RU2632567C1 - Voltage level converter - Google Patents
Voltage level converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632567C1 RU2632567C1 RU2016146217A RU2016146217A RU2632567C1 RU 2632567 C1 RU2632567 C1 RU 2632567C1 RU 2016146217 A RU2016146217 A RU 2016146217A RU 2016146217 A RU2016146217 A RU 2016146217A RU 2632567 C1 RU2632567 C1 RU 2632567C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistors
- transistor
- drain
- gate
- voltage
- Prior art date
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при согласовании схем, имеющих различные уровни напряжений источников питания и внутренних сигналов.The present invention relates to digital computing and can be used to coordinate circuits having different voltage levels of power supplies and internal signals.
Известен преобразователь уровней сигналов на МДП-транзисторах [1]. Это устройство предназначено для преобразования уровня напряжения сигнала (например, при сопряжении ТТЛ- и КМДП логических элементов).Known converter of signal levels on MIS transistors [1]. This device is designed to convert the signal voltage level (for example, when pairing TTL- and KMDP logic elements).
Недостатком указанной выше схемы является низкое быстродействие. Низкое быстродействие схемы вызвано ограничением появления напряжения высокого уровня на выходе схемы по цепи низкой проводимости, вплоть до подключения транзистора с высокой проводимостью, шунтирующего низко-проводящую цепь, которое задерживается на время распространения сигнала, необходимое на последовательное переключение двух вентилей.The disadvantage of the above scheme is the low speed. The low speed of the circuit is caused by the limitation of the appearance of a high level voltage at the output of the circuit along the low conductivity circuit, up to the connection of a high conductivity transistor that shunts the low conductive circuit, which is delayed by the signal propagation time required for the sequential switching of two gates.
Кроме того, каждый из выходных узлов триггера, помимо затворов транзисторов выходных транзисторов, подключен к затворам двух транзисторов P-типа, что дополнительно увеличивает паразитную емкость выходных узлов триггера и затягивает переходный процесс переключения.In addition, each of the output nodes of the trigger, in addition to the gates of the transistors of the output transistors, is connected to the gates of two P-type transistors, which additionally increases the stray capacitance of the output nodes of the trigger and delays the switching process.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия преобразователя уровня напряжения.The task of the invention is to increase the speed of the voltage level Converter.
Поставленная задача достигается тем, что в преобразователь уровня напряжения, содержащий полевые транзисторы P-типа с первого по седьмой и N-типа с восьмого по одиннадцатый, входы прямого IN и инверсного входных сигналов, подсоединенные к затворам транзисторов, соответственно, восьмого и девятого, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоком первого транзистора, вывод питания низкого уровня напряжения GND, соединенный с истоками восьмого, десятого и одиннадцатого транзисторов, причем сток первого транзистора соединен с истоками второго и третьего, сток третьего - со стоком девятого и затвором четвертого транзисторов, а затвор - со стоками четвертого и восьмого и затворами пятого и десятого транзисторов, стоки которых соединены между собой и являются выходом OUT преобразователя уровня напряжения, затвор шестого транзистора соединен со стоками транзисторов седьмого и одиннадцатого, затворы которых соединены между собой, введен двенадцатый полевой транзистор N-типа, сток которого соединен с истоком девятого транзистора, исток - с затвором первого транзистора и выводом питания низкого уровня напряжения GND, а затвор - со стоком седьмого транзистора и затвором второго, сток которого соединен со стоком третьего, и исток шестого транзистора соединен - со стоком первого, а сток - с затворами третьего и седьмого, и истоки четвертого, пятого и седьмого транзисторов соединены с выводом питания высокого уровня напряжения VDD.The problem is achieved in that in the voltage level Converter containing P-type field-effect transistors from the first to the seventh and N-type from the eighth to the eleventh, direct IN and inverse inputs input signals connected to the gates of the transistors of the eighth and ninth, respectively, a high voltage level power supply terminal VDD connected to the source of the first transistor, a low voltage level power supply terminal GND connected to the sources of the eighth, tenth and eleventh transistors, the drain of the first transistor being connected to the sources of the second and third, the drain of the third with the drain of the ninth and the gate of the fourth transistors, and the gate with the drains of the fourth and eighth and the gates of the fifth and tenth transistors, the drains of which interconnected and are the output OUT of the voltage level converter, the gate of the sixth transistor is connected to the drains of the seventh and eleventh transistors, the gates of which are interconnected, a twelfth N-type field effect transistor is introduced, the drain of which is connected to the source of the ninth transistor, the source is connected to the gate of the first transistor and low-voltage power output GND, and the gate with the drain of the seventh transistor and the gate of the second, the drain of which is connected to the drain of the third, and the source of the sixth transistor is connected with the drain m first and runoff - the gate electrodes of the third and seventh, and the sources of the fourth, fifth and seventh transistors are connected to the high-level output power supply voltage VDD.
