专利名称：电平转换与非电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电平转换电路，具体涉及一种带电平转换的与非电路。
背景技术：
目前，现有技术一一种现在典型的实现与非操作并完成电平转换的电路如图1 所示，由一个两输入与非门101和一个电平转换电路102级连组成，VL(KXB)是较低的电源电压，和芯片内其他数字电路使用的电源电压一样，VH(104)是较高的电源电压；11(105) 和12 (106)是2个输入信号，其电压范围在0 VL之间；Q(107)是输出信号，其电压范围在0 VH之间；这样就实现了低压输入信号Il和12到高压输出信号Q的与非操作加电平转换。该现有技术的相关文献101是一个最典型的两输入与非门；102是一个典型的电平转换电路，可参考专利CN200510(^9212. 3 “电平转换电路”。其缺点在于，所需要的管子数有10个，在存储器电路中进行大量重复应用时N个这种单元组成的译码阵列所需要的管子数是IOXN个，没有面积优势。现有技术二 另一个改进型的电平转换与非电路如图2所示；该电路单元只有5 个管子，比现有技术一节省了很多面积；Il为“1”同时12为“1”时Q端输出0，而其他情况下Q都输出VH的电压。在11为“ 1 ”同时12为“ 1 ”时，结点A210电压先被N管204充电到VL-VT的电压(VT是N管阈值)，再被P管208上拉到电压VH ；其缺点在于，当一个工艺中的N管阈值VT较大，并伴随着电源电压VL的降低(由于电子市场上低压低功耗的发展趋势)，结点A电压VL-VT将降低从而带来以下2个问题 1、结点A电压不够高使得N管206导通能力不足引起Q点电压下降的速度变慢，而Q点电压不够低也造成P管208导通能力不足引起结点A电压上升速度的变慢；该电路用于驱动存储器电路的字线时由于翻转速度的变慢将使得存储器电路的读速度整体下降从而降低存储器电路的性能；2、结点A电压过低时由于N管206导通能力不足以及P管207无法完全关断，Q点将被维持在一个0 VH之间的一个中间电平而无法被拉到0V，而该中间电平相对于VH来说又不够低，使得P管208导通能力不足而无法上拉结点A的电压，使得结点 A电压也被维持在一个0 VH之间的一个中间电平，这样整个电路将产生无法翻转的功能性问题，并在VH上造成持续的静态电流。
发明内容
本发明提供一种电平转换与非电路，节省电路使用面积，降低成本，适应低电压环境下工作，对不同工艺的兼容性好。为实现上述目的，本发明提供一种电平转换与非电路，其特征是，该电路包含电路连接的第一 N型场效应管、第二 N型场效应管、第三N型场效应管、第四N型场效应管、第五 N型场效应管、第一 P型场效应管和第二 P型场效应管；上述第一 N型场效应管栅极接第一输入端II，漏极接信号输入端12，源极接结点A，衬底接地；上述第二N型场效应管栅极接反向输入端TI (该反向输入端TI的信号与第一输出端Il的信号互为反相)，漏极接结点A，源极接地，衬底接地；上述第三N型场效应管栅极接结点A，漏极接输出Q，源极接地，衬底接地；上述第四N型场效应管栅极接信号输入端12或者接第一输入端II，漏极接输出 Q，源极接第五N型场效应管的漏极，衬底接地；上述第五N型场效应管栅极接第一输入端Il或者接信号输入端12，漏极接第四N 型场效应管的源极，源极接地，衬底接地；上述第一 P型场效应管栅极接结点A，漏极接输出Q，源极接VH，衬底接VH ；上述第二 P型场效应管栅极接输出Q，漏极接结点A，源极接VH，衬底接VH。上述第一输入端II，信号输入端12和反向输入端TI为OV VL的低压数字输入信号；该VL为数字电路的低电压值的电源电压。上述输出Q是OV VH的高压输出信号；该VH为高电压值的电源电压，其电压值高于VL。本电路中，第一输入端II，信号输入端12和反向输入端入端TI的逻辑“0”是OV电压，逻辑“1”是较低的VL电压值；输出Q的逻辑“0”是OV电压，逻辑“1”是较高的VH电压值。当第一输入端Il为“0”，信号输入端12为“0”或“1”情况，此时反向输入端TI为
