一种施密特触发器的制作方法

本实用新型涉及集成电路芯片技术领域，尤其涉及一种施密特触发器。

背景技术：

随着半导体集成电路的发展，集成电路芯片所用工艺越来越先进，低压低功耗逐渐成为消费类芯片的主流发展方向，同时芯片内部电路集成度越来越高，节省面积成为一颗成功的芯片的主要竞争手段之一。通常情况下，芯片内部电路所产生的精确可控的电压大多采用复杂的电路结构、精确的电阻以及相关特殊器件，但是占据了芯片内部电路面积的绝大部分，极大地增加了一颗芯片的成本；如何有效的降低功耗，减小芯片的面积，成为集成电路设计的一大难题，

现有的施密特触发器电路在工作时出于稳定性与简易性考虑，施密特触发器电路的转换点电压与迟滞范围为固定值，但是针对系统电路中对施密特触发器的转换点电压和迟滞范围的不同要求，会采用不同尺寸的晶体管来设计多个不同转换点电压的施密特触发器，但是这种方法通常会占据较大的芯片面积，增加芯片的成本，同时芯片的整体瞬态功耗会增加。若改变施密特触发器电路的结构，通过引入复杂控制电路来控制不同的转换点电压与迟滞范围的切换，同样会引入较大的功耗与面积，反而得不偿失。通过分析芯片内部运用数目最多但面积小的晶体管器件的结构，将电路中通用的晶体管接成开关的方式可以代替复杂电路中的控制电路，既实现施密特触发器电路的基本功能，又使得电路的转换点电压简单可调，而且极大的节省了电路的面积，降低芯片的成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中采用不同尺寸的晶体管来设计多个不同转换点电压的施密特触发器，这种方法通常会占据较大的芯片面积，增加芯片的成本，同时芯片的整体瞬态功耗会增加；若改变施密特触发器电路的结构，通过引入复杂控制电路来控制不同的转换点电压与迟滞范围的切换，同样会引入较大的功耗与面积的问题，提供一种施密特触发器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，提供一种施密特触发器，包括：

输入端；

低转换点电压电路，连接于所述输入端；

高转换点电压电路，连接于所述输入端；

转换点电压切换电路，分别连接于所述低转换点电压电路及所述高转换点电压电路；以及

输出端，分别连接于所述低转换点电压电路及所述高转换点电压电路。

在本实用新型所述的施密特触发器中，所述高转换点电压电路包括：

第一MOS管，所述第一MOS管的G极连接于所述输入端；

第二MOS管，所述第二MOS管的G极连接于所述输入端，所述第二MOS管的S极连接于所述第一MOS管的D极，所述第二MOS管的D极连接于所述输出端；以及

第三MOS管，所述第三MOS管的S极连接于所述第一MOS管的D极及所述第二MOS管的S极之间，所述第三MOS管的G极连接于所述输出端。

在本实用新型所述的施密特触发器中，所述低转换点电压电路包括：

第四MOS管，所述第四MOS管的D极连接于所述输出端，所述第四MOS管的G极连接于所述输入端；

第五MOS管，所述第五MOS管的D级连接于所述第四MOS管的S极，所述第五MOS管的G极连接于所述输入端；以及

第六MOS管，所述第六MOS管的S极连接于所述第五MOS管的D极及所述第四MOS管的S极之间，所述第六MOS管的G极连接于所述输出端。

在本实用新型所述的施密特触发器中，所述转换点电压切换电路包括：

第七MOS管，所述第七MOS管的D极连接于所述第六MOS管的D极；

第八MOS管，所述第八MOS管的D极连接于所述第三MOS管的D极；

低转换点电压控制端，连接于所述第七MOS管的D极；以及

高转换点电压控制端，连接于所述第八MOS管的D极。

在本实用新型所述的施密特触发器中，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第七MOS管为NMOS管，所述第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管及第八MOS管为PMOS管。

