Ν2η的源极连接至地。PMOS管构成的电流源由宽长比小于I的PMOS管ΜΡ3-ΜΡη构成，其中所有PMOS管的栅极连接至输入PMOS管MPI的漏极。PMOS管MP3的漏极连接至输入PMOS管MPI和ΡΜ2的源极，MP3的源极与MP4的漏极相连，MP4的源极与ΜΡ5的漏极相连，以此类推，MPn的源极连接至电源，该电流源为自偏置放大器电路102的输入级提供工作电压。
[0028]NMOS管ΜΝ1-ΜΝ2η与PMOS管ΜΡ3-ΜΡη的栅极共同连接至输入PMOS管MPl的漏极构成自偏置结构，此结构因合理利用元件的功能管脚，减少了导通支路，从而降低了该部分电路的功耗。输入PMOS管ΜΡ2的漏极作为自偏置放大器的输出端。以上η为整数，其数目依据设计需求决定。
[0029]反相放大器104包括η个PMOS管与I个NMOS管，构成PMOS管与匪OS管比例不同的反相器，其中PMOS管部分由宽长比小于I的PMOS管NPl-NPn构成，PMOS管NPl的漏极连接至NMOS管NNl的漏极，NPl的源极与ΝΡ2的漏极相连，ΝΡ2的源极与ΝΡ3的漏极相连，以此类推，NPn的源极连接至电源。以上η为整数，其数目依据设计需求决定。输入端为PMOS管NPl的栅极和NMOS管NNl的栅极;输出端为PMOS管NPl的漏极和NMOS管NNl的漏极，该部分电路将阈值比较结果的输出信号放大，使其易于后级处理，且输出信号的电平与输入反相放大器104的信号电平相反。该反相放大器104亦可采用但不限于低功耗放大器等结构产生所需的输出。
[0030]施密特反相器电路105的输入端连接至反相放大器电路104的输出端，其输出端连接至输出缓冲器106的输入端;输入信号利用施密特反相器D2的阈值电压，得到满足设计需要的输出信号;施密特反相器D2的输入端存在连接至地的解耦滤波电容Cn2，用于过滤掉可能会产生误触发的毛刺信号；该解耦电容可以有多种实现形式，包括但不限于可变电容、MOM电容、M頂电容、有源器件等。其中，解耦电容亦可采用连接至电源的形式。
[0031 ]输出缓冲器106/D3的输入端连接至施密特反相器D2的输出端，其输出端连接至输出节点，用于提高输出至外部信号的驱动能力；该输出缓冲器106/D3可依据对驱动能力的需求进行取舍与调整。
[0032]该电平转换装置工作在宽电源电压域，当其工作在5V电源电压电压域时，输入节点接收到1.8V电压域下低电平的输入信号，首先通过自偏置放大器102将输入信号与阈值产生电路103产生的阈值电压相比较，区分输入信号的高低电平，判断比较结果是否与该装置工作的电源电压有相应的逻辑信号，即若输入信号电压大于阈值电压，输出高电平，若输入信号电压小于阈值电压，此时无输出；通过反向放大器104将比较结果的输出信号进行放大，由施密特反相器电路105将放大后的信号进行过滤处理，过滤掉可能产生误触发的毛刺信号，然后通过输出缓冲器106/D3提高其驱动能力，由输出节点输出在5V电源电压域下的所需电压。当其工作在5V电源电压电压域时，输入节点接收到3.3V电压域下高电平的输入信号，通过自偏置放大器102将输入信号与阈值产生电路103产生的阈值电压相比较，若输入信号电压小于阈值电压，则通过设置阈值电路改变阈值电压，使输入信号电压大于阈值电压，输出高电平，最后由输出节点输出在5V电源电压域下的所需电压。其中，该电源电压需大于输入的相同或不同电源电压域下的输入信号。
[0033]此外，自偏置放大器102、反相放大器104和斯密特反相器电路105，此三部分电路共同实现了对输入信号的消噪处理。若输入信号为噪声信号，通过自偏置放大器102、反相放大器104和斯密特反相器电路105后，将信号中噪声滤除，输出节点无对应输出。
[0034]图4为本实用新型实施例提供的一种电平转换的方法流程示意图。如图4所示，该电平转换装置在单电源供电环境下，其电平转换方法包括:
[0035]步骤S401、接收来自相同或不同电源电压域的输入信号；
[0036]步骤S402、在该装置工作的电源电压域通过自偏置放大器电路与阈值产生电路检测出输入信号的逻辑值；
[0037]步骤S403、在该装置工作的电源电压域产生与逻辑值相应的输出信号。