Таким образом, в предлагаемой схеме преобразователя уровня напряжения, вследствие отличий от известного устройства, описанного выше, исключено появление напряжения высокого уровня на выходе схемы OUT по цепи низкой проводимости до подключения транзистора с высокой проводимостью, т.к. формирование выходного сигнала на выходе OUT всегда происходит сразу и по цепям только высокой проводимости.Thus, in the proposed circuit of the voltage level converter, due to differences from the known device described above, the appearance of a high level voltage at the output of the OUT circuit along the low conductivity circuit is excluded before connecting a transistor with high conductivity, because The formation of the output signal at the OUT output always occurs immediately and along only high conductivity circuits.
Также, в отличие от известного преобразователя уровней сигналов на МДП-транзисторах [1], к одному выходному узлу триггера в предлагаемой схеме преобразователя уровня напряжения кроме затворов транзисторов выходного инвертора подключен затвор только одного транзистора P-типа, и другому вообще затвор только одного транзистора, без затворов транзисторов выходного инвертора, что уменьшает паразитную емкость выходных узлов триггера и дополнительно ускоряет переходный процесс переключения преобразователя уровня напряжения.Also, unlike the known signal level converter on MIS transistors [1], in addition to the gates of the transistors of the output inverter, the gate of only one P-type transistor is connected to one output node of the trigger in the proposed circuit of the voltage level converter, and the gate of only one transistor is connected to the other, without gates of the transistors of the output inverter, which reduces the stray capacitance of the output nodes of the trigger and further accelerates the transition process of switching the voltage level converter.
На чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя уровня напряжения.The drawing shows a diagram of the proposed voltage level Converter.
Предлагаемый преобразователь уровня напряжения содержит полевые транзисторы P-типа с первого по седьмой (1-7) и N-типа с восьмого по двенадцатый (8-12), входы прямого IN и инверсного входных сигналов, подсоединенные к затворам транзисторов, соответственно, восьмого (8) и девятого (9), вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками транзисторов первого (1), четвертого (4), пятого (5) и седьмого (7), вывод питания низкого уровня напряжения (GND), соединенный с истоками транзисторов восьмого (8), десятого (10), одиннадцатого (11) и двенадцатого (12) и затвором первого транзистора (1), сток которого соединен с истоками второго (2), третьего (3) и шестого (6) транзисторов, причем сток второго транзистора (2) соединен с затвором четвертого (4) и истоками третьего (3) и девятого (9) транзисторов, а сток шестого (6) - с затворами третьего (3), пятого (5), седьмого (7), десятого (10) и одиннадцатого (11) транзисторов и стоками четвертого (4) и восьмого (8), стоки которых соединены между собой и являются выходом OUT преобразователя уровня напряжения, и затвор второго транзистора (2) соединен с затворами транзисторов шестого (6) и двенадцатого (12) и стоками седьмого (7) и одиннадцатого (11).The proposed voltage level converter contains P-type field-effect transistors from the first to the seventh (1-7) and N-type from the eighth to the twelfth (8-12), inputs of direct IN and inverse input signals connected to the gates of the transistors, respectively, of the eighth (8) and ninth (9), a high voltage level VDD power output connected to the sources of the transistors of the first (1), fourth (4), fifth (5) and seventh (7) , a low voltage level (GND) power output connected to the sources of the eighth (8), tenth (10), eleventh (11) and twelfth (12) transistors and the gate of the first transistor (1), the drain of which is connected to the sources of the second (2) , the third (3) and sixth (6) transistors, and the drain of the second transistor (2) is connected to the gate h fourth (4) and the sources of the third (3) and ninth (9) transistors, and the drain of the sixth (6) - with the gates of the third (3), fifth (5), seventh (7), tenth (10) and eleventh (11) transistors and drains of the fourth (4) and eighth (8), the drains of which are interconnected and are the output OUT of the voltage level converter, and the gate of the second transistor (2) is connected to the gates of the transistors of the sixth (6) and twelfth (12) and the drains of the seventh ( 7) and eleventh (11).
