Преобразователь уровней напряжения Советский патент 1985 года по МПК H03K19/94 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цифровых устройствах.

Известно устройство, содержащее инвертор и повторитель, затвор управляющего транзистора которого подключен к дополнительной шине питания 1.

Недостаток этого устройства - низкое быстродействие.

Наиболее близким до технической сущности к предлагаемому является быстродействующий преобразователь уровней напряжения на дополняющих МДП-транзисторах, содержащий двухтактнь1Й инвертор на двух транзисторах, нагрузочном р-канальном и переключающем п-канальном, включенный между первой шиной питания и общей щиной и двухтактный повторитель на двух транзисторах, нагрузочном / -канальном и переключающем п-канальном, затвор которого подключен к второй щине питания, включенный между первой шиной питания и входной шиной, к которой подключен также затвор переключающего транзистора инвертора, щину прямого выхода к которой подключены стоки транзисторов повторителя и затвор на рузочного транзистора инвертора, и шину инверсного выхода, к которой подключены стоки транзисторов инвертора и затвор нагрузочного транзистора повторителя, и два форсирующих р-канальных транзистора, первый из них подключен параллельно нагрузочному транзистору инвертора, а второй-параллельно нагрузочному транзистору повторителя, и два двухвходовых элемента ИЛИ с задержкой по первому входу, выход первого элемента ИЛИ подключен к затвору первого форсирующего транзистора, а его первый и второй входы - соответственно к шинам инверсного и прямого выхода, выход второго элемента ИЛИ подключен к затвору второго форсирующего транзистора, а его первый и второй входы - соответственно к шинам прямого и инверсного выхода 2.

Недостаток известного устройства - относительная сложность схемы.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий двухтактный инвертор на двух транзисторах, нагрузочном р-канальном, и переключающем п-канальном включенный между первой шиной питания и Общей шиной, и двухтактный повторитель, включенный между первой щиной питания и .входной щиной на двух транзисторах, нагрузочном р-канальном и переключающем п-канальном, затвор которого подключен к второй щине питания, к входной шине подключен также затвор переключаюи;его транзистора двухтактного инвертора, шину прямого выхода, к которой подключены стоки транзисторов повторителя и затвор нагрузочного транзистора двухтактного инвертора, и шину инверсного выхода, к которой подключены стоки транзисторов двухтактного инвертора и затвор нагрузочного транзистора повторителя, и два форсирующих р-канальных транзистора, сток первого из них соединен со стоками нагрузочного транзистора двухтактного инвертора, а сток

второго - со стоком нагрузочного транзистора повторителя, введены четыре инвертора, вход первого инвертора соединен со стоком переключающего транзистора двухтактного инвертора, а выход - с входом второго

инвертора и истоком второго форсирующего транзистора, выход второго инвертора соединен с затвором первого форсирующего транзистора, вход третьего инвертора соединен со стоком переключающего транзистора повторителя, а выход - с входом четвертого

инвертора и истоком первого форсирующего транзистора, выход четвертого инвертора соединен с затвором второго форсирующего транзистора.

На чертеже представлена электрическая принципиальная с.кема быстродействующего

преобразователя уровней напряжения на дополняющих МДП-транзисторах.

Преобразователь содержит двухтактный инвертор 1 на двух транзисторах, нагрузочном р-канальном транзисторе 2 к переключающем п-канальном транзисторе 3, включенный между первой шиной 4 питания и общей щиной 5, двухтактный повторитель 6, включенный между шиной 4 и входной шиной 9 на двух транзисторах, нагрузочном р-канальном 7 и переключающем п-какаль0 ном 8 к входной шине подключен также затвор транзистора 3, шину прямого выхода 10, подключенную к стокам транзисторов 7 и 8 и к затвору транзистора 2, щину инверсного выхода 11, подключенную к стокам транзисторов 2 и 3 и к затвору транзистора 7,

5 к стокам транзисторов 2 и 7 подключены соответственно стоки форсирующих транзисторов 12 и 13, инверторы 14-17, вход инверторам соединен с шиной 11, а выход- с входом инвертора 15 и истоком форсирующего транзистора 3, выход инвертора

15 соединен с затфором форсирующего транзистора 12, вход иывертора 16 соединен со стоком переключающего транзистора 8, а выход - с входом инвертора 17 и истоком форсирующего транзистора 12, выход инвертора 17 соединен с затвором форсируюш.его транзистора 13.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии на входной шине 9 напряжение соответствует логическому «О. Тогда транзисторы 8 и 2, открыты, а транзисторы 3 и 7 закрыты. При этом на прямом выходе 10 поддерживается уровень логического «О, а на инверсном выходе 1 1 - логической «1.

