电平转换电路、芯片及电子设备的制作方法

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种电平转换电路、芯片及电子设备。背景技术：2.随着信息化、智能化时代的到来，各类功能的器件集成在一起，不同功能的器件由于工作特性不同，其信号电平也多种多样，因此需要设计一种能够适应不同电压域之间电平转换的电路来实现不同信号电平之间的快速转换，以实现各类功能的器件之间的信号传递。3.传统的电平转换电路能够满足芯片内部固定电压域之间的电平转换，以满足芯片内部对应电压域已知的系统之间的信号传递。例如，图1示出了一种低电平到高电平的转换电路，该电路通过差分反馈的结构完成了固定电压域之间的电平转换，但是差分反馈的结构需要输入端给出逻辑相反的差分信号，该差分信号不仅限制了电平转换电路的输入信号范围，而且差分信号的相位误差在高压转换过程中会造成较大的功耗；同时，对于电平不确定的单极性输入信号，该电平转换电路难以满足需求。技术实现要素：4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电平转换电路，通过对输入信号进行压缩限幅，能够实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用，通过采用衬底偏置结构，能够实现电平转换的精细控制，降低高压转换过程中的功耗，从而实现了低功耗、大摆幅的电平转换功能，提高了电平转换电路的适用性。5.本发明的第二个目的在于提出一种芯片。6.本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。7.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电平转换电路，包括：输入单元，输入单元与信号输入端相连，用于对信号输入端的输入信号进行电压限制处理得到第一电压；衬底偏置转换单元，衬底偏置转换单元与输入单元相连，用于在第一电压的作用下，基于不同的衬底偏置效应生成第一电流和第二电流；电流镜像单元，电流镜像单元与衬底偏置转换单元相连，用于对第一电流和第二电流进行比较；输出电压转换单元，输出电压转换单元与电流镜像单元和信号输出端相连，用于对比较结果进行电压转换得到输出信号，并通过信号输出端输出。8.根据本发明实施例的电平转换电路，通过对输入信号进行压缩限幅，能够实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用，通过采用衬底偏置结构，能够实现电平转换的精细控制，降低高压转换过程中的功耗，从而实现了低功耗、大摆幅的电平转换功能，提高了电平转换电路的适用性。9.根据本发明的一个实施例，输入单元包括：限幅电路，限幅电路与信号输入端相连，用于对输入信号进行电压限幅处理得到第二电压；分压电路，分压电路与限幅电路相连，用于对第二电压进行分压处理得到第一电压。10.根据本发明的一个实施例，限幅电路包括：第一电阻，第一电阻的一端与信号输入端相连；稳压二极管，稳压二极管的阴极与第一电阻的另一端相连且形成有第一节点，稳压二极管的阳极接地。11.根据本发明的一个实施例，分压电路包括：第二电阻，第二电阻的一端与第一节点相连；第一开关管，第一开关管的控制极和第一极分别与第二电阻的另一端相连且形成有第二节点，第一开关管的第二极接地，第二节点与衬底偏置转换单元相连。12.根据本发明的一个实施例，衬底偏置转换单元包括：第二开关管，第二开关管的控制极与输入单元相连，第二开关管的第一极与电流镜像单元相连，第二开关管的衬底接地；第三开关管，第三开关管的控制极与第二开关管的控制极相连，第三开关管的第一极与电流镜像单元相连，第三开关管的第二极、第三开关管的衬底和第二开关管的第二极相连且形成有第三节点；第三电阻，第三电阻的一端与第三节点相连，第三电阻的另一端接地。13.根据本发明的一个实施例，电流镜像单元包括：第四开关管，第四开关管的控制极和第一极分别与第二开关管的第一极相连，第四开关管的第二极与供电电源相连；第五开关管，第五开关管的控制极与第四开关管的控制极相连，第五开关管的第一极与第三开关管的第一极相连且形成有第四节点，第五开关管的第二极与供电电源相连，第四节点与输出电压转换单元相连。14.根据本发明的一个实施例，电流镜像单元还包括：钳位电路，钳位电路设置在第四开关管的第一极与第五开关管的第一极之间，用于对第四节点的电压进行钳位处理。15.根据本发明的一个实施例，钳位电路包括：第六开关管，第六开关管的控制极和第一极与第四节点相连，第六开关管的第二极与第四开关管的第一极相连。