19.01.2018
218.016.0ba2

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002632567
Дата охранного документа
05.10.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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: семь полевых транзисторов P-типа (1-7) и пять N-типа (8-12), 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.
Реферат Свернуть Развернуть

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 низко-проводящую 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 P-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 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.

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.

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.

На чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя уровня напряжения.

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).

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 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).

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).

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.

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 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.

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.

Преобразователь уровня напряжения, содержащий полевые транзисторы Р-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, затвор шестого транзистора соединен со стоками транзисторов седьмого и одиннадцатого, затворы которых соединены между собой, отличающийся тем, что в него 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.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 30.
20.02.2013
№216.012.2833

Полный сумматор

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении многоразрядных быстродействующих сумматоров и АЛУ. Техническим результатом является повышение надежности и уменьшение габаритов устройства. Сумматор содержит восемь полевых транзисторов Р-типа, восемь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475811
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.02.2014
№216.012.a021

Способ обнаружения несанкционированных отводов сигнала с одномодовых оптических волокон

Изобретение относится к способам контроля волоконно-оптических линий передачи на основе одномодовых оптических волокон и может быть использовано в качестве способа отделения локальных дефектов, образованных несанкционированными отводами, от локальных дефектов, вызванных неразъемными оптическими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506701
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.07.2014
№216.012.de7b

Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи

Изобретение относится к защищенным волоконно-оптическим системам передачи и может быть использовано в качестве дуплексного волоконно-оптического канала передачи информации ограниченного доступа по неконтролируемой территории. Технический результат состоит в повышении скорости передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522741
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.dea8

Конструкция кварцевой ампулы для диффузии легирующих примесей в кремний (диффузии мышьяка) с встроенным приспособлением для управления скоростью последиффузионного охлаждения кремниевых р-п-структур

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, в частности к технологии изготовления р-п-переходов в кремнии методом "закрытой трубы" - методом откачанной запаянной кварцевой ампулы. Кварцевая ампула для диффузии легирующих примесей в кремний методом закрытой трубы состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522786
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.df13

Устройство контроля волоконно-оптических линий

Изобретение относится к устройствам контроля потерь в волоконно-оптических линиях и может быть использовано в качестве универсального технического средства защиты информации ограниченного доступа, передаваемой по неконтролируемой территории. Техническим результатом является создание устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522893
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.01.2015
№216.013.19c7

Способ управления и стабилизации скорости последиффузионного (диффузия мышьяка) охлаждения низковольтных (~6в) кремниевых планарных структур прецизионных стабилитронов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, в частности к технологии изготовления р-n-переходов в кремнии методом "закрытой трубы" - методом откачанной запаянной кварцевой ампулы. При управлении и стабилизации скорости последиффузионного охлаждения низковольтных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538027
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.02.2015
№216.013.22f4

Устройство управления освещением по среднему значению тока

Предлагаемое изобретение относится к области контроля и регулирования искусственного освещения с применением мощных светодиодов при питании от внешних источников постоянного тока. Технический результат - увеличение срока службы светодиодов и точности регулирования силы тока за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540401
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.06.2015
№216.013.5b10

Схема управления элементом манчестерской цепи переноса

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения надежных, портативных, многоразрядных, быстродействующих сумматоров, построенных по схеме «Манчестерская цепь переноса» (Manchester Carry Chain). Техническим результатом является повышение надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554853
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.09.2015
№216.013.79bd

Схема управления элементом манчестерской цепи переноса

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения надежных, портативных, многоразрядных, быстродействующих сумматоров, построенных по схеме «Манчестерская цепь переноса» (Manchester Carry Chain). Технический результат заключается в повышении надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562754
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.01.2016
№216.013.9f25

Устройство защиты светодиодов от перегрузок

Изобретение относится к области электронной техники. Техническим результатом является повышение надежности, снижение потерь и улучшение динамических показателей, таких как уровень перенапряжения и интервал переходного процесса, при деструктивных воздействиях и в момент подключения светодиодов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572378
Дата охранного документа: 10.01.2016
Показаны записи 1-10 из 39.
10.02.2014
№216.012.a021

Способ обнаружения несанкционированных отводов сигнала с одномодовых оптических волокон

Изобретение относится к способам контроля волоконно-оптических линий передачи на основе одномодовых оптических волокон и может быть использовано в качестве способа отделения локальных дефектов, образованных несанкционированными отводами, от локальных дефектов, вызванных неразъемными оптическими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506701
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.07.2014
№216.012.de7b

Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи

Изобретение относится к защищенным волоконно-оптическим системам передачи и может быть использовано в качестве дуплексного волоконно-оптического канала передачи информации ограниченного доступа по неконтролируемой территории. Технический результат состоит в повышении скорости передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522741
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.dea8

Конструкция кварцевой ампулы для диффузии легирующих примесей в кремний (диффузии мышьяка) с встроенным приспособлением для управления скоростью последиффузионного охлаждения кремниевых р-п-структур

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, в частности к технологии изготовления р-п-переходов в кремнии методом "закрытой трубы" - методом откачанной запаянной кварцевой ампулы. Кварцевая ампула для диффузии легирующих примесей в кремний методом закрытой трубы состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522786
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.df13

Устройство контроля волоконно-оптических линий

Изобретение относится к устройствам контроля потерь в волоконно-оптических линиях и может быть использовано в качестве универсального технического средства защиты информации ограниченного доступа, передаваемой по неконтролируемой территории. Техническим результатом является создание устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522893
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.01.2015
№216.013.19c7

Способ управления и стабилизации скорости последиффузионного (диффузия мышьяка) охлаждения низковольтных (~6в) кремниевых планарных структур прецизионных стабилитронов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, в частности к технологии изготовления р-n-переходов в кремнии методом "закрытой трубы" - методом откачанной запаянной кварцевой ампулы. При управлении и стабилизации скорости последиффузионного охлаждения низковольтных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538027
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.02.2015
№216.013.22f4

Устройство управления освещением по среднему значению тока

Предлагаемое изобретение относится к области контроля и регулирования искусственного освещения с применением мощных светодиодов при питании от внешних источников постоянного тока. Технический результат - увеличение срока службы светодиодов и точности регулирования силы тока за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540401
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.06.2015
№216.013.5b10

Схема управления элементом манчестерской цепи переноса

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения надежных, портативных, многоразрядных, быстродействующих сумматоров, построенных по схеме «Манчестерская цепь переноса» (Manchester Carry Chain). Техническим результатом является повышение надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554853
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.09.2015
№216.013.79bd

Схема управления элементом манчестерской цепи переноса

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения надежных, портативных, многоразрядных, быстродействующих сумматоров, построенных по схеме «Манчестерская цепь переноса» (Manchester Carry Chain). Технический результат заключается в повышении надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562754
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.01.2016
№216.013.9f25

Устройство защиты светодиодов от перегрузок

Изобретение относится к области электронной техники. Техническим результатом является повышение надежности, снижение потерь и улучшение динамических показателей, таких как уровень перенапряжения и интервал переходного процесса, при деструктивных воздействиях и в момент подключения светодиодов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572378
Дата охранного документа: 10.01.2016
20.02.2016
№216.014.cf2e

Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна

Изобретение относится к способам непрерывного контроля оптических волокон (ОВ) и может быть использовано в качестве алгоритма для программного обеспечения контроллера системы защиты ВОСП информации ограниченного доступа. Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна, который...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575303
Дата охранного документа: 20.02.2016

Похожие РИД в системе