包括反馈电容的电平移位器的制作方法

专利2025-11-27  3


本发明涉及集成电路领域,具体涉及一种包括反馈电容的电平移位器。


背景技术:

1、随着生成式人工智能与大规模数据中心的迅猛发展,业界对内存接口的带宽、读写速度及能效比提出了更高要求。在双倍数据率同步动态随机存取存储器(double datarate synchronous dynamic random access memory,ddr sdram)的第五代标准中,为提升能效比,芯片输出电源电压已降至1.1v。为实现这一目标,发送端的设计中普遍采用了多电压域策略,即输出级工作于1.1v电压域,而前级则使用较低电压以降低功耗。

2、在先进半导体工艺中,低压金属氧化物半导体场效应管(metal oxidesemiconductor field effect transistor,mosfet)的耐压值通常低于1v,若直接在1.1v供电下工作,则存在超压风险,可能引发器件长期工作的失效问题。为此,信号在跨越不同电压域时必须通过电平移位器进行电平转换,确保转换后的电平符合器件的安全工作电压范围。电平移位器作为不同电压域间的桥梁,其性能直接影响到高速信号转换的质量及整个发射端的最终表现。

3、在ddr高速链路中,信号完整性的保持对系统整体性能至关重要。因此,信号经电平转换后需具备快速响应、低延迟及最小化占空比损失的特点。然而,这一需求对电平移位器的设计构成了挑战,因为信号在穿越不同电压域时容易因电平转换而产生占空比损失,同时保持低延迟亦是设计中的关键难题。


技术实现思路

1、为了缓解或部分缓解上述技术问题,本发明的解决方案如下所述:

2、一种包括反馈电容的电平移位器,包括:偏置电路和主体电路;其中,所述偏置电路,包括:nmos管m1、nmos管m3、第一反相器以及带隙基准参考源;带隙基准参考源的第一端接入第二器件工作电压,带隙基准参考源的第二端输出参考电流至nmos管m3的漏极,nmos管m3的源极连接nmos管m1的漏极,nmos管m1的源极连接第一反相器的输出;nmos管m1的漏极连接至nmos管m1的栅极;第一反相器的电源端接入第一器件工作电压和第一公共接地端电压,并将第一器件工作电压作为输入信号;以及,主体电路,包括:第二反相器、nmos管m4、反馈电容、电阻,以及nmos管组m2<n:0>,所述nmos管组m2<n:0>包括n+1个nmos管,n为正整数;nmos管m3的栅极和nmos管m4的栅极,均接入第一器件工作电压,nmos管组m2<n:0>的栅极均连接至nmos管m1的栅极;所述电阻的第一端连接第二器件工作电压,所述电阻的第二端连接输出节点;所述输出节点连接nmos管m4的漏极,所述nmos管m4的源极连接nmos管组m2<n:0>的漏极;所述nmos管组m2<n:0>的源极连接第二反相器的输出端;所述第二反相器的电源端接入第一器件工作电压和第一公共接地端电压,并接收输入信号,并且输入信号摆幅是在第一公共接地端电压至第一器件工作电压之间。

3、进一步地,所述包括反馈电容的电平移位器,还包括:加速模块;所述加速模块包括:pmos管m8、pmos管m9、pmos管m10、nmos管m5、nmos管m6、nmos管m7、第三反相器和第四反相器;所述输出节点连接第三反相器的输入端、第四反相器的输入端、pmos管m9的栅极和nmos管m6的栅极;第三反相器的电源端和第四反相器的电源端均接入第二器件工作电压和第一公共接地端电压,第三反相器的输出端接入pmos管m8的栅极,第四反相器的输出端接入nmos管m7的栅极;pmos管m10的源极连接第二器件工作电压,pmos管m10的栅极连接第一启用信号,pmos管m10的漏极连接pmos管m9的源极,pmos管m9的漏极连接pmos管m8的源极,pmos管m8的漏极连接所述输出节点;nmos管m7的漏极连接所述输出节点,nmos管m7的源极连接nmos管m6的漏极,nmos管m6的源极nmos管m5的漏极,nmos管m5的源极接入第一公共接地端电压,nmos管m5的栅极连接第二启用信号。

4、进一步地,所述输出节点引出输出信号,所述输出信号摆幅是在第二公共接地端电压至第二器件工作电压之间。

5、进一步地,第二器件工作电压的电压值大于第一器件工作电压的电压值;第二公共接地端电压的电压值大于第一公共接地端电压的电压值。

6、进一步地,第二启用信号控制nmos管m5的栅极与第一启用信号控制pmos管m10的栅极,是同步执行的或独立执行的。

7、进一步地,所述nmos管组m2<n:0>中的nmos管导通个数是可调的。

8、本发明技术方案,具有如下有益的技术效果之一或多个:

9、(1)通过反馈电容可以加快高速信号的电平切换,延迟极低,可以低至皮秒级。

10、(2)dc通路传递低频信号的同时,还可以复位反馈电容的初始电压,无须额外复位电路。

11、(3)加速模块通过电荷注入,进一步加快电平移位器的高频响应能力。

12、(4)输出信号为vssh时,并不会随温度、工艺的变化而受到影响。

13、(5)通过电阻和电流镜,自主产生高电压域中电平信号,无须额外的稳压器,结构简单。

14、(6)输出信号占空比损失很小,本发明可以用于传输高速随机信号和时钟信号。

15、此外,本发明还具有的其它有益效果将在具体实施例中提及。



技术特征:

1.一种包括反馈电容的电平移位器,其特征在于,包括:偏置电路和主体电路;其中,

2.根据权利要求1所述的包括反馈电容的电平移位器,其特征在于:

3.根据权利要求2所述的包括反馈电容的电平移位器,其特征在于:

4.根据权利要求1或3所述的包括反馈电容的电平移位器,其特征在于:

5.根据权利要求4所述的包括反馈电容的电平移位器,其特征在于:

6.根据权利要求5所述的包括反馈电容的电平移位器,其特征在于:


技术总结
本发明公开了一种包括反馈电容的电平移位器,属于集成电路领域。为降低占空比损失,本发明的电平移位器包括偏置电路、主体电路和加速模块;偏置电路包括带隙基准参考源,并提供偏置电流;主体电路包括交流通路和直流通路,并镜像参考电流;加速模块通过电荷注入的方式,加快信号电平切换。本发明可以加快高速信号的电平切换,延迟极低,且占空比损失小。

技术研发人员:请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者:成都电科星拓科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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