“ 1 ”，第二 N型场效应管305将结点A拉到地，第三N型场效应管和第五N型场效应管关断， 第一 P型场效应管将输出Q上拉到“ 1 ”。当第一输入端Il为“1”，信号输入端12为“0”的情况，此时第一 N型场效应管将结点A拉到信号输入端12的电压，第三N型场效应管和第四N型场效应管关断，第一 P型场效应管将输出Q上拉到“1”。本发明电平转换与非电路和现有技术相比，其优点在于，本发明的电平转换与非电路单元采用七个晶体管即实现了电平转换和与非门的双重功能，比现有技术中将与非门和电平转换电路分离时需要十个晶体管，节省了电路布局的面积，提高资源利用，降低生产成本；本发明的输出端设有串联的第四N型场效应管和第五N型场效应管，其栅极分别连接第一输入端Il和12，栅极上加载VL，导通能力强，使得本发明的电平转换与非电路单元在工作中，由于工艺原因在造成N型场效应管的阈值VT过高，或者电源电压VL过低，都不会影响电路的正常工作，使该电路可在低压低功耗下工作。
图1为现有技术一的典型与非门和电平转换电路的电路图；图2为现有技术二的改进型的电平转换与非电路的电路图；图3为本发明电平转换与非电路的一种实施例的电路图；图4为本发明电平转换与非电路的一种实施例的电路图；图5为本发明带电平转换的与非译码电路的电路图。
具体实施例方式以下结合附图，进一步具体说明本发明的实施例。如图3所示，为本发明电平转换与非电路507的一种实施例，该单元包含五个N型场效应管及两个P型场效应管，其分别为第一 N型场效应管304、第二 N型场效应管305、第三N型场效应管306、第四N型场效应管310、第五N型场效应管311、第一 P型场效应管307 和第二 P型场效应管308。第一 N型场效应管304栅极接第一输入端11 (301)，漏极接信号输入端12 (302)， 源极接结点A(3U)，衬底接地；第二 N型场效应管305栅极接反向输入端万(303)，漏极接结点A (312)，源极接地，衬底接地；第三N型场效应管306栅极接结点A (312)，漏极接输出 Q (309)，源极接地，衬底接地；第四N型场效应管310栅极接信号输入端12(302)，漏极接输出Q(309)，源极接第五N型场效应管311的漏极，衬底接地；第五N型场效应管311栅极接第一输入端Il (301)，漏极接第四N型场效应管310的源极，源极接地，衬底接地；第一 P型场效应管307栅极接结点A (312)，漏极接输出Q (309)，源极接VH，衬底接VH ；第二 P型场效应管308栅极接输出Q (309)，漏极接结点A (312)，源极接VH，衬底接VH。 其中，第一输入端11 (301)，信号输入端12 (302)和反向输入端TI (303)为OV VL 的低压数字输入信号，VL为数字电路的低电压值的电源电压。第一输入端11(301)与输入 Tl (303)在数字电路逻辑中是互为倒相的关系，在本发明的实际应用中，实质上只有两个低压输入，即第一输入端11(301)与信号输入端12(302)，第一输入端11(301)连接一个倒相器(非门)，即为反向输入端7 (303)。而输出Q(309)是OV VH的高压输出信号；VH为高电压值的电源电压，其电压值高于VL。该电路中，第一输入端11(301)，信号输入端12(302)和反向输入端入端万(303) 的逻辑“0”是OV电压，逻辑“1”是较低的VL电压值；输出Q (309)的逻辑“0”是OV电压， 逻辑“1”是较高的VH电压值。当第一输入端11(301)为“0”，信号输入端12(302)为“0”或“ 1 ”情况，此时反向输入端Ti (303)为“1”，第二 N型场效应管305将结点A(3U)拉到地，第三N型场效应管 306和第五N型场效应管311关断，第一 P型场效应管307将输出Q (309)上拉到“1”，即VH
电压值。当第一输入端11(301)为“1”，信号输入端12(302)为“0”的情况，此时第一 N型场效应管304将结点A(312)拉到信号输入端12 (302)的电压，即0V，第三N型场效应管306 和第四N型场效应管310关断，第一 P型场效应管307将输出Q (309)上拉到“1”，即VH电压值。当第一输入端11(301)为“1”，信号输入端12(302)为“1”的情况在第四N型场效应管310和第五N型场效应管311的共同作用下，解决了现有技术二的缺点。在第一输入端11(301)为“1”，信号输入端12(302)为“1”时，第四N型场效应管310和第五N型场效应管311都导通，将输出Q(309)的电位拉低；由于第四N型场效应管310和第五N型场效应管311的栅极加的是VL而不是VL-VT (VT为N型场效应管的阈值电压)，因此他们的导通能力较强而能把输出Q(309)的电位拉的足够低；而输出Q(309)的电位的下降也使第二 P型场效应管308的导通能力增强，从而把结点A (312)拉高；第一 N型场效应管304和第
