本發(fā)明屬于一種電壓調(diào)節(jié)器，尤指一種可節(jié)省電路面積的電壓調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)：

1、請參閱圖1及圖2分別為傳統(tǒng)芯片的方塊圖及其訊號(hào)波形圖。如圖1所示，芯片100亦可為一電平移位器(level?shifter，lvsh)的芯片，其包含有多個(gè)輸入端11、多個(gè)輸出端12及兩個(gè)電源端13、14。其中一輸入端11用以輸入stvi訊號(hào)，其為周期性的脈沖訊號(hào)(pulsesignal)。其中一輸出端12用以輸出stvo訊號(hào)。stvo訊號(hào)預(yù)設(shè)為低準(zhǔn)位(low?level)狀態(tài)。其中一電源端13連接第一電壓源vin，而另一電源端14連接第二電壓源vgh。第一電壓源vin為低壓電源，其電壓范圍為2.5v至5v。第二電壓源vgh為高壓電源，其電壓范圍為20v至45v。

2、如圖1及圖2所示，當(dāng)?shù)谝浑妷涸磛in與第二電壓源vgh提供至芯片100且第一電壓源vin與第二電壓源vgh開始爬升時(shí)，芯片100處于開機(jī)(power?on)狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝浑妷涸磛in與第二電壓源vgh分別上升至高的電壓狀態(tài)時(shí)，芯片100開始偵測所輸入的stvi訊號(hào)是否存在上升緣(rising?edge)。若偵測到stvi訊號(hào)的上升緣，則芯片100進(jìn)入正常操作模式(normal?operation)，且所輸出的stvo訊號(hào)同相于stvi訊號(hào)，如stvi訊號(hào)為h，stvo訊號(hào)也跟著h；或stvi訊號(hào)為l，stvo訊號(hào)也跟著l。

3、接續(xù)，當(dāng)?shù)谝浑妷涸磛in開始下降且低于電壓門坎值(threshold)時(shí)，芯片100進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)(power?off)，stvo訊號(hào)轉(zhuǎn)態(tài)為高準(zhǔn)位并維持在高準(zhǔn)位。再者，當(dāng)芯片100在關(guān)機(jī)完全停止前，部份工作仍待完成，因此芯片100內(nèi)部的邏輯電路仍需一段運(yùn)作時(shí)間。為提供這段運(yùn)作時(shí)間所需的工作電壓，芯片100內(nèi)部可以設(shè)置電壓調(diào)節(jié)器(regulator)。當(dāng)芯片100剛進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，第二電壓源vgh仍會(huì)維持一段時(shí)間在高的電壓狀態(tài)，因此，電壓調(diào)節(jié)器將對第二電壓源vgh進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便產(chǎn)生芯片100內(nèi)部的邏輯電路繼續(xù)運(yùn)作所需的工作電壓vcc。

4、請參閱圖3及圖4分別為傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器的方塊圖及電路圖。如圖3所示，電壓調(diào)節(jié)器200以第二電壓源vgh作為供電電源，透過第二電壓源vgh來產(chǎn)生工作電壓vcc。工作電壓vcc通常設(shè)計(jì)為3v或1.8v。

5、由于第二電壓源vgh的電位很高，且芯片100又希望能降低第二電壓源vgh之耗電。故，電壓調(diào)節(jié)器200的內(nèi)部通常會(huì)設(shè)置一個(gè)較大阻值的電阻，如采用mohm(megaohms)以上的電阻。

6、圖4所示，電壓調(diào)節(jié)器200包括前端電路30、電流鏡電路總成40及輸出電路50。前端電路30包括第一晶體管m1、第二晶體管m2、第三晶體管m3及電阻r1。第一晶體管m1、第二晶體管m2及第三晶體管m3分別為nmos晶體管且連接成二極管的形式，如m1、m2、m3晶體管的閘級與汲極連接。第一晶體管m1、第二晶體管m2及第三晶體管m3依序串接在電阻r1與接地間。電阻r1的一端連接第一晶體管m1，而另一端連接第二電壓源vgh。再者，第一晶體管m1與電阻r1連接在形成有第一電壓va的第一節(jié)點(diǎn)301上。

