b_port和开漏接口通路603相连；

开漏接口通路603与通路选择端口tb相连。

具体的，如图6所示，单脉冲加速复用模块601包括：第一开关管mp1、第二开关管mp2、第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1和第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2；其中：

第一开关管mp1的第一端与第一电源vcca相连，第一开关管mp1的第二端分别与高速推挽接口通路602和第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第一端相连，第一开关管mp1的第三端与第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第一端相连；

第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第三端与第一电源vcca相连，第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端与第二开关管mp2的第二端相连；

第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第三端与第二电源vccb相连，第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第二端与第二开关管mp2的第三端相连；

第二开关管mp2的第一端与第二电源vccb相连，所述第二开关管mp2的第二端分别与第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端和高速推挽接口通路602相连。

具体的，如图6所示，高速推挽接口通路602包括：第一传输门tg1、第一反相器inv1、第二反相器inv2、第一电阻r1、第二传输门tg2、第三开关管mn1、第二电阻r2、第三反相器inv4、第四反相器inv3和第四开关管mn2；其中：

第一传输门tg1的第一端分别与第一端口a_port、第一开关管mp1的第二端、第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2的第一端和开漏接口通路603相连，第一传输门tg1的第二端与第一反相器inv1的第一端相连，第一传输门tg1的第三端为通路选择端口tb，第一传输门tg1的第四端为电平输出端口tbn；

第一反相器inv1的第二端与第二反相器inv2的第一端相连，第一反相器inv1的第三端与第一电源vcca相连；

第二反相器inv2的第二端与第一电阻r1的第一端相连，第二反相器inv2的第三端与第二电源vccb相连；

第一电阻r1的第二端分别与第二传输门tg2的第一端和第四开关管mn2的第二端相连；

第二传输门tg2的第二端分别与第二端口b_port、第二开关管mp2的第二端、第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1的第二端和开漏接口通路603相连，第二传输门tg2的第三端为通路选择端口tb，第二传输门tg2的第四端为电平输出端口tbn；

第三开关管mn1的第三端与电平输出端口tbn相连，第三开关管mn1的第一端接地，第三开关管mn1的第二端分别与第一传输门tg1的第二端和第二电阻r2的第一端相连；

第二电阻r2的第二端与第三反相器inv4的第二端相连；

第三反相器inv4的第一端与第四反相器inv3的第二端相连，第三反相器inv4的第三端与第一电源vcca相连；

第四反相器inv3的第一端分别与第四开关管mn2的第二端和第一电阻r1的第二端相连，第四反相器inv3的第三端与第二电源vccb相连；

第四开关管mn2的第三端与电平输出端口tbn相连，第四开关管mn2的第一端接地。

具体的，如图6所示，开漏接口通路603包括：第五反相器inv5、第五开关管mn3、第六开关管mn4和驱动模块vb；其中：

第五反相器inv5的第一端与通路选择端口tb相连，第五反相器inv5的第二端与电平输出端口tbn相连，第五反相器inv5的第三端与第五开关管mn3的第三端相连；

第五开关管mn3的第一端接地，第五开关管mn3的第二端与第六开关管mn4的第三端相连；

第六开关管mn4的第二端与第一端口a_port相连，第六开关管mn4的第一端与第二端口b_port相连，第六开关管mn4的第三端与驱动模块vb相连。

具体的，如图6所示，本发明由单脉冲加速复用模块601、高速推挽接口通路模块602、开漏接口通路模块603三部分组成。vb为第五开关管mn3的栅端驱动模块，tb为通路选择端口。

当应用需要该电平转换芯片传输高速推挽接口信号时，设置通路选择端口tb为高电平，则电平输出端口tbn为低电平。此时第五开关管mn3导通，vout_vb＝0，即开漏接口通路中的第六开关管mn4截止，该通路关断，不会影响高速推挽接口通路。同时，第三开关管mn1和第四开关管mn2截止，第一传输门tg1和第二传输门tg2导通，如果信号从第一端口a_port输入，则依次通过第一传输门tg1，第一反相器inv1，第二反相器inv2，第一电阻r1，第二传输门tg2后输出至第二端口b_port，并将第一电源vcca下的逻辑信号转换至第二电源vccb，第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2和第二开关管mp2用于对该方向的输出进行加速；如果信号从第二端口b_port输入，则依次通过第二传输门tg2，第四反相器inv3，第三反相器inv4，第二电阻r2，第一传输门tg1后输出至第一端口a_port，并将第二电源vccb的逻辑信号转换至第一电源vcca，第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1和第一开关管mp1用于对该方向的输出进行加速。

当应用需要该电平转换芯片传输开漏接口信号时，设置通路选择端口tb为低电平，则电平输出端口tbn为高电平。此时第五开关管mn3管截止，第三开关管mn1的栅端驱动模块vb正常工作，其输出out_vb将第三开关管mn1偏置在合适的工作点，使其能正常传输逻辑信号。同时，第一传输门tg1和第二传输门tg2关断，第三开关管mn1和第四开关管mn2导通，将a1节点和b1节点下拉至地，使高速推挽接口通路关断，不会影响开漏接口通路。如果信号从第一端口a_port输入，则通过第六开关管mn4后传输出至第二端口b_port，并将第一电源vcca的逻辑信号转换至第二电源vccb，第二单脉冲加速信号产生模块one-shot2和第二开关管mp2用于对该方向的输出进行加速；如果信号从第二端口b_port输入，则通过第六开关管mn4后传输出至第一端口a_port，并将第二电源vccb的逻辑信号转换至第一电源vcca，第一单脉冲加速信号产生模块one-shot1和第一开关管mp1用于对该方向的输出进行加速。

特别需要说明的是，通路选择端口tb对于芯片来说不一定输入管脚，也可以是内部控制单元的切换控制，也可以是芯片生产时通过effuse来对版本进行控制的处理。以图6为例，本发明所提的电路结构、其中模块电路原理图以及电路工作原理与之类似的电路结构均在本发明专利的保护范围之内。

综上所述，本发明公开的双通路复用电平转换电路的芯片面积小、集成度高、兼容性强、芯片应用范围广等特性，本发明的双通路复用电平转换电路可广泛应用于对电平转换和信号传输有较高需求的应用中。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。