一种抗干扰电平转换电路的制作方法

1.本发明为一种特殊的电平转换电路，在数模混合电路中有重要的作用，属于模拟电路设计领域。


背景技术：

2.在电路设计中，电平转换电路可以使得不同电压域的电路之间建立通路，通常的电路设计中都会包含模拟电路和数字电路，其中模拟电路用来实现对连续信号的处理，数字电路用来处理控制信号和配置电路功能。由于模拟电路对电路的准确性和性能有较高的要求，需要使用高电压来做电源；数字电路只有高和低两种电压，所以通常使用低电压驱动，如果同模拟电路使用相同器件和电压则会造成功耗和面积的浪费。此时如果要建立模拟和数字电路之间的联系则需要电平转换电路。
3.数字电路中往往会存在很大的干扰，本设计中的电平转换电路可以有效的降低干扰对信号传输造成的影响。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提高电平转换电路的抗干扰能力，使其可以在一个较差的工作环境中正常工作。
5.发明目的
6.由于数字信号可能存在较大干扰，并且会存在较多的耦合信号，会导致我们需要传输的信号会受到一定程度的干扰，如果干扰大小达到一定程度，会对传输信号的高低电平造成影响，从而导致传输的信号值错误，造成系统功能紊乱。所以我们需要在电平转换时消除这种影响。
7.技术方案
8.如图所示由pm1，pm2，nm1，nm2，nm3，nm4和两个反器组成的电平转换电路，其中反相器为低压域控制，使用低压器件，nm3，nm4为低压域控制，使用高压器件，其余器件均为高压器件。vdda为高压电源，ctl为功能配置位，高电平时为抗干扰模式，低为普通模式。pm1和pm2的源端连接高压域电源漏端连接nm1、nm2的漏端和nm3、nm4的源端，栅级分别连接pm2和pm1的漏端，形成一个正反馈的latch。nm1和nm2的源极接地，栅级分别接两个反相器的输出和nm3、nm4的漏极。两个反相器串联，第一级反相器的输入为整体电平转换电路的输入。输出为pm1，pm2的漏端。ctl为nm3、nm4的栅级，控制nm3和nm4的导通。此电路和传统电平转换电路的不同之处在于增加了nm3和nm4两个器件；在工作过程中两个器件始终打开。
9.分析输入从低至高的过程：初始状态输入为低，nm2栅极为低压域高，此时nm2打开，漏级为低，nm4打开，两端电压均为低；nm1栅极为低，此时nm1关断，漏级为高压域高，由于nm4栅极为低压域高，无法导通高压域高，所以nm3关断。当输入从低变为高时，nm2栅极通过反相器放电，nm2栅极变为低，nm1栅极变为高，此时nm1漏级通过nm1放电为低，同时nm2漏级充为高。由于nm3在此过程中为关闭状态，所以nm1漏极和nm2栅极分别由nm1和反相器n管
进行放电，此时输出翻转阈值电压近似为中间电压。
10.当输入从高变低时：初始状态输入为高，nm2栅极为低，nm2关闭，漏极为高压域高；nm1栅极为高，nm1打开，源漏两端均为低；此时nm3导通，两端均为低，nm4关断。当输入从高变为低时，nm2的栅极需要从低被充高，由于此时nm3导通，nm3源漏导通，均为低，这个节点此时只有输入反相器对nm2栅极和nm1漏极两个节点进行充电，由于此时nm2栅极还未达到高电平，nm1栅极仍为高电平，所以两个节点还存在放电通路，所以需要输入必须低到使得充电通路的能力大于放电通路的能力的时候才会使得此电平转换电路翻转。此时的阈值会明显的大于之前从低变高的阈值。
附图说明：
11.图1为本发明的电平转换电路的电路图
具体实施方式
12.如图1所示，抗干扰电平转换电路由p型mos管pm1、p型mos管pm2、n型mos管nm1、n型mos管nm2、n型mos管nm3、n型mos管nm4和两个输入端反相器组成，p型mos管pm1和p型mos管pm2的源端连接vdda，p型mos管pm1和p型mos管pm2的漏端连接n型mos管nm1、n型mos管nm2的漏端和n型mos管nm3、n型mos管nm4的源端，p型mos管pm1和p型mos管pm2的栅级分别连接p型mos管pm2和p型mos管pm1的漏端，形成一个正反馈的latch；n型mos管nm1和n型mos管nm2的源极接地，所述n型mos管nm1和n型mos管nm2的栅级分别接两个反相器的输出和n型mos管nm3、n型mos管nm4的漏极；两个反相器串联，第一级反相器的输入为整体电平转换电路的输入，输出接第二级反相器、n型mos管nm2的栅极和n型mos管nm3的漏极；第二级反相器输出接n型mos管nm1的栅极和n型mos管nm4的漏极，整体电路的输出为p型mos管pm1、p型mos管pm2的漏端，控制线ctl为n型mos管nm3、n型mos管nm4的栅级。
13.首先，此电路中除了反相器以外的器件均需要使用高压器件，ctl控制线需要使用低压域电压控制。
14.其次反相器中的p型mos管件的电流能力需要大于nm1和nm3串联的电流能力，否则在输入从高变低的过程中，nm2栅极会存在充电通路无法将节点充至高电平的情况，从而导致整体电路无法翻转。
15.控制线ctl虽然连接的是高压器件，但是其电压域为低压域，高电平使用低压电源。
16.控制线ctl为高电平时，电路在翻转时会产生滞回效应；控制线ctl为低电平时，电路翻转时没有滞回效应，会在同一个阈值附近翻转。
17.由于电路在翻转过程中路径不同，输入从低至高时：所述n型mos管nm2栅极通过第一级反相器n管放电，n型mos管nm2栅极变为低，n型mos管nm1栅极变为高，此时n型mos管nm1漏级通过放电为低，同时n型mos管nm2漏级充为高。由于n型mos管nm3在此过程中为关闭状态，所以n型mos管nm1漏极和n型mos管nm2栅极分别由n型mos管nm1和第二级反相器n管进行放电，此时输出翻转阈值电压近似为中间电压；输入从高至低时：所述n型mos管nm2栅极为低，n型mos管nm2关闭，漏极为高压域高；所述n型mos管nm1栅极为高，n型mos管nm1打开，源漏两端均为低；此时n型mos管nm3导通，两端均为低，n型mos管nm4关断；当输入从高变为低
时，n型mos管nm2的栅极需要从低被充至高，n型mos管nm3源漏导通，均为低，这个节点此时只有第一级输入反相器的一个pmos管作为充电路径，需要对n型mos管nm2栅极和n型mos管nm1漏极两个节点进行充电，由于在n型mos管nm2栅极未充至高电平时n型mos管nm1的栅极仍为高，此时这两个节点还存在n型mos管nm3和n型mos管nm1的的放电路径，所以需要输入必须低到使得充电通路的能力大于放电通路能力的时候才会使得此电平转换电路翻转，此时的翻转阈值会明显的大于之前从低变高的阈值。
18.综上，本发明通过以上技术，实现了在电平转换电路中添加了抗干扰功能，使得数字电路对模拟电路部分的干扰进一步减小，使用范围广，实用性强。