5 При изменении напряжения на входной 1пине У с логического «О на логическую «1 переключающий транзистор 3 открывается, а транзистор 8 закрывается по истоку. Напряжение на инверсном выходе начинает уменьшаться с уровня напряжения шины 4 до уровня логического «О. Последнее возможно благодаря тому, что крутизны нагрузочных транзисторов 2 и 7 выбираются значительно меньше крутизны транзисторов 3 и 8 Уменьшение напряжения на инверсном выходе 11 приводит к переключению инвертора 14. В результате открывается форсирующий транзистор 13, и напряжение на прямом выходе 10 повышается до уровня напряжения на шине. После переключения инверторов 16, 17 на затворе форсирующего транзистора 13 устанавливается высокий уровень напряжения и транзистор закрывается. Поскольку после переключения инверторов 15 и 16 напряжения на затворе, истоке и стоке форсирующего транзистора 12 становятся равными логическому «О, то транзистор 12 также закрыт. Таким образом, после переключения преобразователя оба форсирующих транзистора оказываются закрытыми, что позволяет обеспечить последующее переключение преобразователя при подаче уровня логической «1 на входную шину 9. Уровеыь напряжения на прямом выходе 10 поддерживается с помош,ью открытого нагрузочного транзистора 7. При изменении напряжения на входной шине 9 с логической «1 на логический «О переключающий транзистор 3 закрывается, а транзистор 8 - открывается. Напряжение на прямом выходе начинает уменьшаться с уровня напряжения шины 4 до уровня логического «О. Уменьшение напряжения на прямом выходе 10 приводит к переключению инвертора 16. В результате открывается форсирующий транзистор 12, и напряжение на инверсном выходе повышается до уровня напряжения на шины питания. Технико-экономические показатели преобразователя заключаются в том, что при изготовлении по КМДП технологии с пороговыми напряжениями «-канальных транзисторов 0,5-1,0 В устройство обеспечивает преобразование уровня логической «1 величиной 2,0 В в уровень логической «1 величиной 9-15 В за такое же время как и в прототипе, однако содержит на шесть транзисторов меньше, что позволяет (на 18-20%) уменьшить площадь, занимаемую преобразователем на кристалле.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий двухтактный инвертор на двух транзисторах, нагрузочном р-канальном и переключающем п-канальном включенный между первой шиной питания и общей шиной, и двухтактный повторитель, включенный между первой шиной питания и входной шиной, на двух транзисторах, нагрузочном р-канальном и переключающем п-канальном, затвор которого подключен к второй шине питания, к входной шине подключен затвор переключающего транзистора двухтактного инвертора, шину прямого выхода, к которой подключены стоки транзисторов повторителя и затвор нагрузочного транзистора двухтактного инвертора, и щину инверсного выхода, к которой подключены стоки транзисторов двухтактного инвертора и затвор нагрузочного транзистора повторителя, и два форсирующих р-канальных транзистора, сток первого из них соединен со стоком нагрузочного транзистора двухтактного инвертора, а сток второго - со стоком нагрузочного транзистора повторителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены четыре инвертора, вход первого инвертора соединен со стоком переключающего транзистора двухтактного инвертора, а выход - с входом второго инвертора и истоком второго форсирующего транзистора, выход второго инвертора соединен с затвором первого форсирующего тран(Л зистора, вход третьего инвертора соединен со стоком переключающего транзистора повторителя,а выход - с входом четвертого инвертора и истоком первого форсирующего транзистора, выход четвертого инвертора соединен с затвором второго форсирующего транзистора. О) ю ел