CN100353666C - 在隔离系统之间的电平移动电路 - Google Patents

Abstract

一种电平移动电路(20、30)，它通过经过一个或多个通用类型的电流反射镜驱动单个负载(L)将来自一个系统的输入电流(Iin)耦合到另一个隔离系统。在第一实施例(20)中，两个相似类型(或N型或P型)的电流反射镜(M1、M2，M3、M4)向一个公共负载提供输出电流(Iout1、Iout2)。在正常的非故障操作期间使用二极管(D1、D2)在两个电流反射镜之间分割输入电流(Iout1、Iout2)，在故障状态下两个电流反射镜中的任何一个截止，以便可在存在故障的情况下进行正常操作。在第二实施例(30)中，单个电流反射镜(M1、M2)使输入电流(Iin)成为镜像电流，流到输出负载(L)，成对的二极管(D1、D2)在发生故过的条件下用于选择哪一个隔离系统可以用作电源。

Description

在隔离系统之间的电平移动电路

技术领域

本发明涉及电子学领域，具体来说涉及在两个或多个隔离系统之间提供接口的电平移动电路。

背景技术

隔离系统通常用于在总线系统和网络中改善故障容差，其中在一个系统中引起的故障例如电压短路到地不一定会引起另一个隔离系统中的故障。例如一个自动网络通常提供用于安全设备的隔离系统，如气囊展开系统。

图1表示常规的电平移动电路10，电平移动电路10将第一系统(未示出)的一个输入信号Iin耦合到第二系统(也未示出)的一对电压输出Vout1Vout2。第一系统是相互隔离的，因为每一个都有一个独立的接地系统。第一系统的接地参考电压是Vgnd1，第二系统的接地参考电压是Vgnd2，Vgnd2可能与Vgnd1不同。这样一种电路10在美国专利6154061“具有系统差分输出信号的外壳总线驱动器”(2000年11月28日授予Hendrik Boezen，Martinus Bredius，AloysiusJ.M.Boomkamp，Cecilius G.Kwakernaat，Abraham K.Van Den Heuvel)和美国专利6452418“具有独立地和改进的EME隔离的电平移动器”(2002年9月17日授予Balwinder Singh，Klaas-Jan De Langen和Martijn Bredius)中公开，在这里参照引用了这两个专利。

在无故障模式，两个接地参考电压Vgnd1和Vgnd2通常在相同的电位。在这种无故障模式，Vdd1基本上大于Vgnd2，Vdd2基本上大于Vgnd1，因此二极管D1和D2正向偏置并允许导通。输入电流Iin是通过两个电流反射镜M1、M2和M3、M4变为镜像的，分别产生输出电流Iout1和Iout2，因为两个二极管D1和D2都是导通的。在正常情况下，假定两个电流反射镜完全匹配，Iout1将等于Iout2，因此，在隔离系统之间没有总的电流流动。然而，要说明的是，在电流反射镜M1、M2中使用的是N沟道器件，在电流反射镜M3、M4中使用的是P沟道器件，这在温度和工艺变化的范围内匹配两个电流反射镜的高频响应是十分复杂的。当在两个系统的地之间有电流流动的时候，来自这些系统的电磁发射将要增加。

如果一个故障使接地电位Vgnd1和Vgnd2产生差异，则可能发生两种可能性之一。如果Vgnd1接近或超过Vdd2，二极管D1进入非导通状态，并且阻塞了Iout1；或者，如果Vgnd2接近或超过Vdd1，二极管D2进入非导通状态，并且阻塞了Iout2。不管在哪一状态，Iout1和Iout2中至少有一个在流动，因此输入信号Iin耦合到Vout1或者Vout2。

因为根据是否发生故障以及这种故障的特殊效果所说的输入信号Iin可以耦合到或者Vout1、或者Vout2、或者这两者，所以需要一个组合电路(未示出)来确定对应于输入信号Iin的单端输出或者差分输出，以便耦合到隔离系统中的随后的电路。如果输入和输出信号是模拟信号，则组合这些信号Vout1、Vout2以产生对应于输入电流Iin的一个公共输出是特别困难的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用在隔离系统之间的电平移动电路，其中的一个隔离系统产生的信号输出电压对应于在另一个隔离系统上的输入电流。本发明的另一个目的是提供一种用在隔离系统之间的电平移动电路，用于耦合一个系统的输入电流到另一个系统的输出电压，以促进两个系统之间电流流动的最小化。

