发明名称 电位转换器、高速数位电位转换器和积体电路
摘要
申请公布号 TWI334694 申请公布日期 2010.12.11
申请号 TW094119043 申请日期 2005.06.09
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 陈重辉
分类号 H03K19/0175 主分类号 H03K19/0175
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 一种电位转换器,包括:驱动电路,耦接一第一电源电压的一第一电源节点,且接收操作于第一电位逻辑信号对的输入信号,令上述第一电位逻辑信号对升压至升压电位,以输出一升压信号和一反向升压信号;电压步进器,具有一第一反向器,该第一反向器之输入端接收上述输入信号以于其输出端提供反向输入信号;以及输出电路,具有第一、第二pMOS电晶体以及第一、第二nMOS电晶体,该第一pMOS电晶体之源极耦接一第二电源电压之一第二电源节点、汲极耦接该第一nMOS电晶体之汲极、闸极耦接该第二pMOS电晶体之汲极,该第二pMOS电晶体之源极耦接上述第二电源节点、汲极耦接该第二nMOS电晶体之汲极且耦接该电位转换器的一输出节点、闸极耦接该第一pMOS电晶体之汲极,该第一nMOS电晶体之闸极耦接上述升压信号、且源极接收该第一反向器输出端之上述反向输入信号,该第二nMOS电晶体之闸极耦接上述反向升压信号、且源极的电位随上述输入信号之电压同向增减;其中,上述输出节点操作于一第二电位逻辑信号对,该第二电位逻辑信号对不同于上述第一电位逻辑信号对。如申请专利范围第1项所述之电位转换器,其中上述电压步进器更包括一第二反向器,该第二反向器之输入端耦接该第一反向器之输出端,且该第二反向器之输出端耦接该第二nMOS电晶体之源极。如申请专利范围第1项所述之电位转换器,其中上述驱动电路包括:一第一充电泵,接收上述输入信号且输出上述升压信号,其中包括:一第一充电用nMOS电晶体,其闸极与汲极耦接上述第一电源节点;以及一第一电容器,一端耦接上述输入信号且另一端耦接上述第一充电用nMOS电晶体之源极以及上述第一nMOS电晶体之闸极;以及一第二充电泵,接收上述反向输入信号且输出上述反向升压信号,其中包括:一第二充电用nMOS电晶体,其闸极与汲极耦接上述第一电源节点;以及一第二电容器,一端耦接上述反向输入信号且另一端耦接上述第二充电用nMOS电晶体之源极以及上述第二nMOS电晶体之闸极。如申请专利范围第1项所述之电位转换器,其中上述第一电位逻辑信号对约为0V及1V,且上述第二电位逻辑信号对约为0V及3.3V。如申请专利范围第1项所述之电位转换器,其中上述第二电位逻辑信号对约为0V及2.5V。如申请专利范围第3项所述之电位转换器,其中上述第一电位逻辑信号对为VSS和VDD,其中升压电位为(VDD-Vthn)和(2*VDD-Vthn),这里VSS为核心装置之低电源电位,VDD为核心装置之高电源电位,Vthn为核心装置临界电压。一种高速数位电位转换器,包括:第一电源电压之第一电源节点;第二电源电压之第二电源节点,这里第二电源电压高于第一电源电压;接收输入讯号之输入节点;耦接至第一电源节点和输入节点的一讯号驱动器,具有第一输出讯号驱动器输出节点,用以输出对应至输入讯号之加强讯号,及第二输出讯号驱动器输出节点,用以输出对应至反向输入讯号之加强讯号;电压步进器,具有一第一反向器,该第一反向器之输入端耦接上述输入节点以于其输出端提供反向输入信号;以及输出电路,具有第一、第二pMOS电晶体以及第一、第二nMOS电晶体,该第一pMOS电晶体之源极耦接上述第二电源节点、汲极耦接该第一nMOS电晶体之汲极、闸极耦接该第二pMOS电晶体之汲极,该第二pMOS电晶体之源极耦接上述第二电源节点、汲极耦接该第二nMOS电晶体之汲极且耦接该高速数位电位转换器的一输出节点、闸极耦接该第一pMOS电晶体之汲极,该第一nMOS电晶体之闸极耦接上述第一输出讯号驱动器输出节点、且源极接收该第一反向器输出端之上述反向输入信号,该第二nMOS电晶体之闸极耦接上述第二输出讯号驱动器输出节点、且源极的电位随上述输入讯号之电压同向增减。