專利名稱：電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，該電路包括把輸入數(shù)據(jù)信號反相的CMOS反相器和轉(zhuǎn)換已反相的數(shù)據(jù)信號的電壓值的觸發(fā)器鎖存電路，尤其涉及在觸發(fā)器鎖存電路中能夠?qū)崿F(xiàn)高速觸發(fā)動作的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路。
電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路包括把輸入數(shù)據(jù)信號反相的CMOS反相器和轉(zhuǎn)換已反相的數(shù)據(jù)信號電壓值的觸發(fā)器鎖存電路，它用于把外部提供的輸入數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換輸出為不同電位值的反相數(shù)據(jù)信號。參考圖5，圖中說明一種常規(guī)電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，該緩沖電路包括反相器部分1和電平轉(zhuǎn)換觸發(fā)器部分2。反相器部分1有一個由p-溝道MOS晶體管M1和n-溝道MOS晶體管M2組成的CMOS反相器，電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸入節(jié)點(diǎn)IN與p-溝道MOS晶體管M1和n-溝道MOS晶體管M2的柵極連接，電源電壓VCC1給p-溝道MOS晶體管M1的源極提供電源，n-溝道MOS晶體管M2的源極接地。p-溝道MOS晶體管M1和n-溝道MOS晶體管M2的漏極接在一起，反相器部分1的輸出端接到電平變換觸發(fā)器部分2中的n-溝道MOS晶體管M4的柵極，電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸入節(jié)點(diǎn)IN還與電平轉(zhuǎn)換觸發(fā)器部分2中的n-溝道MOS晶體管M6連接。
電平轉(zhuǎn)換觸發(fā)器部分2中有一個觸發(fā)器鎖存電路，該電路包括p-溝道MOS晶體管M3、n-溝道MOS晶體管M4、p-溝道MOS晶體管M5和n-溝道MOS晶體管M6。p-溝道MOS晶體管M3和M5的源極接電源電壓VCC2，VCC2獨(dú)立于VCC1。晶體管M3和M5的柵極分別與n-溝道MOS晶體管M6和M4的漏極連接。
p-溝道MOS晶體管M3和n-溝道MOS晶體管M4的漏極接在一起，p-溝道MOS晶體管M5和n-溝道MOS晶體管M6的漏極一起連接到電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)OUT，n-溝道MOS晶體管M6和M4的源極接地。
當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN為高電平時，p-溝道MOS晶體管M1截止，n-溝道MOS晶體管M2導(dǎo)通，因此反相器部分1的輸出被維持在低電平。這樣，n-溝道MOS晶體管M4和M6分別截止和導(dǎo)通，從而輸出節(jié)點(diǎn)OUT為低電平(0V)。
當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN為低電平時，p-溝道MOS晶體管M1導(dǎo)通，n-溝道MOS晶體管M2截止，因此反相器部分1的輸出被維持在高電平。因此，n-溝道MOS晶體管M4和M6分別導(dǎo)通和截止，所以p-溝道MOS晶體管M5由于其柵極為低電平而導(dǎo)通，從而使輸出節(jié)點(diǎn)OUT為高電平。
如上所述，從輸入節(jié)點(diǎn)IN輸入的數(shù)據(jù)信號通過反相器部分1后被反相，并且由電平變換觸發(fā)器部分2根據(jù)電源電壓VCC2對反相數(shù)據(jù)的電平進(jìn)行變換。
當(dāng)在輸入節(jié)點(diǎn)IN上出現(xiàn)一個從低電平到高電平或著從高電平到低電平的信號轉(zhuǎn)變時，電平變換觸發(fā)器部分2產(chǎn)生觸發(fā)動作，從而在輸出節(jié)點(diǎn)OUT上產(chǎn)生一個從高電平到低電平或從低電平到高電平的過渡信號。
