【技术实现步骤摘要】
一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器
[0001]本专利技术涉及信号处理
,具体涉及一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器。
技术介绍
[0002]现代复杂的片上系统(SoC)已广泛采用多个电源域,以在满足性能要求的同时降低功耗。而多个电源域之间通过需要增加电平转换器,以满足多个电源域之间的数据传输,例如在多电源电压系统中,通过电平转换器实现从低压(VDDL)电源域到高压(VDDH)电源域的信号传递。传统的电平转换器结构包括很多种,例如交叉耦合电平转换器(CCLS)和电流镜电平转换器(CMLS)。其中,交叉耦合电平转换器通过互补上拉网络(PUN)和下拉网络(PDN)实现了接近于零的静态功耗,但是其在电平转换切换时所转换电平之间的电压差范围有限,且转换能耗高。而电流镜电平转换器通过电流镜电路提高了电平转换时电平的电压差范围,但是其在电平转换时会存在较高的静态电流,从而导致产生额外的静态功耗。
技术实现思路
[0003]本专利技术主要解决的技术问题是如何提高电平转换时电平的电压差范围,并降低静态电流。
[0004]根据第一方面,一种实施例中提供一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,包括:下拉电路、互补上拉电路、第一充电电路、第二充电电路和电平输出模块;
[0005]所述下拉电路的第一控制端用于输入低压电源域的电平,第二控制端用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平,所述下拉电路的第一输出端分别连接所述互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,并形成节点Q1,所述下拉电 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,包括:下拉电路、互补上拉电路、第一充电电路、第二充电电路和电平输出模块;所述下拉电路的第一控制端用于输入低压电源域的电平,第二控制端用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平,所述下拉电路的第一输出端分别连接所述互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,并形成节点Q1,所述下拉电路的第二输出端分别连接所述互补上拉电路的第二输出端和第一控制端,并形成节点Q2;所述第一充电电路的控制端用于输入低压电源域的电平,输出端连接节点Q2,所述第二充电电路的控制端用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平,输出端连接节点Q1;所述电平输出模块的输入端用于至少连接节点Q1或者节点Q2,所述电平输出模块用于至少根据节点Q1或者节点Q2的电位输出高压电源域的电平,所述高压电源域的电平与低压电源域的电平的类型相同;其中,所述下拉电路用于在低压电源域的电平为高电平时,将所述节点Q1下拉至低电平,以及在低压电源域的电平为低电平时,将所述节点Q2下拉至低电平,在所述下拉电路将所述节点Q1下拉至低电平的过程中,所述第一充电电路用于输出电流至节点Q2,使得节点Q2的电位上升,在所述下拉电路将所述节点Q2下拉至低电平的过程中,所述第二充电电路用于输出电流至节点Q1,使得节点Q1的电位上升,所述互补上拉电路用于在所述节点Q1为低电平时,将所述节点Q2上拉至高压电源域的高电平,以及在所述节点Q2为低电平时,将所述节点Q1上拉至高压电源域的高电平。2.如权利要求1所述的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,所述下拉电路包括晶体管N3和晶体管N4;所述晶体管N3的第一极分别连接互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,以形成节点Q1,所述晶体管N4的第一极分别连接互补上拉电路的第二输出端和第一控制端,以形成节点Q2,所述晶体管N3和晶体管N4的第二极均连接地电位,所述晶体管N3的控制极用于输入所述低压电源域的电平,所述晶体管N4的控制极用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平;所述晶体管N3用于低压电源域的电平为高电平时导通,以将所述节点Q1下拉至低电平,所述晶体管N4用于低压电源域的电平为低电平时导通,以将所述节点Q2下拉至低电平。3.如权利要求1所述的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,所述第二充电电路包括第二电流镜电路、晶体管N5和晶体管N6;所述第二电流镜电路的第一输出端连接晶体管N5的第一极,第二输出端连接节点Q1,所述晶体管N5的第二极连接晶体管N6的第一极,所述晶体管N6的第二极连接地电位,所述晶体管N5的控制极连接节点Q2,所述晶体管N6的控制极用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平;所述晶体管N6用于低压电源域的电平为低电平时导通,所述晶体管N5用于在节点Q2为高电平时导通,所述第二电流镜电路用于在晶体管N5和晶体管N6均导通时,通过第二输出端输出电流至节点Q1,直至所述节点Q2的电位被下拉电路下拉至低电平,使得晶体管N5截止。4.如权利要求3所述的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,所述
