УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G05F1/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к интегральным схемам. Некоторые варианты осуществления относятся к контроллерам напряжения.

Уровень техники

Интегральные схемы часто присутствуют в таких изделиях, как компьютеры, сотовые телефоны, телевизоры, устройства памяти и многие другие электронные изделия. Некоторые интегральные схемы могут работать с множеством напряжений. В некоторых ситуациях неправильное управление такими напряжениями может вредно влиять на операции в интегральных схемах или может приводить к эксплуатационным отказам.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема устройства в форме интегральной схемы, соответствующей некоторым описанным здесь вариантам осуществления.

Фиг. 2А - блок-схема устройства в форме схемы сдвига уровня напряжения, соответствующей некоторым описанным здесь вариантам осуществления.

Фиг. 2В - пример временной диаграммы в некоторых узлах схемы сдвига уровня напряжения, показанной на фиг. 2А.

Фиг. 3А - блок-схема устройства в виде схемы сдвига уровня напряжения, содержащей схемы, соответствующие некоторым описанным здесь вариантам осуществления изобретения.

Фиг. 3В - пример временной диаграммы в некоторых узлах схемы сдвига уровня напряжения, показанной на фиг. 3А.

Фиг. 4 - схема сдвига уровня напряжения, соответствующая некоторым описанным здесь вариантам осуществления изобретения.

Фиг. 5 - пример временной диаграммы в некоторых узлах схемы сдвига уровня напряжения, показанной на фиг. 4.

Фиг. 6 - схема сдвига уровня напряжения, показанная на фиг. 4, в рабочем режиме, где сигнал в выходном узле схемы сдвига уровня напряжения выполняет переключение с низкого напряжения на высокое напряжение.

Фиг. 7 - схема сдвига уровня напряжения, показанная на фиг. 4, в другом рабочем режиме, где сигнал в выходном узле схемы сдвига уровня напряжения выполняет переключение с высокого напряжения на низкое напряжение.

Фиг. 8 - электронная система, соответствующая некоторым описанным здесь вариантам осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показана блок-схема интегральной схемы (IC) 100 имеющей драйверы 110 для передачи информации (например, в форме сигналов) от функционального блока 115 к узлам 120 и 121. Узлы 120 и 121 могут формировать часть узлов ввода/вывода (I/O) IC 100. IC 100 может содержать процессор, запоминающее устройство (например, запоминающее устройство, совместимое с универсальной последовательной шиной (Universal Serial Bus, USB)), систему на чипе (SOC) или другие электронные устройства или системы.

Для упрощения на фиг. 1 показаны подробности только одного из драйверов 110. Драйверы 110 могут содержать схожие или идентичные компоненты схемы. На фиг. 1 показана интегральная схема 100, содержащая в качестве примера два драйвера 110 и два соответствующих сигнала D_OUT0 и D_OUT1. Количество драйверов может меняться. Как показано на фиг. 1, каждый из драйверов 110 может содержать блоки 111, 112, 113 и 114 напряжения смещения, чтобы обеспечивать напряжение в соответствующих узлах 199, 198, 197 и 196 для управления (например, включения или выключения) транзисторами 131, 132, 133 и 134, соответственно.

Транзисторы 131, 132, 133 и 134 могут формировать выходной каскад для переключения сигнала D_OUT0 в узле 120 с полным размахом (например, от одного до другого напряжения питания), таким как размах между нулем Вольт (например, потенциал земли в узле 190) и напряжением Vcc (например, напряжение питания IC 100), в зависимости от состояний (например, открытое или закрытое) транзисторов 131, 132, 133 и 134. Например, блоки 111, 112, 113 и 114 напряжения смещения могут работать так, чтобы открывать транзисторы 131, 132, 133 и закрывать транзистор 134, чтобы переключать сигнал D_OUT0 в узле 120 с нуля Вольт (0 В) до напряжения Vcc (например, 3,3 В или какого-то другого положительного напряжения). В другом примере блоки 111, 112, 113 и 114 напряжения смещения могут работать, чтобы закрывать транзистор 131 и открывать транзисторы 132, 133 и 134, чтобы переключать сигнал D_OUT0 с напряжения Vcc до 0 В.

Узлы 197 и 198 могут обеспечивать такие напряжения, что транзисторы 132 и 133 могут оставаться открытыми, когда драйверы 110 работают. Например, узел 197 может обеспечивать напряжение (например, установленное напряжение) 1,8 В. Узел 198 может обеспечивать напряжение (например, установленное напряжение) 1,5 В.

Узел 196 может обеспечивать различные напряжения в различные моменты времени, чтобы открывать или закрывать транзистор 134. Например, блок 114 напряжения смещения может работать как двухтактный предварительный драйвер, так что узел 196 может обеспечивать напряжение 1,8 В, чтобы открывать транзистор 134, и другое напряжение 0 В, чтобы закрывать транзистор 134.

Блок 111 напряжения смещения может действовать так, чтобы выполнять переключение сигнала в узле 199 между различными напряжениями (например, ненулевыми и положительными напряжениями) для открывания и закрывания транзистора 131. Различные напряжения в узле 199 могут не соответствовать полному размаху (например, не быть напряжением от одного источника питания до другого). Например, блок 111 напряжения смещения может работать как двухтактный предварительный драйвер, так чтобы сигнал в узле 199 мог переключаться между более низким напряжением (например, 1,8 В) и более высоким напряжением (например, 3,3 В) для открывания и закрывания транзистора 131.

Транзисторы 131, 132, 133 и 134 могут иметь допуск рабочего напряжения, меньший, чем напряжение Vcc для IC 100. Например, транзисторы 131, 132, 133 и 134 могут иметь рабочее напряжение затвор-сток (например, Vgd=1,8 В), напряжение затвор-исток (например, Vgs=1,8 В) и напряжение сток-исток (например, Vds=1,8 В), меньшее, чем напряжение Vcc (например, 3,3 В) для IC 100. Переключение узла 199 между различными напряжениями (например, 1,8 В и 3,3 В), чтобы открыть транзистор 131, как описано выше, и включить транзисторы 131, 132, 133 и 134 последовательно (как показано на фиг. 1), может позволить транзисторам 131, 132, 133 и 134 безопасно работать (например, работать с условием защиты от электрического перенапряжения (EOS)).

По меньшей мере часть интегральной схемы 100 (например, драйверы 110) может быть выполнена с возможностью работы (например, передачи информации в форме сигналов) согласно техническим требованиям USB. Форум конструкторов универсальной последовательной шины (USB-IF), в Портленде, штат Орегон, США, руководит и публикует технические требования к USB. USB-IF были изданы несколько редакций технических требований к USB. В приведенном здесь описании технические требования к USB относятся к USB 1.0, USB 2.0 и USB 3.0 и редакциям их технических требований.

На фиг. 1 IC 100 может содержать электрическую схему (например, контроллер USB), чтобы позволить драйверам 110 обеспечивать D_OUT0 и сигналы D_OUT1 в соответствии с классическими техническими требованиями к USB (полная скорость и низкая скорость). Например, напряжение Vcc IC 100 может обеспечиваться напряжением 3,3 В таким образом, что каждый из сигналов D_OUT0 и D_OUT1 может переключаться между 0 В и 3,3 В (например, от 0 В до 3,3 В или от 3,3 В до 0 В) согласно классической сигнализации 3,3 В для USB. Таким образом, хотя транзисторы 131, 132, 133 и 134 могут проектироваться так, чтобы работать при указанном рабочем напряжении V1 (например, 1,8 В), которое меньше, чем напряжение Vcc (например, 3,3 В), расположение транзисторов 131, 132, 133 и 134 с условиями смещения, описанными выше, может позволить драйверам работать в соответствии с техническими требованиями к USB (например, технические требования к USB 2.0).

Один или более блоков 111, 112, 113 и 114 напряжения смещения могут содержать компоненты схемы и операции, подобные или идентичные схеме сдвига уровня напряжения, описанной ниже со ссылкой на фиг. 2А-7. Например, блок 111 смещения может содержать компоненты схемы и операции, подобные или идентичные схеме сдвига уровня напряжения, показанной на фиг. 2А и фиг. 4.

