RU2604054C1 - Преобразователь уровня напряжения - Google Patents
Преобразователь уровня напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604054C1 RU2604054C1 RU2016102110/07A RU2016102110A RU2604054C1 RU 2604054 C1 RU2604054 C1 RU 2604054C1 RU 2016102110/07 A RU2016102110/07 A RU 2016102110/07A RU 2016102110 A RU2016102110 A RU 2016102110A RU 2604054 C1 RU2604054 C1 RU 2604054C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistors
- voltage
- transistor
- gates
- drain
- Prior art date
Links
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
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
Abstract
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения быстродействующих преобразователей уровня напряжения, в том числе при сопряжении элементов электронных систем с несколькими источниками питания. Схема преобразователя уровня напряжения содержит: восемь полевых транзисторов Р-типа (1-8) и четыре N-типа (9-12), входы прямого IN и инверсного входных сигналов, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, вывод питания низкого уровня напряжения GND, и выход OUT. Предложенный преобразователь уровня напряжения имеет более высокое быстродействие преобразования напряжения высокого уровня и возврата к низкому уровню напряжения. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при согласовании схем, имеющих различные уровни напряжений источников питания и внутренних сигналов.
Известен преобразователь уровней сигналов на МДП-транзисторах [1]. Это устройство предназначено для преобразования уровня напряжения сигнала (например при сопряжении ТТЛ- и КМДП логических элементов).
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 низкопроводящую цепь, которое задерживается на время распространения сигнала, необходимое на последовательное переключение двух вентилей.
Кроме того, каждый из выходных узлов триггера, помимо затворов транзисторов выходных транзисторов, подключен к затворам двух транзисторов Р-типа, что дополнительно увеличивает паразитную емкость выходных узлов триггера и затягивает переходный процесс переключения.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия преобразователя уровня напряжения.
Поставленная задача достигается тем, что в преобразователе уровня напряжения, содержащем полевые транзисторы Р-типа с первого по восьмой и N-типа с девятого по двенадцатый, входы прямого IN и инверсного входных сигналов, соединенные с затворами, соответственно девятого и десятого транзисторов, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, вывод питания низкого уровня напряжения GND, соединенный с истоками девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов, причем сток первого транзистора соединен со стоком второго и истоком седьмого, а затвор первого транзистора - со стоками шестого и двенадцатого транзисторов и является выходом OUT преобразователя уровня напряжения, сток четвертого транзистора - со стоком третьего и истоком восьмого, а затвор четвертого - со стоками пятого и одиннадцатого транзисторов, затворы которых соединены со стоками седьмого и десятого транзисторов и затвором восьмого транзистора, сток которого соединен со стоком девятого и затворами шестого, седьмого и двенадцатого транзисторов, в отличие от известного преобразователя уровней сигналов на МДП-транзисторах [1], затворы второго и третьего транзисторов соединены с выводом питания низкого уровня напряжения GND, а истоки пятого и шестого - с выводом питания высокого уровня напряжения VDD.
Таким образом, в предлагаемой схеме преобразователя уровня напряжения, вследствие отличий от известного устройства, описанным 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.
Также, в отличие от известного преобразователя уровней сигналов на МДП-транзисторах [1], в предлагаемой схеме преобразователя уровня напряжения исключено подключение лишних затворов транзисторов Р-типа, которые подключены к выводу питания низкого уровня GND и поэтому всегда открыты. Предложенное соединение уменьшает паразитную емкость выходных узлов триггера и дополнительно ускоряет переходный процесс переключения преобразователя уровня напряжения.
На чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя уровня напряжения.