16.根据本发明的一个实施例，电压转换电路还包括：隔离单元，隔离单元设置在衬底偏置转换单元与电流镜像单元之间，用于对衬底偏置转换单元进行隔离保护。17.根据本发明的一个实施例，隔离单元包括：分压电路，分压电路用于对供电电源进行分压处理得到第三电压；隔离电路，隔离电路与分压电路相连，用于在第三电压的作用下，对衬底偏置转换单元进行隔离保护。18.根据本发明的一个实施例，分压电路包括：第四电阻，第四电阻的一端与供电电源相连；第七开关管，第七开关管的控制极和第一极分别与第四电阻的另一端相连且形成有第五节点，第五节点与隔离电路相连；第八开关管，第八开关管的控制极和第一极分别与第七开关管的第二极相连，第八开关管的第二极接地。19.根据本发明的一个实施例，隔离电路包括：第九开关管，第九开关管的控制极与分压电路相连，第九开关管的第一极与第四开关管的第一极相连，第九开关管的第二极与第二开关管的第一极相连；第十开关管，第十开关管的控制极与第九开关管的控制极相连，第十开关管的第一极与第五开关管的第一极相连，第十开关管的第二极与第三开关管的第一极相连。20.根据本发明的一个实施例，输出电压转换单元包括：第十一开关管，第十一开关管的控制极与电流镜像单元相连，第十一开关管的第一极与信号输出端相连，第十一开关管的第二极与供电电源相连；第五电阻，第五电阻的一端与第十一开关管的第一极相连，第五电阻的另一端接参考地。21.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种芯片，包括前述的电平转换电路。22.根据本发明实施例的芯片，采用前述的电平转换电路，通过对输入信号进行压缩限幅，能够实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用，通过采用衬底偏置结构，能够实现电平转换的精细控制，降低高压转换过程中的功耗，从而实现了低功耗、大摆幅的电平转换功能，提高了芯片的适用性且降低了芯片的功耗。23.为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括前述的芯片。24.根据本发明实施例的，采用前述的芯片，通过对输入信号进行压缩限幅，能够实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用，通过采用衬底偏置结构，能够实现电平转换的精细控制，降低高压转换过程中的功耗，从而实现了低功耗、大摆幅的电平转换功能，提高了电子设备的适用性且降低了电子设备的功耗。25.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明26.图1为相关技术中的一种低电平到高电平的转换电路的电路图；27.图2为根据本发明一个实施例的电平转换电路的结构示意图；28.图3为根据本发明一个实施例的电平转换电路的电路图；29.图4为根据本发明一个实施例的输入单元的电压压缩转换示意图；30.图5为根据本发明一个实施例的钳位单元钳位的电压转换示意图；31.图6为根据本发明另一个实施例的电平转换电路的电路图；32.图7为根据本发明一个实施例的输入输出电平转换示意图；33.图8为根据本发明一个实施例的芯片的结构示意图；34.图9为根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。具体实施方式35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。36.下面参考附图描述本发明实施例提出的电平转换电路、芯片及电子设备。37.图2为根据本发明一个实施例的电平转换电路的结构示意图。38.参考图2所示，该电平转换电路100包括：输入单元110、衬底偏置转换单元120、电流镜像单元130和输出电压转换单元140。39.其中，输入单元110与信号输入端vin相连，用于对信号输入端vin的输入信号进行电压限制处理得到第一电压；衬底偏置转换单元120与输入单元110相连，用于在第一电压的作用下，基于不同的衬底偏置效应生成第一电流和第二电流；电流镜像单元130与衬底偏置转换单元120相连，用于对第一电流和第二电流进行比较；输出电压转换单元140与电流镜像单元130和信号输出端vout相连，用于对比较结果进行电压转换得到输出信号，并通过信号输出端vout输出。40.具体来说，输入单元110作为输入信号的接收处理部分，设置有限幅结构，通过限幅结构对信号输入端vin的输入信号进行电压范围压缩得到第一电压，以使第一电压满足衬底偏置转换单元120的工作电压范围，从而可以实现输入信号的单极性大摆幅。