Преобразователь уровня напряжений на КМОП-транзисторах Советский патент 1989 года по МПК H03K19/92 H03K19/94 

4

00

о а

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для согласования ТТЛ-схем с интегральными схемами на КМОП-транзисто- рах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона входных напряжений преобразуемых уровлей и повышение быстродействия.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь уровней напряжений на КМОП-транзисторах, содержит два инвертора 1 и 2, включенных между общей шиной и первой шиной 3 -питания, и двенадцать транзисторов, выходы первого и второго инверторов 1 и 2 подключены к затворам первого и второго транзисторов 4 и 5 с каналами, первого типа проводимости соответственно,, входы инверторов 1 и 2 подключены к стокам третьего и четвертого транзисторов 6 и 7 с каналами первого типа проводимости соответственно, истоки первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого транзисторов 4-9 с каналами первого типа проводимости подключены к шине питания, стоки первого и второго тралзисторов 4 и 5 подключены к истокам седьмого и восьмого транзисторов 10 и 11 соответственно с каналами первого типа проводимости, стоки которых подключены к затворам третьего, пятого, восьмого, четвертого, шестого и седьмого

17 и 16 и входам инверторов 1 и 2 соответственно.

Преобразователь работает следующим , образом.

В исходном состоянии напряжение на входе 15 соответствует уровню 1. Тогда транзисторы 5,7,9,13 и 16 открыты, транзисторы 4,6,8,11,12 и 17 0 -закрыты по затвору, транзистор 10 закрыт по истоку, напряжение на входе инвертора 1 соответствует О, а на входе инвертора 2 - 1.

При изменении на пряжения на входе

15 15 с 1 на О транзистор 12 открывается, а транзистор 13 закрывается, удельная крутизна транзисторов 12 и . 13 выбирается значительно больше, чем крутизна транзисторов 8 и 9, которые

20 необходимы для удержания состояния 1 на затворах транзисторов 7 и 6, поэтому напряжение на затворе транзистора 6 достаточно быстро переключается в состояние О, транзистор 6

25 открывается, при этом транзистор 17 открывается, транзистор 16 закрывается,через время, определяемое задержкой инверторов 1 и 2, транзистор 4 открывается, а транзистор 5 закрывается.

30 Напряжение на входе инвертора 1 удерживается открытым транзистором 6, а на входе инвертора 2 - транзистором 17.

35

Работа преобразователя при изменении напряжения на его входе с О на 1 происходит аналогичным образом.

I Подключение затвора транзистора 12 и истока Транзистора 13 к шине. 14 второго источника напряжения Е2, затвора транзистора 13 и истока транзистора 12 к входу 15 обеспечивает преобразование сигналов в широком диапазоне входных напряжений.

на высокий UIH уровни уходного сигтранзисторов 6,8,11,7,9 и 10 соответственно, стоки пятого и шестого тран- .Q зисторов 8 и 9 подключены к затворам седьмого и восьмого транзисторов 10- и 11 соответственно, затвор девятого

12и исток десятого 13 транзисторов

подключены к второй шине 14 питания, налагая при этом лишь следующие огра- исток ;;евятого транзистора 12 и ват- ничения: (1) - на низкий UIL и (2)- вор десятого транзистора 13 с каналами второго типа проводимости подключены к входной шине 15, стоки девятого и десятого транзисторов 12 и „.

13подключены к стокам седьмого и ... восьмого транзисторов 10 и 11 соот- ветственно, истоки одиннадцатого и двенадцатого транзисторов 16 и 17 с каналами второго типа проводимости подключены .к общей шине. Стоки один-, надцатого и-двенадцатого транзисторов

55

1б й 17 подключены к затворам двенадцатого и одиннадцатого транзисторов

нала, а именно

UIH E2-U01; (1) UIH - U02, (2) где UOl, U02 - пороговые напряжения транзисторов первого и второго типов проводимости соответственно. ), На шину 14 необходимо подать опорное напряжение, равное

m-t.m (3)

Быстродействие и чувствительность преобразователя существенно увеличи4713062

17 и 16 и входам инверторов 1 и 2 соответственно.

Преобразователь работает следующим , образом.

