专利名称：位阶转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位阶转换器，特别是涉及一种以主动式基底偏压技术来缩短讯号转换时间的位阶转换器。
背景技术：
多媒体社会的急速进步，多半受惠于半导体组件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)因具有优异的显示品质与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作多数终端机/显示器装置的环境，或是以环保的观点切入，若以节省能源的潮流加以预测，阴极射线管因空间利用以及能源消耗上仍存在很多问题，而对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求无法有效提供解决之道。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，TFT LCD)已逐渐成为市场的主流。
在液晶显示器中，位阶转换器(Level Shifter)为液晶显示器面板中扫瞄驱动器与数据驱动器的重要电路，其可将低电位输入讯号转换为高电位输出讯号。现今液晶显示器常使用的低温多晶硅(Low-TemperaturePoly-Silicon，简称LTPS)具有较高的临界电压与较低的迁移率，因此，随着面板画素的增加，使用低温多晶硅的液晶显示器的操作速度会逐渐变的不足。
请参阅图5所示，是现有习知的一种位阶转换器的电路图。该位阶转换器50，包括第一输入晶体管Mn1、第一基底偏压电路510、第一开关晶体管Mp1、第二输入晶体管Mn2、第二基底偏压电路5 30与第二开关晶体管Mp2。第一输入晶体管Mn1的闸极端502耦接至第一时脉讯号的讯号源，源极端506接地。第一基底偏压电路510的输出端516耦接至第一输入晶体管Mn1的基底508，输入端518耦接至第一输入晶体管Mn1的闸极端502。第二输入晶体管Mn2的汲极端524耦接至输出端560，闸极端522耦接至第二时脉讯号的讯号源，源极端526接地。第二基底偏压电路530的输出端536耦接至第二输入晶体管Mn2的基底528，输入端5 38耦接至第二输入晶体管Mn2的闸极端522。第一开关晶体管Mp1的汲极端544耦接至电压源，闸极端542与源极端546耦接至第一输入晶体管Mn1的汲极端504。第二开关晶体管Mp2的汲极端554耦接至电压源，闸极端552耦接至第一开关晶体管Mp1的闸极端542，源极端556耦接至第二输入晶体管Mn2的汲极端524。
其中，第一基底偏压电路510与第二基底偏压电路530分别包括缓冲器512、514与缓冲器532、534。
现有习知的位阶转换器的动作方式为当第一时脉讯号为逻辑高电位，第二时脉讯号为逻辑低电位时，第一输入晶体管Mn1、第一开关晶体管Mp1与第二开关晶体管Mp2将被导通，第二输入晶体管Mn2未导通。而当第一时脉讯号由逻辑高电位转为逻辑低电位，第二时脉讯号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，第一输入晶体管Mn1、第一开关晶体管Mp1与第二开关晶体管Mp2将被关闭(未导通)，此时第二基底偏压电路530将在第二输入晶体管Mn2的基底528上加上一高电位，以抑制第二晶体管Mn2的临界电压，以提高位阶转换器50的操作速度。但是，在现有习知的位阶转换器50中，其因存在第一基底偏压电路510与第二基底偏压电路530，使得整个位阶转换器50的电路体积相当大。
由此可见，上述现有的位阶转换器仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决位阶转换器存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的位阶转换器存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型的位阶转换器，使其更具有实用性。经过不断研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的位阶转换器存在的缺陷，而提供一种新型结构的位阶转换器，所要解决的技术问题是使其以比现有习知的位阶转换器更简化的电路，而可达到降低临界电压的功能，以使讯号转换时的操作速度变快，从而更加适于实用，且具有产业利用价值。