这些目的以及其它的目的通过用于耦合来自一个系统的输入电流到另一个隔离系统的电平移动电路来实现，所说的电平移动电路经过一个或多个共用类型的电流反射镜驱动单个负载。在第一实施例中，两个类似类型(或N型或P型)的电流反射镜向共用负载提供输出电流。在正常的非故障状态，在两个电流反射镜之间使用二极管来分裂输入电流，并且，在故障状态期间使两个电流反射镜之一截止，允许在存在故障的情况下正确地操作。在第二实施例中，单个电流反射镜使输入电流相对于输出负载变为镜像的，一对二极管选择隔离系统中的哪一个用作故障情况下的电源。为了使两个系统之间的电流最小，提出了各种各样的技术，从而可以使来自电平移动电路的电磁发射(EME)最小。

附图说明

图1表示现有技术的用于在两个隔离系统之间耦合信号的电平移动电路的电路图的例子；

图2表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个电平移动电路的电路图的例子；

图3A和3B中的每一个都表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的另一个电平移动电路的电路图的例子；

图4表示用于在多个隔离系统之间耦合信号的一个电平移动电路的电路图的例子；

图5表示特别适合于在两个隔离系统之间耦合模拟信号的一个电平移动电路的电路图的例子；

图6表示特别适合于在两个隔离系统之间耦合数字信号的一个电平移动电路的电路图的例子；

图7表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个补偿隔离式电平移动电路的方块图的例子；

图8表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个补偿式电平移动电路的电路图的例子；

图9表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个差分补偿式电平移动电路的电路图的例子；

图10表示特别适合于在两个隔离系统之间耦合模拟信号的一个补偿式电平移动电路的电路图的例子；

图11表示特别适合于在两个隔离系统之间耦合信号的另一个补偿式电平移动电路的电路图的例子；

图12表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个电平移动电路的实施方案的例子；

图13表示用于在两个隔离系统之间耦合多个信号的一个电平移动系统的方块图的例子；

图14表示用于电平移动电路的并且具有补偿的电源的电路图的例子；

图15表示用于电平移动系统的电平移动电路的电路图的例子；

图16表示另一个补偿式电平移动电路的电路图的例子；

图17表示补偿式电平移动电路的实施例的例子。

具体实施方式

图2表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个电平移动电路20的电路图的例子。输入系统包括电压基准Vdd1和Vgnd1，输出系统包括电压基准Vdd2和Vgnd2。

在电路20的正常的非故障操作中，输入电流Iin分裂成两个电流Iin1和Iin2，每个电流都分别向对应的电流反射镜M1、M2和M3、M4提供输入电流。每个电流反射镜M1、M2和M3、M4都包括P型器件，每个电流反射镜都向一个公用的负载分别提供电流Iout1、Iout2，以便提供相对于第二地电位Vgnd2的电压输出Vout。如果使电流反射镜M1、M2和M3、M4较好匹配，则在该系统之间没有净电流流动。因为两个电流反射镜M1、M2和M3、M4是相同类型，与图1的电路10相比，可以很容易地在一个很宽的温度范围实现电流匹配。

如果由于一个故障使Vgnd1升高并且接近或者超过Vdd2，二极管D2截止，使电流反射镜M3、M4与输入断开。然后，通过电流反射镜M1、M2使整个输入电流Iin变为镜像的并且流到负载L。如果由于故障使Vgnd2升高并且接近或者超过Vdd1，二极管D1截止，使电流反射镜M1、M2与输入断开。然后，通过电流反射镜M3、M4使整个输入电流Iin变为镜像的并流到负载L。

还可以提供一个与图2的电路结构互补的电路结构，其中使用N沟道的电流反射镜，它的电流源Iin和负载串联连接在基准电压Vdd1、Vdd2和电流反射镜之间。

图3A和3B中的每一个都表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的另一个电平移动电路30a和30b的电路图的例子。电路30a表示使用P沟道器件的电平移动器，电路30b表示使用N沟道器件的它的互补电路。