5二 P型场效应管308提高结点A (312)电压，第三N型场效应管306、第四N型场效应管310 和第五N型场效应管311降低输出Q(309)电压，在以上共同作用下，输出Q(309)会以很快的速度翻转到逻辑“0”。即使由于工艺原因造成N型场效应管的阈值电压VT过高，或者由于电源电压VL过低，本发明的带电平转换的与非单元507也能正常工作。如图4所示，为本发明电平转换与非电路507的另一种实施例，该单元包含该五个N型场效应管及两个P型场效应管，其分别为第一 N型场效应管304、第二 N型场效应管 305、第三N型场效应管306、第四N型场效应管310、第五N型场效应管311、第一 P型场效应管307和第二 P型场效应管308。第一 N型场效应管304的栅极接第一输入端11(301)，漏极接信号输入端
12 (302)，源极接结点A (312)，衬底接地。第二 N型场效应管305的栅极接输入TI (303)，漏
极接结点A (312)，源极接地，衬底接地第三N型场效应管306的栅极接结点A (312)，漏极接输出Q(309)，源极接地，衬底接地。第四N型场效应管310的栅极接第一输入端Il (301)，漏极接输出Q (309)，源极接第五N型场效应管311的漏极，衬底接地；第五N型场效应管311 的栅极接信号输入端12 (302)，漏极接第四N型场效应管310的源极，其源极接地，衬底接地。第一 P型场效应管307的栅极接结点A (312)，漏极接输出Q (309)，源极接VH，衬底接 VH。第二 P型场效应管308的栅极接输出Q (309)，漏极接结点A (312)，源极接VH，衬底接 VH。本实施例的单元与图3中所示的实施例的区别在于，将第四N型场效应管和第五N型场效应管的栅极所连接的第一输入端Il (301)、信号输入端12(30 互换。其中，第一输入端11(301)，信号输入端12 (302)和反向输入端7 (303)为OV VL 的低压数字输入信号，VL为数字电路的低电压值的电源电压。第一输入端11(301)与反向输入端TI (303)在数字电路逻辑中是互为倒相的关系，在本发明的实际应用中，实质上只有两个低压输入，即第一输入端Il (301)与信号输入端12(302)，第一输入端11(301)连接一个倒相器(非门)，即为反向输入端7 (303)。而输出Q(309)是OV VH的高压输出信号； VH为高电压值的电源电压，其电压值高于VL。该电路中，第一输入端11(301)，信号输入端12(302)和反向输入端入端万(303) 的逻辑“0”是OV电压，逻辑“1”是较低的VL电压值；输出Q (309)的逻辑“0”是OV电压， 逻辑“1”是较高的VH电压值。当第一输入端11(301)为“0”，信号输入端12(302)为“0”或“ 1 ”情况，此时反向输入端7 (303)为“1”，第二 N型场效应管305将结点A(312)拉到地，第三N型场效应管 306和第五N型场效应管310关断，第一 P型场效应管307将输出Q (309)上拉到“1”，即VH
电压值。当第一输入端11(301)为“1”，信号输入端12(302)为“0”的情况，此时第一 N型场效应管304将结点A(312)拉到信号输入端12 (302)的电压，即0V，第三N型场效应管306 和第四N型场效应管311关断，第一 P型场效应管307将输出Q (309)上拉到“1”，即VH电压值。当第一输入端11(301)为“1”，信号输入端12(302)为“1”的情况在第四N型场效应管310和第五N型场效应管311的共同作用下，解决了现有技术二的缺点。