电平移位器、芯片和电子设备的制作方法

本技术涉及集成电路，尤其涉及一种电平移位器、芯片和电子设备。

背景技术：

1、电平移位器(level shifter)，也称为电平转换器，作用为将输入逻辑电平转换为输出逻辑电平，输出逻辑电平的范围大于或小于输入逻辑电平的范围。电平移位器具有广泛的应用，在集成电路设计中不可或缺。然而，目前的电平移位器通常需要较大尺寸的输入管，这一方面占用了较大的面积，另一面也会带来功耗增大的问题。

技术实现思路

1、根据本实用新型的一方面，提供了一种电平移位器，所述电平移位器包括：第一输入晶体管、第二输入晶体管、第一隔离晶体管、第二隔离晶体管、第一负载晶体管、第二负载晶体管、反相器及非逻辑门，其中，

2、所述第一输入晶体管的栅极连接于所述非逻辑门的输入端，用于接收输入电压，所述第一输入晶体管的源极连接于所述第二输入晶体管的源极及所述反相器的第一端，所述第二输入晶体管的栅极连接于所述非逻辑门的输出端，

3、所述第一输入晶体管的漏极连接于所述第一隔离晶体管的漏极、栅极及所述第二负载晶体管的栅极，

4、所述第二输入晶体管的漏极连接于所述第二隔离晶体管的漏极、栅极及所述第一负载晶体管的栅极，

5、所述第一隔离晶体管的源极连接于所述第一负载晶体管的漏极，所述第二隔离晶体管的源极连接于所述第二负载晶体管的漏极，

6、所述第一负载晶体管的源极连接于所述第二负载晶体管的源极及所述反相器的第二端，

7、所述反相器的输出端用于输出目标电压。

8、在一种可能的实施方式中，所述反相器包括第一反相晶体管、第二反相晶体管，

9、所述第一反相晶体管的栅极及所述第二反相晶体管的栅极均连接于所述第一输入晶体管及所述第一隔离晶体管的漏极，

10、所述第一反相晶体管的源极连接于所述第一输入晶体管及所述第二输入晶体管的源极，

11、所述第二反相晶体管的源极连接于所述第一负载晶体管及所述第二负载晶体管的源极，

12、所述第一反相晶体管及所述第二反相晶体管的漏极相连作为所述反相器的输出端输出目标电压。

13、在一种可能的实施方式中，所述反相器包括第一反相晶体管、第二反相晶体管，

14、所述第一反相晶体管的栅极连接于所述第一输入晶体管及所述第一隔离晶体管的漏极，所述第二反相晶体管的栅极连接于所述第一隔离晶体管的源极及所述第一负载晶体管的漏极，

15、所述第一反相晶体管的源极连接于所述第一输入晶体管及所述第二输入晶体管的源极，

16、所述第二反相晶体管的源极连接于所述第一负载晶体管及所述第二负载晶体管的源极，

17、所述第一反相晶体管及所述第二反相晶体管的漏极相连作为所述反相器的输出端输出目标电压。

18、在一种可能的实施方式中，所述第一负载晶体管的源极、所述第一负载晶体管的源极接入第一电压，所述非逻辑门的电源端接入第二电压，所述第一电压高于所述第二电压，

19、其中，当所述第一输入晶体管导通时，所述第一隔离晶体管的栅极电压在(vh-vthp)至vh之间，所述第一隔离晶体管的栅源电压为0至vthp之间，所述第一隔离晶体管处于截止或亚阈值区域，

