CN104299647B - 负压转换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负压转换电路，包括：反相器、第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、电阻串联电路。反相器对输入信号进行反相，两个PMOS管的源极分别连接输入信号和其反相信号，两个PMOS管的漏极分别输出两个互为反相的输出信号，两个NMOS管的漏极分别连接一个输出信号并交叉到另一个NMOS管的栅极，两个NMOS管的源极都接负电源，电阻串联电路串联在地和负电源之间并提供一分压信号到两个PMOS管的栅极。本发明能实现低电源电压下的高速工作。

Description

负压转换电路
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种负压转换电路。
背景技术
负压电路广泛应用于电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)、闪存(Flash)等电路中，在负压电路中的数据信号采样负逻辑电平信号，负逻辑电平信号的高电平或低电平中会出现负电压。在普通电源电压数据大多采用正逻辑电平信号，正逻辑电平信号的高电平和低电平都是0或正电压。因此负压转换电路是负压与普通电源电压数据交换的关键电路。
如图1所示，是现有负压转换电路图；输入信号vin为正逻辑电平信号，输入信号vin和反相器(INV)101电源都为同一电源系，也即输入信号vin的高电平和反相器(INV)101的工作电源为相同的正电源。信号Vinb为输入信号Vin的反相信号。PMOS管MP101的源极接输入信号Vin、漏极接输出信号Vout、栅极接地vgnd；PMOS管MP102的源极接信号Vinb、漏极接输出信号Voutb、栅极接地vgnd，输出信号Vout和Voutb互为反相信号。NMOS管MN101的漏极接输出信号Vout、栅极接输出信号Voutb、源极接负电源vneg；NMOS管MN102的漏极接输出信号Voutb、栅极接输出信号Vout、源极接负电源vneg。
当输入信号vin由高变低时，信号vinb由低变高，假设正电源电压为1.0V,负电源电压为-6V，PMOS管MP101、102和NMOS管MN101和102的阈值电压的绝对值相同，即Vtp＝Vtn＝0.7，则PMOS管MP102处于饱和区状态，其过驱动电压仅为0.3V,导致PMOS管MP102支路的电流过小，输出信号Voutb缓慢上升，Vout缓慢下降，无法满足频率要求,为了尽可能达到频率特性，通常会把PMOS管和NMOS管的宽长比相差几十甚至几百倍，但MOS管太大的尺寸反而又影响了电压转换电路的速度。如图2所示，是现有负压转换电路的输入输出的仿真波形；正电源为1V，输入信号vin的频率为50MHz，曲线102对应于输出信号Vout的仿真曲线，曲线103对应于输出信号Voutb的仿真曲线，可以看出当输入信号Vin由高电平转换为低电平后，输出信号Voutb上升缓慢并达不到所需的最大值、输出信号Vout则下降缓慢也达不到所需的最小值，所以现有负压转换电路无法实现低电源电压的高速转换的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种负压转换电路，能提升低电源电压下的工作速度，实现低电源电压下的高速工作，且不需要采用大尺寸的MOS晶体管。
为解决上述技术问题，本发明提供的负压转换电路用于将正逻辑电平信号转换为负逻辑电平信号，包括：反相器、第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、电阻串联电路。
所述反相器的输入端连接输入信号，输出端输出所述输入信号的反相信号，所述反相器的工作电源为正电源，所述输入信号为正逻辑电平信号，所述输入信号的高电平大小和所述正电源相同，所述输入信号的低电平小于高电平、且所述输入信号的低电平大于等于0V。
所述第一PMOS管的源极连接所述输入信号，所述第二PMOS管的源极连接所述输入信号的反相信号；所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的源极都接负电源。
所述第一PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的漏极和所述第二NMOS管的栅极都连接在第一节点；所述第二PMOS管的漏极、所述第二NMOS管的漏极和所述第一NMOS管的栅极都连接在第二节点；所述第一节点输出第一输出信号；所述第二节点输出第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号互为反相信号。
所述电阻串联电路连接在地和所述负电源之间，所述电阻串联电路输出一个地和所述负电源的分压信号，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的栅极都连接所述分压信号。
所述输入信号为高电平时，所述第一PMOS管导通，所述第二PMOS管截止；所述输入信号为低电平时，所述第二PMOS管导通，所述第一PMOS管截止；所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的阈值电压相同且该阈值电压的绝对值为第一阈值电压。
所述分压信号的大小满足：当所述输入信号为高电平时所述第一PMOS管处于饱和区，当所述输入信号为低电平时所述第二PMOS管处于饱和区。
进一步的改进是，所述正电源小于等于1.2V，所述负电源为-6V。
进一步的改进是，所述分压信号为所述负电源的10％。
进一步的改进是，所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的阈值电压的绝对值为0.7V。
进一步的改进是，所述输入信号的最大工作频率为50MHz以上。
本发明通过设置负的分压信号到第一和二PMOS管的栅极，能够提高两个PMOS管在导通时的驱动电压，从而能提高两个PMOS管的导通电流，从而提高两个输出信号的变化速度，能提升低电源电压下的工作速度，实现低电源电压下的高速工作，且不需要采用大尺寸的MOS晶体管、从而能避免大尺寸MOS晶体管对电路工作速度的不利影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有负压转换电路图；