[0038]图5为本实用新型实施例提供的一种阈值产生电路的结构示意图。如图5所示，阈值产生电路103采用电阻串分压的结构，由电源至地通路上串联的两个电阻Rl、R2构成。电阻Rl的一端连接至电源，另一端连接至阈值产生电路103的输出端；电阻R2的一端连接至地，另一端连接至阈值产生电路103的输出端。电路所产生的阈值电压由电阻Rl、R2比例决定，根据设计需求设置较大的R1、R2阻值可以降低该部分电路的功耗。其中，阈值产生电路103亦可采用但不限于带隙基准等电路结构产生所需的阈值电压。
[0039]本实用新型工作在宽电源电压域，且在单电源电压供电环境下即可工作，将不同或相同电源电压域的输入信号通过自偏置结构设计以达到不需要额外偏置电路的目的，以及设定信号高低电平的比较阈值电压来适应较宽的输入电压范围，提高了应用的灵活性。通过采用低功耗与去毛刺的设计，将内部各个模块的功耗控制在极低的水平，进而保证较低的整体功耗，提高了信号的准确性。
[0040]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电平转换的装置，所述电平转换装置工作在第一电源电压域，其特征在于，包括: 输入电路，用于接收来自第二电源电压域的输入信号； 阈值产生电路，用于生成区分输入信号高低电平的阈值电压； 自偏置放大器电路，用于将所述输入信号与所述阈值电压进行比较，产生逻辑值； 所述电平转换装置产生与所述逻辑值相应的第一电源电压域的输出信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阈值产生电路采用电阻串分压的电路结构，由电源至地的通路上串联的两个电阻构成;或者，所述阈值产生电路采用带隙基准的电路结构。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自偏置放大器电路，包括两个PMOS管构成输入级、NMOS管构成的有源电流镜负载、PMOS管构成共栅极的电流源； 所述输入级中包括两个PMOS管，第一PMOS管的栅极为正向输入端，第二PMOS管的栅极为负向输入端;所述共栅极电流源由NMOS管构成，其源极连接至所述第一电源电压域的第一电源电压，漏极连接至输入级的源极，栅极与所述有源电流镜负载的栅极共同连接至输入级中所述第一 PMOS管的漏极，所述有源电流镜负载由两列PMOS管构成，所述一列PMOS管的漏极连接至所述输入级的第一 PMOS管的漏极，所述另一列PMOS管的漏极连接至所述输入级的第二 PMOS管的漏极，形成内部自偏置结构。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括反相放大器； 所述反相放大器包括PMOS管与NMOS管，用于将所述自偏置放大器电路的输出信号进行放大处理;或者，所述反相放大器采用低功耗放大器。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述反相放大器具体由比例不同的PMOS管与NMOS管组成。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括施密特反相器电路； 所述施密特反相器电路包括施密特反相器和解耦滤波电容，用于防止所述自偏置放大器电路输出信号的误触发。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括输出缓冲器； 所述输出缓冲器用于提高输出至外部信号的驱动能力，可依据对驱动能力的需求进行取舍与调整。
【专利摘要】本实用新型涉及一种电平转换的装置，该装置包括：输入电路用于接收来自第二电源电压域的输入信号；阈值产生电路用于生成区分输入信号高低电平的阈值电压；自偏置放大器电路用于将输入信号与阈值电压进行比较，产生逻辑值；该电平转换装置产生与逻辑值相应的第一电源电压域的输出信号。本实用新型通过将不同或相同电源电压域的输入信号转换为芯片内部所需要的电压信号，从而达到低功耗及宽输入电压范围的要求。
【IPC分类】H03K19/0185
【公开号】CN205212814
【申请号】CN201520705307
【发明人】胡上, 沈煜, 陈晓龙
【申请人】英特格灵芯片(天津)有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年9月11日