CN116827323A - 反相器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种反相器。该反相器包括第一电源支路、第二电源支路和电流抑制模块；第一电源支路包括第一电阻模块和第一开关模块，第一开关模块的控制端作为反相器的输入端，第一开关模块的第一端作为反相器的第一输出端；第二电源支路包括第二电阻模块和第二开关模块，第二开关模块的第一端作为反相器的第二输出端；电流抑制模块连接于第一输出端和第二开关模块的控制端之间，用于抑制第一输出端和第二开关模块的控制端之间的电流，以对第一输出端的电压进行钳位。本发明实施例的技术方案，实现了将TTL信号转换为一对电平相反的信号，有助于降低反相器的功耗，并提升反相器的输出信号的稳定性。

Description

反相器

技术领域

本发明实施例涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种反相器。

背景技术

反相器通常用于单刀双掷开关等的控制，反相器能够将晶体管-晶体管逻辑电平(Transistor-Transistor Logic，TTL)信号转换为一对电平相反的信号，以便于控制开关支路的导通或关断。目前，现有反相器的电路结构通常较为复杂，需要设置多个电源支路才能实现输出电平相反的信号，其在工作过程中有多个电源支路同时消耗电流，使得反相器的功耗较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种反相器，以实现将TTL信号转换为一对电平相反的信号，同时简化反相器的电路结构，降低反相器的功耗，并提升反相器的输出信号的稳定性。

本发明实施例提供的反相器包括：

第一电源支路，包括第一电阻模块和第一开关模块，所述第一电阻模块的第一端连接电源端，所述第一电阻模块的第二端连接所述第一开关模块的第一端，所述第一开关模块的第二端连接接地端，所述第一开关模块的控制端作为所述反相器的输入端，所述第一开关模块的第一端作为所述反相器的第一输出端，所述第一开关模块用于响应自身的控制端的电压而导通或关断；

第二电源支路，包括第二电阻模块和第二开关模块，所述第二电阻模块的第一端连接所述电源端，所述第二电阻模块的第二端连接所述第二开关模块的第一端，所述第二开关模块的第二端连接所述接地端，所述第二开关模块的第一端作为所述反相器的第二输出端，所述第二开关模块用于响应自身的控制端的电压而导通或关断；

电流抑制模块，连接于所述第一输出端和所述第二开关模块的控制端之间，用于抑制所述第一输出端和所述第二开关模块的控制端之间的电流，以对所述第一输出端的电压进行钳位。

可选地，所述电流抑制模块包括第一开关单元和第二开关单元；

所述第一开关单元的控制端连接所述第二开关单元的第一端，所述第一开关单元的第一端连接所述第一输出端，所述第一开关单元的第二端连接所述第二开关单元的控制端，所述第二开关单元的第二端连接所述第二开关模块的控制端；

其中，所述第一开关单元和所述第二开关单元被配置为一者处于导通状态，另一者处于关断状态，以抑制所述第一输出端和所述第二开关模块的控制端之间的电流，以对所述第一输出端的电压进行钳位。

可选地，在所述第一输出端输出第一电平，所述第二输出端输出第二电平时，所述第一开关单元被配置为处于导通状态，所述第二开关单元被配置为处于关断状态，以阻隔所述第二开关模块的控制端和所述第一输出端之间的导电路径；

在所述第一输出端输出所述第二电平，所述第二输出端输出所述第一电平时，所述第一开关单元被配置为处于关断状态，以通过所述第一开关单元的漏电流控制所述第二开关单元和所述第二开关模块导通，并阻隔所述第二开关模块的控制端和所述第一输出端之间的导电路径；

其中，所述第一电平低于所述第二电平。

可选地，所述第一开关单元包括第一晶体管，所述第二开关单元包括第二晶体管；

所述第一晶体管的栅极连接所述第二晶体管的第一极，所述第一晶体管的第一极连接所述第一输出端，所述第一晶体管的第二极连接所述第二晶体管的栅极，所述第二晶体管的第二极连接所述第二开关模块；

其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一者为增强型晶体管，另一者为耗尽型晶体管。

可选地，所述第一开关模块包括第三晶体管，所述第三晶体管的栅极作为所述第一开关模块的控制端，所述第三晶体管的第一极作为所述第一开关模块的第一端，所述第三晶体管的第二极作为所述第一开关模块的第二端；