图2是现有负压转换电路的输入输出的仿真波形；
图3是本发明实施例负压转换电路图；
图4是本发明实施例负压转换电路的输入输出的仿真波形。
具体实施方式
如图3所示，是本发明实施例负压转换电路图；本发明实施例负压转换电路用于将正逻辑电平信号转换为负逻辑电平信号，包括：反相器1、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、电阻串联电路。
所述反相器1的输入端连接输入信号vin，输出端输出所述输入信号vin的反相信号vinb，所述反相器1的工作电源为正电源，所述输入信号vin为正逻辑电平信号，所述输入信号vin的高电平大小和所述正电源相同，所述输入信号vin的低电平小于高电平、且所述输入信号vin的低电平大于等于0V。
所述第一PMOS管MP1的源极连接所述输入信号vin，所述第二PMOS管MP2的源极连接所述输入信号vin的反相信号vinb；所述第一NMOS管MN1和所述第二NMOS管MN2的源极都接负电源vneg。
所述第一PMOS管MP1的漏极、所述第一NMOS管MN1的漏极和所述第二NMOS管MN2的栅极都连接在第一节点；所述第二PMOS管MP2的漏极、所述第二NMOS管MN2的漏极和所述第一NMOS管MN1的栅极都连接在第二节点；所述第一节点输出第一输出信号vout；所述第二节点输出第二输出信号voutb，所述第一输出信号vout和所述第二输出信号voutb互为反相信号。
所述电阻串联电路由第一电阻R1和第二电阻R2串联在地vgnd和所述负电源vneg之间，所述电阻串联电路输出一个地vgnd和所述负电源vneg的分压信号vneg_div，所述第一PMOS管MP1和所述第二PMOS管MP2的栅极都连接所述分压信号vneg_div。
所述输入信号vin为高电平时，所述第一PMOS管MP1导通，所述第二PMOS管MP2截止；所述输入信号vin为低电平时，所述第二PMOS管MP2导通，所述第一PMOS管MP1截止；所述第一PMOS管MP1和所述第二PMOS管MP2的阈值电压相同且该阈值电压的绝对值为第一阈值电压。
所述分压信号的大小满足：当所述输入信号vin为高电平时所述第一PMOS管MP1处于饱和区，当所述输入信号vin为低电平时所述第二PMOS管MP2处于饱和区。所述分压信号一般为所述负电源的10％。
较佳为，所述正电源小于等于1.2V，所述负电源vneg为-6V，所述分压信号为-0.6V。所述第一PMOS管MP1、所述第二PMOS管MP2、所述第一NMOS管MN1和所述第二NMOS管MN2的阈值电压的绝对值为0.7V。所述输入信号vin的最大工作频率为50MHz以上。
图4是本发明实施例负压转换电路的输入输出的仿真波形，正电源为1V，所述输入信号vin的频率为50MHz，曲线2对应于第一输出信号Vout的仿真曲线，曲线3对应于第二输出信号Voutb的仿真曲线，可以看出当输入信号Vin由高电平转换为低电平后，第二输出信号Voutb能快速上升到最大值、第一输出信号Vout能快速下降到最小值；当输入信号Vin由低电平转换为高电平后，第二输出信号Voutb能快速下降到最小值、第一输出信号Vout能快速上升到最大值。所以本发明实施例能够实现低电源电压下的高速工作。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种负压转换电路，用于将正逻辑电平信号转换为负逻辑电平信号，其特征在于，包括：反相器、第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、电阻串联电路；
所述反相器的输入端连接输入信号，输出端输出所述输入信号的反相信号，所述反相器的工作电源为正电源，所述输入信号为正逻辑电平信号，所述输入信号的高电平大小和所述正电源相同，所述输入信号的低电平小于高电平、且所述输入信号的低电平大于等于0V；
所述第一PMOS管的源极连接所述输入信号，所述第二PMOS管的源极连接所述输入信号的反相信号；所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的源极都接负电源；
所述第一PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的漏极和所述第二NMOS管的栅极都连接在第一节点；所述第二PMOS管的漏极、所述第二NMOS管的漏极和所述第一NMOS管的栅极都连接在第二节点；所述第一节点输出第一输出信号；所述第二节点输出第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号互为反相信号；
所述电阻串联电路连接在地和所述负电源之间，所述电阻串联电路输出一个地和所述负电源的分压信号，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的栅极都连接所述分压信号；
所述输入信号为高电平时，所述第一PMOS管导通，所述第二PMOS管截止；所述输入信号为低电平时，所述第二PMOS管导通，所述第一PMOS管截止；所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的阈值电压相同且该阈值电压的绝对值为第一阈值电压；
所述分压信号的大小满足：当所述输入信号为高电平时所述第一PMOS管处于饱和区，当所述输入信号为低电平时所述第二PMOS管处于饱和区。
2.如权利要求1所述负压转换电路，其特征在于：所述正电源小于等于1.2V，所述负电源为-6V。
3.如权利要求1或2所述负压转换电路，其特征在于：所述分压信号为所述负电源的10％。
4.如权利要求1所述负压转换电路，其特征在于：所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的阈值电压的绝对值为0.7V。
5.如权利要求1所述负压转换电路，其特征在于：所述输入信号的最大工作频率为50MHz以上。
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