本发明的另一目的在于，克服现有的位阶转换器存在的缺陷，而提供一种位阶转换器，所要解决的技术问题是使其可以只提供第一晶体管组偏压，而达到降低临界电压的功能，以使讯号转换时的操作速度变快，从而更加适于实用，且具有产业利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种位阶转换器，是电性耦接至一电压源、一第一时脉讯号与一第二时脉讯号，其特征在于该位阶转换器包括一开关电路，具有一第一输出端与一第二输出端，接收一电压源；一第一晶体管组，包括一第一输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第一输入晶体管的汲极端耦接至该第一输出端，该第一输入晶体管的源极端接地，该第一输入晶体管的闸极端接收该第一时脉讯号；以及一第一偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一偏压晶体管的汲极端耦接至该第一输入晶体管的闸极端，该第一偏压晶体管的源极端耦接至该第一输入晶体管的基底，该第一偏压晶体管的闸极端耦接至该第一输出端与该第二输出端其中之一；以及一第二晶体管组，一端电性耦接于该第二输出端，另一端接地，以根据该第二时脉讯号决定导通该第二输出端至接地的电性通路与否。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的位阶转换器，其中所述的开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端与闸极端耦接至该第一输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一开关晶体管的闸极端。
前述的位阶转换器，其中所述的开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端耦接至该第一输出端，该第一开关晶体管的闸极端耦接至该第二输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一输出端。
前述的位阶转换器，其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端与该第一输出端其中之前述的位阶转换器，其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的汲极端。
前述的位阶转换器，其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输出端。
前述的位阶转换器，其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端与该第一输入晶体管的闸极端其中之一。
前述的位阶转换器，其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的闸极端。
前述的位阶转换器，其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输入晶体管的闸极端。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种位阶转换器，电性耦接至一电压源、一第一时脉讯号与一第二时脉讯号，该位阶转换器包括一开关电路，具有一第一输出端与一第二输出端，接收一电压源；一第一晶体管组，包括一第一输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第一输入晶体管的汲极端耦接至该第一输出端，该第一输入晶体管的源极端接地，该第一输入晶体管的闸极端接收该第一时脉讯号；以及一第一偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一偏压晶体管的汲极端耦接至该第一输入晶体管的汲极端，该第一偏压晶体管的源极端耦接至该第一输入晶体管的基底，该第一偏压晶体管的闸极端接收该第一时脉讯号与该第二时脉讯号其中之一；以及一第二晶体管组，一端电性耦接于该第二输出端，另一端接地，以根据该第二时脉讯号决定导通该第二输出端至接地的电性通路与否。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的位阶转换器，其中所述的开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端与闸极端耦接至该第一输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一开关晶体管的闸极端。
前述的位阶转换器，其中所述开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端耦接至该第一输出端，该第一开关晶体管的闸极端耦接至该第二输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一输出端。
前述的位阶转换器，其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端与该第一输出端其中之一。
前述的位阶转换器，其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的汲极端。
前述的位阶转换器，其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输出端。