7、電流鏡電路總成40包括第一高壓晶體管hvm1、第二高壓晶體管hvm2、第三高壓晶體管hvm3、第四晶體管m4、第五晶體管m5及第六晶體管m6。第一高壓晶體管hvm1及第二高壓晶體管hvm2分別為pmos晶體管，而第三高壓晶體管hvm3、第四晶體管m4、第五晶體管m5及第六晶體管m6分別為nmos晶體管。第一高壓晶體管hvm1及第二高壓晶體管hvm2組成為電流鏡(current?mirror)。第三高壓晶體管m3的閘極連接第一節(jié)點(diǎn)301，汲極連接第一高壓晶體管hvm1的汲極與閘級以及第二高壓晶體管hvm2的閘級，而源極接地。第四晶體管m4、第五晶體管m5及第六晶體管m6分別為nmos晶體管且連接成二極管的形式，如m4、m5、m6晶體管的閘級與汲極連接。第四晶體管m4、第五晶體管m5及第六晶體管m6依序串接在第二高壓晶體管hvm2的汲極與接地間。再者，第四晶體管m4與第二高壓晶體管hvm2連接在一形成有一第二電壓vb的第二節(jié)點(diǎn)401上。

8、輸出電路50為第四高壓晶體管hvm4。第四高壓晶體管hvm4的汲極連接第二電壓源vgh，閘極連接第二節(jié)點(diǎn)401，而源極接地。

9、當(dāng)?shù)诙妷涸磛gh供電至電阻r1與第一、第二、第三晶體管m1、m2、m3時(shí)，電阻r1與第一、第二、第三晶體管m1、m2、m3間流通有一前端電流ia，并在第一節(jié)點(diǎn)211上產(chǎn)生有第一電壓va。當(dāng)?shù)谝浑妷簐a大于或等于第三高壓晶體管hvm3的vth時(shí)，驅(qū)動(dòng)第三高壓晶體管hvm3導(dǎo)通，以在第一高壓晶體管hvm1及第三高壓晶體管hvm3上形成有第一電流i1。通過電流鏡的電路設(shè)計(jì)，第二高壓晶體管hvm2映射第一高壓晶體管hvm1上的第一電流i1，以在第四、第五、第六晶體管m4、m5、m6流通有第一電流i1，并在第二節(jié)點(diǎn)231上產(chǎn)生第二電壓vb。當(dāng)?shù)诙妷簐b大于或等于第四高壓晶體管hvm4的vth時(shí)，第四高壓晶體管hvm4形成有第二電流i2而在其源極上產(chǎn)生工作電壓vcc。

10、承上所述，傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器200以電阻r1及三顆晶體管m1、m2、m3來設(shè)計(jì)前端電路30。電阻r1流經(jīng)的前端電流為ia＝(vgh-vgs*3)/r1，其中vgs為晶體管的閘極(gate)至源極(source)間之跨壓。假設(shè)vgs＝1v，vgh＝45v，若想將前端電流為ia限制在5ua，則所需要的電阻r1為(45-1*3)/5u＝8.4mohm。在沒有hr光罩(high?resistance)的制程下，這個(gè)大電阻值的電阻r1必具有一定的面積，進(jìn)而加大了電壓調(diào)節(jié)器200的電路面積。于此，若芯片100采用這較大電路面積的電壓調(diào)節(jié)器200，芯片100的尺寸將無法有效地縮小，而降低了產(chǎn)品競爭力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以往電壓調(diào)節(jié)器利用mohm的大電阻來進(jìn)行部分電路的設(shè)計(jì)，然而，mohm的大電阻具有一定的面積而加大了整體的電路面積。為此，本發(fā)明電壓調(diào)節(jié)器的目的在于可維持原有調(diào)節(jié)電壓的功能下，以二極管及/或電容等等具較小面積的電子組件來取代mohm的大電阻，以此方式進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，將可有效地節(jié)省電壓調(diào)節(jié)器的電路面積，以便提升產(chǎn)品的競爭力。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，包括：前端電路，包括一第一二極管及一第一電容，第一二極管的正極連接一第一電壓源，而負(fù)極與第一電容共連接至一第一節(jié)點(diǎn)；電流鏡電路總成，包括一第一高壓晶體管、一第二高壓晶體管、一第三高壓晶體管及三個(gè)連接成二極管形式的晶體管；第一高壓晶體管及第二高壓晶體管組成為一電流鏡，第一高壓晶體管的源極與第二高壓晶體管的源極分別連接一第二電壓源；第三高壓晶體管的閘極連接第一節(jié)點(diǎn)、汲極連接第一高壓晶體管的汲極與閘級以及第二高壓晶體管的閘極，而源極接地；三個(gè)連接成二極管形式的晶體管依序串接在第二高壓晶體管的汲極與接地間，且與第二高壓晶體管的汲極連接在一形成有一第二電壓的第二節(jié)點(diǎn)上；及輸出電路包括一第四高壓晶體管，第四高壓晶體管的汲極連接第二電壓源，閘極連接第二節(jié)點(diǎn)，而源極接地；其中第一電壓源透過第一二極管供電至第一節(jié)點(diǎn)，第一電容用以儲(chǔ)存電能，第一節(jié)點(diǎn)形成有一第一電壓；以第一電壓驅(qū)使第三高壓晶體管的導(dǎo)通，而在第一高壓晶體管及第三高壓晶體管上流通有一第一電流；通過電流鏡的設(shè)計(jì)，第二高壓晶體管映像第一高壓晶體管上的第一電流，以在三個(gè)連接成二極管形式的晶體管流通有第一電流，并在第二節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生一第二電壓；以第二電壓驅(qū)使第四高壓晶體管的導(dǎo)通，在第四高壓晶體管的源極上產(chǎn)生一工作電壓。較佳地，電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)在一芯片中而成為芯片的內(nèi)部電路，電壓調(diào)節(jié)器用以調(diào)節(jié)出芯片內(nèi)部的邏輯電路運(yùn)作所需的工作電壓。