В исходном состоянии напряжение на входе 15 соответствует уровню 1. Тогда транзисторы 5,7,9,13 и 16 открыты, транзисторы 4,6,8,11,12 и 17 0 -закрыты по затвору, транзистор 10 закрыт по истоку, напряжение на входе инвертора 1 соответствует О, а на входе инвертора 2 - 1.

При изменении на пряжения на входе

15 15 с 1 на О транзистор 12 открывается, а транзистор 13 закрывается, удельная крутизна транзисторов 12 и . 13 выбирается значительно больше, чем крутизна транзисторов 8 и 9, которые

20 необходимы для удержания состояния 1 на затворах транзисторов 7 и 6, поэтому напряжение на затворе транзистора 6 достаточно быстро переключается в состояние О, транзистор 6

25 открывается, при этом транзистор 17 открывается, транзистор 16 закрывается,через время, определяемое задержкой инверторов 1 и 2, транзистор 4 открывается, а транзистор 5 закрывается.

30 Напряжение на входе инвертора 1 удерживается открытым транзистором 6, а на входе инвертора 2 - транзистором 17.

Работа преобразователя при изменении напряжения на его входе с О на 1 происходит аналогичным образом.

I Подключение затвора транзистора 12 и истока Транзистора 13 к шине. 14 второго источника напряжения Е2, затвора транзистора 13 и истока транзистора 12 к входу 15 обеспечивает преобразование сигналов в широком диапазоне входных напряжений.

на высокий UIH уровни уходного сигналагая при этом лишь следующие огра- ничения: (1) - на низкий UIL и (2)-

налагая при этом лишь следующие огра- ничения: (1) - на низкий UIL и (2)-

нала, а именно

UIH E2-U01; (1) UIH - U02, (2) где UOl, U02 - пороговые напряжения транзисторов первого и второго типов проводимости соответственно. ), На шину 14 необходимо подать опорное напряжение, равное

m-t.m (3)

Быстродействие и чувствительность преобразователя существенно увеличивается, если на шину 14 подается сигнал, инверсный входному сигналу на шине 15. При этом амплитуда входного сигнала, т.е. разность между входным напряжением высокого и низкого уровня должна превышать пороговое напряжение транзистора второго типа проводимости.

Из выражений (2) и (13) также еле- дует, что преобразователь сохраняет работоспособность в широком диапазоне изменений пороговых напряжений, вплоть до отрицательных значений U02 что обеспечивает расширение его функ циональных возможностей.

Формула изобретения

Преобразователь уровня напряжений на КМОП-транзисторах, содержащий два инвертора, включенных между общей шиной и первой шиной питания, и двенадцать транзисторов, выходы первого и второго инверторов подклю- чены к затворам первого и второго транзисторов с каналами первого типа проводимости соответственно, входы инверторов подключены к стокам третьего и четвертого транзисторов с каналами первого типа проводимости соответственно, истоки первого, второго, третьего, четвертого, пятого

шестого транзисторов с каналами первого типа проводимости подключены к первой шине питания, стоки первого и второго транзисторов подключены к истокам седьмого и восьмого транзисторов с каналами первого типа проводимости соответственно, стоки которых подключены к затворам третьего, пятого, восьмого и четвертого, шестого, седьмого транзисторов соответственно, стоки пятого и шестого транзисторов подключены к затворам седьмого и восьмого транзисторов соответственно, затвор девятого, и исток десятого транзисторов второго типа проводимости подключены к второй шине питания, стоки девятого и десятого транзисторов подключены к стокам седьмого и восьмого транзисторов соответственно, истоки одиннадцатого и двенадцатого транзисторов с каналами второго типа проводимости подключены к общей шине, о тличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и пойьше- ния быстродействия, стоки одиннадцатого и двенадцатого транзисторов подключены к затворам двенадцатого и одиннадцатого транзисторов соответственно, затвор десятого и исток девятого транзисторов подключены к входной шине.

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано для согласования ТТЛ схем с интегральными схемами на КМОП-транзисторах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия. Устройство содержит два инвертора 1, 2 и двенадцать транзисторов. За счет подключения истока девятого транзистора 12 к входной шине 15 и перекрестного подключения затворов и стоков одиннадцатого и двенадцатого транзисторов 16 и 17 расширяется диапазон преобразуемых напряжений. Раздельное управление третьим и одиннадцатым транзисторами 6, 16 и четвертым и двенадцатым транзисторами 7, 17 позволяет повысить быстродействие. 1 ил.