所述第二开关模块包括第四晶体管，所述第四晶体管的栅极作为所述第二开关模块的控制端，所述第四晶体管的第一极作为所述第二开关模块的第一端，所述第四晶体管的第二极作为所述二开关模块的第二端；

其中，所述第三晶体管、所述第四晶体管和所述第二开关单元中的晶体管的类型相同。

可选地，所述反相器还包括：

电压抬升模块，连接于所述第二开关模块的控制端和所述接地端之间，用于抬升所述第二开关模块的控制端的电压。

可选地，所述电压抬升模块包括第一电阻和二极管，所述第一电阻的第一端连接所述第二开关模块的控制端，所述第一电阻的第二端连接所述二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述接地端。

可选地，所述第一电阻模块包括第二电阻，所述第二电阻模块包括第三电阻，所述第二电阻连接于所述电源端和所述第一开关模块的第一端之间，所述第二电阻连接于所述电源端和所述第二开关模块的第一端之间。

可选地，所述第一电阻模块还包括连接于所述电源端和所述第一开关模块的第一端之间的至少一个第五晶体管，所述第五晶体管的栅极连接所述第一开关模块的第一端，所述第五晶体管保持导通状态；

所述第二电阻模块还包括连接于所述电源端和所述第二开关模块的第一端之间的至少一个第六晶体管，所述第六晶体管的栅极连接所述第二开关模块的第一端，所述第六晶体管保持导通状态。

可选地，所述反相器还包括第七晶体管和第四电阻，所述第七晶体管的第一极连接所述第一开关模块的控制端，所述第七晶体管的第二极连接所述第四电阻的第一端，所述第七晶体管的栅极和所述第四电阻的第二端连接所述接地端，所述第七晶体管保持导通状态。

本发明实施例提供的反相器包括第一电源支路、第二电源支路和电流抑制模块，第一电源支路包括第一电阻模块和第一开关模块，第二电源支路包括第二电阻模块和第二开关模块，第一开关模块的控制端作为反相器的输入端，第一开关模块的第一端作为反相器的第一输出端，第二开关模块的第一端作为反相器的第二输出端，实现了仅使用两条电源支路来将反相器输入的TTL信号转换为一对电平相反的信号，且反相器工作时仅有一条电源支路消耗电流，与现有技术相比，简化了反相器的电路结构，有利于缩减版图面积，并减少了反相器中消耗电流的电源支路的数量，有利于降低功耗。通过在第一输出端和第二开关模块的控制端之间设置电流抑制模块，能够利用电流抑制模块抑制第一输出端和第二开关模块的控制端之间的电流，以对第一输出端的电压进行钳位，有利于提高第一输出端的输出信号的稳定性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中的一种反相器的电路结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种反相器的电路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种反相器的电路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种反相器的输出信号示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种反相器的输出信号示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术所述，现有反相器存在电路结构复杂、功耗较大等问题。经发明人研究发现，出现上述问题的原因如下：

图1是相关技术中的一种反相器的电路结构示意图。参见图1，该反相器包括连接于电源端VDD和接地端GND之间的四条电源支路，每条电源支路均连接有一个开关和一个电阻，具体地，第一电源支路连接有第一开关101和第一电阻105，第二电源支路连接有第二开关102和第二电阻106，第三电源支路连接有第三开关103和第三电阻107，第四电源支路连接有第四开关104和第四电阻108。下面以各个开关均响应于高电平信号而导通，并响应于低电平信号而关断为例，对该反相器的工作原理进行说明。示例性地，当输入端VC输入高电平信号时，第一开关101响应于自身控制端的高电平信号导通，使得第二开关102和第四开关104的控制端的电压均被拉低至0V，此时第二开关102和第四开关104均关断，第二输出端Vout2输出高电平信号，由于第二开关102关断，使得第二开关102的第一端和第三开关103的控制端均为高电平，第三开关103导通，第一输出端Vout1输出低电平信号，此阶段内，第三开关103的控制端连接的部分第二电源支路(即第二电源支路连接于电源端VDD和第三开关103的控制端之间的部分)、第三电源支路和第四电源支路均消耗电流；当输入端VC输入低电平信号时，第一开关101关断，使得第一开关101的第一端、第二开关102的控制端和第四开关104的控制端均为高电平，此时第二开关102和第四开关104均导通，第二输出端Vout2输出低电平信号，由于第二开关102导通，使得第二开关102的第一端和第三开关103的控制端均为低电平，第三开关103关断，第一输出端Vout1输出高电平信号，此阶段内，第二开关102的控制端连接的部分第一电源支路(即第一电源支路连接于电源端VDD和第二开关102的控制端之间的部分)、第二电源支路和第四电源支路均消耗电流。

