一种用于提高电压驱动能力的缓冲器的制造方法
【专利摘要】一种用于提高电压驱动能力的缓冲器，所述缓冲器设有4个NMOS管：MN1、MN2、MN3和MN4，三个PMOS管：MP1、MP2和MP3，以及一个电阻R。本发明缓冲器中，差分放大器和输出形成负反馈，使输出电压的变化随环境的变化很小；缓冲器中的电流源用NMOS管，即MN1、MN4代替以往的PMOS管，很好的降低了缓冲器的电流，降低了整个模块的功耗；输出采用电阻R，使缓冲器的输入电平保持在较低水平；本发明结构简单，驱动能力强，同时保证输出电压的稳定性。
【专利说明】—种用于提高电压驱动能力的缓冲器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种结构简单的低电压高稳定性的高速缓冲器，尤其是一种可以提高低电压低驱动信号的驱动能力缓冲器。它可以有效的提高低电压信号的驱动能力，并且输出电压具有很高的稳定性，是一款性能优秀的低电压高稳定性的高速缓冲器。
【背景技术】
[0002]随着集成电路设计技术的发展，在新一代的集成电路设计中，为了达到设计目标，尤其是为了降低功耗和提高速度，设计者常常使用多路电压(MSV)方法允许使用不同电压的设计分实体或块，而随之引入的低电压逻辑，为了增强低电压的驱动能力，需要在低电压和负载之间增加一级缓冲器。例如，当200mv的低驱动能力的电压驱动一个较大的负载时，需要首先解决的就是速度问题，这时就需要缓冲器提高电压的驱动能力；当电压工作在不同的环境下，输出电压的稳定性也必须得到充分的保障，否则很容易导致电路无法正常工作，对于低电压更是如此。因此，本发明提出了一种结构简单，驱动能力强，且可以保证输出的低电压稳定性的电路。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的问题:当电压驱动能力较低时，需要提高其驱动能力，保证输出电压的稳定性，同时尽可能的让功耗损失最低。
[0004]本发明的技术方案为:一种用于提高电压驱动能力的缓冲器，所述缓冲器设有4个 NMOS 管:MN1、MN2、MN3 和 MN4，三个 PMOS 管:MP1、MP2 和 MP3，以及一个电阻 R ；NM0S 管丽I的漏极和电源Vdd连接，栅极接外部控制信号V_，体端接地GND，源极和PMOS管MPl、MP2的源极相连；PM0S管MPl的栅极接外部输入信号Vi,体端接电源Vdd，漏极和PMOS管丽2的漏极、栅极以及PMOS管丽3的栅极相连；电阻R的两端设为A端和B端，PMOS管MP2的栅极和NMOS管MN4的源极、电阻R的A端相连，漏极和NMOS管丽3的漏极相连，体端和电源Vdd相连；NM0S管MN2的源极和体端接地GND ；NM0S管MN3的源极和体端接地GND ；NM0S管MN4的漏极接电源Vdd，体端接地GND ；电阻R的B端接地GND ;所述缓冲器的输出端Vtjut为电阻R的A端。
[0005]与现有技术相比，本发明具有以下优点及显著效果:
[0006](I)在本发明缓冲器中，差分放大器和输出形成负反馈，使输出电压的变化随环境的变化很小，具有更好的稳定性，具体的数据见表I。
[0007](2)缓冲器中的电流源用NMOS管，即丽1、MN4代替以往的PMOS管，很好的降低了缓冲器的电流，降低了整个模块的功耗。
[0008](3)本发明输出用一个电阻R代替现有技术常用的MOS管，使缓冲器的输入电平能够维持在200mv左右的低电平，满足增强低电压的驱动能力的要求。
【专利附图】
【附图说明】[0009]图1为本发明的电路结构图。
[0010]图2为一个简单的低驱动能力的低电压产生模块。
[0011]图3为不带反馈的缓冲器。
[0012]图4为采用PM0S管作为电流源的缓冲器。
【具体实施方式】