На фиг. 2А показана блок-схема схемы 200 сдвига уровня напряжения, содержащая узлы (например, узлы питания) 201 и 202, чтобы принимать сигналы IN_V1 и IN_V2, соответственно, узел 203 для приема сигнала IN_CTL и узел (например, выходной узел) 299, чтобы обеспечивать сигнал (например, выходной сигнал). Схема 200 сдвига уровня напряжения может реагировать на сигнал IN_CTL, чтобы переключать сигнал OUT между различными напряжениями, такими как напряжения, соответствующие уровням сигналов IN_V1 и IN_V2. Схема 200 сдвига уровня напряжения может быть введена в блок 111 напряжения смещения, показанный на фиг. 1, таким образом, что выходной узел 299 на фиг. 2А может соответствовать узлу 199 на фиг. 1.

На фиг. 2В приведен пример временной расстановки, показывающий формы сигналов IN_V1, IN_V2, IN_CTL и OUT, показанных на фиг. 2А. Как показано на фиг. 2В, сигналы IN_V1 и IN_V2 могут содержать сигнальные уровни, соответствующие напряжениям V1 и V2, соответственно. Сигналы IN_V1 и IN_V2 могут оставаться с их соответствующими напряжениями V1 и V2 во время различных временных интервалов, таких как временные интервалы 251 и 252.

Напряжения V1 и V2 могут содержать напряжения питания (например, Vcc) устройства или системы, которая использует схему 200 сдвига уровня напряжения. Каждое из напряжений V1 и V2 может иметь значение больше нуля (например, больше потенциала земли). Например, напряжения V1 и V2 могут иметь значения приблизительно 1,8 В и 3,3 В, соответственно.

Как показано на фиг. 2В, сигнал IN_CTL может переключаться между различными сигнальными уровнями, такими как сигнальный уровень, соответствующий нулю Вольт во время временного интервала 251, и другой сигнальный уровень, соответствующий напряжению Vx во время временного интервала 252. Напряжение Vz и напряжение V1 могут иметь одно и то же значение (например, 1,8 Вольт).

Сигнал OUT может переключаться между различными сигнальными уровнями, такими как сигнальный уровень, соответствующий напряжению V2 во время временного интервала 251, и другой сигнальный уровень, соответствующий напряжению V1 во время временного интервала 252.

Таким образом, как описано выше со ссылкой на фиг. 2А и фиг. 2В, схема 200 сдвига уровня напряжения может обеспечивать напряжения (например, V1 и V2) в форме сигнала OUT в выходном узле 299. Напряжения в узле 299 могут иметь значения больше нуля (например, V1=1,8 В и V2=3,3 В). Напряжения в узле 299 могут не соответствовать полному размаху (например, не быть напряжением от одного источника питания до другого). Схема 200 сдвига уровня напряжения может содержать компоненты схемы и операции, подобные или идентичные схеме сдвига уровня напряжения, описанной ниже со ссылкой на фиг. 3А-8.

На фиг. 3А показана блок-схема схемы 300 сдвига уровня напряжения, соответствующая некоторым описанным здесь вариантам осуществления. Схема 300 сдвига уровня напряжения может содержать схемы 331, 332 и 333, узлы 301 и 302 питания для приема сигналов IN_V1 и IN_V2, соответственно, и узел 303 для приема сигнала IN_CTL. Схема 300 сдвига уровня напряжения может содержать опорный узел 309 для приема опорного напряжения (например, потенциала земли). Как показано на фиг. 3, опорный узел 309 может содержать узел с потенциалом земли. Схема 300 сдвига уровня напряжения может содержать узел (например, выходной узел) 399, чтобы обеспечивать сигнал (например, выходной сигнал). Сигналы IN_V1, IN_V2, IN_CTL и OUT могут соответствовать сигналам схемы 200 сдвига уровня напряжения, описанной выше со ссылкой на фиг. 2А и фиг. 2В. Схема 300 сдвига уровня напряжения может присутствовать в блоке 111 напряжения смещения, показанном на фиг. 1, так что выходной узел 399 на фиг. 3А может соответствовать узлу 199 на фиг. 1.

Схема 331 на фиг. 3 может действовать так, чтобы реагировать на сигнал IN_CTL и сигналы BIAS_A и BIAS_B в узлах (например, входных узлах) 322 и 321, соответственно. Схема 331 может обеспечивать сигнал PreOUT* в узле 312 (например, первом узле). Основываясь на напряжениях, обеспечиваемых сигналом BIAS_A в узле 322 (например, во втором узле) и сигналом BIAS_B в узле 321, схема 311 может выполнять переключение сигнала PreOUT* между напряжениями (например, 1,8 В и 3,3 B), большими, чем опорное напряжение (например, 0 В) в узле 309. Напряжения, обеспечиваемые сигналом PreOUT*, могут соответствовать напряжениям, обеспечиваемым сигналами IN_V1 и IN_V2.

Схема 332 может реагировать на сигнал IN_CTL, чтобы обеспечивать сигналы BIAS_A и BIAS_B в схеме 331. Каждый из сигналов BIAS_A и BIAS_B может обеспечивать различные напряжения в различных временных интервалах. Различные напряжения могут быть основаны на напряжении, обеспечиваемом сигналом IN_V1.

Схема 333 может реагировать на сигнал PreOUT*, чтобы переключать сигнал OUT в узле 399 между напряжениями (например, 1,8 В и 3,3 В), соответствующими напряжениям, обеспечиваемым сигналами IN_V1 и IN_V2.

На фиг. 3 схемы 311, 332 и 333 показаны отделенными друг от друга в качестве примера. Схемы 311, 332 и 333 могут быть расположены в одной схеме, двух схемах или другом количестве схем.

На фиг. 3В приведен пример временной расстановки, показывающий формы сигналов IN_V1, IN_V2, IN_CTL, PreOUT*, BIAS_A и BIAS_B, приведенных на фиг. 3А. Форма сигналов IN_V1, IN_V2, IN_CTL на фиг. 3В может быть подобна или идентична сигналам, показанным на фиг. 2В.

Как показано на фиг. 3В, сигнал PreOUT* может переключаться между напряжениями V1 (обеспечивается сигналом IN_V1) и V2 (обеспечивается сигналом IN_V2) во время временных интервалов 351 и 352, соответственно.

Сигнал BIAS_A может иметь различные уровни сигнала, соответствующие различным напряжениям, таким как Vx и V1 (обеспечиваются сигналом IN_V1). Например, сигнал BIAS_A может иметь уровень сигнала, соответствующий напряжению Vx во время временного интервала 351, и другой уровень сигнала, соответствующий напряжению V1 во время временного интервала 352. Напряжение Vx может иметь значение, меньшее, чем значение напряжения V1, так что Vx=V1-Vtn, где Vtn представляет пороговое напряжение транзисторов (не показано на фиг. 3А) схемы 300 сдвига уровня напряжения. Например, если V1=1,8 В и Vtn=0,5 В, то Vx=1,3 В.

Сигнал BIAS_B может иметь различные уровни сигнала, соответствующие различным напряжениям, таким как Vy и V1. Например, сигнал BIAS_B может иметь уровень сигнала, соответствующий напряжению V1 во время временного интервала 351, и другой уровень сигнала, соответствующий напряжению Vy во время временного интервала 352. Напряжение Vy может иметь значение, меньшее, чем значение напряжения V1, так что Vy=V1-Vtn. Например, если V1=1,8 В и Vtn=0,5 В, то Vy=1,3 В.

Сигнал OUT может не иметь полного размаха. Например, как показано на фиг. 3В, сигнал OUT может иметь уровень сигнала, соответствующий напряжению V2 во время временного интервала 551, и другой уровень сигнала, соответствующий напряжению V1 во время временного интервала 552.

Схема 300 сдвига уровня напряжения может быть введена в схему (например, как часть передатчика в схеме приемопередатчика), которая работает согласно техническим требованиям к USB, таким как операции с низкой скоростью и операции с полной скоростью согласно техническим требованиям USB 2.0.

Схема 300 сдвига уровня напряжения может содержать компоненты схемы и операции, подобные или идентичные операциям схемы сдвига уровня напряжения, описанным ниже со ссылкой на фиг. 4-8.

На фиг. 4 показана схема 400 сдвига уровня напряжения, содержащая транзисторы P1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6, Р7, Р8 и Р9, транзисторы N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8 и N9, инверторы I1 и I2 и устройства Т1 и Т2. Схема 400 сдвига уровня напряжения может соответствовать схеме 300 сдвига уровня напряжения, показанной на фиг. 3А, такой, которая составлена из схем 331, 332 и 333, показанных на фиг. 3А.