在第一输入端11(301)为“1”，信号输入端12(302)为“1”时，第四N型场效应管310和第五N型场效应管311都导通，将输出Q(309)的电位拉低；由于第四N型场效应管310和第五N型场效应管311的栅极加的是VL而不是VL-VT (VT为N型场效应管的阈值电压)，因此他们的导通能力较强而能把输出Q(309)的电位拉的足够低；而输出Q(309)的电位的下降也使第二 P型场效应管308的导通能力增强，从而把结点A (312)拉高；第一 N型场效应管304和第二 P型场效应管308提高结点A (312)电压，第三N型场效应管306、第四N型场效应管310 和第五N型场效应管311降低输出Q(309)电压，在以上共同作用下，输出Q(309)会以很快的速度翻转到逻辑“0”。即使由于工艺原因造成N型场效应管的阈值电压VT过高，或者由于电源电压VL过低，本发明的带电平转换的与非单元507也能正常工作。如图5所示，即为一种带电平转换的与非译码电路，由本发明电平转换与非电路 507电路连接成。该带电平转换的与非译码电路包含输入模块501，与输入模块501的输出端电路连接的译码电路阵列502，与译码电路阵列502的输出端电路连接的输出模块503， 以及倒相器504。译码电路阵列502包含若干个并联连接的电平转换与非电路507。输入模块501 包含若干路12输入(如图5中所示的12[1] I2[N])，是前级译码电路的输出，分别电路连接到每个电平转换与非电路507的信号输入端12(302)。输出模块503包含若干路Q输出(如图5中所示的Q[l] Q[N])，为每个电平转换与非电路单元507的输出Q(309)。第一输入端Il [1] (505)连接到每个电平转换与非电路507的Il端。输入万[1] (506)是第一输入端11[1] (505)经过倒相器504倒相的输出，连接到每个电平转换与非电路507的7 端。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种电平转换与非电路(507)，其特征在于，该电路包含电路连接的第一N型场效应管(304)、第二 N型场效应管(305)、第三N型场效应管(306)、第四N型场效应管(310)、第五N型场效应管(311)、第一 P型场效应管(307)和第二 P型场效应管(308)；所述第一 N型场效应管(304)栅极接第一输入端11(301)，漏极接信号输入端 12 (302)，源极接结点A (312)，衬底接地；所述第二 N型场效应管(30 栅极接反向输入端7 (303)，漏极接结点A(312)，源极接地，衬底接地；所述反向输入端7 (303)的信号与第一输出端11(301)的信号互为反相；所述第三N型场效应管(306)栅极接结点A (312)，漏极接输出Q (309)，源极接地，衬底接地；所述第四N型场效应管(310)栅极接信号输入端12 (30 或者接第一输入端Il (301)， 漏极接输出Q(309)，源极接第五N型场效应管(311)的漏极，衬底接地；所述第五N型场效应管(311)栅极接第一输入端Il (301)或者接信号输入端12 (302)， 漏极接第四N型场效应管(310)的源极，源极接地，衬底接地；所述第一 P型场效应管(307)栅极接结点A (312)，漏极接输出Q (309)，源极接VH，衬底接VH;所述第二 P型场效应管(308)栅极接输出Q (309)，漏极接结点A (312)，源极接VH，衬底接VH。
2.如权利要求1所述的电平转换与非电路，其特征在于，所述第一输入端11(301)，信号输入端12(302)和反向输入端TI (303)为OV VL的低压数字输入信号；所述VL为数字电路的低电压值的电源电压。
3.如权利要求1所述的电平转换与非电路，其特征在于，所述输出Q(309)是OV VH 的高压输出信号；所述VH为高电压值的电源电压，其电压值高于VL。
全文摘要
本发明涉及一种电平转换与非电路，该电路包含电路连接的第一N型场效应管、第二N型场效应管、第三N型场效应管、第四N型场效应管、第五N型场效应管、第一P型场效应管和第二P型场效应管。本发明的电平转换与非电路单元采用七个晶体管即实现了电平转换和与非门的双重功能，节省了电路面积，降低生产成本；输出端设有串联的两N型场效应管，其栅极分别连接两输入，栅极上加载VL，导通能力强，本电路对不同工艺有较好的兼容性，使该电路可在低压低功耗下工作。
文档编号H03K19/0185GK102299705SQ20101020560
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者汤亮, 董艺 申请人:上海复旦微电子股份有限公司