Предлагаемый преобразователь уровня напряжения, содержит полевые транзисторы Р-типа с первого по восьмой (1-8) и N-типа с девятого по двенадцатый (9-12), входы прямого IN и инверсного входных сигналов, соединенные с затворами, соответственно девятого (9) и десятого (10) транзисторов, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками транзисторов с первого по шестой (1-6), вывод питания низкого уровня напряжения GND, соединенный с истоками транзисторов с девятого по двенадцатый (9-12) и затворами второго (2) и третьего (3) транзисторов, причем сток первого (1) транзистора соединен со стоком второго (2) и истоком седьмого (7), а затвор первого (1) транзистора - со стоками шестого (6) и двенадцатого (12) транзисторов и является выходом OUT преобразователя уровня напряжения, сток четвертого (4) транзистора - со стоком третьего (3) и истоком восьмого (8), а затвор четвертого (4) - со стоками пятого (5) и одиннадцатого (11) транзисторов, затворы которых соединены со стоками седьмого (7) и десятого (10) транзисторов и затвором восьмого транзистора (8), сток которого соединен со стоком девятого (9) и затворами шестого (6), седьмого (7) и двенадцатого (12) транзисторов.
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.
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 Р- и N-типа. Транзисторы Р-типа 2 и 3 низкой проводимости открыты всегда, т.к. их затворы подключены к источнику питания низкого уровня напряжения GND («0»). На затворы транзисторов N-типа 9 и 10 с входов IN и поступают напряжения соответственно низкого уровня GND («0») и напряжение логической единицы «1*» (VCC). Поэтому транзистор 9 закрыт, а транзистор 10 открыт. Также, в результате действия предыдущего регенеративного цикла, транзисторы 1, 5, 8 и 12 открыты, а транзисторы 4, 6, 7 и 11 закрыты. Поэтому на выходе OUT преобразователя уровня напряжения через открытый транзистор 12 установлено напряжение низкого уровня «0» (GND).
В режиме преобразования высокого напряжения логической единицы VCC в напряжение высокого уровня VDD на вход IN и на вход и, следовательно, на затворы транзисторов 9 и 10 поступают напряжения, соответственно, логической единицы «1*» (VCC) и логического «0» (GND), в результате чего транзистор N-типа 9 открывается, а транзистор N-типа 10 закрывается. Через открытый транзистор 9 на затворы транзисторов 6, 7, и 12 поступает напряжение низкого уровня «0» (GND). Поэтому транзисторы Р-типа 6 и 7 открываются, а транзистор N-типа 12 - закрывается и через открытые транзисторы 6 и 7 напряжение высокого уровня VDD поступает на затворы транзисторов 1, 5, 8 и 11 и на выход OUT преобразователя уровня напряжения. При этом транзисторы Р-типа 1, 5 и 8 закрываются, а транзистор N-типа 11 - открывается. Таким образом, на выходе OUT преобразователя уровня напряжения установлено напряжение высокого уровня VDD, полученное преобразованием входного высокого напряжения логической единицы «1*» (VCC).
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 9 и 10, поступают соответственно напряжения логического «0» (GND) и логической единицы «1*» (VCC). Поэтому транзистор N-типа 9 закрывается, а транзистор N-типа 10 - открывается. Через открытый транзистор N-типа 10 на затворы транзисторов 5, 8 и 11 поступает напряжение низкого уровня GND («0»). Поэтому транзистор N-типа 11 закрывается, а транзисторы Р-типа 5 и 8 открываются, и напряжение высокого уровня VDD («1») поступает через открытые транзисторы 3, 4 и 8 на затворы транзисторов 6, 7 и 12, а через открытый транзистор 5 - на затвор транзистора 4. Напряжение высокого уровня VDD («1»), которое поступает на затворы транзисторов 4, 6, 7 и 12, закрывает транзисторы Р-Типа 4, 6 и 7 и открывает транзистор N-типа 12. Поэтому через открытый транзистор 12 на затвор транзистора 1 и на выход OUT преобразователя уровня напряжения поступает напряжение низкого уровня GND («0»). При этом транзистор Р-типа 1 закрывается и на затворе транзистора N-типа 12, несмотря на то, что транзистор 4 закрывается, через открытые транзисторы Р-типа 3 и 8 удерживается напряжение высокого уровня VDD («1»). Поэтому на выходе OUT преобразователя уровня напряжения сохраняется напряжение низкого уровня GND («0»), и схема переходит в исходное состояние.