前述的位阶转换器，其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端与该第一输入晶体管的闸极端其中之一。
前述的位阶转换器，其中所述的其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的闸极端。
前述的位阶转换器，其中所述的其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输入晶体管的闸极端。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提出一种位阶转换器，其是电性耦接至电压源、第一时脉讯号与第二时脉讯号。该位阶转换器包括第一晶体管组、第二晶体管组与开关电路。上述开关电路具有第一输出端与第二输出端，其接收电压源，并将电压源所产生的电力周期性的提供至开关电路的第一输出端与第二输出端。上述的第一晶体管组包括第一输入晶体管与第一偏压晶体管。其中，第一输入晶体管具有汲极端、源极端、闸极端与基底，第一输入晶体管的汲极端耦接至第一输出端，第一输入晶体管的源极端接地，第一输入晶体管的闸极端接收第一时脉讯号。而第一偏压晶体管则具有汲极端、源极端与闸极端，第一偏压晶体管的汲极端耦接至第一输入晶体管的闸极端，第一偏压晶体管的源极端耦接至第一输入晶体管的基底，第一偏压晶体管的闸极端耦接至第一输出端或第二输出端。上述第二晶体管组的一端电性耦接于第二输出端，另一端接地，其是根据第二时脉讯号决定是否导通第二输出端至接地的电性通路。
依照本发明的较佳实施例所述，上述的开关电路包括第一开关晶体管与第二开关晶体管。其中，第一开关晶体管具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至电压源，第一开关晶体管的源极端与闸极端耦接至第一输出端。而第二开关晶体管具有汲极端、源极端与闸极端，第二开关晶体管的汲极端耦接至电压源，第二开关晶体管的源极端耦接至第二输出端，第二开关晶体管的闸极端耦接至第一开关晶体管的闸极端。
依照本发明的较佳实施例所述，上述的开关电路包括第一开关晶体管与第二开关晶体管。该第一开关晶体管具有汲极端、源极端与闸极端，第一开关晶体管的汲极端耦接至电压源，第一开关晶体管的源极端耦接至第一输出端，第一开关晶体管的闸极端耦接至第二输出端。第二开关晶体管具有汲极端、源极端与闸极端，第二开关晶体管的汲极端耦接至电压源，第二开关晶体管的源极端耦接至第二输出端，第二开关晶体管的闸极端耦接至第一输出端。
依照本发明的较佳实施例所述，上述的第二晶体管组包括第二输入晶体管与第二偏压晶体管。该第二输入晶体管具有汲极端、源极端、闸极端与基底，第二输入晶体管的汲极端耦接至第二输出端，第二输入晶体管的源极端接地，第二输入晶体管的闸极端接收第二时脉讯号。而第二偏压晶体管具有汲极端、源极端与闸极端，第二偏压晶体管的汲极端耦接至第二输入晶体管的闸极端，第二偏压晶体管的源极端耦接至第二输入晶体管的基底，第二偏压晶体管的闸极端耦接至第二输入晶体管的汲极端或第一输出端。其中当第二输入晶体管、第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，第二偏压晶体管的闸极端是耦接至第二输入晶体管的汲极端。另外，当第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，第二偏压晶体管的闸极端是耦接至第一输出端。
依照本发明的较佳实施例所述，上述的第二晶体管组包括第二输入晶体管与第二偏压晶体管。该第二输入晶体管具有汲极端、源极端、闸极端与基底，第二输入晶体管的汲极端耦接至第二输出端，第二输入晶体管的源极端接地，第二输入晶体管的闸极端接收第二时脉讯号。第二偏压晶体管具有汲极端、源极端与闸极端，第二偏压晶体管的汲极端耦接至第二输入晶体管的汲极端，第二偏压晶体管的源极端耦接至第二输入晶体管的基底，第二偏压晶体管的闸极端耦接至第二输入晶体管的闸极端或第一输入晶体管的闸极端。
依照本发明的较佳实施例所述，当第二输入晶体管、第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，第二偏压晶体管的闸极端是耦接至第二输入晶体管的闸极端。而当第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，第二偏压晶体管的闸极端是耦接至第一输入晶体管的闸极端。