在上述的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路中，若電平變換觸發(fā)器部分2中的p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力相等(即平衡)，則在電平變換觸發(fā)器部分2中的觸發(fā)動作需要較長的轉(zhuǎn)換時間，有時其甚至不產(chǎn)生觸發(fā)動作。
因此，在電平變換觸發(fā)器部分2的設(shè)計中，把一個非平衡狀態(tài)引入p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管之間的驅(qū)動能力中。在圖5中，電平變換觸發(fā)器部分2中的n-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力設(shè)計的要比p-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力大一些。
更具體地說，MOS晶體管的驅(qū)動能力通常取決于MOS晶體管的源-漏極電流，從而取決于MOS晶體管柵極的寬度和長度。較寬的柵極提供的驅(qū)動能力較大，反之較長的柵極提供的驅(qū)動能力較小。另外，若n-溝道MOS晶體管和p-溝道MOS晶體管的柵極寬度相等，則通常n-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力要比p-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力大一些。因此，為了獲得相同的驅(qū)動能力，將p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管的柵極寬度近似設(shè)置為2∶1(例如柵極寬度分別為10μm和5μm)。在圖5的緩沖電路中，通常預(yù)先設(shè)定p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管的柵極設(shè)置寬度，例如分別設(shè)定為6μm和5μm，從而獲得n-溝道MOS晶體管較大的驅(qū)動能力。
在上述的結(jié)構(gòu)中，n-溝道MOS晶體管M4和M6的驅(qū)動能力比p-溝道MOS晶體管M3和M5的驅(qū)動能力要大一些，以便在輸出節(jié)點(diǎn)OUT上獲得一個從高電平到低電平的平滑且快速的數(shù)據(jù)變換，并降低信號從高電平到低電平變換(或觸發(fā)動作)期間的開啟電流。
然而在圖5的緩沖電路中，在反相器部分1中輸入節(jié)點(diǎn)IN上的輸入數(shù)據(jù)從高電平到低電平變換的情況下，實際上如圖6所示，上述的非平衡狀態(tài)導(dǎo)致電平變換觸發(fā)器部分2中的輸出節(jié)點(diǎn)OUT上的數(shù)據(jù)從低電平到高電平的變換很慢，另外在某些情況下，輸出節(jié)點(diǎn)OUT自身并沒有成功地產(chǎn)生變換。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種能解決上述問題的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，當(dāng)信號在緩沖電路輸出節(jié)點(diǎn)上從低電平到高電平及以從高電平到低電平變換的情況下，獲得電平變換觸發(fā)器部分2的快速觸發(fā)動作。
在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明提供一種電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，該電路包括反相器部分、電平變換觸發(fā)器部分和延時驅(qū)動部分。反相器部分將輸入到其中的數(shù)據(jù)信號反相。電平變換觸發(fā)器部分包括含有一對p-溝道晶體管和一對n-溝道晶體管的觸發(fā)器鎖存電路，這兩對晶體管形成各包括一個p-溝道晶體管和一個n-溝道晶體管的第一、二支路，電平變換觸發(fā)器部分接收數(shù)據(jù)信號和反相的數(shù)據(jù)信號，將反相數(shù)據(jù)信號的電壓值進(jìn)行變換，并將變換后反相數(shù)據(jù)信號的電壓值輸出。