На фиг. 4 транзисторы Р1-Р9 может являться полевыми транзисторами с р-каналом, такими как транзисторы с р-канальной структурой металл-диэлектрик-полупроводник (PMOS). Транзисторы N1-N9 могут содержать полевые транзисторы с n-каналом, такие как транзисторы с n-канальной структурой металл-диэлектрик-полупроводник (NMOS). Инверторы I1 и I2 могут содержать комплиментарные инверторы со структурой металл-окисел-полупроводник (CMOS). Устройства Т1 и Т2 могут быть выполнены таким образом, чтобы действовать в качестве емкостных устройств. Например, устройства Т1 и Т2 могут содержать конденсаторы. Как показано на фиг. 4, устройства Т1 и Т2 могут содержать транзисторы (например, PMOS), конфигурированные (например, имеющие сток и исток, соединенные вместе), чтобы работать как конденсаторы.

Схема 400 сдвига уровня напряжения 400 может содержать узлы 401 и 402 питания для приема сигналов IN_V1 и IN_V2, соответственно, узел 403 для приема сигнала IN_CTL и узел (например, выходной узел) 499 для обеспечения сигнала (например, выходного сигнала) OUT. Эти сигналы могут соответствовать сигналам схемы 200 сдвига уровня напряжения на фиг. 2А. Схема 400 сдвига уровня напряжения может содержать опорный узел 409 для приема опорного напряжения (например, потенциала земли). Как показано на фиг. 4, опорный узел 409 может содержать узел с потенциалом земли.

Схема 400 сдвига уровня напряжения может содержать узлы 411 и 412 для обеспечения сигналов PreOUT и PreOUT*, соответственно. Один из узлов 411 и 412 может соответствовать узлу 312 на фиг. 3А. Например, узел 412 может упоминаться как первый узел и может соответствовать узлу 312 на фиг. 3А. На фиг. 4, основываясь на сигнале IN_CTL, схема 400 сдвига уровня напряжения может переключать каждый из сигналов PreOUT и PreOUT* между напряжениями, соответствующими напряжениям (например, 1,8 В и 3,3 В), обеспечиваемым сигналами IN_V1 и IN_V2. Схема 400 сдвига уровня напряжения может использовать сигнал PreOUT* в узле 412 для переключения сигнала OUT в узле 499 между разными напряжениями (например, 1,8 В и 3,3 В).

Схема 400 сдвига уровня напряжения может содержать узлы 421 и 422, соединенные с затворами транзисторов Р3 и Р4, соответственно. Узлы 421 и 422 могут содержать напряжения, представленные сигналами BIAS_A и BIAS_B, соответственно. Узел 422 может упоминаться как второй узел и может соответствовать узлу 322 из фиг. 3А.

На фиг. 5 представлена примерная временная расстановка, показывающая формы сигналов для некоторых из сигналов, показанных на фиг. 4. Сигналы IN_V1, IN_V2, IN_CTL на фиг. 5 могут быть напряжениями, подобными или идентичными напряжениям, показанным на фиг. 2В.

Как показано на фиг. 5, каждый из сигналов PreOUT и PreOUT* может переключаться между напряжениями V1 и V2. Например, во время временного интервала 551 сигнал PreOUT может иметь уровень сигнала, соответствующий напряжению V2, тогда как сигнал PreOUT* может иметь уровень сигнала, соответствующий напряжению V1. Во время временного интервала 552 сигнал PreOUT может иметь уровень сигнала, соответствующий напряжению V1, в то время как сигнал PreOUT* может иметь уровень сигнала, соответствующий напряжению V2.

Сигналы BIAS_A и BIAS_B могут иметь уровни сигнала, подобные или идентичные сигналам, показанным на фиг. 3В. Например, сигнал BIAS_A может иметь уровни сигнала, соответствующие напряжениям Vx и V1 во время временных интервалов 551 и 552, соответственно. Напряжение Vx может иметь значение меньше, чем значение напряжения V1, так что Vx=V1-Vtn, где Vtn представляет пороговое напряжение транзисторов NMOS (например, транзистора N6 на фиг. 4) схемы 400 сдвига уровня напряжения. Сигнал BIAS_B может иметь уровни сигнала, соответствующие напряжениям V1 и Vy во время временных интервалов 551 и 552, соответственно. Напряжение Vy может иметь значение, меньшее, чем значение напряжения V1, так что Vy=V1-Vtn. Значение напряжения Vy может быть равно значению напряжения Vx.

На фиг. 4 транзисторы P1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6, Р7, Р8 и Р9, транзисторы N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8 и N9 схемы 400 сдвига уровня напряжения могут иметь допуск рабочего напряжения, меньший, чем напряжение (например, V2), обеспечиваемое сигналом IN_V2. Например, транзисторы 131, 132, 133 и 134 могут иметь рабочие параметры, такие как напряжение затвор-сток (например, Vgd=1,8 В), напряжение затвор-исток (например, Vgs=1,8 В) и напряжение сток-исток (например, Vds=1,8 В), меньшее, чем напряжение, обеспечиваемое сигналом IN_V2 (например, меньшее, чем V2=3,3 В) Переключение сигналов PreOUT и PreOUT* между различными напряжениями (например, положительными напряжениями 1,8 В и 3,3 В), чтобы открывать соответствующие транзисторы Р2 и Р1 (как описано выше) и включать P1, Р2, Р3 и Р4 и N1, N2, N3 и N4 последовательно (как показано на фиг. 4), может позволить транзисторам P1, Р2, Р3 и Р4 и N1, N2, N3 и N4 безопасно работать (например, работать с защитой от электрического перенапряжения), когда напряжение в узле 402 питания (например, 3,3 В) больше, чем рабочие параметры (например, Vgd, Vgs и Vds) транзисторов схемы 400 сдвига уровня напряжения.

Некоторые традиционные схемы сдвига уровня напряжения могут работать с конкретным напряжением питания (например, 3,3 В) и могут использовать транзисторы (например, транзисторы на 3,3 В с большим допуском по затвору), имеющие допуск рабочего напряжения с тем же самым значением, что и конкретное напряжение питания. Однако, если такие транзисторы не предпочтительны или процессы с такими транзисторами недоступны, то может использоваться схема сдвига уровня напряжения, такая как схема 400 сдвига уровня напряжения (фиг. 4). Таким образом, схема 400 сдвига уровня напряжения может позволить избавиться от процессов, которые создают транзисторы (например, транзисторы на 3,3 В с большим допуском по затвору), имеющие допуск рабочего напряжения с тем же самым значением, что и конкретное напряжение питания некоторых традиционных схем сдвига уровня напряжения, если такие процессы не предпочтительны или недоступны. Это может улучшить (например, ускорить), масштабирование технологии обработки, например, используя процессы создания транзисторов с допуском 1,8 В, для введения в схему 400 сдвига уровня напряжения, которая может использовать напряжение питания 3,3 В.

Схема 400 сдвига уровня напряжения, показанная на фиг. 4, может также иметь улучшенные характеристики по сравнению с некоторыми традиционными схемами сдвига уровня напряжения. Например, некоторые традиционные схемы сдвига уровня напряжения могут содержать каскадные транзисторы, подобные транзисторам Р3 и Р4, и могут использовать фиксированное напряжение смещения (например, 1,5 В), чтобы смещать затворы таких каскадных транзисторов с целью защиты от EOS. Традиционные схемы сдвига уровня напряжения могут формировать предварительные выходные сигналы, которые могут быть подобны сигналам PreOUT и PreOUT* на фиг. 4. В традиционных схемах сдвига уровня напряжения, однако, использование фиксированного напряжения смещения для смещения затвора таких каскадных транзисторов может не позволить предварительным выходным сигналам устанавливаться в устойчивое состояние. Это может ухудшать характеристики традиционного передатчика, использующего традиционные схемы сдвига уровня напряжения. В таком традиционном транзисторе могут происходить рассогласование импеданса драйвера и рассогласование во времени. Для такого традиционного передатчика может также быть трудным удовлетворить классические технические требования к USB, такие как время нарастания/спада, дифференциальное рассогласование во времени нарастания/спада и напряжение кроссовера выходного сигнала для операций с низкой скоростью и полной скоростью.

