×
31.01.2020
220.017.fb62

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении быстродействия Цифровой КМОП схемы сдвига. Технический результат достигается за счёт схемы Высоковольтного преобразователя уровня напряжения, которая содержит: семь полевых транзисторов Р-типа (1-7) и семь транзисторов N-типа (8-14), вход сигнала IN, входы источников опорного напряжения VDD и VDD, инверсный выход , выводы питания высокого уровня напряжения VCC и VDD и низкого уровня напряжения VSS. 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(или) внутренних сигналов.

Известна Цифровая КМОП схема сдвига [1]. Это устройство предназначено для преобразования уровня напряжения входного сигнала с низкой амплитудой в выходной сигнал с уровнем напряжения высокой амплитуды (например, при сопряжении ТТЛ- и КМДП логических элементов).

Недостатком указанной выше схемы является низкое быстродействие. Низкое быстродействие схемы вызвано задержкой появления напряжения низкого уровня на затворах транзисторов защелки Р-типа, образующих обратную связь. Эта задержка вызвана разрядом узловых емкостей стоков и истоков транзисторов N- и Р-типа последовательно включенных между источником напряжения низкого уровня VSS и затворами транзисторов защелки Р-типа.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия Цифровой КМОП схемы сдвига.

Поставленная задача достигается тем, что в Цифровой КМОП схеме сдвига, содержащей полевые транзисторы Р-типа с первого по седьмой и N-типа с восьмого по четырнадцатый, вход сигнала IN, соединенный с затворами первого, восьмого и четырнадцатого транзисторов, вывод питания высокого уровня напряжения VCC, соединенный с истоком и подложкой первого транзистора, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный, с истоками и подложками второго и третьего транзисторов, вывод питания низкого уровня напряжения VSS, соединенный с истоками восьмого, тринадцатого и четырнадцатого транзисторов и подложками транзисторов с восьмого по четырнадцатый, инверсный выход , соединенный со стоками седьмого и десятого транзисторов, вход источника опорного напряжения VDD, соединенный с затворами четвертого, пятого, девятого и десятого транзисторов, вход источника опорного напряжения VDD, соединенный с затворами шестого, седьмого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов, причем стоки первого и восьмого транзисторов соединены с затвором тринадцатого, сток второго транзистора соединен с истоком и подложкой четвертого, сток которого соединен с истоком и подложкой шестого, сток шестого транзистора - со стоком девятого, а сток третьего транзистора соединен с истоком и подложкой пятого, сток которого соединен с истоком и подложкой седьмого, исток девятого транзистора соединен со стоком одиннадцатого, исток которого соединен со стоком тринадцатого, а исток десятого - со стоком двенадцатого, исток которого соединен со стоком четырнадцатого, затвор второго транзистора соединен со стоком пятого и истоком и подложкой седьмого транзисторов, а затвор третьего транзистора - со стоком четвертого и истоком и подложкой шестого транзисторов.

Таким образом, в предлагаемой схеме Высоковольтного преобразователя уровня напряжения, вследствие отличий от известного устройства, описанных выше, из цепочек последовательно соединенных транзисторов N- и Р-типа, включенных между источником напряжения низкого уровня VSS и затворами второго и третьего транзисторов Р-типа защелки, исключены транзисторы Р-типа - четвертый и пятый. Поэтому последовательные цепочки узловых емкостей по сравнению с Цифровой КМОП схемой сдвига, укорочены, и, следовательно, суммарное время разряда этих узловых емкостей уменьшено. Таким образом, напряжение низкого уровня поступает на затворы второго и третьего транзисторов быстрее, тем самым увеличивая быстродействие всей схемы Высоковольтного преобразователя уровня напряжения.

На Рисунке приведена схема предлагаемого Высоковольтного преобразователя уровня напряжения.