可见，该反相器需要设置四条电源支路才能将输入端VC输入的信号转换为一对电平相反的信号，且无论输入端VC输入高电平信号还是低电平信号，反相器中均有三条电源支路在同时消耗电流，使得反相器的整体功耗较大。相对于现有技术中的其他反相器，该反相器的电路结构相对简单，而其他结构更加复杂的反相器需要设置更多电源支路才能实现输出电平相反的信号，功耗也会相应增大。另外，现有反相器还存在输出信号不稳定的问题。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种反相器，以简化反相器的电路结构，降低反相器的功耗，并提升反相器的输出信号的稳定性。图2是本发明实施例提供的一种反相器的电路结构示意图。参见图2，该反相器包括：第一电源支路、第二电源支路和电流抑制模块50。

其中，第一电源支路包括第一电阻模块10和第一开关模块20，第一电阻模块10的第一端连接电源端VDD，第一电阻模块10的第二端连接第一开关模块20的第一端，第一开关模块20的第二端连接接地端GND，第一开关模块20的控制端作为反相器的输入端VC，第一开关模块20的第一端作为反相器的第一输出端Vout1，第一开关模块20用于响应自身的控制端的电压而导通或关断。

第二电源支路包括第二电阻模块30和第二开关模块40，第二电阻模块30的第一端连接电源端VDD，第二电阻模块30的第二端连接第二开关模块40的第一端，第二开关模块40的第二端连接接地端GND，第二开关模块40的第一端作为反相器的第二输出端Vout2，第二开关模块40用于响应自身的控制端的电压而导通或关断。

电流抑制模块50连接于第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间，用于抑制第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间的电流，以对第一输出端Vout1的电压进行钳位。

具体地，该反相器的电源端VDD用于输入电源电压，电源电压大于接地端GND的电压，电源电压为一般为正压，例如+5V，接地端GND的电压可以是0V。该反相器的输入端VC用于输入TTL信号，TTL信号的电压值包括+5V和0V，+5V电压信号为相对的高电平信号，0V信号为相对的低电平信号。该反相器能够将输入端VC输入的TTL信号转换为一对电平相反的信号，也即第一输出端Vout1和第二输出端Vout2中的一者输出高电平信号时，另一者输出低电平信号。第一输出端Vout1和第二输出端Vout2的输出信号，可适用于对由晶体管构成的开关(例如单刀双掷开关等)进行控制。第一电阻模块10和第二电阻模块30可以起到分压及限流的作用。

下面以第一开关模块20和第二开关模块40均响应高电平信号而导通，并响应低电平信号而关断为例，对该反相器的工作原理进行说明：

示例性地，当输入端VC输入的TTL信号为高电平时，第一开关模块20导通，将第一输出端Vout1的电压拉低至0V，使第一输出端Vout1输出低电平信号，由于电流抑制模块50能够抑制第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间的电流，使得第二开关模块40的控制端的电压较低(约为0V)，第二开关模块40的控制端为低电平，所以第二开关模块40关断，第二输出端Vout2输出高电平信号。由于第二输出端Vout2的电压高于第一输出端Vout1的电压，二者存在电压差，通过在第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间设置电流抑制模块50，能够利用电流抑制模块50阻隔由第二输出端Vout2、第二开关模块40的第一端、第二开关模块40的控制端至第一输出端Vout1这一漏电路径，从而抑制第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间的漏电流，以对第一输出端Vout1的电压进行钳位，避免漏电导致第一输出端Vout1的电压出现抬升，有助于保证第一输出端Vout1稳定地输出低电平信号。