[0013]参看图1，本发明的结构简单的低电压高稳定性的高速缓冲器由4个NM0S管MN1、MN2、MN3和MN4，三个PM0S管MP1、MP2和MP3，以及一个电阻R构成。
[0014]具体连接关系如下，NM0S管丽1的漏极和电源Vdd连接，栅极接外部控制信号V_，体端接地GND，源极和PM0S管MP1、MP2的源极相连；PM0S管MP1的栅极接外部输入信号'，体端接电源Vdd，漏极和PM0S管丽2的漏极、栅极以及PM0S管丽3的栅极相连；电阻R的两端设为A端和B端，PM0S管MP2的栅极和匪0S管MN4的源极、电阻R的A端相连，漏极和NM0S管丽3的漏极相连，体端和电源Vdd相连；NM0S管丽2的源极和体端接地GND ；NM0S管MN3的源极和体端接地GND ；NM0S管MN4的漏极接电源Vdd，体端接地GND ；电阻R的B端接地GND ;所述缓冲器的输出端V-为电阻R的A端。
[0015]本发明的噪声电流补偿电路的工作原理如下:
[0016]Vdd=l.2V, \为输入低电平，即夕卜部输入信号，V_为脉冲信号，即夕卜部控制信号。当V_=0时，作为电流源的NM0S管MN1截止，差分放大器不工作，其输出端输出为0，NM0S管MN4截止，增大驱动能力的电路也不工作，输出为0。当V_=l时，NM0S管丽1导通，差分放大器正常工作，差分放大器的一个输入端接输入电压，也就是输入低电平Vi;输出电压使NM0S管MN4导通，驱动级电路开始工作，输出电压V-，Vout又接到差分放大器的另一端，形成反馈回路，稳定输出电压
[0017]为进一步验证本发明的优点，下面对本发明电路进行仿真验证，同时和相类似的电路进行比较，其中，图2为一个简单的低驱动能力的低电压产生模块，用于模拟现实情况下的具有低驱动能力的低电压，并且用于和本发明的驱动能力进行比较；图3为不带反馈的缓冲器，用于和本发明的稳定性进行比较；图4为PM0S电流源的缓冲器，用于和本发明的功耗进行比较；负载电容C=lp。仿真结果如表1所示。从表1中可以看出:1.从不同工艺角下的Vout可知，本发明比不带反馈的缓冲器的输出电压随工艺角变化的范围小，S卩，其输出电压具有更好的稳定；2.从输出负载上升时间可知，本发明的速度比直接接负载的速度快，说明该发明可以很好的解决了驱动力不足的问题；3.从缓冲器的工作电流可知，在同等的驱动能力下，本发明的工作的电流比采用PM0S管电流源的小很多，说明在同等的驱动能力下，该发明具有更小的功耗。综上所述，该发明很好的解决低电压的驱动问题，输出稳定性以及功耗问题，同时该结构简单，适合用在集成电路设计中。
[0018]表1
[0019]
【权利要求】
1.一种用于提高电压驱动能力的缓冲器，其特征是所述缓冲器设有4个NMOS管:MN1、丽2、丽3和MN4，三个PM0S管:MP1、MP2和MP3，以及一个电阻R ；NM0S管丽1的漏极和电源Vdd连接，栅极接外部控制信号V_，体端接地GND，源极和PM0S管MP1、MP2的源极相连；PM0S管MP1的栅极接外部输入信号Vi;体端接电源Vdd，漏极和PM0S管MN2的漏极、栅极以及PM0S管MN3的栅极相连；电阻R的两端设为A端和B端，PM0S管MP2的栅极和NM0S管MN4的源极、电阻R的A端相连，漏极和NM0S管丽3的漏极相连，体端和电源Vdd相连；NM0S管MN2的源极和体端接地GND ；NM0S管MN3的源极和体端接地GND ；NM0S管MN4的漏极接电源Vdd，体端接地GND ;电阻R的B端接地GND ;所述缓冲器的输出端Vwt为电阻R的A端。
【文档编号】H03K19/0948GK103684420SQ201310566690
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】杨格兰, 柏娜, 夏迎成, 朱贾峰 申请人:湖南城市学院