На фиг. 4 с должным заданием размеров транзисторов схема 400 сдвига уровня напряжения может работать на частоте в диапазоне сотен мегагерц (например, 200 МГц) при некоторых уровнях напряжения сигналов IN_V1 и IN_V2. Например, с сигналами IN_V1 и IN_V2, имеющими напряжения V1=1,8 В и V2=3,3 В, соответственно, узел 499 схемы 400 сдвига уровня напряжения может переключать сигнал OUT с частотой порядка 200 МГц, не создавая существенного искажения сигнала. Таким образом, схема 400 сдвига уровня напряжения может быть пригодна для использования в выходном буфере, который может поддерживать передачу данных с многочисленными частотами. Например, схема 400 сдвига уровня напряжения может быть введена в схему (например, как часть передатчика в схеме приемопередатчика), которая может поддерживать не только классические операции USB, но также и некоторые другие операции, такие как высокоскоростной ввод/вывод с напряжением 3,3 В общего назначения (GPIO).

На фиг. 6 показаны примеры напряжений в некоторых узлах схемы 400 сдвига уровня напряжения в рабочем режиме, когда сигнал OUT переключается с напряжения V1 на напряжение V2. Рабочий режим, связанный с фиг. 6, может иметь место по меньшей мере во время части временного интервала 551 на фиг. 5.

На фиг. 6 значение 1,8 В используется в качестве примера значения для напряжения V1 (фиг. 5), обеспечиваемого сигналом IN_V1, и значение 3,3 В используется в качестве примера значения для напряжения V2 (фиг. 5), обеспечиваемого сигналом IN_V2. Могут использоваться и другие значения. Транзисторы N1, N5, N9, Р2, Р6 и Р7 и устройство Т2 на фиг. 6 показаны пунктирными линиями, чтобы показать, что эти компоненты схемы могут быть неактивными (например, отключенными).

В рабочем режиме, связанном с фиг. 6, сигнал OUT может переключаться с 1,8 В до 3,3 В. Подробности работы схемы 400 сдвига уровня напряжения описываются ниже.

Когда сигнал IN_CTL переключается с 1,8 В до 0 В, транзистор N1 может быть закрыт. Транзистор N2 может открываться, заставляя напряжение в узле 432 переключаться с отрицательного Vtn, равного приблизительно 1,8 В (~1,8 В), на 0 В и напряжение в узле 442 переключаться с 3,3 В на 0 В.

Устройство Т1 может работать таким образом, что его эффект емкостной связи может заставлять напряжение в узле 422 (который связан с затвором транзистора Р4) уменьшаться (например, с напряжения V1) до напряжения Vx (фиг. 5). Как описано выше, Vx=V1-Vtn. В этом примере, V1=1,8 В. Таким образом, если Vtn=0,5V, то Vx=1,8 В-0,5=1,3 V.

Если напряжение в узле 422 уменьшается (например, благодаря разряду устройства Т1) до значения ниже, чем значение напряжения Vx (например, ниже 1,3 В), транзистор N6 может открыться и повлечь за собой (например, за счет электрической связи) изменение напряжения узла 422 до напряжения узла 401 питания. Это заставляет напряжение в узле 422 быть равным 1,8 В-Vtn=Vx (Vtn - пороговое напряжение транзистора N6). Таким образом, когда сигнал IN_CTL переключается от 1,8 В до 0 В, устройство Т1 и транзистор N6 действуют так, чтобы сместить затвор транзистора Р4 с напряжением Vx (которое меньше, чем напряжение V1=1,8 В в этом примере).

Напряжение в узле 412 может переключиться на Vx+Vtp, где Vx - напряжение в узле 422 и Vtp представляет пороговое напряжение транзисторов PMOS (например, транзистора Р4) схемы 400 сдвига уровня напряжения. Поскольку Vx=V1-Vtn (как описано выше), Vx+Vtp=(V1-Vtn)+Vtp. Vtn и Vtp могут иметь значения, приблизительно равные друг другу. Таким образом, (V1-Vtn)+Vtp приблизительно равно V1. Поэтому в этом примере напряжение в узле 412 может иметь значение, равное приблизительно 1,8 В. Это может заставить транзистор Р1 полностью открыться и довести напряжение узла 411 до напряжения узла 402 питания. Таким образом, узел 411 может быть обеспечен напряжением 3,3 В (которое является напряжением в узле 402 питания), заставляя транзистор Р2 закрыться и транзистор N8 открыться.

Транзистор Р8 может открыться, когда напряжение в узле 403 равно 0 В. Таким образом, когда транзистор N8 открыт, он приводит напряжение в узле 412 к напряжению узла 401 через транзистор Р8. Транзистор N8 может позволить напряжениям в узле 412 менее зависеть от порогового напряжения.

Вблизи начала рабочего режима, связанного с фиг. 6 (например, перед тем, как транзистор Р1 откроется), транзистор Р7 может закрыться, чтобы изолировать (например, электрически разъединить) узел 401 питания от транзистора N7 для предотвращения одновременного срабатывания транзисторов N7 и Р1.

Так как напряжение в узле 403 равно 0 В, транзистор N5 может закрыться. Транзистор Р5 может открыться и довести напряжение узла 421 (который связан с затвором транзистора Р3) до напряжения узла 401 питания Таким образом, узел 421 может быть иметь напряжение 1,8 В (который является напряжением в узле 401 питания). В результате, транзистор Р3 может быть смещен по затвору напряжением 1,8 В и выполнить переключение напряжения в узле 441 с 0 В до 3,3 В с условием защиты от электрического перенапряжения.

Как показано на фиг. 6, транзистор N3 может открыться и переключить напряжение в узле 431 с 0 В до приблизительно 1,8 В-Vtn. Затворы транзисторов N3 и N4 могут быть связаны с узлом 401 питания, так чтобы транзисторы N3 и N4 были открыты во время временного интервала 551 (фиг. 5), чтобы обеспечить условие защиты от электрического перенапряжения транзисторов N1 и N2.

Транзисторы Р9 и N9 могут формировать цепь, реагирующую на сигнал PreOUT* в узле 412, чтобы переключить сигнал OUT между 1,8 В и 3,3 В. В этом примере, так как напряжение в узле 412 равно приблизительно 1,8 В, транзистор N9 может закрыться. Транзистор Р9 может открыться и привести напряжение выходного узла 499 к напряжению узла 402 питания. Таким образом, выходной узел 499 может обеспечиваться напряжением 3,3 В. Если схема 400 сдвига уровня напряжения содержится в блоке 111 напряжения смещения, показанном на фиг. 1, и узел 499, показанный на из фиг. 6, соответствуют узлу 199 на фиг. 1, то напряжение 3,3 В (фиг. 6) может закрыть транзистор 131, показанный на фиг. 1. Это может переключить сигнал D_OUT0 (фиг. 1) на уровень, соответствующий напряжению в узле 190 (например, 0 В), как описано выше в отношении фиг. 1.

На фиг. 7 показаны примерные напряжения в некоторых узлах схемы 400 сдвига уровня напряжения в рабочем режиме, где сигнал OUT переключается с напряжения V2 (например, 3,3 В) на напряжение V1 (например, 1,8 В). Рабочий режим, связанный с фиг. 7, может возникнуть, по меньшей мере частично, во время временного интервала 552, показанного на фиг. 5.

Транзисторы N2, N6, Р1, Р5, Р8 и Р9 и устройство Т1 на фиг. 7 показаны пунктирными линиями, чтобы показать, что эти компоненты схемы могут быть неактивными (например, выключенными) во время временного интервала 552 (фиг. 5).

В рабочем режиме, связанном с фиг. 7, сигнал OUT может переключаться с 3,3 В на 1,8 В. Подробности работы схемы 400 сдвига уровня напряжения описаны ниже.

Когда сигнал IN_CTL переключается с 0 В на 1,8 В, транзистор N2 может закрыться. Транзистор N1 может открыться, переключая напряжение в узле 431 с отрицательного напряжения Vtn приблизительно 1,8 В (~1,8 В) на 0 В, и напряжение в узле 441 переключается с 3,3 В на 0 В.

Устройство Т2 может работать таким образом, что его эффект емкостной связи может заставить напряжение в узле 421 (который соединен с затвором транзистора Р3) уменьшиться (например, с напряжения V1) до напряжения Vy. В этом примере, если Vtn=0,5 В, то Vy=1,8 В-0,5=1,3 В.