当输入端VC输入的TTL信号为低电平信号时，第一开关模块20关断，第一输出端Vout1输出高电平信号。由于电流抑制模块50具有抑制电流的作用，电流抑制模块50可视作阻值较大的电阻，将第一输出端Vout1的电压钳位在较高的电压值，以避免第一输出端Vout1的电平被拉低，同时，由于第一输出端Vout1的电压较高，使得由第一输出端Vout1至第二开关模块40的控制端仍会有部分漏电流，从而产生压降，使第二开关模块40的控制端的电压抬升，以控制第二开关模块40导通，第二输出端Vout2输出低电平信号。

可见，无论输入端VC输入的TTL信号为高电平或低电平，第一输出端Vout1和第二输出端Vout2输出的信号的电平均相反，且第一开关模块20和第二开关模块40中仅有一者处于导通状态，也即第一电源支路和第二电源支路中仅有一者在消耗电流，与现有技术相比，减少了反相器中消耗电流的电源支路的数量，有利于降低功耗。

综上，本发明实施例的技术方案，设置反相器包括第一电源支路、第二电源支路和电流抑制模块，第一电源支路包括第一电阻模块和第一开关模块，第二电源支路包括第二电阻模块和第二开关模块，第一开关模块的控制端作为反相器的输入端，第一开关模块的第一端作为反相器的第一输出端，第二开关模块的第一端作为反相器的第二输出端，实现了仅使用两条电源支路来将反相器输入的TTL信号转换为一对电平相反的信号，且反相器工作时仅有一条电源支路消耗电流，与现有技术相比，简化了反相器的电路结构，有利于缩减版图面积，并减少了反相器中消耗电流的电源支路的数量，有利于降低功耗。通过在第一输出端和第二开关模块的控制端之间设置电流抑制模块，能够利用电流抑制模块抑制第一输出端和第二开关模块的控制端之间的电流，以对第一输出端的电压进行钳位，有利于提高第一输出端的输出信号的稳定性。

图3是本发明实施例提供的另一种反相器的电路结构示意图。参见图3，可选地，电流抑制模块50包括第一开关单元510和第二开关单元520。第一开关单元510的控制端连接第二开关单元520的第一端，第一开关单元510的第一端连接第一输出端Vout1，第一开关单元510的第二端连接第二开关单元520的控制端，第二开关单元520的第二端连接第二开关模块40的控制端。其中，第一开关单元510和第二开关单元520被配置为一者处于导通状态，另一者处于关断状态，以抑制第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间的电流，以对第一输出端Vout1的电压进行钳位。在反相器工作时，通过设置第一开关单元510和第二开关单元520中的一者处于导通状态，另一者处于关断状态，能够避免第一输出端Vout1与第二开关模块40的控制端的直接电连接形成导电通路，从而避免第二开关模块40的控制端的电压影响第一输出端Vout1的电压。

进一步地，在第一输出端Vout1输出第一电平，第二输出端Vout2输出第二电平时，第一开关单元510被配置为处于导通状态，第二开关单元520被配置为处于关断状态，以阻隔第二开关模块40的控制端和第一输出端Vout1之间的导电路径。在第一输出端Vout1输出第二电平，第二输出端Vout2输出第一电平时，第一开关单元510被配置为处于关断状态，以通过第一开关单元510的漏电流控制第二开关单元520和第二开关模块40导通，并阻隔第二开关模块40的控制端和第一输出端Vout1之间的导电路径。

其中，第一电平低于第二电平。第一电平相对于第二电平为低电平，第二电平相对于第一电平为高电平。第一开关单元510和第二开关单元520均响应自身的控制端的信号而导通或关断，且控制第一开关单元510和第二开关单元520导通的电平相反。示例性地，在一种实施方式中，第一开关单元510响应自身的控制端的低电平信号而导通，第二开关单元520响应自身的控制端的高电平信号而导通；在另一种实施方式中，第一开关单元510响应自身的控制端的高电平信号而导通，第二开关单元520响应自身的控制端的低电平信号而导通。