第二电流镜电路包括晶体管P5和晶体管P6;所述晶体管P5和晶体管P6的第一极均连接高压电源域的高电平,所述晶体管P6的第二极分别连接其控制极、晶体管P5的控制极和晶体管N5的第一极,所述晶体管P5的第二极连接节点Q1,在晶体管N5和晶体管N6均导通时,所述晶体管P5和晶体管P6也均导通,并通过晶体管P5的第二极输出电流至节点Q1。5.如权利要求1所述的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,所述下拉电路包括下拉单元和压降单元;所述压降单元的第一端分别连接互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,以形成节点Q1,所述压降单元的第二端连接下拉单元的第一输出端,以形成节点Q3,所述下拉单元的第一控制端用于输入低压电源域的电平,第二控制端用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平,第二输出端分别连接互补上拉电路的第二输出端和第一控制端,以形成节点Q2;所述压降单元用于在其第一端和第二端之间产生预设降压,所述下拉单元用于在低压电源域的电平为高电平时,将所述节点Q3下拉至低电平,并通过压降单元将节点Q1下拉至低电平,以及在低压电源域的电平为低电平时,将所述节点Q2下拉至低电平。6.如权利要求5所述的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,所述下拉单元包括晶体管N3和晶体管N4;所述晶体管N3的第一极连接压降单元的第二端,所述晶体管N4的第一极分别连接互补上拉电路的第二输出端和第一控制端,以形成节点Q2,所述晶体管N3和晶体管N4的第二极均连接地电位,所述晶体管N3的控制极用于输入所述低压电源域的电平,所述晶体管N4的控制极用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平;所述晶体管N3用于低压电源域的电平为高电平时导通,以将所述节点Q1下拉至低电平,所述晶体管N4用于低压电源域的电平为低电平时导通,以将所述节点Q2下拉至低电平。7.如权利要求5所述的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,所述压降单元包括晶体管N8,所述晶体管N8的第一极分别连接其控制极、互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,以形成节点Q1,所述晶体管N8的第二极连接下拉单元的第一输出端;或者,所述压降单元包括电阻,所述电阻的第一端分别连接互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,以形成节点Q1,所述电阻的第二端连接下拉单元的第一输出端;或者,所述压降单元包括二极管,所述二极管的正极分别连接互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,以形成节点Q1,所述二极管的负极连接下拉单元的第一输出端。8.一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器,其特征在于,包括:下拉电路、互补上拉电路、第一充电电路、第二充电电路和电平输出模块;所述下拉电路的第一控制端和第二控制端均用于输入低压电源域的电平,所述下拉电路的第一输出端分别连接所述互补上拉电路的第一输出端和第二控制端,并形成节点Q1,所述下拉电路的第二输出端分别连接所述互补上拉电路的第二输出端和第一控制端,并形成节点Q2;所述第一充电电路和第二充电电路的控制端均用于输入所述低压电源域的电平,所述第一充电电路的输出端连接节点Q2,所述第二充电电路的输出端连接节点Q1;所述电平输出模块的输入端至少用于连接节点Q1或者节点Q2,所述电平输出模块用于
至少根据节点Q1或者节点Q2的电位输出高压电源域的电平,所述高压电源域的电平与低压电源域的电平的类型相同;其中,所述下拉电路用于在低压电源域的电平为高电平时,将所述节点Q1下拉至低电平,以及在低压电源域的电平为低电平时,将所述节点Q2下拉至低电平,在所述下拉电路将所述节点Q1下拉至低电平的过程中,所述第一充电电路用于输出...
【专利技术属性】
技术研发人员:焦海龙,黄聪,
申请(专利权)人:北京大学深圳研究生院,
类型:发明
国别省市:
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