4、較佳地，芯片為電平移位器，第一電壓源為芯片的低壓電源，而第二電壓源為芯片的高壓電源。

5、較佳地，芯片處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，第一電壓源終止供電，第一節(jié)點(diǎn)上所產(chǎn)生的第一電壓透過第一電容所儲(chǔ)存的電能而繼續(xù)維持一段時(shí)間在高的電位狀態(tài)。

6、較佳地，電壓調(diào)節(jié)器在芯片進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)后提供工作電壓的時(shí)間長度將由第一電容的電容值與第一節(jié)點(diǎn)上的漏電流所決定。

7、另外，本發(fā)明又提供一種電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，包括：前端電路，包括一第一二極管及一第二二極管，第一二極管的正極連接一第一電壓源，第二二極管的正極連接一工作電壓而負(fù)極與第一二極管的負(fù)極共連接至一第一節(jié)點(diǎn)；電流鏡電路總成，包括一第一高壓晶體管、一第二高壓晶體管、一第三高壓晶體管及三個(gè)連接成二極管形式的晶體管；第一高壓晶體管及第二高壓晶體管組成為一電流鏡，第一高壓晶體管的源極與第二高壓晶體管的源極分別連接一第二電壓源；第三高壓晶體管的閘極連接第一節(jié)點(diǎn)、汲極連接第一高壓晶體管的汲極與閘級以及第二高壓晶體管的閘極，而源極接地；三個(gè)連接成二極管形式的晶體管依序串接在第二高壓晶體管的汲極與接地間，且與第二高壓晶體管的汲極連接在一形成有一第二電壓的第二節(jié)點(diǎn)上；及輸出電路包括一第四高壓晶體管，第四高壓晶體管的汲極連接第二電壓源，閘極連接第二節(jié)點(diǎn)，而源極接地且連接第二二極管的正極；其中第一電壓源透過第一二極管供電至第一節(jié)點(diǎn)或工作電壓透過第二二極管供電至第一節(jié)點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)形成有一第一電壓；以第一電壓驅(qū)使第三高壓晶體管的導(dǎo)通，而在第一高壓晶體管及第三高壓晶體管上流通有一第一電流；通過電流鏡的設(shè)計(jì)，第二高壓晶體管映像第一高壓晶體管上的第一電流，以在三個(gè)連接成二極管形式的晶體管流通有第一電流，并在第二節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生一第二電壓；以第二電壓驅(qū)使第四高壓晶體管的導(dǎo)通，在第四高壓晶體管的源極上產(chǎn)生工作電壓。

8、較佳地，芯片處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，第一電壓源終止供電，若第二電壓源仍維持在高的電壓狀態(tài)，在第四高壓晶體管的源極上產(chǎn)生工作電壓，工作電壓回授輸入至第二二極管且透過第二二極管繼續(xù)供電至第一節(jié)點(diǎn)而使第一節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生第一電壓。

9、由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果為：

10、本發(fā)明電壓調(diào)節(jié)器在于可維持原有調(diào)節(jié)電壓的功能下，以二極管及/或電容等等具較小面積的電子組件來取代原本mohm的大電阻，以此方式進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，將可有效地節(jié)省電壓調(diào)節(jié)器的電路面積，以便提升產(chǎn)品的競爭力。