可选地，反相器还包括电压抬升模块60，电压抬升模块60连接于第二开关模块40的控制端和接地端GND之间，用于抬升第二开关模块40的控制端的电压。

下面以控制第一开关模块20、第二开关模块40和第二开关单元520导通的电平均为高电平为例，对图3所示的反相器的工作原理进行说明：

示例性地，当输入端VC输入的TTL信号为高电平时，第一开关模块20导通，将第一输出端Vout1的电压拉低至0V，使第一输出端Vout1输出低电平信号。此时将第一开关单元510配置为处于导通状态，将第二开关单元520配置为处于关断状态，第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间断开，使得第二开关模块40的控制端的电压较低(约为0V)，第二开关模块40的控制端为低电平，所以第二开关模块40关断，第二输出端Vout2输出高电平信号。由于第二输出端Vout2的电压高于第一输出端Vout1的电压，二者存在电压差，而第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间断开，阻隔了由第二输出端Vout2、第二开关模块40的第一端、第二开关模块40的控制端至第一输出端Vout1这一漏电路径，因此能够抑制第一输出端Vout1和第二开关模块40的控制端之间的漏电流，以对第一输出端Vout1的电压进行钳位，避免漏电导致第一输出端Vout1的电压出现抬升，有助于保证第一输出端Vout1稳定地输出低电平信号。

当输入端VC输入的TTL信号为低电平信号时，第一开关模块20关断，第一输出端Vout1输出高电平信号。此时将第一开关单元510配置为处于关断状态，第一开关单元510可视作阻值较大的电阻，将第一输出端Vout1的电压钳位在较高的电压值，以避免第一输出端Vout1的电平被拉低，同时，由于第一输出端Vout1的电压较高，使得第一开关单元510的第一端和第二端存在电压差，第一开关单元510的第一端和第二端之间仍会有部分漏电流，从而对第二开关单元520的控制端进行充电，使第二开关单元520的控制端的电压抬升，使得第二开关单元520和第二开关模块40导通，第二输出端Vout2输出低电平信号。与此同时，电压抬升模块60能够进一步抬升第二开关模块40的控制端的电压，从而保证第二开关模块40充分导通，使得第二输出端Vout2能够稳定地输出低电平信号。

继续参见图3，可选地，第一开关单元510包括第一晶体管T1，第二开关单元520包括第二晶体管T2。第一晶体管T1的栅极连接第二晶体管T2的第一极，第一晶体管T1的第一极连接第一输出端Vout1，第一晶体管T1的第二极连接第二晶体管T2的栅极，第二晶体管T2的第二极连接第二开关模块40。其中，第一晶体管T1和第二晶体管T2中的一者为增强型晶体管，另一者为耗尽型晶体管。

第一开关模块20包括第三晶体管T3，第三晶体管T3的栅极作为第一开关模块20的控制端，第三晶体管T3的第一极作为第一开关模块20的第一端，第三晶体管T3的第二极作为第一开关模块20的第二端。第二开关模块40包括第四晶体管T4，第四晶体管T4的栅极作为第二开关模块40的控制端，第四晶体管T4的第一极作为第二开关模块40的第一端，第四晶体管T4的第二极作为二开关模块的第二端。其中，第三晶体管T3、第四晶体管T4和第二开关单元520中的晶体管的类型相同。

电压抬升模块60包括第一电阻R1和二极管D，第一电阻R1的第一端连接第二开关模块40的控制端，第一电阻R1的第二端连接二极管D的阳极，二极管D的阴极连接接地端GND。其中，第一电阻R1起到限流的作用，由于二极管D存在管压降，能够抬升第二开关模块40的控制端的电压，有利于使第二开关模块40充分导通。

继续参见图3，可选地，第一电阻模块10包括第二电阻R2，第二电阻模块30包括第三电阻R3，第二电阻R2连接于电源端VDD和第一开关模块20的第一端之间，第二电阻R2连接于电源端VDD和第二开关模块40的第一端之间。其中，第二电阻R2和第三电阻R3可以起到分压及限流的作用。

可选地，第一电阻模块10还包括连接于电源端VDD和第一开关模块20的第一端之间的至少一个第五晶体管T5，第五晶体管T5的栅极连接第一开关模块20的第一端，第五晶体管T5保持导通状态。第二电阻模块30还包括连接于电源端VDD和第二开关模块40的第一端之间的至少一个第六晶体管T6，第六晶体管T6的栅极连接第二开关模块40的第一端，第六晶体管T6保持导通状态。

