一种电平转换器的制作方法

本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种电平转换器。

背景技术：

近阈值技术和多电源域技术是当前实现极低功耗设计的主流技术，因此在诸多低功耗应用的芯片设计时，往往划分多个电源域。性能需求较高的电路，划分在高电压域，而性能需求较低的电路，工作在低电压域。在不同电源域之间，存在着大量的电平转换器，实现不同电源域之间的信号传递。

传统的电平转换器，采用交叉耦合的结构，具有面积小、速度快、静态功耗低的特性，但它所能够支持的电平转换范围有限，无法支持近阈值电压到正常电压的转换，限制了近阈值技术的使用。传统的威尔逊电流镜结构，能够有效的支持近阈值电压到正常电压的超宽范围电压的电平转换，能够满足近阈值技术的需要，但是其晶体管数量较多，漏电较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电平转换器，具有电路结构简单，并且能够有效降低电路的延迟时间和功耗的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电平转换器，包括：

威尔逊电流镜电路和反相器电路；所述威尔逊电流镜电路和所述反相器电路连接；

所述反相器电路，具体包括：

反相器电路pmos管和反相器电路nmos管；

所述威尔逊电流镜电路的输出端分别与反相器电路pmos管栅极和反相器电路nmos管栅极连接；反相器电路pmos管源极与反相器电路电源连接；所述反相器电路pmos管漏极与反相器电路nmos管漏极连接；反相器电路nmos管源极接地。

可选的，所述威尔逊电流镜电路，具体包括：

第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第一nmos管和第二nmos管；

第一pmos管源极与威尔逊电流镜电路第一电源连接，第一pmos管漏极分别与第二pmos管栅极和第三pmos管源极连接，所述第一pmos管栅极还与所述第二pmos管栅极连接；第二pmos管源极与威尔逊电流镜电路第二电源连接；第三pmos管漏极与第一nmos管漏极连接，第一nmos管栅极与威尔逊电流镜电路第三电源连接；第一nmos管源极与第二nmos管栅极连接，第二nmos管源极接地；第二pmos管漏极、第三pmos管栅极、第二nmos管漏极和所述反相器电路pmos管栅极连接在一起。

可选的，

所述第一pmos管、所述第二pmos管和所述第三pmos管的阈值电压均大于第一nmos管阈值电压；

所述第一pmos管、所述第二pmos管和所述第三pmos管的阈值电压均大于第二nmos管阈值电压。

可选的，

反相器电路pmos管阈值电压大于所述第一nmos管阈值电压；

反相器电路pmos管阈值电压大于所述第二nmos管阈值电压。

可选的，

反相器电路nmos管阈值电压大于所述第一nmos管阈值电压；

反相器电路nmos管阈值电压大于所述第二nmos管阈值电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种电平转换器，电路结构简单，由于节省了输入信号通过低电压反相器，大大减小了电路延迟时间和功耗。

此外，本发明采用第一nmos管取代传统电平转换中的低电压反相器电路，这个改进使得晶体管总数从原来的11下降到7，大大降低了电路复杂度。本发明采用混合阈值技术，对威尔逊电流镜电路中的三个pmos管以及高电压状态下的反相器电路的nmos管采用高阈值设计。对威尔逊电流镜电路中下拉的两个nmos管采用低阈值设计，这种结构充分考虑电路驱动能力，提高电路性能的同时，还能够有效地降低电路的漏电功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中电平转换器电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电平转换器，具有电路结构简单，并且能够有效降低电路的延迟时间和功耗的优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，一种电平转换器，包括：威尔逊电流镜电路和反相器电路。威尔逊电流镜电路和反相器电路连接。

反相器电路，具体包括：反相器电路pmos管mp4和反相器电路nmos管mn3。威尔逊电流镜电路的输出端分别与反相器电路pmos管mp4栅极和反相器电路nmos管mn3栅极连接；反相器电路pmos管mp4源极与反相器电路电源连接；反相器电路pmos管mp4漏极与反相器电路nmos管mn3漏极连接；反相器电路nmos管mn3源极接地。

威尔逊电流镜电路，具体包括：第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第三pmos管mp3、第一nmos管mn1和第二nmos管mn2。

第一pmos管mp1源极与威尔逊电流镜电路第一电源vddh1连接，第一pmos管mp1漏极分别与第二pmos管mp2栅极和第三pmos管mp3源极连接，第一pmos管mp1栅极还与第二pmos管mp2栅极连接；第二pmos管mp2源极与威尔逊电流镜电路第二电源vddh2连接；第三pmos管mp3漏极与第一nmos管mn1漏极连接，第一nmos管mn1栅极与威尔逊电流镜电路第三电源vddi连接；第一nmos管mn1源极与第二nmos管mn2栅极连接，第二nmos管mn2源极接地；第二pmos管mp2漏极、第三pmos管mp3栅极、第二nmos管mn2漏极和反相器电路pmos管mp4栅极连接在一起。

第一pmos管mp1、第二pmos管mp2和第三pmos管mp3阈值电压均大于第一nmos管mn1阈值电压；第一pmos管mp1阈值电压、第二pmos管mp2阈值电压和第三pmos管mp3阈值电压均大于第二nmos管mn2阈值电压。

反相器电路pmos管mp4阈值电压大于第一nmos管mn1阈值电压；反相器电路pmos管mp4阈值电压大于第二nmos管mn2阈值电压。

反相器电路nmos管mn3阈值电压大于第一nmos管mn1阈值电压；反相器电路nmos管mn3阈值电压大于第二nmos管mn2阈值电压。

mp1是高阈值的pmos管，mp2是高阈值的pmos管，mp3是高阈值的pmos管，mn1是低阈值的nmos管，mn2是低阈值的nmos管，mp4是高阈值的pmos管，mn3是高阈值的nmos管。

本发明提供的电平转换器为一种高密度的近阈值电平转换器，在传统的威尔逊电流镜结构上进行改进，采用传输管逻辑取代了原结构的低电压反相器电路。这个改进，一方面使得晶体管总数从11降低为7，大大减小了电平转换器的电路复杂度，另一方面，由于节省了低电压反相器的延时，大大降低了电路的延迟时间和功耗。此外，该电平转换器采用混合阈值技术，进一步降低了电路的静态功耗。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。