本发明另提出一种位阶转换器，其是电性耦接至电压源、第一时脉讯号与第二时脉讯号。该位阶转换器包括第一晶体管组、第二晶体管组与开关电路。上述的开关电路具有第一输出端与第二输出端，接收电压源，以将电压源所产生的电力周期性的提供至开关电路的第一输出端与第二输出端。上述的第一晶体管组包括第一输入晶体管与第一偏压晶体管。该第一输入晶体管具有汲极端、源极端、闸极端与基底，第一输入晶体管的汲极端耦接至第一输出端，第一输入晶体管的源极端接地，第一输入晶体管的闸极端接收第一时脉讯号。而第一偏压晶体管具有汲极端、源极端与闸极端，第一偏压晶体管的汲极端耦接至第一输入晶体管的汲极端，第一偏压晶体管的源极端耦接至第一输入晶体管的基底，第一偏压晶体管的闸极端接收第一时脉讯号或第二时脉讯号。上述的第二晶体管组的一端电性耦接于第二输出端，另一端接地，以根据第二时脉讯号决定是否导通第二输出端至接地的电性通路。
经由上述可知，本发明是关于一种位阶转换器，该位阶转换器包括第一输入晶体管、第二输入晶体管、第一偏压晶体管、第二偏压晶体管、第一开关晶体管与第二开关晶体管。在本发明中，其在讯号转换状态时是利用提高第二输入晶体管的基底的电位，以降低其临界电压，而使得流经第二输入晶体管的电流变大，而可缩短讯号转换时间。
借由上述技术方案，本发明因为可以只采用一个偏压晶体管来提高输入晶体管的基底的电位，即可让整个位阶转换器的电路更为简化，而且能达到降低临界电压的效果。因此可以在不影响电路原有的功能下，使得讯号转换时的操作速度更快。
综上所述，本发明特殊结构的位阶转换器，以比现有的位阶转换器更简化的电路，而可达到降低临界电压的功能，使得讯号转换时的操作速度变快。本发明另可只提供第一晶体管组偏压，而达到降低临界电压的功能，以使讯号转换时的操作速度变快。其具有上述诸多优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的位阶转换器具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1A是依照本发明一较佳实施例的一种闸极汲极互接的位阶转换器的电路图。
图1B是依照本发明一较佳实施例的再一种闸极汲极互接的位阶转换器的电路图。
图2A是依照本发明一较佳实施例的一种闸极共接的位阶转换器的电路图。
图2B是依照本发明一较佳实施例的再一种闸极共接的位阶转换器的电路图。
图3A是依照本发明一较佳实施例的一种第二晶体管组的电路图。
图3B是依照本发明一较佳实施例的另一种第二晶体管组的电路图。
图3C是依照本发明一较佳实施例的再一种第二晶体管组的电路图。
图3D是依照本发明一较佳实施例的又一种第二晶体管组的电路图。
图4A是依照本发明一较佳实施例的一种开关电路的电路图。
图4B是依照本发明一较佳实施例的另一种开关电路的电路图。
图5是现有习知的一种位阶转换器的电路图。
10、12、30、32、50位阶转换器 100第一晶体管组102、112、122闸极端132、142、152闸极端502、522、542、552闸极端 104、114、124汲极端134、144、154汲极端504、524、544、554汲极端106、116、126源极端136、146、156源极端506、526、546、556源极端 108、128、508、528基底130第二晶体管组140开关电路182第一输出端 184第二输出端510第一基底偏压电路512、514、532、534缓冲器518、538输入端 516、536、560输出端530第二基底偏压电路Mn1第一输入晶体管Mn2第二输入晶体管 Mn1*、Mp1*第一偏压晶体管Mn2*、Mp2*第二偏压晶体管 Mp1第一开关晶体管Mp2第二开关晶体管具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的位阶转换器其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1A所示，是依照本发明一较佳实施例的一种闸极汲极互接的位阶转换器的电路图。该位阶转换器10是电性耦接至电压源、第一时脉讯号与第二时脉讯号。该位阶转换器10包括第一晶体管组100、第二晶体管组130与开关电路140。
在本实施例中，开关电路140具有第一输出端182与第二输出端184。该开关电路140为接收电压源，并将电压源所产生的电力周期性的提供至开关电路140的第一输出端182与第二输出端184。
在本实施例中，第一晶体管组100包括第一输入晶体管Mn1与第一偏压晶体管Mn1*。第一输入晶体管Mn1具有汲极端104、源极端106、闸极端102与基底108。第一输入晶体管Mn1的汲极端104耦接至第一输出端182，第一输入晶体管Mn1的源极端106接地，闸极端102接收并根据第一时脉讯号决定是否导通第一输入晶体管Mn1。第一偏压晶体管Mn1*具有汲极端114、源极端116与闸极端112，第一偏压晶体管Mn1*的汲极端114耦接至第一输入晶体管Mn1的闸极端102，第一偏压晶体管Mn1*的源极端116耦接至第一输入晶体管Mn1的基底108，第一偏压晶体管Mn1*的闸极端112耦接至第一输入晶体管Mn1的汲极端104，以根据第一讯号输出端182上的讯号决定是否导通第一偏压晶体管Mn1*。
在本实施例中，第二晶体管组130的一端电性耦接于第二输出端184，另一端接地。该第二晶体管组130为根据第二时脉讯号决定是否导通第二输出端184至接地的电性通路。