Если напряжение в узле 421 уменьшается (например, благодаря разряду устройства Т2) до значения ниже, чем значение напряжения Vy (например, ниже 1,3 В), транзистор N5 может открыться и довести напряжение в узле 421 до напряжения узла 401 питания. Это делает напряжение в узле 421 равным 1,8 В-Vtn=Vy (Vtn - пороговое напряжение транзистора N5). Таким образом, когда сигнал IN_CTL переключается с 0 В до 1,8 В, устройство Т2 и транзистор N5 действуют так, чтобы сместить затвор транзистора Р4 с помощью напряжения Vy (которое меньше, чем напряжение V1=1,8 В в этом примере).

Напряжение в узле 411 может переключиться на Vy+Vtp, где Vy - напряжение в узле 421. Vy+Vtp=(V1-Vtn)+Vtp=V1. Поэтому, в этом примере напряжение в узле 411 может иметь значение приблизительно 1,8 В. Это может заставить транзистор Р2 полностью открыться и довести напряжение узла 412 до напряжения узла 402 питания. Таким образом, узел 412 может быть обеспечен напряжением 3,3 В (которое является напряжением в узле 402 питания), выполняя закрывание транзистора Р1 и открывание транзистора N7.

Транзистор Р7 может открыться, когда напряжение в узле 403 равно 1,8 В. Таким образом, когда транзистор N7 открывается, он доводит напряжение в узле 411, до напряжения узла 401 питания через транзистор Р7. Транзистор N7 может позволить напряжениям в узле 411 быть менее зависимыми от порогового напряжения.

Перед началом рабочего режима, связанного с фиг. 7, (например, перед открыванием транзистора Р2) транзистор Р8 может закрыться, чтобы изолировать узел 401 питания от транзистора N8, чтобы предотвратить одновременную работу транзисторов N8 и Р2.

Поскольку напряжение в узле 403 равно 1,8 В, транзистор N6 может быть закрыт. Транзистор Р6 может открыться и довести напряжение в узле 422 (который связан с затвором транзистора Р4) до напряжения узла 401 питания. Таким образом, узел 422 может быть обеспечен напряжением 1,8 В (который является напряжением в узле 401 питания). В результате, транзистор Р4 может быть смещен по затвору напряжением 1,8 В и может заставить напряжение в узле 442 переключиться с 0 В до 3,3 В с условием защиты от электрического перенапряжения.

Как показано на фиг. 7, транзистор N4 может открыться и переключить напряжение в узле 432 с 0 В до приблизительно 1,8 В-Vtn. Затворы транзисторов N3 и N4 могут быть соединены с узлом 401 питания, так чтобы транзисторы N3 и N4 были открыты во время временного интервала 552 (фиг. 5), чтобы обеспечивать условие защиты от электрического перенапряжения для транзисторов N1 и N2.

В этом примере, так как напряжение в узле 412 приблизительно 3,3 В, транзистор Р9 может закрыться. Транзистор N9 может открыться и довести напряжение в выходном узле 499 до напряжения узла 401 питания. Таким образом, выходной узел 499 может обеспечиваться напряжением 1,8 В. Если схема 400 сдвига уровня напряжения содержится в блоке 111 напряжения смещения, показанном на фиг. 1, и узел 499 на фиг. 6 соответствуют узлу 199 на фиг. 1, то напряжение 1,8 В (фиг. 6) может открыть транзистор 131, показанный на фиг. 1. Это может переключить сигнал D_OUT0 (фиг. 1) на уровень, соответствующий напряжению Vcc (например, 3,3 В), как описано выше со ссылкой на фиг. 1.

Как описано выше со ссылкой на фиг. 4-7, по меньшей мере часть схемы 400 сдвига уровня напряжения (например, транзисторы P1, Р2, Р3, Р4, Р7, Р8, N1, N2, N3, N4, N7 и N8) может являться частью (например, передатчиком) схемы (например, схемы приемопередатчика), которая переключает сигналы PreOUT и PreOUT* между различными напряжениями (V1 и V2), которые больше нуля.

По меньшей мере часть схемы 400 сдвига уровня напряжения (например, устройство Т1 и транзисторы N6 и Р6) может явиться частью (например, передатчиком) схемы (например, схемы приемопередатчика), чтобы подавать различные напряжения на затвор транзистора Р4 в различных временных интервалах (например, во временных интервалах 551 и 552 на фиг. 5). Например, устройство, Т1 и транзистор N6 могут поддерживать на затворе транзистора Р4 напряжение Vx (которое меньше напряжения V1) во время временного интервала 551. Транзистор Р6 может довести напряжение на затворе транзистора Р4 до напряжения узла 401 питания во время временного интервала 52, так чтобы затвор транзистора Р4 мог быть обеспечен напряжением (например, V1) равным напряжению в узле 401 питания.

По меньшей мере часть схемы 400 сдвига уровня напряжения (например, устройство Т2 и транзисторы N5 и Р7) может являться другой частью схемы, чтобы подавать различные напряжения на затвор транзистора Р3 в различных временных интервалах (например, во временных интервалах 551 и 552 на фиг. 4). Например, транзистор Р5 может довести напряжение на затворе транзистора Р3 до напряжения узла 401 питания во время временного интервала 551, так чтобы затвор транзистора Р3 мог обеспечиваться напряжением (например, V1), равным напряжению в узле 401 питания. В другом примере устройство Т2 и транзистор N5 могут поддерживать на затворе транзистора Р3 напряжение Vy (которое меньше напряжения V1) во время временного интервала 552.

Устройство Т1 на фиг. 4 может быть выполнено с возможностью влияния на емкостную связь между узлом 412 и затвором (в узле 422) транзистора Р4. Например, устройство Т1 может быть выполнено таким образом, что емкостная связь между узлом 422 и опорным узлом (например, опорным узлом 409) может иметь значение, большее, чем значение емкостной связи между затвором и истоком (например, Cgs) транзистора Р4. Если устройство Т1 содержит транзистор, выполненный с возможностью работы в качестве конденсатора (например, как показано на фиг. 4), то такой транзистор может иметь такую емкость, что комбинация емкостной связи между затвором и истоком (например, Cgs) транзистора и емкостной связи между затвором и стоком (например, Cgd) транзистора может иметь значение, большее, чем значение емкостной связи между затвором и истоком транзистора Р4.

Устройство Т2 на фиг. 4 может быть выполнено с возможностью оказания влияния на емкостную связь между узлом 411 и затвором (в узле 421) транзистора Р3. Например, устройство Т2 может быть выполнено таким образом, что емкостная связь между узлом 421 и опорным узлом (например, опорным узлом 409) может иметь значение, большее, чем значение емкостной связи между затвором и истоком (например, Cgs) транзистора Р3. Если устройство Т2 содержит транзистор, обладающий связью для работы в качестве конденсатора (например, как показано на фиг. 4), то транзистор может иметь такую емкость, что комбинация емкостной связи между затвором и истоком (например, Cgs) транзистора и емкостной связи между затвором и стоком (например, Cgd) является главной и транзистор может иметь значение емкости, большее, чем значение емкостной связи между затвором и истоком транзистора Р3.

Увеличенная емкостная связь, связанная с устройствами Т1 и Т2, как описано выше, может позволить схеме 400 сдвига уровня напряжения работать должным образом. Например, если устройства Т1 и Т2 отсутствуют в схеме 400 сдвига уровня напряжения на фиг. 4, то в некоторых ситуациях, таких как ситуация, когда напряжения в узле 401 или 402 питания или в обоих случаях отклоняются от нормальных рабочих значений, напряжение в узле 412 (или в узле 411) может превысить напряжение (например, V1), обеспечиваемое сигналом IN_V1 в узле 401 питания. В такой ситуации транзистор Р1 или Р2 может иметь трудность при открывании или иметь отказ при открывании. Эффект емкостной связи устройств Т1 и Т2 (например, большей, чем Cgs транзистора Р3 или Р4), как описано выше, может защитить узлы 411 и412 от превышения напряжения в узле 401 питания (например, V1), обеспечиваемого сигналом IN_V1. В результате, транзисторы Р1 и Р2 могут должным образом открываться и закрываться и схема 400 сдвига уровня напряжения работает должным образом.