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.
Кроме того, в предлагаемом преобразователе уровня напряжения, в отличие от известного преобразователя уровней сигналов на МДП-транзисторах [1], к выходным узлам триггера помимо затворов транзисторов инвертора подключен затвор только одного транзистора Р-типа, что уменьшает паразитную емкость выходных узлов триггера и дополнительно ускоряет переходный процесс переключения преобразователя уровня напряжения.
Литература
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.
Claims (1)
- Преобразователь уровня напряжения, содержащий полевые транзисторы Р-типа с первого по восьмой и N-типа с девятого по двенадцатый, входы прямого IN и инверсного входных сигналов, соединенные с затворами соответственно девятого и десятого транзисторов, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, вывод питания низкого уровня напряжения GND, соединенный с истоками девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов, причем сток первого транзистора соединен со стоком второго и истоком седьмого, а затвор первого транзистора - со стоками шестого и двенадцатого транзисторов и является выходом OUT, сток четвертого транзистора - со стоком третьего и истоком восьмого, а затвор четвертого - со стоками пятого и одиннадцатого транзисторов, затворы которых соединены со стоками седьмого и десятого транзисторов и затвором восьмого транзистора, сток которого соединен со стоком девятого и затворами шестого, седьмого и двенадцатого транзисторов, отличающийся тем, что в нем затворы второго и третьего транзисторов соединены с выводом питания низкого уровня напряжения GND, а истоки пятого и шестого - с выводом питания высокого уровня напряжения VDD.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102110/07A RU2604054C1 (ru) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Преобразователь уровня напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102110/07A RU2604054C1 (ru) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Преобразователь уровня напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2604054C1 true RU2604054C1 (ru) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016102110/07A RU2604054C1 (ru) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Преобразователь уровня напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2604054C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642416C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-01-24 | Владимир Владимирович Шубин | Преобразователь логического уровня напряжения |
RU2679186C1 (ru) * | 2018-04-09 | 2019-02-06 | Владимир Владимирович Шубин | Преобразователь уровня напряжения |
RU2702979C1 (ru) * | 2019-03-14 | 2019-10-14 | Владимир Владимирович Шубин | Высоковольтный преобразователь уровня напряжения |
RU2712422C1 (ru) * | 2019-02-26 | 2020-01-28 | Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов с ОКБ" | Высоковольтный преобразователь уровня напряжения |
US10848157B2 (en) | 2017-07-11 | 2020-11-24 | Knorr-Bremse Systeme Fuer Nutzfahrzeuge Gmbh | Level converter and a method for converting level values in vehicle control devices |
RU2761172C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-12-06 | Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов Восток" | Трёхвходовой кмоп логический вентиль исключающее или/исключающее или-не |
RU2784457C1 (ru) * | 2022-06-23 | 2022-11-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) | Четырёхвходовой кмоп логический вентиль исключающее-или/исключающее-или-не |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1543872A (en) * | 1976-12-07 | 1979-04-11 | Int Standard Electric Corp | Cos/mos switching device |
SU919089A1 (ru) * | 1980-06-04 | 1982-04-07 | Предприятие П/Я Х-5737 | Устройство согласовани ТТЛ-элементов с МДП-элементами |
SU1538246A1 (ru) * | 1988-04-20 | 1990-01-23 | Организация П/Я В-8466 | Преобразователь уровней сигналов на МДП-транзисторах |