请接着参阅图1B所示，是依照本发明一较佳实施例的另一种闸极汲极互接的位阶转换器的电路图。在图1B中，其与图1A最大不同之处在于，第一偏压晶体管Mp1*为P型金属氧化物半导体，且第一偏压晶体管Mp1*的闸极端112耦接至第二输出端184，并根据第二输出端184上的讯号决定是否导通。
请参阅图2A所示，是依照本发明一较佳实施例的一种闸极共接的位阶转换器的电路图。图2A与图1A的不同处在于，第一晶体管组100内的第一输入晶体管Mn1与第一偏压晶体管Mn1*的耦接关系。
在本实施例中，位阶转换器30是电性耦接至电压源、第一时脉讯号与第二时脉讯号。该位阶转换器30包括第一晶体管组100、第二晶体管组130与开关电路140。
在本实施例中，第一晶体管组100包括第一输入晶体管Mn1与第一偏压晶体管Mn1*。该第一输入晶体管Mn1具有汲极端104、源极端106、闸极端102与基底108。第一输入晶体管Mn1的汲极端104耦接至第一输出端182，第一输入晶体管Mn1的源极端106接地，闸极端102接收并根据第一时脉讯号决定是否导通第一输入晶体管Mn1。第一偏压晶体管Mn1*具有汲极端114、源极端116与闸极端112，第一偏压晶体管Mn1*的汲极端114耦接至第一输入晶体管Mn1的汲极端104，源极端116耦接至第一输入晶体管Mn1的基底108，闸极端112耦接至第一输入晶体管Mn1的闸极端102，以根据第一时脉讯号决定是否导通第一偏压晶体管Mn1*。
请参阅图2B所示，是本发明一较佳实施例的再一种闸极共接的位阶转换器的电路图。图2B与图2A最大不同之处在于，第一偏压晶体管Mp1*为P型金属氧化物半导体，且第一偏压晶体管Mp1*的闸极端112耦接至第二输出端184，并根据第二输出端184上的讯号决定是否导通。
请参阅第3A至图3D所示，其分别是依照本发明一较佳实施例的四种第二晶体管组的电路图。
在本发明的较佳实施例中，第二晶体管组130可以有多种类型，甚至也可以是现有习知的基底偏压电路，但均不以此为限。
请参阅图3A所示，第一种第二晶体管组130包括第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mn2*。该第二输入晶体管Mn2具有汲极端124、源极端126、闸极端122与基底128，第二输入晶体管Mn2的汲极端124耦接至第二输出端184，第二输入晶体管Mn2的源极端126接地，第二输入晶体管Mn2的闸极端122接收第二时脉讯号。而第二偏压晶体管Mn2*具有汲极端134、源极端136与闸极端132，第二偏压晶体管Mn2*的汲极端134耦接至第二输入晶体管Mn2的汲极端124，第二偏压晶体管Mn2*的源极端136耦接至第二输入晶体管Mn2的基底，第二偏压晶体管Mn2*的闸极端132耦接至第二输入晶体管Mn2的闸极端122。
请参阅图3B所示，第二种第二晶体管组130包括第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mn2*。该第二输入晶体管Mn2具有汲极端124、源极端126、闸极端122与基底128，第二输入晶体管Mn2的汲极端124耦接至第二输出端184，第二输入晶体管Mn2的源极端126接地，第二输入晶体管Mn2的闸极端122接收第二时脉讯号。第二偏压晶体管Mn2*具有汲极端134、源极端136与闸极端132，第二偏压晶体管Mn2*的汲极端134耦接至第二输入晶体管Mn2的闸极端122，第二偏压晶体管Mn2*的源极端136耦接至第二输入晶体管Mn2的基底128，第二偏压晶体管Mn2*的闸极端132耦接至第二输入晶体管Mn2的汲极端124。
请参阅图3C所示，第三种第二晶体管组130包括第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mp2*。该第二输入晶体管Mn2具有汲极端124、源极端126、闸极端122与基底128，第二输入晶体管Mn2的汲极端124耦接至第二输出端184，第二输入晶体管Mn2的源极端126接地，第二输入晶体管Mn2的闸极端122接收第二时脉讯号。而第二偏压晶体管Mp2*具有汲极端134、源极端136与闸极端132，第二偏压晶体管Mp2*的汲极端134耦接至第二输入晶体管Mn2的汲极端124，第二偏压晶体管Mp2*的源极端136耦接至第二输入晶体管Mn2的基底128，第二偏压晶体管Mp2*的闸极端132则可以是耦接至第一输出端182或第一输入晶体管Mn1的闸极端102。
请参阅图3D所示，第四种第二晶体管组130包括第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mp2*。该第二输入晶体管Mn2具有汲极端124、源极端126、闸极端122与基底128，第二输入晶体管Mn2的汲极端124耦接至第二输出端184，第二输入晶体管Mn2的源极端126接地，第二输入晶体管Mn2的闸极端122接收第二时脉讯号。第二偏压晶体管Mp2*具有汲极端134、源极端136与闸极端132，第二偏压晶体管Mp2*的汲极端134耦接至第二输入晶体管Mn2的闸极端122，第二偏压晶体管Mp2*的源极端136耦接至第二输入晶体管Mn2的基底128，第二偏压晶体管Mp2*的闸极端132则可以是耦接至第一输出端182或第一输入晶体管Mn1的闸极端102。
