一种电平转换的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及信号检测与电平转换领域，尤其涉及一种电平转换的装置。
【背景技术】
[0002]在芯片的系统应用中，往往会存在处于不同电源电压域的芯片之间需要进行通讯的情况，以实现所需的系统功能。当芯片需要接收来自其他电源电压域的控制信号时，则需要通过电平转换电路将外部信号工作电压转换至芯片内部逻辑的工作电压。
[0003]该类型的检测通常采用双电源电压系统，其中一个电压与外部输入信号高电平电压相同，另一电压为芯片工作电压。通过将输入信号接入双电源电平转换器后得到所需信号电压。
[0004]这种通过使用双电源供电的电平转换方式会导致以下较为突出的问题:倘若系统除了该电平转换模块外并不需要双电源供电，则会浪费一个独立管脚以及部分芯片面积。此外，该转换方法对输入电压的范围限制较大，很难覆盖到不同生产工艺下较为广泛的数字信号电压。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种电平转换的方法及装置。通过将不同或相同电源电压域的输入信号转换为芯片内部所需要的电压信号，从而达到低功耗及宽输入电压范围的要求。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电平转换的装置，该装置包括:输入电路，用于接收来自第二电源电压域的输入信号；阈值产生电路，用于生成区分输入信号高低电平的阈值电压；自偏置放大器电路，用于将输入信号与阈值电压进行比较，产生逻辑值;该电平转换装置产生与所述逻辑值相应的第一电源电压域的输出信号。
[0007]本实用新型工作在宽电源电压域，且在单电源电压供电环境下即可工作，将不同或相同电源电压域的输入信号通过自偏置结构设计以达到不需要额外偏置电路的目的，以及设定信号高低电平的比较阈值电压来适应较宽的输入电压范围，提高了应用的灵活性。通过采用低功耗与去毛刺的设计，将内部各个模块的功耗控制在极低的水平，进而保证较低的整体功耗，提高了信号的准确性。
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0009]图1为本实用新型实施例提供的第一种电平转换装置的结构示意图；
[0010]图2为本实用新型实施例提供的第二种电平转换装置的结构示意图；
[0011]图3为本实用新型实施例提供的第三种电平转换装置的结构示意图；
[0012]图4为本实用新型实施例提供的一种电平转换的方法流程示意图；
[0013]图5为本实用新型实施例提供的一种阈值产生电路的结构示意图；
【具体实施方式】
[0014]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0015]图1为本实用新型实施例提供的第一种电平转换装置的结构示意图。如图1所示，该电平转换装置包括输入电路11、自偏置放大器102、阈值产生电路103。
[0016]其中，输入电路101用于接收来自相同或不同电源电压域的输入信号，其输入端为输入节点，输出端连接至自偏置放大器电路102的正向输入端。自偏置放大器电路102包括正向输入端、负向输入端和输出端，用于将输入信号与阈值产生电路103生成的阈值电压进行比较，并将阈值比较结果由输出端输出，其正向输入端连接至输入电路101的输出端，负向输入端连接至阈值产生电路103的输出端。阈值产生电路1 3生成用于区分输入信号高低电平的阈值电压，其输出端连接至自偏置放大器电路102的负向输入端。
[0017]在相同或不同电源电压域的芯片间需要进行通讯时，相同或不同电源电压域的输入信号与阈值电压进行比较来确定输入信号的逻辑值，并将输出结果转换为与该装置工作的电源电压相应的逻辑信号，通过设置适当的阈值电压实现对相同或不同宽电压域的输入信号进行检测后，由自偏置放大器电路102的输出端将比较结果输出。
[0018]图2为本实用新型实施例提供的第二种电平转换装置的结构示意图。如图2所示，该电平转换装置包括第一种单电源低功耗自偏置片上的电平转换装置、反相放大器104、斯密特反相器电路105和输出缓冲器106。