示例性地，当第五晶体管T5的数量为一个时，第五晶体管T5的第一极连接电源端VDD，第五晶体管T5的第二极连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端和第五晶体管T5的栅极连接第一开关模块20的第一端；当第五晶体管T5的数量大于或等于两个时，各个第五晶体管T5串联于电源端VDD和第一开关模块20的第一端之间，第一个第五晶体管T5的第一极连接电源端VDD，相邻的两个第五晶体管T5中，前一个第五晶体管T5的第二极连接后一个第五晶体管T5的第一极，最后一个第五晶体管T5的第二极和各个第五晶体管T5的栅极均连接第一开关模块20的第一端。可选地，第五晶体管T5为耗尽型晶体管，上述连接方式使得第五晶体管T5能够保持导通状态，以将每个第五晶体管T5均作为电阻来使用，通过第五晶体管T5起到分压及限流的作用。第五晶体管T5占用的版图面积，相对于阻值相同的电阻占用的版图面积更小，将第五晶体管T5均作为电阻有利于减小反相器的版图面积。

第六晶体管T6的数量选取、连接方式、晶体管类型及其产生的作用和有益效果与第五晶体管T5相似，具体可参照上文进行理解，这里不再赘述。

继续参见图3，可选地，反相器还包括第七晶体管T7和第四电阻R4，第七晶体管T7的第一极连接第一开关模块20的控制端，第七晶体管T7的第二极连接第四电阻R4的第一端，第七晶体管T7的栅极和第四电阻R4的第二端连接接地端GND，第七晶体管T7保持导通状态。其中，第四电阻R4可以起到分压及限流的作用。可选地，第七晶体管T7为耗尽型晶体管，上述连接方式使得第七晶体管T7能够保持导通状态，以将第七晶体管T7作为电阻来使用，通过第七晶体管T7起到分压及限流的作用。第七晶体管T7占用的版图面积，相对于阻值相同的电阻占用的版图面积更小，将第七晶体管T7均作为电阻有利于减小反相器的版图面积。

可选地，反相器还包括第五电阻R5，第五电阻R5连接于输入端VC和第一开关模块20的控制端之间，用于进行限流。

继续参见图3，在上述各实施例的基础上，可以设置第一晶体管T1至第七晶体管T7均为基于砷化镓GaAs工艺的晶体管，以降低反相器的功耗。可选地，第一晶体管T1至第七晶体管T7既可以是N沟道晶体管，也可以是P沟道晶体管。在一种实施方式中，第二晶体管T2、第三晶体管T3和第四晶体管T4均为增强型晶体管，第一晶体管T1、第五晶体管T5、第六晶体管T6和第七晶体管T7均为耗尽型晶体管，并且，第一晶体管T1至第七晶体管T7均为N沟道晶体管。其中，各个晶体管的第一极和第二极中的一者为源极，另一者为漏极，在实际应用时，可结合各个晶体管的类型及其第一极和第二极的电压确定各个晶体管对应的源漏极。下面以第二晶体管T2、第三晶体管T3和第四晶体管T4均为增强型晶体管，第一晶体管T1、第五晶体管T5、第六晶体管T6和第七晶体管T7均为耗尽型晶体管，第一晶体管T1至第七晶体管T7均为N沟道晶体管为例，对图3所示的反相器的工作原理进行进一步说明：