请再接着参阅图4A所示，是依照本发明一较佳实施例的一种开关电路的电路图。该开关电路140，其包括第一开关晶体管Mp1与第二开关晶体管Mp2。该第一开关晶体管Mp1具有汲极端144、源极端146以及闸极端142，第一开关晶体管Mp1的汲极端144耦接至电压源，第一开关晶体管Mp1的源极端146耦接至第一输出端182，第一开关晶体管Mp1的闸极端142耦接至第二输出端184。第二开关晶体管Mp2具有汲极端154、源极端156与闸极端152，第二开关晶体管Mp2的汲极端154耦接至电压源，第二开关晶体管Mp2的源极端156耦接至第二输出端184，第二开关晶体管Mp2的闸极端152耦接至第一输出端182。
请参阅图4B所示，是依照本发明一较佳实施例的另一种开关电路的电路图。在本实施例中，开关电路140包括第一开关晶体管Mp1与第二开关晶体管Mp2。其中，第一开关晶体管Mp1具有汲极端144、源极端146与闸极端142，该第一开关晶体管Mp1的汲极端144耦接至电压源，第一开关晶体管Mp1的源极端146与闸极端142耦接至第一输出端182。而第二开关晶体管Mp2具有汲极端154、源极端156与闸极端152，第二开关晶体管Mp2的汲极端154耦接至电压源，第二开关晶体管Mp2的源极端156耦接至第二输出端184，第二开关晶体管Mp2的闸极端152耦接至第一开关晶体管Mp1的闸极端142。
请继续参阅图1A所示，若第二晶体管组为图3B的第二晶体管组130时，位阶转换器10的动作方式为当第一时脉讯号为逻辑高电位，第二时脉讯号为逻辑低电位时，第一输入晶体管Mn1被导通，第二输入晶体管Mn2未导通，因此第一偏压晶体管Mn1*未导通，第二偏压晶体管Mn2*导通。此时，第一输入晶体管Mn1的基底108为浮接，而第二输入晶体管Mn2的基底128为逻辑低电位。
当讯号开始转换时，即第一时脉讯号由逻辑高电位转为逻辑低电位，第二时脉讯号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mn2*将被导通，第二输入晶体管Mn2的基底128的电位会被提高，此时，第二输入晶体管Mn2拥有较低的临界电压，且流经第二输入晶体管Mn2的电流将变大，以缩短讯号的转换时间。
当讯号转换完成时，第二输出端184上的讯号将变为逻辑低电位，第二偏压晶体管Mn2*为弱导通(weak on)，第二输入晶体管Mn2的基底128的电位将会降低。而当第二输出端184上的讯号所代表的电位包括0伏特左右时，第二偏压晶体管Mn2*未导通，第二输入晶体管Mn2的基底128转为浮接。
在本实施例中，若图1B的位阶转换器12与图3D的第二晶体管组130搭配时，第二偏压晶体管Mp2*的闸极端132是耦接至第一输出端182。其动作方式为当第一时脉讯号为逻辑高电位，第二时脉讯号为逻辑低电位时，第一输入晶体管Mn1被导通，第二输入晶体管Mn2未导通，因此第一偏压晶体管Mp1*未导通，第二偏压晶体管Mp2*导通。此时，第一输入晶体管Mn1的基底108为浮接，而第二输入晶体管Mn2的基底128为逻辑低电位。
当讯号开始转换时，即第一时脉讯号由逻辑高电位转为逻辑低电位，第二时脉讯号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mp2*将被导通，第二输入晶体管Mn2的基底128的电位会被提高，此时，第二输入晶体管Mn2拥有较低的临界电压，且流经第二输入晶体管Mn2的电流将变大，以缩短讯号的转换时间。
在本实施例中，随着第一输入晶体管Mn1的逐渐关闭(未导通)，第一输出端182上的讯号会逐渐转为逻辑高电位。此时，第二偏压晶体管Mp2*为弱导通(weak on)，第二输入晶体管Mn2的基底128的电位将会降低。而当第一输出端182上的讯号所代表的电位包括0伏特左右时，第二偏压晶体管Mp2*未导通，第二输入晶体管Mp2的基底128转为浮接。
若图2A的位阶转换器30与图3A的第二晶体管组130搭配时，其动作方式为当第一时脉讯号为逻辑高电位，第二时脉讯号为逻辑低电位时，第一输入晶体管Mn1与第一偏压晶体管Mn1*被导通，第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mn2*未导通。因此，第一输出端182上的讯号为逻辑低电位，第二输出端184上的讯号为逻辑高电位。此时，第一输入晶体管Mn1的基底108为逻辑低电位，而第二输入晶体管Mn2的基底128为浮接。