-
2016
- 2016-01-22 RU RU2016102110/07A patent/RU2604054C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1543872A (en) * | 1976-12-07 | 1979-04-11 | Int Standard Electric Corp | Cos/mos switching device |
SU919089A1 (ru) * | 1980-06-04 | 1982-04-07 | Предприятие П/Я Х-5737 | Устройство согласовани ТТЛ-элементов с МДП-элементами |
SU1538246A1 (ru) * | 1988-04-20 | 1990-01-23 | Организация П/Я В-8466 | Преобразователь уровней сигналов на МДП-транзисторах |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642416C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-01-24 | Владимир Владимирович Шубин | Преобразователь логического уровня напряжения |
US10848157B2 (en) | 2017-07-11 | 2020-11-24 | Knorr-Bremse Systeme Fuer Nutzfahrzeuge Gmbh | Level converter and a method for converting level values in vehicle control devices |
RU2743101C1 (ru) * | 2017-07-11 | 2021-02-15 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Нутцфарцойге Гмбх | Преобразователь уровней и способ преобразования значений уровней в устройствах управления транспортных средств |
RU2679186C1 (ru) * | 2018-04-09 | 2019-02-06 | Владимир Владимирович Шубин | Преобразователь уровня напряжения |
RU2712422C1 (ru) * | 2019-02-26 | 2020-01-28 | Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов с ОКБ" | Высоковольтный преобразователь уровня напряжения |
RU2702979C1 (ru) * | 2019-03-14 | 2019-10-14 | Владимир Владимирович Шубин | Высоковольтный преобразователь уровня напряжения |
WO2020185116A1 (ru) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | Владимир Владимирович ШУБИН | Высоковольтный преобразователь уровня напряжения |
US11152941B2 (en) | 2019-03-14 | 2021-10-19 | Vladimir Vladimirovich SHUBIN | High-voltage voltage level converter |
RU2761172C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-12-06 | Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов Восток" | Трёхвходовой кмоп логический вентиль исключающее или/исключающее или-не |
RU2784457C1 (ru) * | 2022-06-23 | 2022-11-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) | Четырёхвходовой кмоп логический вентиль исключающее-или/исключающее-или-не |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2604054C1 (ru) | Преобразователь уровня напряжения | |
US9214933B2 (en) | Input/output circuit | |
Liu et al. | Design of 370-ps delay floating-voltage level shifters with 30-V/ns power supply slew tolerance | |
US9306553B2 (en) | Voltage level shifter with a low-latency voltage boost circuit | |
CN107223310B (zh) | 电平转换电路和指纹识别装置 | |
US7646233B2 (en) | Level shifting circuit having junction field effect transistors | |
Larsen et al. | High-voltage pulse-triggered SR latch level-shifter design considerations | |
US9762216B1 (en) | Level shifter circuit using boosting circuit | |
RU2679186C1 (ru) | Преобразователь уровня напряжения | |
US9263949B2 (en) | Voltage conversion circuit and electronic circuit | |
US8026770B2 (en) | Relaxation oscillator | |
RU2702979C1 (ru) | Высоковольтный преобразователь уровня напряжения | |
RU2632567C1 (ru) | Преобразователь уровня напряжения | |
RU2667798C1 (ru) | Преобразователь уровня напряжения | |
RU2642416C1 (ru) | Преобразователь логического уровня напряжения | |
RU2739487C1 (ru) | Преобразователь уровня напряжения | |
US20080024188A1 (en) | Junction field effect transistor level shifting circuit | |
RU2756445C1 (ru) | Преобразователь уровня напряжения | |
RU2712422C1 (ru) | Высоковольтный преобразователь уровня напряжения | |
US9264040B2 (en) | Low leakage CMOS cell with low voltage swing | |
RU2771447C1 (ru) | Элемент входного регистра | |
JP2010166457A (ja) | レベルシフト回路およびそれを備えた半導体装置 | |
US8723581B1 (en) | Input buffers | |
KR102221585B1 (ko) | Xor-xnor 로직회로 | |
US10855279B2 (en) | Data interface, chip, and chip system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180123 |