示例性地，当输入端VC输入的TTL信号为高电平时，输入端VC的电压值为5V，使第三晶体管T3导通，第三晶体管T3的第一极(例如漏极)作为第一输出端Vout1，使得第一输出端Vout1的电压被拉低至约0V，第一输出端Vout1输出低电平信号。此时第一晶体管T1的第一极(例如源极)的电压为0V，即最低电压，而第一晶体管T1的栅极电压不会比0V更低，使得第一晶体管T1的栅极和第一极的电压差满足其导通条件，因此第一晶体管T1导通，使第二晶体管T2的栅极为低电平，从而控制第二晶体管T2关断，第四晶体管T4的栅极电压较低(约为0V)，所以第四晶体管T4关断，第四晶体管T4的第一极(例如漏极)作为第二输出端Vout2，第二输出端Vout2的电压值为5V，第二输出端Vout2输出高电平信号。当输入端VC输入的TTL信号为低电平信号时，输入端VC的电压值为0V，第三晶体管T3关断，第一输出端Vout1输出高电平信号，使得第一晶体管T1的第一极的电压较高，第一晶体管T1处于不完全夹断状态，第一晶体管T1可等效于阻值较大的电阻，将第一输出端Vout1的电压钳位在约4.9V左右，有助于避免第一输出端Vout1的电平被拉低。同时，由于第一输出端Vout1的电压较高，第一输出端Vout1的电压会通过第一晶体管T1对第二晶体管T2的栅极进行充电，使第二晶体管T2的栅极电压抬升，当电压抬高到一定程度时，会使得第二晶体管T2和第四晶体管T4完全打开，第二输出端Vout2输出低电平信号，第二输出端Vout2的电压值为0V。示例性地，第二晶体管T2和第四晶体管T4处于完全打开状态时，第二晶体管T2的栅极和源极有0.9V左右的电压差，第二晶体管T2的栅极和源极的电压差约等于0.9V；即对于第一晶体管T1，其栅极和源极的电压差约等于-0.9V，所以第一晶体管T1处于不完全夹断状态(若完全夹断需要更高的负压，如-5V)，此时第一晶体管T1等效的电阻值远大于第一电阻模块10对应的阻值，可以将第一输出端Vout1钳在高电位，还可以为后一级提供一定的驱动电流，防止开关时间过慢。与此同时，第一电阻R1和二极管D能够进一步抬升第四晶体管T4的栅极电压，有助于保证第四晶体管T4充分导通，使得第二输出端Vout2能够稳定地输出约0V电压。

图4是本发明实施例提供的一种反相器的输出信号示意图；图5是本发明实施例提供的另一种反相器的输出信号示意图。图4和图5中的横坐标表示信号的频率，单位为赫兹，纵坐标表示信号的电压值，单位为伏特。参见图4，当输入端VC的电压值为5V时，第一输出端Vout1的电压值为0.025V，第二输出端Vout2的电压值为5V。参见图5，当输入端VC的电压值为0V时，第一输出端Vout1的电压值为4.9V，第二输出端Vout2的电压值为0.04V。

综上，本发明实施例的技术方案具有如下有益效果：

1)第一晶体管T1至第七晶体管T7均为基于砷化镓GaAs工艺的晶体管，有助于降低反相器的功耗；

2)无论输入端VC输入的TTL信号为高电平或低电平，第一输出端Vout1和第二输出端Vout2输出的信号的电平均相反，使得反相器能够将TTL信号转换为一对电平相反的信号，该反相器的输出信号可适用于对由晶体管(例如基于砷化镓GaAs的晶体管)构成的开关(例如单刀双掷开关等)进行控制，从而满足晶体管的导通及关断的控制需求；

3)在反相器工作时，第三晶体管T3和第四晶体管T4中仅有一者处于导通状态，也即第一电源支路和第二电源支路中仅有一者在消耗电流，与现有技术相比，减少了反相器中消耗电流的电源支路的数量，能够进一步降低功耗；

4)第一晶体管T1和第二晶体管T2的设置，能够对第一输出端Vout1的电压进行钳位，防止第一输出端Vout1的电压被拉低，有利于提高第一输出端Vout1的输出信号的稳定性，第一电阻R1和二极管D的设置，能够抬升第四晶体管T4的栅极电压，有助于保证第四晶体管T4充分导通，从而提高了第二输出端Vout2的输出信号的稳定性。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反相器，其特征在于，包括：

第一电源支路，包括第一电阻模块和第一开关模块，所述第一电阻模块的第一端连接电源端，所述第一电阻模块的第二端连接所述第一开关模块的第一端，所述第一开关模块的第二端连接接地端，所述第一开关模块的控制端作为所述反相器的输入端，所述第一开关模块的第一端作为所述反相器的第一输出端，所述第一开关模块用于响应自身的控制端的电压而导通或关断；

第二电源支路，包括第二电阻模块和第二开关模块，所述第二电阻模块的第一端连接所述电源端，所述第二电阻模块的第二端连接所述第二开关模块的第一端，所述第二开关模块的第二端连接所述接地端，所述第二开关模块的第一端作为所述反相器的第二输出端，所述第二开关模块用于响应自身的控制端的电压而导通或关断；