每个电路30a和30b都使用单个电流反射镜M1、M2，以使输入电流Iin变为镜像的电流并且流到输出负载L。每个电路30a和30b都使用一对二极管D1、D2来选择哪个系统提供电流Iout。在电路30a中，Vmax是Vdd1和Vdd2中的较高者，在电路30b中，Vmin是Vgnd1和Vgnd2中的较低者。以此方式提供电流Iout，与两个隔离系统之间的电压差无关。优选地，具体来说对于模拟信号耦合，根据在正常的非故障操作期间隔离系统之间的期望电压差来选择使用电路30a和30b，其结果是使二极管的切换最少。如果它是公共的，例如，如果基准电压Vdd1和Vdd2之一总是大于另外一个，同时地电位Vgnd1和Vgnd2大致相等，则优选使用电路30a，因为一直处在较高电压Vdd1、Vdd2的二极管D1、D2一直是导通的。按照另一种方式，如果地电位Vgnd1、Vgnd2之一一直浮动在比另一个高的电位上，则优选使用电路30b，因为一直处在较低电压Vgnd1、Vgnd2的二极管D1、D2一直是导通的。如果相对电压不可预测，则通常优选使用电路30b，因为N型器件具有固有的快速切换特性。这些电路的其它特性还可能会建议优选使用二者中的一个。

图4表示用于在多个(3个)隔离系统之间耦合信号的一个电平移动电路40的电路图的例子。基准电压对Vdd1-Vgnd1、Vdd2-Vgnd2、Vdd3-Vgnd3中的每一个都形成三个隔离电压系统之一。这个电路是使用P沟道器件表述的；还可以使用它的互补电路即使用N沟道器件的电路。这个电路40的原理可以扩展到任何数目的多个隔离系统。

二极管装置D1、D2、D3用于从隔离的基准电压Vdd1、Vdd2、Vdd3中选择出最高电压Vmax。这个电压Vmax分别经过电流反射镜M1、M2，M3、M4，M3、M5，M6、M7向每个负载L1、L2a、L2b、L3提供输出电流。基准电压Vdd1、Vdd2、Vdd3中的一个相对于另外两个进行偏置，以使对应的二极管D1、D2、D3分别连续导通，从而可以避免在正常的非故障操作期间二极管切换。

电流输入Iin1、Iin2、负载L3被表示为第一隔离地Vgnd1的基准；负载L1、L2a、被表示为第二隔离地Vgnd2的基准；电流输入Iin3、负载L2b被表示为第三隔离地Vgnd3的基准。

通过电流反射镜M1、M2使相对于Vgnd1的电流输入Iin1成为镜像电流以便在负载L1中产生电流，从而可以产生相对于Vgnd2的输出电压Vout1。通过电流反射镜M3、M4和M3、M5使相对于Vgnd1的电流输入Iin2成为镜像电流以便在负载L2a中产生电流并且在负载L2b中产生电流，从而可以分别产生相对于Vgnd2的输出电压Vout2a和相对于Vgnd3的输出电压Vout2b。以类似的方式，通过电流反射镜M6、M7使相对于Vgnd3的电流输入Iin3成为镜像电流以便在负载L3中产生电流，从而可以产生相对于Vgnd1的输出电压Vout3。

提供下面图5和6的典型电路来说明针对可能经过电源基准电压的变化引入的噪声如何进一步增强电路20、30a、30b、40的操作。其余的附图说明使系统之间的电流流动最小的技术。