在電平變換觸發(fā)器部分中，與常規(guī)電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路相同，在p-溝道晶體管和n-溝道晶體管的驅(qū)動能力之間引入一個非平衡狀態(tài)。延時驅(qū)動部分包括一個延時部件和一對串聯(lián)的牽引晶體管，這對串聯(lián)的牽引晶體管轉(zhuǎn)換系數(shù)與電平變換觸發(fā)器部分中驅(qū)動能力較小的晶體管的轉(zhuǎn)換系數(shù)相同。延時驅(qū)動部分對電平變換觸發(fā)器部分中的晶體管驅(qū)動能力進(jìn)行助推，電平變換觸發(fā)器部分中的晶體管對于電平變換觸發(fā)器的觸發(fā)動作的驅(qū)動能力較小。
在本發(fā)明的第一方案中，電平變換觸發(fā)器部分中的n-溝道晶體管驅(qū)動能力較小，因此，用n-溝道MOS晶體管構(gòu)成延時驅(qū)動部分中的牽引對管。電平變換觸發(fā)器部分包括含有第一p-溝道晶體管和第一n-溝道晶體管串聯(lián)的第一支路及第二p-溝道晶體管和第二n-溝道晶體管串聯(lián)的第二支路。經(jīng)過反相的數(shù)據(jù)信號加在第一n-溝道晶體管的柵極，第一n-溝道晶體管的源極接地。數(shù)據(jù)信號加在第二n-溝道晶體管的柵極，第二n-溝道晶體管的源極接地。電源電壓加在第一p-溝道晶體管的源極，用于變換反相數(shù)據(jù)信號電壓值，第一p-溝道晶體管的柵極與第二n-溝道晶體管的漏極連接的同時與電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)連接，第一p-溝道晶體管的漏極與第一n-溝道晶體管的漏極接在一起。
電源電壓加在第二p-溝道晶體管的源極，用于變換反相數(shù)據(jù)信號電壓值，第二p-溝道晶體管的柵極接到第一n-溝道晶體管的漏極，第二p-溝道晶體管的漏極與第二n-溝道晶體管的漏極接在一起。延時驅(qū)動部分包括串聯(lián)的第三、第四p-溝道晶體管和一個延時部件。電源電壓加在第三p-溝道晶體管的源極，用于變換反相數(shù)據(jù)信號電壓值，第三p-溝道晶體管的柵極與第二p-溝道晶體管的柵極連接。第四p-溝道晶體管的源極與第三p-溝道晶體管的漏極連接，第四p-溝道晶體管的漏極與電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)連接，同時還與第二p-溝道晶體管和第二n-溝道晶體管的漏極連接。延時部件接在電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)和第四p-溝道晶體管的柵極之間，其按預(yù)定的延時時間把轉(zhuǎn)換的反相數(shù)據(jù)信號的電平值傳送到第四p-溝道晶體管的柵極。
延時部件的延時時間的設(shè)置最好長于電平變換觸發(fā)器部分中的較慢觸發(fā)動作所需要的時間。
在本發(fā)明的第二方案中，引入非平衡狀態(tài)使得p-溝道晶體管的驅(qū)動能力大于電平變換觸發(fā)器部分中的n-溝道晶體管的驅(qū)動能力。在這種結(jié)構(gòu)中，反相數(shù)據(jù)信號加在第一p-溝道晶體管的柵極，電源電壓加在第一p-溝道晶體管的源極，用于變換反相數(shù)據(jù)信號電壓值。數(shù)據(jù)信號加在第二p-溝道晶體管的柵極，電源電壓加在第二p-溝道晶體管的源極，用于變換反相數(shù)據(jù)信號電壓值。第一n-溝道晶體管的源極接地，第一n-溝道晶體管的漏極與第一p-溝道晶體管的漏極連接，第一n-溝道晶體管的柵極與第二p-溝道晶體管的漏極連接的同時還與電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)連接。第二n-溝道晶體管的源極接地，第二n-溝道晶體管的漏極與第二p-溝道晶體管的漏極連接，第二n-溝道晶體管的柵極與第一p-溝道晶體管的漏極連接。
延時驅(qū)動部分包括串聯(lián)的第三、第四n-溝道晶體管和一個延時部件，第三n-溝道晶體管的源極接地，第三n-溝道晶體管的柵極與第二n-溝道晶體管的柵極連接，第四n-溝道晶體管的源極與第三n-溝道晶體管的漏極連接，第四n-溝道晶體管的漏極與電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)連接的同時還與第二p-溝道晶體管和第二n-溝道晶體管的漏極連接。延時部件接在電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)和第四n-溝道晶體管的柵極之間，其將反相數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換電平按預(yù)定的延遲時間傳送到第四n-溝道晶體管的柵極。