电流抑制模块，连接于所述第一输出端和所述第二开关模块的控制端之间，用于抑制所述第一输出端和所述第二开关模块的控制端之间的电流，以对所述第一输出端的电压进行钳位。

2.根据权利要求1所述的反相器，其特征在于，所述电流抑制模块包括第一开关单元和第二开关单元；

所述第一开关单元的控制端连接所述第二开关单元的第一端，所述第一开关单元的第一端连接所述第一输出端，所述第一开关单元的第二端连接所述第二开关单元的控制端，所述第二开关单元的第二端连接所述第二开关模块的控制端；

其中，所述第一开关单元和所述第二开关单元被配置为一者处于导通状态，另一者处于关断状态，以抑制所述第一输出端和所述第二开关模块的控制端之间的电流，以对所述第一输出端的电压进行钳位。

3.根据权利要求2所述的反相器，其特征在于，在所述第一输出端输出第一电平，所述第二输出端输出第二电平时，所述第一开关单元被配置为处于导通状态，所述第二开关单元被配置为处于关断状态，以阻隔所述第二开关模块的控制端和所述第一输出端之间的导电路径；

在所述第一输出端输出所述第二电平，所述第二输出端输出所述第一电平时，所述第一开关单元被配置为处于关断状态，以通过所述第一开关单元的漏电流控制所述第二开关单元和所述第二开关模块导通，并阻隔所述第二开关模块的控制端和所述第一输出端之间的导电路径；

其中，所述第一电平低于所述第二电平。

4.根据权利要求2所述的反相器，其特征在于，所述第一开关单元包括第一晶体管，所述第二开关单元包括第二晶体管；

所述第一晶体管的栅极连接所述第二晶体管的第一极，所述第一晶体管的第一极连接所述第一输出端，所述第一晶体管的第二极连接所述第二晶体管的栅极，所述第二晶体管的第二极连接所述第二开关模块；

其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一者为增强型晶体管，另一者为耗尽型晶体管。

5.根据权利要求2所述的反相器，其特征在于，所述第一开关模块包括第三晶体管，所述第三晶体管的栅极作为所述第一开关模块的控制端，所述第三晶体管的第一极作为所述第一开关模块的第一端，所述第三晶体管的第二极作为所述第一开关模块的第二端；

所述第二开关模块包括第四晶体管，所述第四晶体管的栅极作为所述第二开关模块的控制端，所述第四晶体管的第一极作为所述第二开关模块的第一端，所述第四晶体管的第二极作为所述二开关模块的第二端；

其中，所述第三晶体管、所述第四晶体管和所述第二开关单元中的晶体管的类型相同。

6.根据权利要求1所述的反相器，其特征在于，所述反相器还包括：

电压抬升模块，连接于所述第二开关模块的控制端和所述接地端之间，用于抬升所述第二开关模块的控制端的电压。

7.根据权利要求6所述的反相器，其特征在于，所述电压抬升模块包括第一电阻和二极管，所述第一电阻的第一端连接所述第二开关模块的控制端，所述第一电阻的第二端连接所述二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述接地端。

8.根据权利要求1所述的反相器，其特征在于，所述第一电阻模块包括第二电阻，所述第二电阻模块包括第三电阻，所述第二电阻连接于所述电源端和所述第一开关模块的第一端之间，所述第二电阻连接于所述电源端和所述第二开关模块的第一端之间。

9.根据权利要求8所述的反相器，其特征在于，所述第一电阻模块还包括连接于所述电源端和所述第一开关模块的第一端之间的至少一个第五晶体管，所述第五晶体管的栅极连接所述第一开关模块的第一端，所述第五晶体管保持导通状态；

所述第二电阻模块还包括连接于所述电源端和所述第二开关模块的第一端之间的至少一个第六晶体管，所述第六晶体管的栅极连接所述第二开关模块的第一端，所述第六晶体管保持导通状态。

10.根据权利要求1-9中任一所述的反相器，其特征在于，所述反相器还包括第七晶体管和第四电阻，所述第七晶体管的第一极连接所述第一开关模块的控制端，所述第七晶体管的第二极连接所述第四电阻的第一端，所述第七晶体管的栅极和所述第四电阻的第二端连接所述接地端，所述第七晶体管保持导通状态。