技术特征：
1.一种抗干扰电平转换电路，其翻转阈值在从高至低和从低至高不一样，其特征在于，所述抗干扰电平转换电路包括p型mos管pm1、p型mos管pm2、n型mos管nm1、n型mos管nm2、n型mos管nm3、n型mos管nm4和两个输入端反相器组成，p型mos管pm1和p型mos管pm2的源端连接vdda，p型mos管pm1和p型mos管pm2的漏端连接n型mos管nm1、n型mos管nm2的漏端和n型mos管nm3、n型mos管nm4的源端，p型mos管pm1和p型mos管pm2的栅级分别连接p型mos管pm2和p型mos管pm1的漏端，形成一个正反馈的latch；n型mos管nm1和n型mos管nm2的源极接地，所述n型mos管nm1和n型mos管nm2的栅级分别接两个反相器的输出和n型mos管nm3、n型mos管nm4的漏极；两个反相器串联，第一级反相器的输入为整体电平转换电路的输入，输出接第二级反相器、n型mos管nm2的栅极和n型mos管nm3的漏极；第二级反相器输出接n型mos管nm1的栅极和n型mos管nm4的漏极，整体电路的输出为p型mos管pm1、p型mos管pm2的漏端，控制线ctl为n型mos管nm3、n型mos管nm4的栅级。2.如权利要求1所述的一种抗干扰电平转换电路，其特征在于,所述翻转阈值从高至低和从低至高不一样,在输入从低变为高时，此时n型mos管nm1和第一级反相器对nm2栅极和nm1漏极进行放电，当输入从高变为低时，由于n型mos管nm3两端导通且均为低电平，并且此时只有第一级反向器对nm2栅极和nm1漏极进行充电，所以使得输出由高至低和由低至高的阈值不同。3.如权利要求1所述的一种抗干扰电平转换电路，其特征在于，所述反相器电源使用低压域电源并且使用低压器件，其余器件均为高压器件，控制线ctl为低压域电源信号，vdda为高压域电源。

技术总结
本发明公开了一种电平转换电路，适用于电路中的低压信号转换为高压信号，该电路可以在实现电平转换的同时，电平由低至高和由高至低的转换阈值不同，从而克服来自外界的干扰。此功能可以作为配置位进行选择，需要此功能时打开配置位，不需要此功能时关闭，电平转换电路可以工作在传统模式。可以工作在传统模式。可以工作在传统模式。


技术研发人员：史立轺 王小曼 陈艳 张昱桐
受保护的技术使用者：北京中电华大电子设计有限责任公司
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/3/7