延時部件的延時時間的設(shè)置最好長于電平變換觸發(fā)器部分中的較慢觸發(fā)動作所需要的時間。
從以下參照附圖的描述中，本發(fā)明的上述及其它的目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將更加明了。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明第一具體實施例的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的電路圖；圖2是說明圖1中電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路中延時驅(qū)動部分的電路圖；圖3是說明圖1中電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路輸入輸出的時序圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明第二具體實施例的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的電路圖；圖5是說明常規(guī)電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的電路圖；圖6是說明圖5中電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路輸入輸出的時序圖；現(xiàn)在參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，所有附圖中基本原理相同的組成部分都用同樣的參考標(biāo)號來表示。
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明第一具體實施例的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路包括反相器部分1和與圖5中常規(guī)電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路相同的電平變換觸發(fā)器部分2。本發(fā)明具體實施例的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路進(jìn)一步還包括一個延時驅(qū)動部分3。延時驅(qū)動部分3包括一對p-溝道牽引MOS晶體管M7和M8，M7和M8串聯(lián)在電源電壓VCC2和電平變換觸發(fā)器部分2的輸出節(jié)點(diǎn)之間。延時部件4的輸入端連接到輸出節(jié)點(diǎn)OUT，其輸出端連接到節(jié)點(diǎn)B上的MOS晶體管M8的柵極。延時部件4包括一個如圖2所示的非門級聯(lián)回路。圖2中的各個非門可包括一個與反相器部分1相同的實現(xiàn)反相的CMOSFET。
反相器部分1由包括p-溝道MOS晶體管M1和n-溝道MOS晶體管M2的CMOS反相器來實現(xiàn)。電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸入節(jié)點(diǎn)IN與p-溝道MOS晶體管M1和n-溝道MOS晶體管M2的柵極連接，電源電壓VCC1加到p-溝道MOS晶體管M1的源極，n-溝道MOS晶體管M2的源極接地，p-溝道MOS晶體管M1和n-溝道MOS晶體管M2的漏極接在一起，反相器部分1的輸出端提供給電平變換觸發(fā)器部分2中的n-溝道MOS晶體管M4的柵極。電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸入節(jié)點(diǎn)IN還與電平變換觸發(fā)器部分2中的n-溝道MOS晶體管M6連接。
電平變換觸發(fā)器部分2由含有一對支路的觸發(fā)鎖存電路實現(xiàn)，第一支路包括串聯(lián)的p-溝道MOS晶體管M3和n-溝道MOS晶體管M4；第二支路包括串聯(lián)的p-溝道MOS晶體管M5和n-溝道MOS晶體管M6，獨(dú)立于電源電壓VCC1的電源電壓VCC2加到p-溝道MOS晶體管M3和M5的源極，MOS晶體管M3和M5柵極分別與n-溝道MOS晶體管M4和M6的漏極連接，p-溝道MOS晶體管M3和n-溝道MOS晶體管M4的漏極接在一起。p-溝道MOS晶體管M5和n-溝道MOS晶體管M6的漏極一起接到電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)OUT，n-溝道MOS晶體管M4和M6的源極接地，第一支路和第二支路相連以實現(xiàn)第一支路和第二支路之間的觸發(fā)功能。
