本实用新型涉及集成电路设计技术领域， 尤其涉及一种消除上电不定态的有源电平转换电路。
背景技术：
随着集成电路规模的不断扩大，通常在芯片内部存在着多个电源域以适应不同的功能模块。当不同电源域之间存在逻辑交互时，由于电源电压的不一致会发生逻辑错误。比如1.2V模块向5V模块传输逻辑“1”时为1.2V，但5V域的逻辑电路在阈值为2.5V情况下，会将接收到1.2V判决为“0”，这样就产生了逻辑控制上的错误。而电平转换电路（level Shifter，LS）则可以在各个电源之间完成电平的转换的功能，保证逻辑传输的正确性。
如图1所示，为现有的电平转换电路结构图之一。该电平转换电路完成了低压VDD=1.2V电源到高压VCC=5V电源的转换功能。图1中Din为低压VDD域输出控制信号，Dout为经过电平转换电路后的高压VCC域控制信号。低压器件MPL0、MPN0及MPL1、MNL1分别构成了低压VDD域下两对反相器，完了对输入数字信号Din的缓冲整形功能。高压域器件MNH0、MNH1为输入放大对，MPH0、MPH1构成了正反馈负载，锁存输出结果。四个MOS管起到了把低压信号放大到高压的转换作用。
图1中的电平转换电路，当输入逻辑为“0”，即Din=0V时，MNH0的栅端电压VA=0V；MNH1的栅端电压VB=1.2V，Dout=0V；当输入逻辑为“1”，即Din=1.2V时，VA=1.2V，VB=0V，Dout=5V。设计中通常MNH0、MNH1的尺寸会取的较大，防止发生翻转阈值偏大的情况。
图1中的电平转换电路存在如下问题，上电时，当VDD电源还没有上升到正常值时，反相器的输出VA、VB就会处于不定态，即可能为“0”也可能为“1”。如果VA、VB值与Din的复位值不一致则会导致Dout控制的VCC域的功能模块产生错误。
如图2所示，为现有的电平转换电路结构图之二，属于现实环境中电平转换电路经常遇到的应用场景。VDD电压由VCC经过开关电路及稳压模块LDO产生。开关电路的控制逻辑为：当Vsw=0时，开关闭合；当Vsw=5V，开关打开。在VDD域下存在上电复位电路（Power On Reset，POR），保证VDD到达一定值前给出低复位信号Vporl。逻辑电路（ASIC）中会产生开关控制信号Vswl。Vswl及Vprol分别经过电平转换电路LS_sw、LS_por后产生高压逻辑信号Vswh及Vporh，两者“相与”后产生控制开关的最终信号Vsw。Vswl的复位值为0，即需要保持开关导通，否则还未完成上电VDD电源就被断开，电路下电。
如下图3所示，为现有的电平转换电路在理想情况下从高压VCC上电开始各个信号时序图。其中，假设在VDD上升到稳定值1.2V前， LS_sw中的反相器输出VA_LS_sw、VB_LS_sw；LS_por中的反相器输出VA_LS_por、VB_LS_por都能给出正确的逻辑电平。则在高压域Vsw可输出为有效的低，从而确保开关在上电完成前都处于闭合状态，使VDD能够上升到额定值。
但在实际情况下，由于数字电路在VDD上升到稳定值前LS_sw中的反相器输出VA_LS_sw、VB_LS_sw；LS_por中的反相器输出VA_LS_por、VB_LS_por都处于不定态，可能为“1”也可能为“0”。如果VA_LS_sw=“1”、VB_LS_sw=“0”；VA_LS_por=“1”、VB_LS_por=“0”，则会出现VDD反复上下电的情况。即开关闭合VDD上升到一定值（如500mV） Vsw输出为5V 开关断开 VDD下电 Vsw输出为0V 开关闭合 VDD上升到500mV Vsw输出为5V。如果VDD不能正常上电则芯片就无法工作。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种消除上电不定态的有源电平转换电路，将低电压VDD域下上电复位模块产生的低压域复位信号准确转化为高压域的复位信号，且不会产生逻辑不定态。
为了达到上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种消除上电不定态的有源电平转换电路，所述有源电平转换电路包括反向有源放大器电路、反馈放大管、输出反相器和耦合电容，其中，有源电平转换电路工作时，高压域VCC上电，反向有源放大电路输出电压信号VG，耦合电容迫使电压信号VG跟随高电压VCC上升，赋予电压初态，反馈放大管将上升的电压信号VG反相放大为0V，反向有源放大器电路和反馈放大管整体构成正反馈电路，迫使电压信号VG锁定输出高电压VCC, 输出反相器将电压信号VG反相放大为0V。
优选地，所述反向有源放大器电路包括第一高压域器件、第二高压域器件、第三高压域器件、第四高压域器件和第五高压域器件。