20、其中，vh表示所述第一电压，vthp表示所述第二负载晶体管的阈值电压。

21、在一种可能的实施方式中，所述第一输入晶体管、所述第二输入晶体管、所述第一反相晶体管为nmos晶体管，其余晶体管均为pmos晶体管。

22、在一种可能的实施方式中，所述第一输入晶体管、所述第二输入晶体管、所述第一反相晶体管为pmos晶体管，其余晶体管均为nmos晶体管。

23、根据本实用新型的一方面，提供了一种芯片，所述芯片包括所述的电平移位器。

24、根据本实用新型的一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括所述的芯片。

25、在一种可能的实施方式中，所述电子设备包括显示器、智能手机、智能手表、智慧手环、平板电脑、笔记本电脑、一体式计算机、门禁装置、和电子式门锁的任意一种。

26、本实用新型实施例的电平移位器中第一输入晶体管的栅极连接于非逻辑门的输入端，用于接收输入电压，第一输入晶体管的源极连接于第二输入晶体管的源极、栅极及反相器的第一端，第二输入晶体管的栅极连接于所述非逻辑门的输出端，第一输入晶体管的漏极连接于第一隔离晶体管的漏极、栅极及第二负载晶体管的栅极，第二输入晶体管的漏极连接于第二隔离晶体管的漏极、栅极及第一负载晶体管的栅极，所述第一隔离晶体管的源极连接于所述第一负载晶体管的漏极，所述第二隔离晶体管的源极连接于所述第二负载晶体管的漏极，第一负载晶体管的源极连接于第二负载晶体管的源极及反相器的第二端，反相器的输出端用于输出目标电压，通过将第一隔离晶体管、第二隔离晶体管的栅极和漏极连接，实现晶体管的二极管接法，可以提高隔离晶体管与负载晶体管的串联等效电阻，降低电平移位器翻转时下拉电流源的大小，从而显著减小第一输入晶体管、第二输入晶体管的尺寸面积，并降低功耗、成本。

27、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本实用新型。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

技术特征：

1.一种电平移位器，其特征在于，所述电平移位器包括：第一输入晶体管、第二输入晶体管、第一隔离晶体管、第二隔离晶体管、第一负载晶体管、第二负载晶体管、反相器及非逻辑门，其中，

2.根据权利要求1所述的电平移位器，其特征在于，所述反相器包括第一反相晶体管、第二反相晶体管，

3.根据权利要求1所述的电平移位器，其特征在于，所述反相器包括第一反相晶体管、第二反相晶体管，

4.根据权利要求1所述的电平移位器，其特征在于，所述第一负载晶体管的源极、所述第一负载晶体管的源极接入第一电压，所述非逻辑门的电源端接入第二电压，所述第一电压高于所述第二电压，

5.根据权利要求2或3所述的电平移位器，其特征在于，所述第一输入晶体管、所述第二输入晶体管、所述第一反相晶体管为nmos晶体管，其余晶体管均为pmos晶体管。

6.根据权利要求2或3所述的电平移位器，其特征在于，所述第一输入晶体管、所述第二输入晶体管、所述第一反相晶体管为pmos晶体管，其余晶体管均为nmos晶体管。

7.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1-6任一项所述的电平移位器。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求7所述的芯片。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括显示器、智能手机、智能手表、智慧手环、平板电脑、笔记本电脑、一体式计算机、门禁装置、和电子式门锁的任意一种。

技术总结
本技术涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种电平移位器、芯片和电子设备，电平移位器包括：第一输入晶体管的栅极连接于非逻辑门的输入端，用于接收输入电压，第一输入晶体管的源极连接于第二输入晶体管的源极、栅极及反相器的第一端，第二输入晶体管的栅极连接于非逻辑门的输出端，第一输入晶体管的漏极连接于第一隔离晶体管的漏极、栅极及第二负载晶体管的栅极，第二输入晶体管的漏极连接于第二隔离晶体管的漏极、栅极及第一负载晶体管的栅极，第一负载晶体管的源极连接于第二负载晶体管的源极及反相器的第二端，反相器的输出端输出目标电压。本技术实施例可以显著减小第一输入晶体管、第二输入晶体管的尺寸面积，并降低功耗、成本。

技术研发人员：杨小龙
受保护的技术使用者：北京集创北方科技股份有限公司
技术研发日：20231129
技术公布日：2024/7/29