若電平變換觸發(fā)器部分2中的p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力相等(即平衡)，則電平變換觸發(fā)器部分2的觸發(fā)動作需要較長的時間，有時甚至其本身不產(chǎn)生觸發(fā)動作。因此，在電平變換觸發(fā)器部分2的MOS晶體管的驅(qū)動能力中引入非平衡狀態(tài)，電平變換觸發(fā)器部分2中的n-溝道MOS晶體管M4和M6的驅(qū)動能力比p-溝道MOS晶體管M3和M5的驅(qū)動能力設(shè)計的要大些。
MOS晶體管的驅(qū)動能力通常取決于它的源-漏極電流，即取決于MOS晶體管柵極的寬度和長度。較寬的柵極提供的驅(qū)動能力較大，反之較長的柵極提供的驅(qū)動能力較小。另外，若n-溝道MOS晶體管和p-溝道MOS晶體管的柵極寬度相等，則通常n-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力要比p-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力大一些。因此，為了將p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管的驅(qū)動能力設(shè)置得相同，p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管的柵極寬度近似設(shè)置為2∶1(例如柵極寬度分別為10μm和5μm)。
因此在本實施例中，n-溝道MOS晶體管M4和M6的驅(qū)動能力設(shè)置的比p-溝道MOS晶體管M3和M5的驅(qū)動能力要大一些，例如把p-溝道MOS晶體管M3、M5和n-溝道MOS晶體管M4、M6的柵極寬度分別設(shè)置為6μm和5μm。
在延時驅(qū)動部分3中，電源電壓VCC2加到p-溝道MOS晶體管M7的源極，p-溝道MOS晶體管M7的柵極與p-溝道MOS晶體管M5的柵極連接。p-溝道MOS晶體管M7的漏極與p-溝道MOS晶體管M8的源極連接，同時p-溝道MOS晶體管M8的漏極接到電平變換觸發(fā)器部分2的輸出端(即連接p-溝道MOS晶體管M5和n-溝道MOS晶體管M6在的節(jié)點(diǎn))，該輸出端構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)OUT。
延時部件4接在輸出節(jié)點(diǎn)OUT和p-溝道MOS晶體管M8的柵極之間，按預(yù)定的延時時間把電平變換觸發(fā)器部分2的輸出傳送給p-溝道MOS晶體管M8的柵極。
在圖1的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的操作中，當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN為高電平時，p-溝道MOS晶體管M1的柵極截止，n-溝道MOS晶體管M2的柵極導(dǎo)通，所以反相器部分1的輸出端被維持在低電平。因此n-溝道MOS晶體管M4和M6分別截止和導(dǎo)通，從而輸出節(jié)點(diǎn)OUT為低電平(即0V)；當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN為低電平時，p-溝道MOS晶體管M1導(dǎo)通，n-溝道MOS晶體管M2截止，所以反相器部分1的輸出端被維持在高電平。因此n-溝道MOS晶體管M4和M6分別導(dǎo)通和截止，p-溝道MOS晶體管M5由于其柵極為低電平而導(dǎo)通，從而輸出節(jié)點(diǎn)OUT為高電平(VCC2)?？傊?，反相器部分1把通過輸入節(jié)點(diǎn)IN加載的輸入數(shù)據(jù)信號反相，同時電平變換觸發(fā)器部分2把反相的數(shù)據(jù)信號的電平變換為電源電壓VCC2。