Схема 400 сдвига уровня напряжения может иметь улучшенное (например, пониженное) потребление энергии по сравнению с некоторыми традиционными схемами сдвига уровня напряжения. Например, как упомянуто выше, некоторые традиционные схемы сдвига уровня напряжения могут содержать каскадные транзисторы (например, транзисторы, подобные транзисторам Р3 и Р4 на фиг. 4) и могут давать смещение на затворы таких каскадных транзисторов с фиксированным напряжением смещения (например, 1,5 V), меньшее, чем напряжение питания в традиционных схемах сдвига уровня напряжения. Фиксированное напряжение смещения может обеспечиваться, например, либо генератором питающего напряжения, либо локальной схемой смещения. Такой генератор питающего напряжения или локальная схема смещения могут потреблять значительное количество холостой мощности на поддержание каскадных транзисторов открытыми по причинам защиты от EOS.

В схеме 400 сдвига уровня напряжения, как описано выше со ссылкой на фиг. 6 и 7, затворы каждого из транзисторов Р3 и Р4 могут иметь смещение с регулируемым напряжением (например, регулируемым напряжением V1 и Vx или регулируемом напряжением V1 и Vy) без использования дополнительного генератора напряжения питания или схемы смещения. Поэтому потребление энергии в схеме 400 сдвига уровня напряжения может быть меньше, чем в некоторых традиционных схемах сдвига уровня напряжения. В некоторых режимах, таких как холостой режим, холостая мощность в схеме 400 сдвига уровня напряжения может быть значительно снижена. Во многих случаях холостую мощность можно понизить до нуля или почти до нуля. Таким образом, в некоторых случаях схема 400 сдвига уровня напряжения может быть предпочтительнее по сравнению с некоторыми традиционными схемами сдвига уровня напряжения, которые вводится в устройства или системы (например, сотовые телефоны, планшетные компьютеры и другие), где низкое потребление мощности (например, низкая холостая мощность) может быть предпочтительным.

Схема 400 сдвига уровня напряжения 400 может также иметь пониженный риск EOS и улучшенные характеристики по сравнению с некоторыми традиционными схемами сдвига уровня напряжения. Например, как описано выше со ссылкой на фиг. 6 и 7, затворы транзисторов Р3 и Р4 могут иметь смещение приблизительно 1,8 В (~1,8 В), когда напряжение на их стоках равно 0 В, и могут быть доведены до 1,8 В, когда напряжения на истоках равны 3,3 В. Это может снизить или исключить риск EOS в схеме 400 сдвига уровня напряжения.

Некоторые традиционные схемы сдвига уровня напряжения могут содержать предварительные выходные сигналы, которые могут быть подобны сигналам PreOUT и PreOUT*, показанным на фиг. 4. Напряжения, обеспечиваемые такими предварительными выходными сигналами, могут зависеть от порогового напряжения транзисторов традиционных схем сдвига уровня напряжения. Таким образом, если традиционные схемы сдвига уровня напряжения содержатся в блоке смещения традиционного драйвера (например, блок смещения, подобный блоку 111 смещения драйверов 110 на фиг. 1), может возникать рассогласование импедансов между участками включения и выключения традиционного драйвера. Участок включения традиционного драйвера может содержать транзисторы, подобные транзисторам 131 и 132 на фиг. 1. Участок выключения традиционного драйвера может содержать транзисторы, подобные транзисторам 133 и 134 на фиг. 1. В традиционном драйвере также может происходить рассогласование во временной расстановке (например, время нарастания и время спада) сигналов в узлах (например, в узлах, подобных узлам 196 и 199 на фиг. 1). Это может привести к вариациям в напряжении кроссовера выходного сигнала и рассогласованию во времени (время нарастания/спада) в выходном узле (например, в узле, подобном узлу 120 или 121 на фиг. 1) традиционного драйвера, использующего традиционные схемы сдвига уровня напряжения.

Схема 400 сдвига уровня напряжения может улучшить (например, понизить), вариации в напряжении кроссовера выходного сигнала (например, сигнала D_OUT0 драйверов 110 на фиг. 1), если схема 400 сдвига уровня напряжения 400 введена в такие драйверы. Например, на фиг. 1 схема 114 смещения драйверов 110 может содержать основную четырехтранзисторную (например, транзисторы на 1,8 В) схему сдвига уровня. Такие транзисторы в схеме 114 смещения могут переключать (например, открывать или закрывать) сигнал в узле 196 с относительно более высокой скоростью. Как описано выше со ссылкой на фиг. 6 и. 7, напряжения, обеспечиваемые сигналами PreOUT и PreOUT*, могут меньше зависеть от порогового напряжения транзисторов схемы 400 сдвига уровня напряжения. Таким образом, при введении в схему 111 смещения (например, в качестве предварительного драйвера включения), показанную на фиг. 1, схема 400 сдвига уровня напряжения (фиг. 4) может уменьшить рассогласование импедансов между схемами смещения 111 и 114 (фиг. 1) и может уменьшить рассогласование во временной расстановке (например, время нарастания и время спада) сигналов в узлах 196 и 199. Это, в свою очередь, может улучшить (например, понизить) вариации в напряжении кроссовера выходного сигнала для сигнала D_OUT0 в узле 120 и вариации в напряжении кроссовера выходного сигнала для сигнала D_OUT1 в узле 121. Таким образом, если схема 400 сдвига уровня напряжения вводится в схему 111 смещения и драйверы 110 выполняются с возможностью работы согласно технических требований к USB, усилия по проектированию для удовлетворения технических требований к USB (например, время нарастания, время спада, рассогласование времен нарастания/спада и напряжение кроссовера выходного сигнала для работы на низкой скорости и полной скорости согласно техническим требованиям к USB 2.0) могут быть сокращены.

На фиг. 8 представлена блок-схема системы 800. Система 800 может содержать интерфейс 801, схему 830 обработки, память 840, дисплей 850, схему 860 беспроводной связи и антенны 861 и 862. Интерфейс 801 может содержать схему 802 приемопередатчика, имеющую передатчик 810 и приемник 811, чтобы передавать информацию (например, в форме сигналов) в узлах 820 и 821 (например, в узлах ввода/вывода).

Приемник 811 может быть выполнен с возможностью работы в соответствии с техническими требованиями к USB. Например, приемник 811 может так, чтобы принимать сигналы от узлов 820 и 821 (например, посланные системе 800 другими устройствами или системами) согласно техническим требованиям к USB, таким как операции с низкой скоростью и с полной скоростью согласно техническим требованиям к USB 2.0. Например, приемник 811 может принимать сигналы от узлов 820 и 821 в форме дифференциальных входных сигналов.

Передатчик 810 может содержать драйверы 110, показанные на фиг. 1, так что узлы 820 и 821 на фиг. 8 могут соответствовать узлам 120 и 121, соответственно, показанным на фиг. 1. Передатчик 810 может содержать схему сдвига уровня напряжения и связанные с ней операции, такие как схема 200, 300 или 400 сдвига уровня напряжения, описанная выше со ссылкой на фиг. 2А-7. Передатчик 810 может быть выполнен с возможностью работы в соответствии с техническими требованиями к USB, такими, которые действуют в соответствии с техническими требованиями к USB 2.0, чтобы передавать сигналы в операциях с низкой скоростью и полной скоростью. Например, передатчик 810 может обеспечивать сигналы для узлов 820 и 821 в форме дифференциальных выходных сигналов.

Схема 802 приемопередатчика может быть введена в порт USB интерфейса 801, так что узлы 820 и 821 могут присоединяться к линиям D+ и D- порта USB. На фиг. 8 показана система 800, содержащая одну схему приемопередатчика (например, схему 802 приемопередатчика) в качестве примера. Система 800, однако, может содержать многочисленные схемы приемопередатчика, где две или больше из многочисленных схем приемопередатчика могут содержать компоненты, подобные или идентичные компонентам из схемы 802 приемопередатчика, и могут быть выполнены с возможностью работы в качестве многочисленных портов USB в системе 800.

Интерфейс 801 может также содержать контроллер 803 интерфейса, чтобы управлять работой интерфейса 801 и/или управлять связью ((например, передачей сигналов) между интерфейсом 801 и другими компонентами внутри системы 800 или между интерфейсом 801 и другими устройствами или системами. Интерфейс 801 может быть выполнен с возможностью работы в соответствии с техническими требованиями к USB, так чтобы контроллер 803 интерфейса мог содержать контроллер USB позволяющий передатчику 810 обеспечивать сигналы в узле 820 и 821 с напряжениями, соответствующими техническим требованиям к USB (например, техническим требованиям к USB 2.0).