Предлагаемый Высоковольтный преобразователь уровня напряжения, содержит полевые транзисторы Р-типа с первого по седьмой (1-7) и N-типа - с восьмого по четырнадцатый (8-14), вход сигнала IN, соединенный с затворами транзисторов первого (1), восьмого (8) и четырнадцатого (14), вывод питания высокого уровня напряжения VCC, соединенный с истоком и подложкой первого транзистора (1), вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный, с истоками и подложками транзисторов второго (2) и третьего (3), вывод питания низкого уровня напряжения VSS, соединенный с истоками транзисторов восьмого (8), тринадцатого (13) и четырнадцатого (14) и подложками транзисторов с восьмого по четырнадцатый (8-14), инверсный выход , соединенный со стоками транзисторов седьмого (7) и десятого (10), вход источника опорного напряжения VDD, соединенный с затворами транзисторов четвертого (4), пятого (5), девятого (9) и десятого (10), вход источника опорного напряжения VDD, соединенный с затворами транзисторов шестого (6), седьмого (7), одиннадцатого (11) и двенадцатого (12). Причем стоки транзисторов первого (1) и восьмого (8) соединены с затвором тринадцатого (13), сток второго (2) транзистора соединен с истоком и подложкой четвертого (4), сток которого соединен с истоком и подложкой шестого (6), сток шестого (6) транзистора - со стоком девятого (9), а сток третьего транзистора (3) соединен с истоком и подложкой пятого (5), сток которого соединен с истоком и подложкой седьмого (7), исток девятого (9) транзистора соединен со стоком одиннадцатого (11), исток которого соединен со стоком тринадцатого (13), а исток десятого (10) - со стоком двенадцатого (12), исток которого соединен со стоком четырнадцатого (14), затвор второго (2) транзистора соединен со стоком пятого (5) транзистора и истоком и подложкой седьмого (7), а затвор третьего (3) транзистора - со стоком четвертого (4) транзистора и истоком и подложкой шестого (6).

Предлагаемый Высоковольтный преобразователь уровня напряжения представляет собой цифровое логическое устройство, предназначенное для преобразования входного сигнала с амплитудой от напряжения низкого уровня VSS («0») до напряжения логической единицы «1*» (VCC), в выходной сигнал с амплитудой от напряжения низкого уровня VSS («0») до напряжения логической «1», соответствующее напряжению питания высокого уровня напряжения VDD и работает следующим образом.

Исходное состояние. На вывод питания VSS и на вход IN подано напряжение низкого уровня, соответствующее напряжению логического «О», на вывод первого источника питания высокого уровня напряжения VCC - высокое напряжение, соответствующее для входного инвертора, выполненного на полевых транзисторах 1 и 8, напряжению логической «1*» и на вывод второго источника питания высокого уровня напряжения VDD - высокое напряжение, соответствующее выходному напряжению логической «1» Высоковольтного преобразователя уровня напряжения. Кроме того, на входе источника опорного напряжения VDD установлено напряжение, соответствующее двум третям напряжения высокого уровня VDD, а на входе VDD - напряжение, соответствующее одной трети напряжения высокого уровня VDD, вследствие чего транзисторы и N- и Р-типа, на затворы которых поступают эти опорные напряжения - всегда открыты. Так как вход IN соединен с затворами транзисторов Р-типа 1 и N-типа 8 и 14, а на нем установлено напряжение низкого уровня VSS («О»), то транзистор Р-типа 1 открыт, а транзисторы N-типа 8 и 14 - закрыты. Поэтому, через открытый транзистор 1 на затвор транзистора 13 поступает напряжение высокого уровня VCC («1*»), вследствие чего транзистор N-типа 13 - открыт.Так как на затворы транзисторов N-типа 11 и 12 и Р-типа 6 и 7 поступает напряжение высокого уровня VDD, а на затворы транзисторов N-типа 9 и 10 и Р-типа 4 и 5 - напряжение высокого уровня VDD, то транзисторы 4-7 и 9-12 - открыты. Кроме того, в результате действия предыдущего регенеративного цикла транзистор Р-типа 2 закрыт, а транзистор Р-типа 3 - открыт. Поэтому через открытые транзисторы 3, 5 и 7 на инверсном выходе Высоковольтного преобразователя уровня напряжения установлено напряжение высокого уровня VDD («1»).

В режиме преобразования высокого напряжения логической единицы «1*» (VCC) в напряжение низкого уровня VSS («0»), на вход IN, и следовательно, на затворы транзисторов Р-типа 1 и N-типа 8 и 14, поступает напряжение логической единицы «1*» (VCC). Поэтому транзистор 1 закрывается, а транзисторы 8 и 14 открываются и через них на затвор транзистора 13 и на исток транзистора N-типа 12 поступает напряжение низкого уровня VSS («О»), в результате чего транзистор N-типа 13 закрывается, а через открытые транзисторы N-типа 12 и 10 напряжение низкого уровня VSS («0») поступает на инверсный выход Высоковольтного преобразователя уровня напряжения. Кроме того, через открытый транзистор Р-типа 7 на затвор транзистора 2 поступает низкое напряжение, достаточное для того, чтобы транзистор 2 полностью открылся. Поэтому через открытые транзисторы Р-типа 2 и 4 на затвор транзистора Р-типа 3 поступает напряжение высокого уровня VDD («1»), в результате чего транзистор 3 закрывается, а защелка устанавливается в режим хранения.