Предлагаемый преобразователь уровня напряжения представляет собой цифровое логическое устройство, предназначенное для преобразования входного напряжения логической единицы «1*» (VCC) в напряжение логической «1», соответствующее напряжению питания высокого уровня напряжения VDD, и работает следующим образом.The proposed voltage level converter is a digital logic device designed to convert the input voltage of the logical unit "1 *" (VCC) to the voltage of the logical "1" corresponding to the supply voltage of the high voltage level VDD, and works as follows.
Исходное состояние. На вывод питания GND и на вход IN подано напряжение низкого уровня, соответствующее напряжению логического «0», на вывод VDD - высокого («1»), а на вход - напряжение логической единицы «1*» (VCC). Минимальное значение напряжения логической единицы «1*» должно быть больше либо равно значению порогового напряжения транзистора N-типа. Кроме того, напряжение источника питания высокого уровня VDD («1») и напряжение логической единицы VCC («1*») должны быть больше или равны сумме пороговых напряжений транзисторов P- и N-типа. Транзистор P-типа 1 низкой проводимости открыт всегда, т.к. его затвор подключен к источнику питания низкого уровня напряжения «0». На затворы транзисторов N-типа 8 и 9 с входов IN и поступают напряжения соответственно низкого уровня GND («0») и напряжение логической единицы «1*» (VCC). Поэтому транзистор 8 закрыт, а транзистор 9 открыт. Также в результате действия предыдущего регенеративного цикла транзисторы 2, 6, 10 и 11 открыты, а транзисторы 3, 4, 5, 7 и 12 закрыты. Поэтому на выходе OUT преобразователя уровня напряжения через открытый транзистор 10 установлено напряжение низкого уровня «0» (GND).The initial state. A low level voltage corresponding to a logic voltage of “0” is applied to the GND power supply terminal and to the IN input; - voltage of the logical unit "1 *" (VCC). The minimum voltage value of the logical unit "1 *" must be greater than or equal to the threshold voltage value of the N-type transistor. In addition, the voltage of the high-level power supply VDD (“1”) and the voltage of the logical unit VCC (“1 *”) must be greater than or equal to the sum of the threshold voltages of the P- and N-type transistors. The low conductivity P-type 1 transistor is always open because its shutter is connected to a low voltage power source “0”. To the gates of N-
В режиме преобразования высокого напряжения логической единицы VCC в напряжение высокого уровня VDD на вход IN и на вход и, следовательно, на затворы транзисторов 8 и 9 поступают напряжения соответственно логической единицы «1*» (VCC) и логического «0» (GND), в результате чего транзистор N-типа 8 открывается, а транзистор N-типа 9 - закрывается. Через открытый транзистор 8 на затворы транзисторов 3, 5, 7, 10 и 11 поступает напряжение низкого уровня «0» (GND). Поэтому транзисторы P-типа 3, 5 и 7 открываются, а транзисторы N-типа 10 и 11 - закрываются, и через открытые транзисторы 3, 5 и 7 напряжение высокого уровня VDD поступает на затворы транзисторов 2, 4, 6, 12 и на выход OUT преобразователя уровня напряжения. При этом транзисторы P-типа 2 и 6 закрываются, транзистор P-типа 4 удерживается в закрытом состоянии напряжением высокого уровня VDD, поступающим через открытые транзисторы P-типа 1 и 3, а транзистор N-типа 12 - открывается. Таким образом, на выходе OUT преобразователя уровня напряжения установлено напряжение высокого уровня VDD, полученное преобразованием входного высокого напряжения логической единицы «1*» (VCC).In the mode of converting a high voltage of a logical unit VCC to a high level voltage VDD at input IN and input and, therefore, the gates of 1 * (VCC) and logical 0 (GND), respectively, are supplied to the gates of