Схема 830 обработки может содержать одиночный процессор или многочисленные процессоры. Процессор или процессоры могут содержать процессор универсального типа, интегральную схему специализированного типа (ASIC) или процессоры других типов. Схема 830 обработки может быть выполнена с возможностью связи с интерфейсом 801 и схемой 860 беспроводной связи, чтобы обмениваться информацией (например, данными и другой информацией) с другими устройствами или системами.

Память 840 может содержать энергозависимую память, энергонезависимую память или комбинацию их обоих. Память 840 может содержать команды (например, программы микропрограммного обеспечения, программы программного обеспечения или комбинации их обоих), которые, когда выполняются схемой 830 обработки, приводят в результате к выполнению операций системой 800. Такие операции могут содержать операции, описанные выше со ссылкой на фиг. 1-8.

Дисплей 850 может содержать жидкокристаллический дисплей (LCD) или другие типы дисплея. Дисплей 850 может содержать чувствительный к прикосновению экран (обычно называемый "сенсорный экран").

Схема 860 беспроводной связи может быть выполнена с возможностью связи с одним типом сети или с множеством типов сетей. Например, схема 860 беспроводной связи может быть выполнена с возможностью связи (например, через антенны 861 и 862) с одним или более устройствами или системами в сетях IEEE 802.11, сотовых сетях или в обоих, IEEE 802.11 и сотовых сетях.

Антенны 861 и 862 могут содержать одну или более направленных или всенаправленных антенн. Например, антенны 861 и 862 могут содержать дипольные антенны, однополюсные антенны, патч-антенны, рамочные антенны, микрополосковые антенны или антенны других типов, пригодных для передачи радиочастотных (RF) сигналов. В некоторых вариантах осуществления системы 800, вместо двух или более антенн может использоваться одиночная антенна с множеством апертур. В таких вариантах осуществления каждую апертуру можно считать отдельной антенной.

Хотя система 800 показана как имеющая нескольких отдельных функциональных элементов, один или более функциональных элементов могут объединяться и могут реализовываться комбинациями формируемых программным обеспечением элементов, таких как элементы обработки, в том числе, цифровые сигнальные процессоры (DSP) и/или другие элементы аппаратурного обеспечения. Часть системы 800 или вся система 800 могут упоминаться как модуль.

Вариант осуществления, связанный с устройствами (например, IC 100, схемы 200, 300 и 400 сдвига уровня напряжения), системами (например, система 800) и способами (например, операции, связанные с IC 100, схемами 200, 300 и 400 сдвига уровня напряжения и системой 800), может быть осуществлен в одной или комбинациях аппаратурного обеспечения, встроенных программ и программного обеспечения. Эти варианты осуществления могут также быть реализованы как команды, хранящиеся на считываемом компьютером устройстве хранения, которые могут считываться и выполняться по меньшей мере одним процессором для выполнения описанных здесь операций. Считываемое компьютером устройство хранения может содержать любой непередаваемый механизм для хранения информации в форме, считываемой машиной (например, компьютером). Например, считываемое компьютером устройство хранения может содержать постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM), носитель хранения данных на магнитных дисках, оптические носители данных, устройства флэш-памяти и другие запоминающие устройства и носители. В некоторых вариантах осуществления, один или более процессоров могут быть выполнены с возможностью исполнения команд, хранящихся на считываемом компьютером устройстве хранения, чтобы осуществить различные описанные здесь операции.

Иллюстрации устройств (например, IC 100, схем 200, 300 и 400 сдвига уровня напряжения 400), систем (например, системы 800) и способов (например, операций, связанных с IC 100, схемой 200, 300 и 400 сдвига уровня напряжения и системой 800) предназначены обеспечивать общее понимание структуры различных вариантов осуществления и не предназначены обеспечивать полное описание всех элементов и признаков устройств, которые могли бы использовать описанные здесь структуры.

Любой из компонентов, описанных выше со ссылкой на фиг. 1-8, может быть реализован многими способами, в том числе, моделированием через программное обеспечение. Таким образом, устройства (например, IC 100, схемы 200, 300 и 400 сдвига уровня напряжения), системы (например, система 800), описанные выше, все могут быть охарактеризованы здесь как "модули" (или "модуль"). Такие модули могут содержать схемы аппаратурного обеспечения, одиночные и/или мультипроцессорные схемы, схемы памяти, программные модули программного обеспечения и объекты и/или встроенные программы и их комбинации по усмотрению проектировщика устройств (например, IC 100, схемы 200, 300 и 400 сдвига уровня напряжения), системы (например, система 800) и как это будет необходимо для конкретного выполнения различных вариантов осуществления. Например, такие модули могут быть введены в пакет моделирования системных операций, такой как пакет программного обеспечения для моделирования электрических сигналов, пакет моделирования диапазонов и использования мощности, пакет моделирования индуктивностей-емкостей, пакет моделирования рассеивания мощности/тепла, пакет моделирования приема/передачи сигналов и/или комбинация программного обеспечения и аппаратурного обеспечения, используемых для работы или моделирования операций различных потенциальных вариантов осуществления.

IC 100, схемы 200, 300 и 400 сдвига уровня напряжения, системы (например, система 800), описанные выше, могут быть введены в такие устройства (например, в электронную схему), как высокоскоростные компьютеры, схемы связи и обработки сигналов, однопроцессорные или мультипроцессорные модули, одиночные или многочисленные встроенные процессоры, многоядерные процессоры, переключатели информационных сообщений и прикладные специализированные модули, в том числе, многослойные, многокристальные модули и устройства памяти. Такие устройства могут дополнительно вводиться как субкомпоненты во множество других устройств (например, электронных систем), таких как телевизоры, сотовые телефоны, персональные компьютеры (например, ноутбуки, настольные компьютеры, переносные компьютеры, планшетные компьютеры и т.д.), автоматизированные рабочие места, радиоприемники, видеоплейеры, аудиоплейеры (например, плейеры МР3 (Motion Picture Experts Group, Audio Layer 5, Экспертная группа по вопросам движущегося изображения, аудиоуровень 5), транспортные средства, медицинские устройства (например, кардиомонитор, устройство для измерения артериального давления и т.д.), телевизионные приставки и прочее.

Варианты осуществления, описанные выше со ссылкой на фиг. 1-8, содержат устройства, системы и способы, имеющие опорный узел для приема опорного напряжения, первый узел для обеспечения сигнала и схему. Такая схема может содержать второй узел для приема различных напряжений, помимо опорного напряжения, выполнение переключения сигнала в первом узле между первым напряжением, большим, чем опорное напряжение, и вторым напряжением, большим, чем опорное напряжение. Описываются и другие варианты осуществления, содержащие дополнительные устройства и способы.

Приведенное выше описание и чертежи демонстрируют некоторые варианты осуществления, чтобы позволить специалистам в данной области техники практически реализовывать варианты осуществления изобретений. Другие варианты осуществления могут вносить структурные, логические, электрические, технологические и другие изменения. Примеры просто символизируют возможные вариации. Части и признаки некоторых вариантов осуществления могут вводиться или заменяться на другие. Специалистам в данной области техники после прочтения и понимания приведенного выше описания должны быть очевидны многие другие варианты осуществления. Поэтому объем различных вариантов осуществления изобретения определяется приложенной формулой изобретения вместе с целым рядом эквивалентов, подпадающих под такую формулу изобретения.

Реферат предоставляется для соблюдения требований 37 C.F.R. §1.72 (b), требующих реферата, который позволяет читателю быстро установить характер и сущность технического раскрытия. Реферат представляется с пониманием того, что он не будет использоваться для интерпретации или ограничения объема или смысла формулы изобретения.