图5表示特别适合于在两个隔离系统之间耦合模拟信号的一个电平移动电路50的电路图的例子。电流反射镜M1、M2和二极管D1、D2与图3B的电平移动电路30b对应。通过电流反射镜M5、M6、通过电流反射镜M1、M2、最后再通过电流反射镜M3、M4使输入电流Iin成为镜像电流，以便产生输出电流Iout，输出电流Iout基本上等于输入电流Iin。二极管D1、D2选择两个地电位Vgnd1和Vgnd2的较低者以建立Vmin。因此，输入电流总是传递到输出端，与两个地电位之间的电压差无关。使用晶体管M11、M12，M13、M14，M15、M16分别使每个电流反射镜M1、M2，M3、M4，M5、M6成为共射-共基放大，以提高电源排斥性。于是，可以减小两个地电位之间的电压差变化的影响。此外，增加器件M22和M26可以分别抵消由于两个地电位之间的电压差变化引起的并且通过M12和M16的栅-漏电容引入的信号。例如，假定Vgnd1大于Vgnd2，因此D1阻塞而D2导通。在这种情况下，晶体管M1和M11通过D2连接到Vgnd2。当Vgnd1和Vdd1相对于Vgnd2变化时，M16的栅-漏电容注入位于共射-共基放大的(cascoded)电流反射镜M1、M2和M11、M12的输入端的电流。M26的栅-漏电容扣除位于电流反射镜M1、M2的输出端的一个类似的信号，从而可以抵消M16的栅-漏电容的影响。类似地，当Vdd2相对于Vmin变化时，M22的栅-漏电容抵消了M12的栅-漏电容的影响。通过电流源I25偏置的晶体管M25使M16的栅-漏电容与输入电流隔离开。

图6表示特别适合于在两个隔离系统之间耦合数字信号的一个电平移动电路的电路图的例子。包括M1、M12和M21、M22在内的数字式电平移动电路的核心部分是全差分式的，可以获得很高的电源排斥性，以便处理一个地电位相对于另一个地电位的变化。全差分式电平移动电路的另一个优点是，数字切换不影响从电源Vdd1和Vdd2抽吸的电流或者传递到地电位Vgnd1和Vgnd2的电流，因此，在两个地之间流动的电流不受数字切换的影响。相对于在现有技术部分讨论的电路而言，这是一个很重要的优点，并且可改进电磁发射性能。

这个电路的核心是两个P沟道电流反射镜M3、M5和M4、M6，与如图3所示的电平移动电路30a类似。这些电流反射镜使用Vmax实现电流信号的电平移动，Vmax是通过二极管D1、D2分别从电源电压Vsup1和Vsup2产生的，其中所说的电源电压Vsup1和Vsup2中的每一个都大于Vdd1和Vdd2。通过差分对M1、M2产生用于电平移动电流反射镜的差分电流。晶体管M1由数字输入信号Vin驱动，晶体管M2由反向数字输入信号驱动，所说反向数字输入信号是由反相器M13、M14产生的。差分级M1、M2经过共射-共基放大器(cas code)M21、M22驱动电平移动电流反射镜M3、M5和M4、M6。这些共射-共基放大器是DMOS晶体管，能够处理在漏极连接部分的大电压同时还能够限制低压CMOS晶体管M1、M2两端的电压。因此，这个电路还能够在Vgnd1和Vgnd2之间的电压差很大的情况下操作。然后，电平移动电流反射镜M3、M5和M4，M6分别驱动电流反射镜M7、M9和M8、M10。最后，通过电流反射镜M11、M12使M9的漏极电流成为镜像电流，并且将这个镜像电流加到M10的漏极电流上，从而可以在相对于第二地电位Vgnd2的数字电源Vdd2的范围内产生一个单端信号。通过反相器M15、M16和M17、M18缓冲所说的单端信号以产生输出信号Vout。增加电流反射镜M32、M33以便在晶体管M3-M12和M21、M22中维持最小的偏置电流，从而可以提高电路的速度。作为一个例子，考虑输入信号Vin是高电平的情况。在这种情况下，M1的栅极是高电平并且M2的栅极是低电平。因此，将晶体管M21、M3、M5、M7、M9、M11、M12偏置成大的电流，同时将晶体管M2、M22、M4、M6、M8、M10偏置成小的电流，因此在M10、M12的漏极的电压升高因此还使输出端OUT变为高电平。

