带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路

本发明涉及集成电路，尤其涉及一种带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路。

背景技术：

1、电平转换器是在模拟电路或混合信号电路中具有极高重要性的高压发生与信号传递接口，它影响着整个电路系统的信号完整性和动态效率，是电子系统设计中最基本和最关键的模块之一。电平转换器的技术发展主要分为宽压差工作能力、高频翻转速度、低动态功耗等几个方面。而在实际应用场景中，传统的交叉耦合结构电平转换器常面临输入低压与输出高压压差极大的情况。

2、相关技术中采用传统交叉耦合结构的电平转换电路主要依靠低压驱动的n型下拉管与高压供电的p型上拉管进行竞争翻转。在工作电压方面：当输入端由低电平向高电平翻转时，由于系统压差过大，低压输入无法使由高压供电的p型晶体管彻底关断，导致其持续存在导通漏电流。这一机制直接导致节点的电平翻转过程受阻，必须依靠下拉管强行抽取并克服该直流漏电流。在动态漏电及面积消耗方面：传统电平转换器在时钟状态翻转的瞬态切换过程中，上拉网络的关断与下拉网络的导通动作往往同步发生，缺乏时序与逻辑上的隔离。这极易导致高压电源直接通过尚未彻底关断的上拉管流入地电位，进而引发极大的瞬态直通短路电流，产生严重的动态能量损耗并恶化整体效率。上述两种缺陷导致现有电平转换器在保证面积的前提下均无法实现在极大压差的情况下正常工作，且高频翻转能力严重受限。

技术实现思路

1、针对以上相关技术的不足，本发明提出了一种带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路及电子设备，以解决相关技术中的电平转换器在压差较大时因晶体管受限于驱动能力无法彻底关断导致逻辑竞争失效，以及状态切换瞬态存在巨大直通漏电，造成动态功耗严重恶化的问题。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路，其包括低压域输入控制级、左侧下拉控制网络、中间驱动级、右侧上拉控制网络以及输出缓冲级；所述低压域输入控制级用于接收低压域输入信号并为其提供反相输入信号；所述中间驱动级受控于所述左侧下拉控制网络的中间控制信号，用于驱动内部核心节点；所述输出缓冲级连接所述内部核心节点，用于输出高电压摆幅的最终输出信号；所述左侧下拉控制网络接收所述反相输入信号，并在电路输出端的高压电平信号的驱动下，利用上一状态的输出电平提前截断直流供电路径；所述右侧上拉控制网络连接在所述低压域输入信号与所述内部核心节点之间，并在电路输出端高压电平信号的驱动下，结合实时状态反馈环路，精准切断瞬态短路路径；所述左侧下拉控制网络和右侧上拉控制网络通过高压输出端信号的反馈控制，在电路进入电平翻转动作前，提前关断对应的p型晶体管以彻底切断直通漏电路径。

3、优选的，所述左侧下拉控制网络包括第一p型晶体管、第二p型晶体管、第一n型晶体管和第二n型晶体管；所述第一p型晶体管和第二p型晶体管的源端依次连接至高压电源，所述第一p型晶体管的漏端连接至所述第二p型晶体管的源端；所述第二p型晶体管的漏端连接至左侧输出节点；所述第一n型晶体管和第二n型晶体管的源端依次接地，所述第一n型晶体管的漏端连接至所述第二n型晶体管的源端；所述第二n型晶体管的漏端连接至所述左侧输出节点；所述第一p型晶体管和第一n型晶体管的栅端均接收所述反相输入信号；所述第二p型晶体管和第二n型晶体管的栅端均受控于所述电路输出端的高压电平信号相关的内部反相反馈信号。

4、优选的，所述右侧上拉控制网络包括第四p型晶体管、第五p型晶体管和第四n型晶体管；所述第四p型晶体管的源端连接至高压电源，漏端连接至所述第五p型晶体管的源端；所述第五p型晶体管的漏端连接至内部核心节点；所述第四n型晶体管的漏端连接至内部核心节点，源端接地；所述第五p型晶体管和第四n型晶体管的栅端均接收所述低压域输入信号；所述第四p型晶体管的栅端连接至所述高压电平信号以形成反馈环路。

5、与相关技术相比，本发明中的带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路不仅限定了左侧下拉控制网络和右侧上拉控制网络的拓扑结构，且限定了基于上一状态截断与实时状态反馈协同机制的时序连接方式，这样不仅可以打破跨大压差工况下因晶体管无法彻底关断引发的逻辑竞争，实现内部节点的纯电容无竞争充放电，且由于在状态切换瞬态彻底切断了直通短路漏电路径，因此其动态功耗更低，高频翻转速度和带载能力更好。

1.一种带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路，其特征在于，所述右侧上拉控制网络包括：串联的第一p型晶体管、第二p型晶体管以及第一n型晶体管；

3.根据权利要求2所述的带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路，其特征在于，所述左侧下拉控制网络包括：串联的第三p型晶体管、第四p型晶体管以及串联的第二n型晶体管、第三n型晶体管；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路，其特征在于，所述中间驱动级包括第五p型晶体管和第四n型晶体管构成的反相器结构；

5.根据权利要求1至3中任一项所述的带有反馈截断机制的低功耗电平转换电路，其特征在于，所述带有反馈与截断机制的具体工作逻辑为：