在本实用新型所述的施密特触发器中，所述第一MOS管的S极连接于VSS端。

在本实用新型所述的施密特触发器中，所述第五MOS管的S极连接于VDD端。

在本实用新型所述的施密特触发器中，所述第七MOS管的S极连接于VSS端，所述第八MOS管的S极连接于VDD端。

上述公开的一种施密特触发器具有以下有益效果：采用该施密特触发器简单的电路结构，不仅实现施密特触发器不同转换点电压的切换功能，而且极大的减小了整个电路的面积与功耗，降低芯片制作成本。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种施密特触发器的结构框图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种施密特触发器的电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种施密特触发器，其目的在于，本实用新型采用一种简易实用的施密特触发器电路结构，利用晶体管器件的结构特性，灵活运用晶体管的四个端口，将晶体管连接成开关形式用来控制施密特触发器不同转换点电压与迟滞范围的切换；在完成本实用新型的施密特触发器电路功能参数的情况下，极大的节省电路的版图面积与瞬态功耗，电路简易可行。

参见图1，图1为本实用新型一实施例提供的一种施密特触发器的结构框图，该施密特触发器电路面积小，转换点电压与迟滞范围简单易调，具体包括输入端A、低转换点电压电路1、高转换点电压电路2、转换点电压切换电路3及输出端Y。

低转换点电压电路1连接于所述输入端A；低转换点电压电路1，用于产生施密特触发器电路低转换点电压。

高转换点电压电路2连接于所述输入端A；高转换点电压电路2，用于产生施密特触发器电路高转换点电压。

转换点电压切换电路3分别连接于所述低转换点电压电路1及所述高转换点电压电路2；转换点电压切换控制电路，通过控制做开关作用的晶体管来控制不同转换点电压与迟滞范围的切换。

输出端Y分别连接于所述低转换点电压电路1及所述高转换点电压电路2。

施密特触发器的转换点电压主要由高转换点电压电路2与低转换点电压电路1来确定，施密特触发器的转换点电压的计算公式如下：

VSPH为施密特触发器的高转换点电压。

VSPL为施密特触发器的低转换点电压。

VDD为施密特触发器的输入电源电压。

VTHN为NMOS器件的导通阈值电压，与半导体工业有关。

VTHP为PMOS器件的导通阈值电压，与半导体工业有关。

W1、L1为施密特触发器高转换点电压电路2中晶体管的宽长参数。

W3、L3为施密特触发器高转换点电压电路2中晶体管的宽长参数。

W5、L5为施密特触发器低转换点电压电路1中晶体管的宽长参数。

W6、L6为施密特触发器低转换点电压电路1中晶体管的宽长参数。

由上述的转换点电压计算公式可知，高转换点电压与低转换点电压可以通过调整高转换点电压电路2与低转换点电压电路1中晶体管的宽与长的大小以及晶体管的个数来改变；晶体管的导通阈值电压参考半导体工业具体得出的实验数据。

高转换点电压电路2，初始化施密特触发器的输出为高电平(VDD)，输入是低电平(0V)，高转换点电压电路2产生高转换点电压VSPH。

低转换点电压电路1，初始化施密特触发器的输出为低电平(0V)，输入是高电平(VDD)，低转换点电压电路1产生低转换点电压VSPL。

转换点电压切换控制电路，初始化施密特触发器的转换点电压切换控制电路，与现有的传统施密特触发器功能参数一致，改变转换点电压切换的控制信号可以得到施密特触发器的不同的转换点电压。

参见图2，图2为现有技术的施密特触发器的电路结构图，所述高转换点电压电路2包括第一MOS管M1、第二MOS管M2及第三MOS管M3。所述第一MOS管M1的G极连接于所述输入端A；所述第二MOS管M2的G极连接于所述输入端A，所述第二MOS管M2的S极连接于所述第一MOS管M1的D极，所述第二MOS管M2的D极连接于所述输出端Y；所述第三MOS管M3的S极连接于所述第一MOS管M1的D极及所述第二MOS管M2的S极之间，所述第三MOS管的G极连接于所述输出端。优选的，所述第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3及第七MOS管M7为NMOS管，即N型金属氧化物半导体场效应管。此外，所述第一MOS管M1的S极连接于VSS端。其中VSS端为电源参考地。