下面的附图提供各种各样的用于减小在隔离系统之间的电流流动的技术，在这里称之为“补偿”技术。

图7表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个补偿隔离式电平移动电路70的方块图的例子。这个隔离系统包括第一和第二系统，第一系统具有基准电压Vgnd1和Vdd1，第二系统具有基准电压Vgnd2和Vdd2。这个电路70包括一个电压源Vos，将所说的电压源Vos配置成可以偏移电平移动器71的偏置。这个偏移电压Vos可以充分地偏置电平移动器71，以使电压源Vdd1一直能够向电平移动器71提供电源，从而可以避免出现瞬态(transient)的切换。一个电流发生器Icomp提供从第二系统到第一系统的补偿电流，所说的补偿电流使由第一电压源向第二系统提供的电流发生偏移，从而可以在这两个系统之间提供基本上是0的净电流流动。还可以将所说的偏移电压Vos配置成能够偏置电平移动器71以使Vdd2能够向电平移动器71提供功率，如此等等。按照类似方式，可以配置电流发生器Icomp，以便从第一系统到第二系统提供电流，或者可以使用补偿发生器的组合来基本上平衡来自每个系统的电流流动，如此等等。

图8表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个补偿式电平移动电路80的电路图的例子。这个电路80例子的核心在于与图3A的电路30a对应。在正常无故障操作期间，电压源Vos偏移电压Vdd2以使二极管D2一直在截止，和使二极管D1一直导通，因此使切换过渡时间最小。电流发生器Icomp从第二系统(Vdd2)到第一系统(Vgnd1)提供一个电流，这个电流在一个很宽的频率范围内与由第一系统(Vdd1)向第二系统中的负载L提供的电流Iout是匹配的。以类似的方式，使两个系统之间的净电流流动基本上是0。

图9表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个差分补偿式电平移动电路90的电路图的例子，所说的电路90实施在图8的电路80中提供的原理。这个电路90的核心与图6的电路60的例子相对应。补偿电路包括二极管D40和晶体管M40、M41。在这个电路90的例子中假定将Vsup1配置成大于Vsup2，因此，在非故障操作期间Vsup1向电路90提供电流。偏置电流Ibias控制从Vsup2经过补偿电路到Vgnd1的电流，以补偿器由Vsup1经过M5、M6向Vsup2提供的电流。

图10表示特别适合于在两个隔离系统之间耦合模拟信号的一个补偿式电平移动电路100的电路图的例子。这个电路100的例子的核心是与以上所述的图5中的电路50的例子相对应。在这个电路中，首先使用共射-共基放大的电流反射镜M7、M9和M17、M19复制输入电流Iin。使用M18的漏极处的一个输出作为电流反射镜M5、M6，M15、M16，M15、M25的输入。通过共射-共基放大的电流反射镜M31、M32，M33、M34使M19的漏极处的第二输出成为镜像的，从而可以使电流从Vdd1经过阻塞二极管D32流到Vgnd2。在这种情况下，假定在正常的操作期间Vgnd2大于Vgnd1，因D2阻塞，并且M2的漏极电流从Vdd2经过D1流到Vgnd1。这个电流由M32产生的电流补偿。

图11表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的另一个补偿式电平移动电路110的电路图的例子。这个电路110的例子提供使用这种典型的技术进行自动电流补偿的一般原理。第一个例子是其中的Vdd1大于Vdd2，因此只向电平移动电路110提供电流I1。这个电流I1的一半将流过电流反射镜M1、M2的每个分支，通过M2的电流(它的幅度为I1/2)经过负载L流入第二系统到达Vgnd2。电流发生器I1/2从Vdd2经二极管D3向Vgnd1抽取这个相同数量的补偿电流。以类似的方式，当Vdd2向电平移动电路110提供电流I2时，电流发生器I1/2从Vdd1经二极管D4向Vgnd2抽取补偿电流。