當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN上輸入數(shù)據(jù)信號從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，n-溝道MOS晶體管M2導(dǎo)通，導(dǎo)通的M2將n-溝道MOS晶體管M4的柵極下拉為低電平，與此同時n-溝道MOS晶體管M6導(dǎo)通并將輸出節(jié)點(diǎn)OUT下拉為低電平。接著p-溝道MOS晶體管M3導(dǎo)通并把將MOS晶體管M3和M4的漏極連接在一起的節(jié)點(diǎn)“A”上拉為高電平，因此p-溝道MOS晶體管M5和M7都變?yōu)榻刂?。此后，延遲部件4傳送輸出節(jié)點(diǎn)OUT上的低電平，p-溝道MOS晶體管M8導(dǎo)通。因此，隨著輸入節(jié)點(diǎn)IN上的信號從低電平變?yōu)楦唠娖剑敵龉?jié)點(diǎn)OUT從高電平變?yōu)榈碗娖健?br> 當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN上輸入數(shù)據(jù)信號從高電平下降為低電平時，p-溝道MOS晶體管M1導(dǎo)通，同時n-溝道MOS晶體管M2和M6截止，因此p-溝道MOS晶體管M1把n-溝道MOS晶體管M4的柵極上拉為高電平，從而使n-溝道MOS晶體管M4導(dǎo)通，接著M4使p-溝道MOS晶體管M5和M7都變?yōu)閷?dǎo)通。此刻，所有的p-溝道MOS晶體管M5、M7和M8同時導(dǎo)通。這樣，p-溝道MOS晶體管M5、M7和M8的復(fù)合驅(qū)動電流快速將輸出節(jié)點(diǎn)OUT上拉為高電平。此后延時部件4傳送輸出節(jié)點(diǎn)OUT上的高電平，p-溝道MOS晶體管M8截止。因此，輸出節(jié)點(diǎn)OUT響應(yīng)節(jié)點(diǎn)IN上信號從低電平變到高電平的轉(zhuǎn)換而快速從低電平上升為高電平。
如上所述，在根據(jù)本實施例的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路中，由于含有延時部件4和p-溝道上拉MOS晶體管M7和M8的延時驅(qū)動部分3輔助輸出節(jié)點(diǎn)OUT上的信號從低電平轉(zhuǎn)換為高電平，所以輸出節(jié)點(diǎn)OUT能夠獲得從低電平到高電平以及從高電平到低電平的快速轉(zhuǎn)換。
參考圖4，根據(jù)本發(fā)明第二具體實施例的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路包括反相器部分1、電平變換觸發(fā)器部分2A及延時驅(qū)動部分3A。延時驅(qū)動部分3A包括n-溝道下拉MOS晶體管M17、M18和延時部件4。延時部件4包括一個與圖2中的延時部件相同的級聯(lián)非門通路。
反相器部分1由與第一實施例相同的CMOS反相器構(gòu)成。在第二實施例中，反相器部分1的輸出端加到電平變換觸發(fā)器部分2A中第一支路中n-溝道MOS晶體管M13的柵極，電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸入節(jié)點(diǎn)IN與電平變換觸發(fā)器部分2A中第二支路的p-溝道MOS晶體管M15的柵極連接。
電平變換觸發(fā)器部分2A由觸發(fā)器鎖存電路構(gòu)成，觸發(fā)器鎖存電路包括含有p-溝道MOS晶體管M13和n-溝道MOS晶體管M14的第一支路、含有p-溝道MOS晶體管M15和n-溝道MOS晶體管M16的第二支路。電源電壓VCC2加到p-溝道MOS晶體管M13和M15的源極，VCC2獨(dú)立于反相器部分1中提供的電源電壓VCC1。如前所述，反相器部分1的輸出端和輸入端分別加在p-溝道MOS晶體管M13和M15的柵極，p-溝道MOS晶體管M13和n-溝道MOS晶體管M14的漏極接在一起。
p-溝道MOS晶體管M15和n-溝道MOS晶體管M16的漏極一起接到電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)OUT上，n-溝道MOS晶體管M14和M16的柵極分別與p-溝道MOS晶體管M15和M13的漏極連接，n-溝道MOS晶體管M14和M16的源極接地。
在本具體實施例中，電平變換觸發(fā)器部分2A的MOS晶體管驅(qū)動能力中引入非平衡狀態(tài)，電平變換觸發(fā)器部分2A中的p-溝道MOS晶體管M13和M15的驅(qū)動能力比n-溝道MOS晶體管M14和M16的驅(qū)動能力設(shè)計的要大些。具體說，這種非平衡狀態(tài)可由設(shè)置p-溝道MOS晶體，和n-溝道MOS晶體管的柵極寬度來實現(xiàn)，例如把p-溝道MOS晶體管和n-溝道MOS晶體管的柵極寬度分別設(shè)置為10μm和3μm。