当讯号开始转换时，即第一时脉讯号由逻辑高电位转为逻辑低电位，第二时脉讯号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mn2*将被导通，第二输出端184上的讯号仍为逻辑高电位，所以第二输入晶体管Mn2的基底128的电位会被提高，此时，第二输入晶体管Mn2拥有较低的临界电压，且流经第二输入晶体管Mn2的电流将变大，以缩短讯号的转换时间，直至第二输出端184上的讯号为逻辑低电位。
若图2B的位阶转换器32与图3C的第二晶体管组130搭配时，第二偏压晶体管Mp2*的闸极端132接收第一时脉讯号。位阶转换器32的动作方式为当第一时脉讯号为逻辑高电位，第二时脉讯号为逻辑低电位时，第一输入晶体管Mn1与第一偏压晶体管Mp1*被导通，第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mp2*未导通。因此，第一输出端182上的讯号为逻辑低电位，第二输出端184上的讯号为逻辑高电位。此时，第一输入晶体管Mn1的基底108为逻辑低电位，而第二输入晶体管Mn2的基底128为浮接。
当讯号开始转换时，即第一时脉讯号由逻辑高电位转为逻辑低电位，第二时脉讯号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，第二输入晶体管Mn2与第二偏压晶体管Mp2*将被导通，第二输出端184上的讯号仍为逻辑高电位，所以第二输入晶体管Mn2的基底128的电位会被提高，此时，第二输入晶体管Mn2拥有较低的临界电压，且流经第二输入晶体管Mn2将变大，以缩短讯号的转换时间，直至第二输出端184上的讯号为逻辑低电位。
在本发明的较佳实施例中，图1A、图1B、图2A与图2B，可分别与图3A、图3B、图3C与图3D中任何一个第二晶体管组130作搭配。而其搭配时的动作方式则与上述的各种搭配的动作方式类似。另外，搭配时的耦接关系则亦以上述的各种搭配的耦接关系为基准作变化，但均不以此为限。
在本发明的较佳实施例中，当第一偏压晶体管Mp1*为P型金属氧化物半导体时，除了上述的连接方式之外，也可以采用在闸极端112与第一输出端182间电性耦接反相器的方式为之。
在本发明的较佳实施例中，第一晶体管组100、第二晶体管组130与开关电路140的组合自当不以上述为限。
综合以上所述，本发明的位阶转换器可使整个位阶转换器的电路更为简化，而且能达到降低临界电压的效果。因此可在不影响电路原有的功能下，使得讯号转换时的操作速度更快。
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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种位阶转换器，是电性耦接至一电压源、一第一时脉讯号与一第二时脉讯号，其特征在于该位阶转换器包括一开关电路，具有一第一输出端与一第二输出端，接收一电压源；一第一晶体管组，包括一第一输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第一输入晶体管的汲极端耦接至该第一输出端，该第一输入晶体管的源极端接地，该第一输入晶体管的闸极端接收该第一时脉讯号；以及一第一偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一偏压晶体管的汲极端耦接至该第一输入晶体管的闸极端，该第一偏压晶体管的源极端耦接至该第一输入晶体管的基底，该第一偏压晶体管的闸极端耦接至该第一输出端与该第二输出端其中之一；以及一第二晶体管组，一端电性耦接于该第二输出端，另一端接地，以根据该第二时脉讯号决定导通该第二输出端至接地的电性通路与否。
2.根据权利要求1所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端与闸极端耦接至该第一输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一开关晶体管的闸极端。
3.根据权利要求1所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端耦接至该第一输出端，该第一开关晶体管的闸极端耦接至该第二输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一输出端。
4.根据权利要求1所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端与该第一输出端其中之一。
5.根据权利要求4所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的汲极端。
6.根据权利要求4所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输出端。
7.根据权利要求1所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端与该第一输入晶体管的闸极端其中之一。