图12表示用于在两个隔离系统之间耦合信号的一个电平移动电路120的实施方案的例子，其中使用了对于图11的电路110的例子讨论的原理。基本的电平移动电路还是由电流反射镜M1、M2、输入电流Iin、和负载L组成，二极管D1、D2用于从Vdd1和Vdd2中选择最高的电源电压。通过在二极管和电流反射镜M1、M2之间设置连接成二极管的晶体管M11、M12测量流过二极管D1、D2的电流I1、I2，并且将电流I1、I2提供给电流反射镜M15、M17和M16、M18。将晶体管M15、M16的W/L之比配置成晶体管M17、M18的W/L之比的两倍，因而使得从电源Vdd1和Vdd2经过阻塞二极管D4、D3抽取所测电流I1和I2的一半。从Vdd1抽取的总电流等于两倍的I1再加上I2的一半。假定晶体管M1、M2的W/L之比相等因而Iout等于Iin，则经过M1传递到Vgnd1的电流等于I1和I2之和的一半，经过M15、M17传递到Vgnd1的电流等于1.5I1，总数等于2I1再加上1/2I2。这样，流到Vgnd1的电流基本上等同于由Vdd1提供的电流，因此来自Vdd1-Vgnd1的第一系统的净电流流动基本上是0。类似地，传递到Vgnd2的电流基本上等同于由Vdd2提供的电流。虽然这个电路比先前讨论的补偿电路更复杂并且需要更多的偏置电流，但是补偿是自动的，因此没有必要按照电平移动电路的数目调节补偿电路。于是，只使用一个电流补偿装置就可以传送多个信号，如图13-15所示的。

图13表示用于在两个隔离系统之间耦合多个信号的一个电平移动系统130的方块图的例子，其中使用了上述参照附图11、12的电路110、120讨论的原理。系统130包括一个共用的补偿电压源140、一个或多个电平移动模块150。补偿电压源140向每个模块150提供电压Vmax，并且包括电流测量和补偿电路，如以下详细描述的。如图15进一步表示的，每个电平移动模块150将输入信号Iini耦合到对应的输出端Vouti(i＝1-j)，其中使用了参照附图6的典型电路60所讨论的原理。

图14表示用于电平移动电路130的并且具有补偿的电源140的电路图的例子。这个电路使用了以上参照附图11、12的电路110、120讨论过的电流测量和补偿技术。在这个电路中，所有的电流反射镜M11-M18通过晶体管M21-M28变为共射-共基放大。通过在电流反射镜晶体管M11-M18的栅-源电压范围内偏置这些共射-共基放大器，可以在相当低的电源电压下维持电路的操作。如果不将共射-共基放大器M21-M28放在电流反射镜晶体管M11-M18的上部，可以将共射-共基放大器M21-M28的栅极经过二极管D21、D22、D25、D26连接到电流反射镜晶体管M11-M18的栅极。二极管可产生一个电压降，因此电流反射镜晶体管的漏-源电压足以维持正确的操作。还有，可以从M11、M12的漏极而不是从M11、M12的栅极或者从M21、M22的栅极提供电源Vmax。这就是说，可以认为电流反射镜M11、M13，M21、M23，和M12、M14，M22、M24是折叠式共射-共基放大器电流反射镜。于是，在Vsup1和Vmax之间或者在Vsup2和Vmax之间的电压降近似地被限制在两个二极管电压降。

图16表示另一个补偿式电平移动电路160的典型方块图。在这个典型的实施例中，根据哪一个系统正在向电平移动电路160提供电流来控制两个开关S1、S2。如果Vdd1大于Vdd2，则二极管D1是正向偏置，二极管D2是反向偏置，并且电流流过二极管D1，到达电流反射镜M1、M2的两个支路。在这个典型例子中，将流过晶体管M1的电流叫做I2。在这个例子中，I1大于I2，开关S1、S2置位，如图16所示，允许电流发生器I1-I2从电源Vdd2经D3抽吸差值电流I1-I2。在此例中，来自Vdd1的总电流是I1，流到Vgnd1的总电流也是I1。以此方式，如果Vdd2向电平移动器提供电流，则I1基本上是0，I2大于I1，并且开关S1、S2置位成与图16所示的状态相反的状态。在这种情况下，Vdd2经过M1向Vgnd1提供电流I2，Vdd1经过向D4向Vgnd2提供基本上相等的电流I2，在这两个系统之间的净电流流动基本上是0。