Изобретение относится к интегральным схемам, а также к способам управления напряжениями в них. Устройство содержит опорный узел для приема опорного напряжения, первый узел для обеспечения сигнала, схему, содержащую второй узел для приема различных напряжений больших, чем опорное напряжение, и чтобы вызывать переключение сигнала в первом узле между первым напряжением большим, чем опорное напряжение, и вторым напряжением большим, чем опорное напряжение. Кроме того, схема содержит транзистор, имеющий затвор, соединенный со вторым узлом. Схема также дополнительно содержит первый дополнительный транзистор, включенный между затвором транзистора и узлом питания, и второй дополнительный транзистор, включенный между затвором транзистора и узлом питания. Технический результат заключается в повышении точности управления уровнями напряжений. 6 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство переключения сигналов, содержащее:
опорный узел для приема опорного напряжения;
первый узел для обеспечения сигнала и
схему, содержащую второй узел для приема различных напряжений больших, чем опорное напряжение, и чтобы вызывать переключение сигнала в первом узле между первым напряжением большим, чем опорное напряжение, и вторым напряжением большим, чем опорное напряжение,
схема содержит транзистор, имеющий затвор, соединенный со вторым узлом,
транзистор имеет допуск по напряжению меньший, чем напряжение питания указанной схемы,
схема дополнительно содержит:
первый дополнительный транзистор, включенный между затвором транзистора и узлом питания; и
второй дополнительный транзистор, включенный между затвором транзистора и узлом питания.

2. Устройство по п. 1, в котором указанная схема дополнительно содержит третий дополнительный транзистор, включенный между транзистором и опорным узлом, причем третий дополнительный транзистор содержит затвор, соединенный с узлом питания.

3. Устройство по п. 1, в котором опорный узел содержит узел с потенциалом земли.

4. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее передатчик, в котором указанная схема содержится в передатчике, а передатчик выполнен с возможностью работы в соответствии с техническими требованиями к универсальной последовательной шине (USB).

5. Устройство переключения сигналов, содержащее:
опорный узел для приема опорного напряжения;
первый узел для обеспечения сигнала и
схему, содержащую второй узел для приема различных напряжений больших, чем опорное напряжение, и чтобы вызывать переключение сигнала в первом узле между первым напряжением большим, чем опорное напряжение, и вторым напряжением большим, чем опорное напряжение,
схема содержит транзистор, имеющий затвор, соединенный со вторым узлом,
транзистор имеет допуск по напряжению меньший, чем напряжение питания указанной схемы,
указанная схема дополнительно содержит первый дополнительный транзистор, включенный между первым узлом и первым узлом питания, и
второй дополнительный транзистор, включенный между указанным первым узлом и вторым узлом питания.

6. Устройство по п. 5, дополнительно содержащее:
выходной узел;
третий дополнительный транзистор, включенный между выходным узлом и первым узлом питания; и
четвертый дополнительный транзистор, включенный между выходным узлом и вторым узлом питания.

7. Устройство по п. 5, в котором опорный узел содержит узел с потенциалом земли.

8. Устройство по п. 5, дополнительно содержащее передатчик, в котором указанная схема содержится в передатчике, а передатчик выполнен с возможностью работы в соответствии с техническими требованиями к универсальной последовательной шине (USB).

9. Устройство переключения сигналов, содержащее:
опорный узел для приема опорного напряжения;
первый узел для обеспечения сигнала и
схему, содержащую второй узел для приема различных напряжений больших, чем опорное напряжение, и чтобы вызывать переключение сигнала в первом узле между первым напряжением большим, чем опорное напряжение, и вторым напряжением большим, чем опорное напряжение,
схема содержит транзистор, имеющий затвор, соединенный со вторым узлом,
транзистор имеет допуск по напряжению меньший, чем напряжение питания указанной схемы,
устройство дополнительно содержит третий узел для обеспечения дополнительного сигнала, при этом указанная схема дополнительно содержит четвертый узел для приема дополнительных различных напряжений больших, чем опорное напряжение, и чтобы вызывать переключение дополнительного сигнала в третьем узле между третьим напряжением большим, чем указанное опорное напряжение, и четвертым напряжением большим, чем указанное опорное напряжение.

10. Устройство по п. 9, в котором указанная схема дополнительно содержит:
первое устройство, соединенное со вторым узлом, причем первое устройство оказывает влияние на емкостную связь между первым узлом и вторым узлом; и
второе устройство, соединенное с четвертым узлом, причем второе устройство оказывает влияние на емкостную связь между третьим узлом и четвертым узлом.

11. Устройство переключения сигналов, содержащее:
первый узел питания для приема первого напряжения, которое больше нуля;
второй узел питания для приема второго напряжения, которое больше нуля;
первый узел;
второй узел и
схему для функционального соединения первого узла с первым узлом питания во время первого временного интервала и для функционального соединения первого узла со вторым узлом питания во время второго временного интервала, причем указанная схема выполнена с возможностью удержания на втором узле напряжения меньшего, чем указанное первое напряжение, во время указанного первого временного интервала, и для функционального соединения второго узла с первым узлом питания во время указанного второго временного интервала,
устройство дополнительно содержит третий узел, при этом указанная схема обеспечивает функциональное соединение третьего узла со вторым узлом питания во время первого временного интервала и функциональное соединение третьего узла с первым узлом питания во время второго временного интервала.

12. Устройство по п. 11, дополнительно содержащее четвертый узел, при этом указанная схема обеспечивает функциональное соединение четвертого узла с первым узлом питания во время первого временного интервала и удержание на четвертом узле напряжения меньшего, чем первое напряжение, во время второго временного интервала.

13. Устройство по п. 11, в котором указанная схема дополнительно содержит:
первый транзистор, включенный между указанным первым узлом и опорным узлом, причем транзистор содержит затвор для приема напряжения такого, что первый транзистор открыт во время указанных первого и второго временных интервалов; и
второй транзистор, включенный между указанными третьим узлом и опорным узлом, причем второй транзистор содержит затвор для приема напряжения такого, что второй транзистор открыт во время указанных первого и второго временных интервалов.

14. Устройство переключения сигналов, содержащее:
первый узел питания для приема первого напряжения, которое больше нуля;
второй узел питания для приема второго напряжения, которое больше нуля;
первый узел;
второй узел;
схему для функционального соединения первого узла с первым узлом питания во время первого временного интервала и для функционального соединения первого узла со вторым узлом питания во время второго временного интервала, причем указанная схема выполнена с возможностью удержания на втором узле напряжения меньшего, чем указанное первое напряжение, во время указанного первого временного интервала, и для функционального соединения второго узла с первым узлом питания во время указанного второго временного интервала,
выходной узел и
дополнительную схему для реакции на сигнал в первом узле, чтобы функционально соединять указанный выходной узел со вторым узлом питания во время указанного первого временного интервала и чтобы функционально соединять указанный выходной узел с первым узлом питания во время указанного второго временного интервала.

15. Устройство по п. 14, дополнительно содержащее:
третий узел и
выходной каскад для реакции на сигнал в указанном выходном узле, чтобы переключать сигнал в третьем узле между дополнительным напряжением и нулем.

16. Устройство по п. 15, в котором указанный выходной каскад содержит транзистор, имеющий допуск по напряжению меньший, чем указанное дополнительное напряжение, при этом указанный транзистор выполнен с возможностью переключения указанного сигнала в третьем узле в соответствии с техническими требованиями к универсальной последовательной шине (USB).

17. Электронная система переключения сигналов, содержащая:
передатчик, содержащий опорный узел для приема опорного напряжения, выходной каскад и схему смещения, соединенную с выходным каскадом, причем схема смещения содержит первый узел и второй узел, для того чтобы принимать различные напряжения большие, чем указанное опорное напряжение, и чтобы вызывать переключение, в качестве первого сигнала в первом узле схемы смещения, между первым напряжением большим, чем опорное напряжение, и вторым напряжением большим, чем опорное напряжение, при этом выходной каскад выполнен с возможностью обеспечивать второй сигнал на основе указанного первого сигнала;
модуль, выполненный с возможностью для передатчика обеспечивать указанный второй сигнал с напряжениями, соответствующими техническим требованиям к универсальной последовательной шине (USB); и
дисплей, соединенный с указанным модулем.

18. Электронная система по п. 17, в которой передатчик содержит транзисторы, имеющие допуск по напряжению меньший, чем напряжение питания передатчика.

19. Электронная система по п. 18, в которой допуск по напряжению транзисторов равен указанному первому напряжению, а указанное второе напряжение равно напряжению питания.

20. Электронная система по п. 19, в которой указанное первое напряжение имеет значение 1,8 В, указанное второе напряжение имеет значение 3,3 В.

21. Электронная система по п. 20, дополнительно содержащая приемник, выполненный с возможностью работы в соответствии с техническими требованиями к универсальной последовательной шине USB 2.0.