优选地，所述反向有源放大器电路中，第一高压域器件的栅宽与栅长尺寸分别为5um/1um，第二高压域器件、第三高压域器件、第四高压域器件和第五高压域器件的栅宽与栅长尺寸分别为1um/10um，反向有源放大器电路的翻转阈值为500mV。
优选地，所述耦合电容为高压域VCC的耦合电容，其容值为2pF。
优选地，所述反馈放大管为第六高压域器件，其栅宽与栅长尺寸为1um/10um，其反相放大上升电压信号VG。
优选地，所述输出反相器包括第七高压域器件与第八高压域器件，第七高压域器件的栅宽与栅长尺寸为10um/1um，第八高压域器件的栅宽与栅长尺寸为1um/1um，输出反相器的翻转阈值约为1V。
本实用新型由于采用了上述将VDD电压域下POR模块产生的低压域的复位信号Vporl准确转化为高压域的复位信号Vporh，所获得的有益效果是，采用有源电平转换的电路结构很好地消除了上电不定态，很好地规避上述应用场景中存在的低电压VDD反复上下电问题。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1是现有的电平转换电路结构图之一图。
图2是现有的电平转换电路结构图之二图。
图3是现有的电平转换电路在理想情况下从高压VCC上电开始各个信号时序图。
图4是本实用新型具体实施之一的有源电平转换电路图。
图5是本实用新型具体实施之二的有源电平转换电路图。
图6是本实用新型具体实施的有源电平转换电路上电时序图。
具体实施方式
参看图4，本实用新型具体实施之一的有源电平转换电路图。该有源电平转换电路中，包括反向有源放大器电路、反馈放大管、输出反相器和耦合电容，其中，Vporl为低压VDD域中的上电复位模块输出信号，Vporh为Vporl经过有源电平转换电路输出高压VCC域复位信号；
第一高压域器件MNH1、第二高压域器件MPH1、第三高压域器件MPH2、第四高域器件MPH3和第五高压域器件MPH4构成了反向有源放大器电路。第一高压域器件MNH1的栅宽与栅长尺寸为5um/1um，第二高压域器件MPH1、第三高压域器件MPH2、第四高压域器件MPH3和第五高压域器件MPH4的栅宽与栅长尺寸为1um/10um，反向有源放大器电路的翻转阈值为500mV。
耦合电容C0为高压域VCC的耦合电容，容值为2pF，其作用是在高压域VCC上电时，迫使反向有源放大器电路的输出电压信号VG短暂跟随高压VCC而上升，赋予电压初态。
第六高压域器件MNH2为负反馈放大管，其栅宽与栅长尺寸为1um/10um，其反相放大上升VG信号。
第七高压域器件MNH3与第八低压域器件MPH5构成了输出反相器，第七高压域器件MNH3的栅宽与栅长尺寸为10um/1um，第八低压域器件MPH5的栅宽与栅长尺寸为1um/1um，输出反相器的翻转阈值约为1V。
参见图5所示，为本实用新型具体实施之二的有源电平转换电路图。该有源电平转换电路中，在Vporl信号与Vporh信号之间采用了有源电平转换电路。
VCC上电后，耦合电容C0会迫使电压信号VG短暂跟随高电压VCC上升。Vporl信号受反馈放大管MNH2以及前级上电复位电路POR同时控制，由于此刻低压域VDD还未能反应过来，上电复位电路POR的驱动能力极弱，Vporl信号主要受反馈放大管MNH2控制。反馈放大管MNH2将上升电压信号VG反相放大为0V，这样更加导致了电压信号VG上升，则Vporh信号输出0V，等到低压域VDD上电后，上电复位电路POR复位完成。此时，上电复位电路POR对Vporl信号的控制大于反馈放大管MNH2，Vporl信号则转换为高电压，Vporh信号也会同样变高电压，高压域复位完成。
与图2中现有的电平转换电路相比，图5中的有源电平转换电路中，Vswh没有改变，在上电阶段还存在着不定态。如图5所示，Vporh信号在上电阶段不存在不定态，为固定“0”，时序与Vporl信号相同。Vporh信号与Vswh“相与”后得到Vsw信号就没有出现不定态的风险，这样就规避了上电过程中存在的VDD反复上下电情况。
参见图6所示，为本实用新型具体实施的有源电平转换电路修改LS点后的上电时序图。整个有源电平转换电路在正常工作时功耗约为2uA，图6中，可以看到LS_sw中输出反相器输出VA_LS_sw的不定态会在低压域VDD上升到额定值后恢复到Reset值0V，而高压域的Vsw信号也会在Vporh信号的复位下一直输出正确的0V，保证了上电阶段开关的闭合。
需要说明的是，上述实施方式仅以示意方式说明本实用新型的基本思路，与本实用新型中有关的组成电路而非按照实际实施时的组成电路数目、形状、器件排列方式、连接方式绘制。其实际实施时各电路的型态、数量、连接方式、器件排列方式、器件参数可为随意的改变。以上所述的实施例仅是本实用新型较佳的实施例而已，不能限制本实用新型技术方案的延伸。凡属本领域技术人员在本实用新型技术方案基础上所作的任何公知技术的修改、等同变化和显而易见的改换等，均应属于本实用新型的保护范围之内。