При переходе преобразователя уровня напряжения в исходное состояние и режим формирования на выходе OUT напряжения низкого уровня GND («0») на входы IN - прямого входного сигнала и - инверсного входного сигнала, и, следовательно, на затворы транзисторов 8 и 9, поступают соответственно напряжения логического «0» (GND) и логической единицы «1*» (VCC). Поэтому транзистор N-типа 8 закрывается, а транзистор N-типа 9 - открывается. Через открытые транзисторы N-типа 9 и 12 на затвор транзистора высокой проводимости P-типа 4 поступает напряжение низкого уровня GND («0»). Поэтому транзистор 4 открывается и через него на затворы транзисторов 3, 5, 7, 10 и 11 поступает напряжение высокого уровня VDD («1»), которое закрывает транзисторы P-типа 3, 5 и 7 и открывает транзисторы N-типа 10 и 11. Через открытый транзистор 10 на выход OUT преобразователя уровня напряжения поступает напряжение низкого уровня GND («0»). Одновременно через открытый транзистор 11 напряжение низкого уровня GND («0») поступает на затворы транзисторов 2, 6, 12. При этом транзисторы P-типа 2 и 6 открываются, а транзистор N-типа 12 закрывается. Поэтому через открытые транзисторы 1 и 2 на затвор транзистора 4 поступает напряжение высокого уровня VDD («1»), в результате чего транзистор P-типа 4 закрывается. Однако через открытый транзистор P-типа 6 на затворах транзисторов 3, 5, 7, 10 и 11 удерживается напряжение высокого уровня. Поэтому на выходе OUT преобразователя уровня напряжения сохраняется напряжение низкого уровня GND («0»), и схема переходит в исходное состояние.Upon transition of the voltage level converter to the initial state and the mode of formation at the output OUT of a low level voltage GND ("0") at the inputs IN - a direct input signal and - inverse input signal, and, therefore, the gates of the
Таким образом, в предлагаемой схеме преобразователя уровня напряжения формирование выходного сигнала высокого уровня VDD («1») на выходе OUT происходит сразу и по цепям только высокой проводимости, что существенно ускоряет время переходного процесса перезаряда выходной емкости и тем самым повышает быстродействие работы схемы.Thus, in the proposed circuit of the voltage level converter, the formation of a high level output signal VDD (“1”) at the OUT output occurs immediately and only through high conductivity circuits, which significantly accelerates the transition process of overcharging the output capacitance and thereby increases the speed of the circuit.
Кроме того, в предлагаемом преобразователе уровня напряжения, в отличие от известного преобразователя уровней сигналов на МДП-транзисторах [1], к одному выходному узлу триггера кроме затворов транзисторов выходного инвертора подключен затвор только одного транзистора P-типа, а к другому затвор только одного транзистора, вообще без затворов транзисторов выходного инвертора, что существенно уменьшает паразитную емкость выходных узлов триггера и дополнительно ускоряет переходный процесс переключения преобразователя уровня напряжения.In addition, in the proposed voltage level converter, in contrast to the known signal level converter for MOS transistors [1], in addition to the gates of the transistors of the output inverter, the gate of only one P-type transistor is connected to one gate of the trigger transistor, and the gate of only one transistor is connected to the other , generally without gates of the transistors of the output inverter, which significantly reduces the stray capacitance of the output nodes of the trigger and further accelerates the transition process of switching the voltage level converter.