При переходе Высоковольтного преобразователя уровня напряжения в исходное состояние и режим формирования на инверсном выходе напряжения высокого уровня VDD («1»), на вход IN, и, следовательно, на затворы транзисторов Р-типа 1 и N-типа 8 и 14, поступает напряжение низкого уровня VSS («0»). Поэтому транзистор 1 открывается, а транзисторы 8 и 14 закрываются. Через открытый транзистор 1 на затвор транзистора 13 поступает напряжение высокого уровня VCC («1*»), вследствие чего он открывается и через него на исток транзистора 11 поступает напряжение низкого уровня VSS («0»). Так как транзисторы N-типа 11 и 9 и Р-типа 6 открыты, то на затвор транзистора Р-типа 3 поступает напряжение низкого уровня, достаточное для того, чтобы транзистор 3 полностью открылся. Поэтому через открытые транзисторы Р-типа 3 и 5 на затвор транзистора Р-типа 2 поступает напряжение высокого уровня VDD («1»), в результате чего транзистор 2 закрывается, а защелка устанавливается в режим хранения. Кроме того, так как транзистор Р-типа 7 также открыт, то через него напряжение высокого уровня VDD («1») поступает на инверсный выход и схема Высоковольтного преобразователя уровня напряжения переходит в исходное состояние.

Таким образом, в предлагаемой схеме Высоковольтного преобразователя уровня напряжения, в отличие от Цифровой КМОП схемы сдвига в цепочках последовательно соединенных транзисторов N- и Р-типа, включенных между источником напряжения низкого уровня VSS и затворами транзисторов защелки Р-типа 2 и 3, количество транзисторов Р-типа - уменьшено. А именно, транзисторы Р-типа 4 и 5 - исключены. Поэтому последовательные цепочки узловых емкостей по сравнению с Цифровой КМОП схемой сдвига, укорочены, и, следовательно, суммарное время разряда этих узловых емкостей уменьшено. Так как, напряжение низкого уровня поступает на затворы транзисторов 2 и 3 быстрее, то быстродействие всей схемы Высоковольтного преобразователя уровня напряжения увеличивается.

Литература

1. CMOS Digital Level Shift Circuit: Patent № US 6099100 A / Won Kee Lee; assignee LG Semicon Co Ltd. - 8.08.2008.

Высоковольтный преобразователь уровня напряжения, содержащий полевые транзисторы Р-типа - с первого по седьмой и N-типа - с восьмого по четырнадцатый, вход сигнала IN, соединенный с затворами первого, восьмого и четырнадцатого транзисторов, вывод питания высокого уровня напряжения VCC, соединенный с истоком и подложкой первого транзистора, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками и подложками второго и третьего транзисторов, вывод питания низкого уровня напряжения VSS, соединенный с истоками восьмого, тринадцатого и четырнадцатого транзисторов и подложками транзисторов с восьмого по четырнадцатый, инверсный выход, соединенный со стоками седьмого и десятого транзисторов, вход источника опорного напряженияVDD, соединенный с затворами четвертого, пятого, девятого и десятого транзисторов, вход источника опорного напряженияVDD, соединенный с затворами шестого, седьмого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов, причем стоки первого и восьмого транзисторов соединены с затвором тринадцатого, сток второго транзистора соединен с истоком и подложкой четвертого, сток которого соединен с истоком и подложкой шестого, сток шестого транзистора - со стоком девятого, а сток третьего транзистора соединен с истоком и подложкой пятого, сток которого соединен с истоком и подложкой седьмого, исток девятого транзистора соединен со стоком одиннадцатого, исток которого соединен со стоком тринадцатого, а исток десятого - со стоком двенадцатого, исток которого соединен со стоком четырнадцатого, отличающийся тем, что затвор второго транзистора соединен со стоком пятого и истоком и подложкой седьмого транзисторов, а затвор третьего транзистора - со стоком четвертого и истоком и подложкой шестого транзисторов.
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-3 из 3.
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
19.01.2018
№218.016.0ba2

Преобразователь уровня напряжения

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632567
Дата охранного документа: 05.10.2017
17.08.2018
№218.016.7c23

Схема формирователя управляющих сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – повышение надежности и уменьшение массогабаритных показателей. Схема формирователя управляющих сигналов содержит двухвходовой логический элемент И-НЕ, выход которого является выходом сигнала Генерация-НЕ (), двухвходовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664014
Дата охранного документа: 14.08.2018
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
+ добавить свой РИД