如申请专利范围第7项所述之高速数位电位转换器,其中该电压步进器更包括一第二反向器,该第二反向器之输入端耦接该第一反向器之输出端,且该第二反向器之输出端耦接该第二nMOS电晶体的源极。如申请专利范围第7项所述之高速数位电位转换器,其上述讯号驱动器包括第一充电泵耦接至上述第一输出讯号驱动器输出节点,和第二充电泵耦接至上述第二输出讯号驱动器输出节点。如申请专利范围第9项所述之高速数位电位转换器,其中:上述第一充电泵包括:第一充电用nMOS电晶体其闸极和汲极耦接至上述第一电源节点;以及第一电容器其一端耦接至上述输入节点、另一端耦接至上述第一充电用nMOS电晶体之源极和上述第一nMOS电晶体之闸极;以及上述第二充电泵包括:第二充电用nMOS电晶体其闸极和汲极耦接至上述第一电源节点;以及第二电容器其一端接收上述反向输入讯号、另一端耦接至上述第二充电用nMOS电晶体之源极和上述第二nMOS电晶体之闸极。如申请专利范围第10项所述之高速数位电位转换器,其中上述第一和第二电容器各由汲极和源极相连之pMOS电晶体构成。如申请专利范围第7项所述之高速数位电位转换器,其中该第一反向器之输出端更耦接该讯号驱动器以提供该讯号驱动器上述反向输入讯号。如申请专利范围第8项所述之高速数位电位转换器,其中上述第一与第二反向器由上述第一电源电压驱动。一种积体电路,包括:核心装置(core device)在第一电位逻辑信号对下操作;输入输出装置(IO device)在第二电位逻辑信号对下操作;以及耦接于上述核心装置与输入输出装置间的电位转换器,用以接收输入讯号且输出输出讯号,该输入讯号操作于上述第一电位逻辑信号对,且该输出讯号操作于上述第二电位逻辑信号对,此电位转换器包括:讯号驱动器,耦接一第一电源电压的一第一电源节点,且接收上述输入讯号,输出一升压信号和一反向升压信号;电压步进器,包括一第一反向器,该第一反向器之输入端接收上述输入讯号以于其输出端提供反向输入讯号;以及输出电路,具有第一、第二pMOS电晶体以及第一、第二nMOS电晶体,该第一pMOS电晶体之源极耦接一第二电源电压之一第二电源节点、汲极耦接该第一nMOS电晶体之汲极、闸极耦接该第二pMOS电晶体之汲极,该第二pMOS电晶体之源极耦接上述第二电源节点、汲极耦接该第二nMOS电晶体之汲极且提供上述输出讯号、闸极耦接该第一pMOS电晶体之汲极,该第一nMOS电晶体之闸极耦接上述升压信号、且源极接收上述第一反向器输出端之上述反向输入讯号,该第二nMOS电晶体之闸极耦接上述反向升压信号、且源极电位随上述输入讯号之电压同向增减。如申请专利范围第14项所述之积体电路,其中该电压步进器更包括一第二反向器,该第二反向器的输入端耦接该第一反向器之输出端,且该第二反向器的输出端耦接该第二nMOS电晶体的源极。如申请专利范围第14项所述之积体电路,其中上述讯号驱动器更包括:一第一充电泵,包括:一第一充电nMOS电晶体,其闸极和汲极耦接至上述第一电源节点;以及一第一电容器,其一端接收上述输入讯号、另一端耦接至上述第一充电nMOS电晶体之源极和上述第一nMOS电晶体之闸极;以及一第二充电泵,包括:一第二充电nMOS电晶体,其闸极和汲极耦接至上述第一电源节点;以及一第二电容器其一端接收上述反向输入讯号、另一端耦接至上述第二充电nMOS电晶体之源极和上述第二nMOS电晶体之闸极。如申请专利范围第14项所述之积体电路,其上述第一电位逻辑信号对包括约为VSS之逻辑低电位,和约为VDD之逻辑高电位,上述第二电位逻辑信号对包括约为VSS之逻辑低电位,和约为VDDH之逻辑高电位,其中VDDH大于VDD。如申请专利范围第17项所述之积体电路,其VDD为约0.9V至约1.0V,及VDDH为约2.5V至约3.3V。
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