[0019]其中，反相放大器104用于将阈值比较结果的输出信号放大后输出，使输出信号更易于后级处理，其输入端连接至自偏置放大器电路102的输出端，输出端连接至施密特反相器电路105的输入端。施密特反相器电路105用于防止比较结果输出的误触发，其输入端连接至反相放大器104的输出端，其输出端连接至输出缓冲器106的输入端。输出缓冲器106用于提高输出至外部信号的驱动能力，其输入端连接至施密特反相器电路105的输出端，其输出端连接至输出节点。
[0020]在相同或不同电源电压域的芯片间需要进行通讯时，通过第一种单电源低功耗自偏置去毛刺片上的电平转换装置，将相同或不同电源电压域的输入信号转换为与该装置工作的电源电压相应的逻辑信号后输出，反相放大器104将输出信号进行放大处理，并和斯密特反相器电路105—同过滤掉输出信号中可能会产生误触发的毛刺信号，最后经输出缓冲器106提高输出信号的驱动能力后，由输出节点输出该装置工作的电源电压域的输出信号。
[0021]本实用新型工作在宽电源电压域，且在单电源电压供电环境下即可工作，通过自偏置结构设计以达到不需要额外偏置电路的目的，以及设定信号高低电平的比较阈值电压来适应较宽的输入电压范围，提高了应用的灵活性。通过采用低功耗与去毛刺的设计，将内部各个模块的功耗控制在极低的水平，进而保证较低的整体功耗，提高了信号的准确性。
[0022]图3为本实用新型实施例提供的第三种电平转换装置的结构示意图。如图3所示，该电平转换装置包括输入电路101、自偏置放大器电路102、阈值产生电路103/D1、反相放大器104、施密特反相器电路105和输出缓冲器106/D3。
[0023]输入电路101包括一个上拉电阻Rpu和一个保护电阻Re，用于接收来自相同或不同电源电压域的输入信号。其中，上拉电阻Rpu用于提供输入端的默认偏置，其一端连接至电源，另一端连接至输入节点，其阻值无穷大;输入电路101亦可根据设计需求采用下拉电阻连通输入节点与地;保护电阻Re用于对自偏置放大器电路102的输入端提供保护，其一端连接至输入节点，另一端连接至自偏置放大器电路102的输入端。
[0024]阈值产生电路103/DI用于产生区分输入信号高低电平的阈值电压；阈值产生电路103/D1的输出端存在分别连接至电源和地的解耦电容Cpl和Cnl，用于稳定阈值产生电路103/D1输出的阈值电压；该解耦滤波电容可以有多种实现形式，包括但不限于可变电容、MOM电容、M頂电容和有源器件等。
[0025]自偏置放大器电路102包括两个PMOS管构成的输入级、匪OS管构成的有源电流镜负载、PMOS管构成共栅极的电流源;输入级中第一 PMOS管的栅极为正向输入端，第二 PMOS管的栅极为负向输入端;共栅极电流源的源极连接至该装置工作的电源电压，漏极连接至输入级的源极，栅极与有源电流镜负载的栅极共同连接至输入级中第一 PMOS管的漏极，有源电流镜负载的两个漏极分别连接至输入级的两个漏极，该结构形成内部自偏置结构，以达到不需要额外偏置电路的目的，减少支路降低功耗。
[0026]自偏置放大器电路102用于将相同或不同电压域的输入信号与阈值电压进行比较，来确定输入信号的逻辑值，判断比较结果是否与该装置工作的电源电压有相应的逻辑信号，若没有相应的逻辑信号，则通过改变阈值电压产生电路103输出的阈值电压将比较结果转换为与该装置工作的电源电压有相应的逻辑信号，由该部分电路的输出端将比较结果输出。
[0027]其中，两个PMOS管构成的输入级由MPl和MP2构成输入级，MPl的栅极为正向输入端，MP2的栅极为负向输入端。WOS管构成的有源电流镜负载由宽长比小于I的匪OS管丽1-丽2η构成，其中所有NMOS管的栅极均连接至输入PMOS管MPI的漏极。匪OS管MNl的漏极连接至输入PMOS管MPl的漏极，丽I的源极与丽3的漏极相连，丽3的源极与丽5的漏极相连，以此类推，丽2η-1的源极连接至地;匪OS管丽2的漏极连接至输入PMOS管ΜΡ2的漏极，丽2的源极与ΜΝ4的漏极相连，ΜΝ4的源极与ΜΝ6的漏极相连，以此类推，Μ