ЛитератураLiterature
1. Авторское свидетельство СССР (SU) №1538246, «Преобразователь уровней сигналов на МДП-транзисторах», / В.А. Максимов, А.Е. Заболотный и Я.Я. Петричкович // Бюллетень №3 от 23.01.90.1. USSR Author's Certificate (SU) No. 1538246, “Converter of signal levels on MIS transistors”, / V.A. Maximov, A.E. Zabolotny and Ya.Ya. Petrichkovich // Bulletin No. 3 of 01/23/90.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146217A RU2632567C1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Voltage level converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146217A RU2632567C1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Voltage level converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2632567C1 true RU2632567C1 (en) | 2017-10-05 |
Family
ID=60040833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016146217A RU2632567C1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Voltage level converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2632567C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712422C1 (en) * | 2019-02-26 | 2020-01-28 | Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов с ОКБ" | High-voltage voltage level converter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4616189A (en) * | 1985-04-26 | 1986-10-07 | Triquint Semiconductor, Inc. | Gallium arsenide differential amplifier with closed loop bias stabilization |
SU1538246A1 (en) * | 1988-04-20 | 1990-01-23 | Организация П/Я В-8466 | Signal level converter with mis transistors |
SU1775853A1 (en) * | 1989-05-23 | 1992-11-15 | Le N Proizv Ob Elektronmash | Logical signal level cmos-transistor converter |
SU1593538A1 (en) * | 1988-10-06 | 1996-04-20 | Ю.Ф. Адамов | Logic level converter |
-
2016
- 2016-11-24 RU RU2016146217A patent/RU2632567C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4616189A (en) * | 1985-04-26 | 1986-10-07 | Triquint Semiconductor, Inc. | Gallium arsenide differential amplifier with closed loop bias stabilization |
SU1538246A1 (en) * | 1988-04-20 | 1990-01-23 | Организация П/Я В-8466 | Signal level converter with mis transistors |
SU1593538A1 (en) * | 1988-10-06 | 1996-04-20 | Ю.Ф. Адамов | Logic level converter |
SU1775853A1 (en) * | 1989-05-23 | 1992-11-15 | Le N Proizv Ob Elektronmash | Logical signal level cmos-transistor converter |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712422C1 (en) * | 2019-02-26 | 2020-01-28 | Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов с ОКБ" | High-voltage voltage level converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2604054C1 (en) | Voltage level converter | |
US8686784B2 (en) | Voltage level shifter | |
US9306553B2 (en) | Voltage level shifter with a low-latency voltage boost circuit | |
US7646233B2 (en) | Level shifting circuit having junction field effect transistors | |
US9762216B1 (en) | Level shifter circuit using boosting circuit | |
RU2380739C1 (en) | Accumulator | |
RU2679186C1 (en) | Voltage level converter | |
US10812080B2 (en) | High speed voltage level translator including an automatically bootstrapped cascode driver | |
RU2632567C1 (en) | Voltage level converter | |
US8026770B2 (en) | Relaxation oscillator | |
RU2702979C1 (en) | High-voltage voltage level converter | |
US20080024188A1 (en) | Junction field effect transistor level shifting circuit | |
RU2667798C1 (en) | Voltage level converter | |
RU2642416C1 (en) | Voltage logical level converter | |
RU2756445C1 (en) | Voltage level converter | |
RU2739487C1 (en) | Voltage level converter | |
RU2712422C1 (en) | High-voltage voltage level converter | |
US8860461B2 (en) | Voltage level shifter, decoupler for a voltage level shifter, and voltage shifting method | |
RU2771447C1 (en) | Input register element | |
US9209810B2 (en) | Ratioless near-threshold level translator | |
RU2664014C1 (en) | Control signals generator circuit | |
RU2408922C1 (en) | Single-digit binary summator | |
RU2787930C1 (en) | Input register element | |
RU2814896C1 (en) | Cmos exclusive-or logic gate | |
RU2444050C1 (en) | Single-digit adder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181125 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210414 |