参阅图2所示，高转换点电压电路2的具体实施电路图。NMOS管M1，M2，M3构成了高转换点电压电路2，如果施密特触发器输入是低电平，输出是高电平，则NMOS管M1，M2截止，NMOS管M3导通，随着施密特触发器输入端AA点的电压不断增加，NMOS管M1开始导通，定义NMOS管M2开始导通时的输入电压为VSPH，当NMOS管M2一旦开始导通，施密特触发器的输出端YY点电压就开始下降，随着输出端YY点电压的下降，NMOS管M3的导通程度就会越来越差，NMOS管M2导通的更好，这个过程一直持续到NMOS管M3完全截止，而NMOS管M1、M2完全导通，完成施密特触发器电路中高转换点电压电路2的转换点电压确定。

所述低转换点电压电路1包括第四MOS管M4、第五MOS管M5及第六MOS管M6。所述第四MOS管M4的D极连接于所述输出端Y，所述第四MOS管M4的G极连接于所述输入端A；所述第五MOS管M5的D级连接于所述第四MOS管M4的S极，所述第五MOS管M5的G极连接于所述输入端A；所述第六MOS管M6的S极连接于所述第五MOS管M5的D极及所述第四MOS管M4的S极之间，所述第六MOS管M6的G极连接于所述输出端。优选的，所述第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6及第八MOS管M8为PMOS管，即P型金属氧化物半导体场效应管。此外，所述第五MOS管M5的S极连接于VDD端。其中VDD端为输入电源电压端。

参阅图2所示，低转换点电压电路1的具体实施电路图。PMOS管M4，M5，M6构成了低转换点电压电路1，如果施密特触发器输入是高电平，输出是低电平，则PMOS管M4，M5截止，PMOS管M6导通，随着施密特触发器输入端AA点的电压不断减小，PMOS管M5开始导通，定义PMOS管M4开始导通时的输入电压为VSPL，PMOS管M4一旦开始导通，施密特触发器的输出端YY点电压就开始增加，随着输出端YY点电压的增加，PMOS管M6的导通程度就会越来越差，PMOS管M4导通的更好，这个过程一直持续到PMOS管M6完全截止，而PMOS管M4、M5完全导通，完成施密特触发器电路中低转换点电压电路1的转换点电压确定。

所述转换点电压切换电路3包括第七MOS管M7、第八MOS管M8、低转换点电压控制端NG及高转换点电压控制端PG。所述第七MOS管M7的D极连接于所述第六MOS管M6的D极；所述第八MOS管M8的D极连接于所述第三MOS管M3的D极；低转换点电压控制端NG连接于所述第七MOS管M7的D极；高转换点电压控制端PG连接于所述第八MOS管M8的D极。此外，所述第七MOS管M7的S极连接于VSS端，所述第八MOS管M8的S极连接于VDD端。

参阅图2所示，转换点电压切换控制电路的具体实施电路图。由PMOS管M8和NMOS管M7组成的转换点电压切换控制电路，利用了PMOS管与NMOS管的开关特性，当PMOS管M8与NMOS管M7同时导通时，本文提出的施密特触发器电路与现有的传统施密特触发器电路功能参数完全一致；当PMOS管M8导通，NMOS管M7截止时，高转换点电压电路2正常工作，低转换点电压电路1失效，此时施密特触发器只能确定高转换点电压，同时转换点电压迟滞范围缩小；当PMOS管M8截止，NMOS管M7导通时，高转换点电压电路2失效，低转换点电压电路1正常工作，此时施密特触发器只能确定低转换点电压，同时转换点电压迟滞范围缩小；当PMOS管M8与NMOS管M7均截止时，高转换点电压电路2与低转换点电压电路1均失效，此时施密特触发器功能等同于一个反相器，但是仍然存在数值接近的高转换点电压与低转换点电压，迟滞范围较小。

图2中只使用了NMOS管与PMOS管的开关特性来控制施密特触发器的转换点电压的切换控制，依据本实用新型，在达到施密特触发器的不同转换点电压切换的目的的同时极大的降低了芯片的面积，这些均属于本专利的保护范畴。与现有其它技术相比，本实用新型采用晶体管做开关控制施密特触发器转换点电压切换的方法，使得整个电路的面积得到极大的缩小，降低制作成本，在实现施密特触发器不同转换点电压切换的功能情况下，功耗较低，电路的转换点电压切换控制简单，精准，是一款简单可行的施密特触发器电路结构。

综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。