在延時驅(qū)動部分3A中，n-溝道MOS晶體管M17的源極接地，n-溝道MOS晶體管M17的柵極與第二支路中的n-溝道MOS晶體管M16的柵極連接，n-溝道MOS晶體管M17的漏極與n-溝道MOS晶體管M18的源極連接，n-溝道MOS晶體管M18的漏極接到電平變換觸發(fā)器部分2A的輸出端(即將p-溝道MOS晶體管M15和n-溝道MOS晶體管M16的漏極接在一起的節(jié)點(diǎn))，該輸出端構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路的輸出節(jié)點(diǎn)OUT。延時部件4接在輸出節(jié)點(diǎn)OUT和n-溝道MOS晶體管M18的柵極之間，以便按預(yù)定的延時時間把電平變換觸發(fā)器部分2的輸出傳送到n-溝道MOS晶體管M18的柵極。
在電路工作中，當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN為高電平時，p-溝道MOS晶體管M1截止，n-溝道MOS晶體管M2導(dǎo)通，所以反相器部分1的輸出被維持在低電平，這樣，p-溝道MOS晶體管M13和M15分別導(dǎo)通和截止，因此，n-溝道MOS晶體管M16因其柵極為高電平而導(dǎo)通，從而輸出節(jié)點(diǎn)OUT為低電平(0V)。
當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN為低電平時，p-溝道MOS晶體管M1柵極開啟，n-溝道MOS晶體管M2的柵極關(guān)閉，因此反相器部分1的輸出被維持在高電平，從而p-溝道MOS晶體管M13和M15分別截止和導(dǎo)通，使得輸出節(jié)點(diǎn)OUT為高電平(VCC2)。反相器部分1將通過輸入節(jié)點(diǎn)IN加載的輸入數(shù)據(jù)信號反相，電平變換觸發(fā)器部分2把反相的數(shù)據(jù)信號的電平變換為電源電壓VCC2。
當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN從高電平下降為低電平時，p-溝道MOS晶體管M1導(dǎo)通的同時把p-溝道MOS晶體管M13的柵極上拉為關(guān)閉，同時，p-溝道MOS晶體管M15導(dǎo)通，并把輸出節(jié)點(diǎn)OUT上拉為高電平。
同時，n-溝道MOS晶體管M14導(dǎo)通，將把MOS晶體管M13和M15的漏極連接在一起的節(jié)點(diǎn)“A”下拉為低電平，因此n-溝道MOS晶體管M16和M17都截止。此后，通過延時部件4傳送輸出節(jié)點(diǎn)OUT的高電平，使n-溝道MOS晶體管M18導(dǎo)通。因此，輸出節(jié)點(diǎn)OUT相應(yīng)于輸入節(jié)點(diǎn)IN從高電平下降為低電平，而從低電平上升為高電平。
當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)IN從低電平上升為高電平時，n-溝道MOS晶體管M2導(dǎo)通，p-溝道MOS晶體管M1和M15截止。因此，n-溝道MOS晶體管M2把p-溝道MOS晶體管M13的柵極下拉使晶體管M13導(dǎo)通，然后晶體管M13使M-溝道MOS晶體管M16和M17導(dǎo)通，此刻，所有的n-溝道MOS晶體管M16、M17和M18同時導(dǎo)通。接著，n-溝道MOS晶體管M16、M17和M18的復(fù)合驅(qū)動電流把輸出節(jié)點(diǎn)快速下拉為低電平，此后，輸出節(jié)點(diǎn)OUT的低電平通過延時部件4傳送，并使M-溝道MOS晶體管M18截止。因此，輸出節(jié)點(diǎn)OUT相應(yīng)于輸入節(jié)點(diǎn)IN從低電平上升為高電平，而快速從高電平下降為低電平。
在第二實施例中，包括延時部件4和n-溝道下拉晶體管M17和M18的延時驅(qū)動部分給輸出節(jié)點(diǎn)OUT提供從高電平到低電平和從低電平到高電平的快速轉(zhuǎn)換。
由于以上對實施例進(jìn)行的描述僅作為例子，不是本發(fā)明對上述實施例的限定。本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員在不超越本發(fā)明范圍的情況下能夠容易地作出各種改進(jìn)或替換。