8.根据权利要求7所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的闸极端。
9.根据权利要求7所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输入晶体管的闸极端。
10.一种位阶转换器，电性耦接至一电压源、一第一时脉讯号与一第二时脉讯号，其特征在于该位阶转换器包括一开关电路，具有一第一输出端与一第二输出端，接收一电压源；一第一晶体管组，包括一第一输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第一输入晶体管的汲极端耦接至该第一输出端，该第一输入晶体管的源极端接地，该第一输入晶体管的闸极端接收该第一时脉讯号；以及一第一偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一偏压晶体管的汲极端耦接至该第一输入晶体管的汲极端，该第一偏压晶体管的源极端耦接至该第一输入晶体管的基底，该第一偏压晶体管的闸极端接收该第一时脉讯号与该第二时脉讯号其中之一；以及一第二晶体管组，一端电性耦接于该第二输出端，另一端接地，以根据该第二时脉讯号决定导通该第二输出端至接地的电性通路与否。
11.根据权利要求10所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端与闸极端耦接至该第一输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一开关晶体管的闸极端。
12.根据权利要求10所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的开关电路包括一第一开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第一开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第一开关晶体管的源极端耦接至该第一输出端，该第一开关晶体管的闸极端耦接至该第二输出端；以及一第二开关晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二开关晶体管的汲极端耦接至该电压源，该第二开关晶体管的源极端耦接至该第二输出端，该第二开关晶体管的闸极端耦接至该第一输出端。
13.根据权利要求10所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端与该第一输出端其中之一。
14.根据权利要求13所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的汲极端。
15.根据权利要求13所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输出端。
16.根据权利要求10所述的位阶转换器，其特征在于其中所述的第二晶体管组包括一第二输入晶体管，具有汲极端、源极端、闸极端与基底，该第二输入晶体管的汲极端耦接至该第二输出端，该第二输入晶体管的源极端接地，该第二输入晶体管的闸极端接收该第二时脉讯号；以及一第二偏压晶体管，具有汲极端、源极端与闸极端，该第二偏压晶体管的汲极端耦接至该第二输入晶体管的汲极端，该第二偏压晶体管的源极端耦接至该第二输入晶体管的基底，该第二偏压晶体管的闸极端耦接至该第二输入晶体管的闸极端与该第一输入晶体管的闸极端其中之一。
17.根据权利要求16所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管、该第二偏压晶体管为N型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第二输入晶体管的闸极端。
18.根据权利要求16所述的位阶转换器，其特征在于其中当该第二输入晶体管为N型金属氧化物半导体，该第二偏压晶体管为P型金属氧化物半导体时，该第二偏压晶体管的闸极端是耦接至该第一输入晶体管的闸极端。
全文摘要
本发明是关于一种位阶转换器，该位阶转换器包括第一输入晶体管、第二输入晶体管、第一偏压晶体管、第二偏压晶体管、第一开关晶体管与第二开关晶体管．在本发明中，其在讯号转换状态时是利用提高第二输入晶体管的基底的电位，以降低其临界电压，而使得流经第二输入晶体管的电流变大，而可缩短讯号转换时间。本发明的位阶转换器可使整个位阶转换器的电路更为简化，而且能达到降低临界电压的效果，因此可在不影响电路原有的功能下，使得讯号转换时的操作速度更快，从而更加适于实用。
文档编号G09G3/36GK1627643SQ2003101182
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者许维仁, 柯明道, 李英信, 石安 申请人:统宝光电股份有限公司