图17表示补偿式电平移动电路170的典型实施例，其中使用了针对图16的电路160讨论的原理。图中表示补偿电路以及一个简单的电平移动电路，所说的电平移动电路包括晶体M1、M2和二极管D1、D2。通过M11测量流过二极管D1的电流I1，并且通过电流反射镜M11、M13和M21、M23使所说的电流I1成为镜像电流。通过M12测量从电平移动电路流入第一地Vgndf1的电流I2，并且通过电流反射镜M12、M14和M22、M24使所说电流I2成为镜像电流。两个电流反射镜的输出在M23和M24的漏极连接在一起，产生电流I1和I2的差值。这个电流差值流入M15的源极或者M16的源极。当I1大于I2时，这个电流差值流入M16的源极，并且通过共射-共基放大电流反射镜M18、M20和M28、M30成为镜像电流。然后，经过阻塞二极管D4从Vdd2抽吸出这个电流差。当I2大于I1时，这个电流差值流入M15的源极，并且通过共射-共基放大电流反射镜M17、M19和M27、M29成为镜像电流。于是，经过阻塞二极管D3使这个电流差流入Vdd2。晶体管M35、M36以与晶体管M15、M16相同的方式连接到晶体管M25、M26，从而形成电流源I11，电流源I11用于设置反射镜M11、M13，M21、M23和M12、M14、M22、M24的静态电流，以使即使当二极管D1阻塞时这两个电流反射镜也总是经过偏置的。这样就改善了动态特性。I11的值不会影响流入M15、M16的源极的电流差I1-I2。电流源I25、I26和晶体管M25、M26为晶体管M15、M16设置静态电流，因此也就为电流反射镜M18、M20，M28、M30以及M17、M19，M27、M29设置静态电流。因为从两个电源抽吸的静态电流基本上相等，并且这些电流以基本上相同的方式传递到两个地，所以没有任何在两个地之间流动的最终电流。因而，整个电流总是受到偏置，动态特性比根据第一种技术的补偿电路的动态特性要好得多。还有，因为使用了电流差，所以几乎不消耗电流。使用基准电压Vref来偏置M15、M16的源极，使其在电源电压范围的中间的某处，从而可以正确地偏置M23、M24。还可能取消电压源Vref，并且用电压源、一系列二极管、或者几个连接成二极管的MOS晶体管来代替电流源I26。

以上所述的只说明了本发明的原理。因此，应该认识到，本领域的普通技术人员能够设计出各种设备，虽然在这里没有明确地描述和表示这些设备，但这些设备都实施了本发明的原理，因此落在下面的权利要求书的构思和范围之内。

Claims (6)

1.一种电平移动器(20)，包括：一对电流反射镜(M1、M2，M3、M4)和一对二极管，这对电流反射镜配置成可将来自第一系统的输入信号耦合到与第一系统隔离的第二系统中的一个共用的输出节点(Vout)，这对二极管(D1、D2)配置成使得如果一个系统的地电位超过另一系统的基准电压，则位于所述另一系统与输入耦合的路径中的二极管截止，所述另一系统中的一个电流反射镜与输入信号断开。

2.权利要求1的电平移动器(20)，其中：这对电流反射镜(M1、M2，M3、M4)所包括的晶体管(M1-M4)中的每一个晶体管都是相同的沟道类型。

3.权利要求1的电平移动器(20)，其中：这对电流反射镜(M1、M2，M3、M4)中的第一电流反射镜(M1、M2)由第一系统的第一基准电压(Vdd1)供电，这对电流反射镜(M1、M2，M3、M4)中的第二电流反射镜(M3、M4)由第二系统的第二基准电压(Vdd2)供电。

4.权利要求3的电平移动器(20)，进一步还包括一个第三二极管(D3)，所述第三二极管(D3)连接在第一电流反射镜(M1、M2)和共用输出节点(Vout)之间，并配置成在发生故障的情况下能够使第一电流反射镜(M1、M2)与共用输出节点(Vout)断开。

5.权利要求1的电平移动器(20)，进一步还包括一个电流发生器(Icomp)，将电流发生器(Icomp)配置成能够在第一系统和第二系统之间提供一个补偿电流，以便将第一系统和第二系统之间的净电流流动减至最小。

6.权利要求1的电平移动器(20)，进一步还包括一个电压源(Vos)，将所说电压源(Vos)配置成能够在第一系统和第二系统之间提供偏置，以减小切换瞬间至最小。

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