權(quán)利要求
1.電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，包括一個反相器部分，它接在第一電源線和第二電源線之間，接收輸入數(shù)據(jù)信號以輸出反相的數(shù)據(jù)信號；一個觸發(fā)器鎖存電路，它的第一、第二支路都接在第三電源線和第二電源線之間，以便在上述的第一支路和上述的第二支路之間實現(xiàn)觸發(fā)功能；上述的每條支路包括一個p-溝道晶體管和一個n-溝道晶體管，上述的第一和第二支路分別接收輸入數(shù)據(jù)信號和反相數(shù)據(jù)信號，以便從上述第二支路中連接上述的p-溝道晶體管和n-溝道晶體管的第一節(jié)點(diǎn)上輸出一個經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的信號；一個延時驅(qū)動部分，它包括連接在上述第二電源線或上述第三電源線和上述第一節(jié)點(diǎn)之間的第一與第二牽引晶體管，上述各第一與第二牽引晶體管的傳導(dǎo)系數(shù)和上述的p-溝道晶體管和n-溝道晶體管的傳導(dǎo)系數(shù)相同，上述的p-溝道晶體管和n-溝道晶體管的驅(qū)動能力比在上述第一和第二支路中的其他晶體管的驅(qū)動能力要小，上述第一牽引晶體管的柵極接收來自上述第一支路中連接上述p-溝道晶體管和n-溝道晶體管的第二節(jié)點(diǎn)的輸出信號，一個延時部件接收來自第一節(jié)點(diǎn)的輸出信號，把延時的輸出信號傳送給上述第二牽引晶體管的柵極。
2.如權(quán)利要求1所限定的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，其特征在于上述延時部件的延遲時間比上述p-溝道晶體管和n-溝道晶體管之一所需的用于觸發(fā)功能時間長度要長。
3.如權(quán)利要求1所限定的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，其特征在于上述的反相器部分包括一個CMOSFET。
4.如權(quán)利要求1所限定的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，其特征在于在上述電平變換鎖存部分中的上述n-溝道晶體管的驅(qū)動能力比在上述電平變換鎖存部分中的p-溝道晶體管的驅(qū)動能力要大。
5.如權(quán)利要求4所限定的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，其特征在于輸入數(shù)據(jù)信號和反相的數(shù)據(jù)信號分別加到上述第一支路中的上述n-溝道晶體管的柵極和上述第二支路中的上述n-溝道晶體管的柵極。
6.如權(quán)利要求1所限定的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，其特征在于在上述電平變換鎖存部分中的p-溝道晶體管的驅(qū)動能力比在上述電平變換鎖存部分中的n-溝道晶體管的驅(qū)動能力要大。
7.如權(quán)利要求6所限定的電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路，其特征在于輸入數(shù)據(jù)信號和反相的數(shù)據(jù)信號分別加到上述第二支路中的上述p-溝道晶體管的柵極和上述第一支路中的上述p-溝道晶體管的柵極。
全文摘要
電壓轉(zhuǎn)換緩沖電路包括:一個反相器,接收輸入數(shù)據(jù)信號并輸出反相數(shù)據(jù)信號;一個觸發(fā)器,它有接收輸入數(shù)據(jù)信號和反相數(shù)據(jù)信號的第一和第二支路;一個牽引晶體管,當(dāng)驅(qū)動能力較小的晶體管產(chǎn)生觸發(fā)動作時,它在輸出節(jié)點(diǎn)上輔助觸發(fā)動作;牽引晶體管的導(dǎo)通過能力和驅(qū)動能力較小的晶體管的導(dǎo)通能力相同;在輸入數(shù)據(jù)信號從高－低或從低－高轉(zhuǎn)變期間,能夠獲得快速觸發(fā)功能。
文檔編號H03K3/356GK1229248SQ98111749
公開日1999年9月22日 申請日期1998年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月24日
發(fā)明者野田一百 申請人:日本電氣株式會社