衬底偏置转换单元120中设置有衬底偏置结构，基于衬底偏置结构实现差分电流比较的结构，该衬底偏置结构具有不同的衬底偏置效应，在第一电压的作用下生成第一电流和第二电流，由于衬底偏置效应可以实现电压电流转换的低功耗精细控制，因而可以降低高压转换过程中的功耗，实现高电压下的低功耗电平转换。电流镜像单元130主要用于完成第一电流和第二电流的电流镜像比较。输出电压转换单元140主要用于将第一电流和第二电流的比较结果转换为输出端要求的逻辑电平，并通过信号输出端vout输出。41.上述实施例中，通过对输入信号进行压缩限幅，能够实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用，通过采用衬底偏置结构，能够实现电平转换的低功耗精细控制，降低高压转换过程中的功耗，从而实现了低功耗、大摆幅的电平转换功能，提高了电平转换电路的适用性。42.在一些实施例中，参考图3所示，输入单元110包括：限幅电路111和分压电路112，限幅电路111与信号输入端vin相连，用于对输入信号进行电压限幅处理得到第二电压；分压电路112与限幅电路111相连，用于对第二电压进行分压处理得到第一电压。43.进一步的，继续参考图3所示，限幅电路111包括：第一电阻r1和稳压二极管z，第一电阻r1的一端与信号输入端vin相连；稳压二极管z的阴极与第一电阻r1的另一端相连且形成有第一节点j1，稳压二极管z的阳极接地gnd。44.分压电路112包括：第二电阻r2和第一开关管m1，第二电阻r2的一端与第一节点j1相连；第一开关管m1的控制极和第一极分别与第二电阻r2的另一端相连且形成有第二节点j2，第一开关管m1的第二极接地gnd，第二节点j2与衬底偏置转换单元120相连。45.具体来说，限幅电路111主要用于将信号输入端vin的输入信号进行电压范围压缩，以实现输入信号的单极性大摆幅。46.参考图3所示，第一电阻r1和稳压二极管z构成串联限幅结构，稳压二极管z主要起到对第一节点j1的限压防护作用，其中，当信号输入端vin的输入信号的电压较大时，相应的第一节点j1处的第二电压将大于设定值vt(即稳压二极管z的反向击穿电压)，稳压二极管z导通，流过大电流，经由第一电阻r1的限流作用，使得输入信号的电压集中在第一电阻r1的两端，此时第一节点j1处的第二电压为vt；当信号输入端vin的输入信号的电压较小时，相应的第一节点j1处的第二电压小于设定值vt，稳压二极管z不导通，流入的电流很小，此时第一节点j1处的第二电压主要由第一电阻r1、第二电阻r2和第一开关管m1串联产生。针对输入信号的电压电流驱动范围，通过合理设置第一电阻r1和稳压二极管z的参数，可以将输入信号的大电压范围转换为0～vt的变化范围，由此通过电压检测泄流的方式对输入信号进行电压范围压缩，能够实现输入信号的单极性大摆幅。47.进一步的，分压电路112可对第二电压做进一步压缩得到第一电压，使其满足衬底偏置转换单元120的工作电压范围。参考图3所示，第二电阻r2和第一开关管m1串联决定了第一电压(即第二节点j2处的电压)的变化范围，其中，第二电阻r2作为分压器件实现第二电压到第一电压的转换，在保护第一开关管m1的同时降低输入端的功耗电流。48.作为一个具体示例，参考图4所示，假设稳压二极管z的反向击穿电压为3v，那么当输入信号的电压为50v时，第一节点j1处的第二电压将高于稳压二极管z的反向击穿电压，稳压二极管z导通，此时第一节点j1处的第二电压为稳压二极管z的反向击穿电压3v，经分压后，第二节点j2处的第一电压为1.8v；当输入信号的电压为2v时，第一节点j1处的第二电压将低于稳压二极管z的反向击穿电压，稳压二极管z不导通，经分压，第二节点j2处的第二电压为1v，从而将输入信号的大电压范围转换为0～1.8v的变化范围。49.需要说明的是，稳压二极管z也可以采用类似电压检测泄流的限幅器件或电路替代，也即所有使第一节点j1通过固定值电压检测泄流方式来维持电压小幅波动的电路结构均应在本技术的保护范围内。第一开关管m1相当于二极管结构，第一开关管m1也可以采用类似二极管结构的器件或电路替代，均应在本技术的保护范围内。50.上述实施例中，通过利用稳压二极管、开关管以及电阻的电流电压导通性质，经过限幅、限流、分压转换，实现输入信号的动态范围压缩，达到输入信号的高压单极性大摆幅接收，满足更广泛的信号电平输入应用。也就是说，输入信号的接收处理部分通过采用信号压缩防护结构，能够实现输入信号的单极性大摆幅。51.在一些实施例中，参考图3所示，衬底偏置转换单元120包括：第二开关管m2、第三开关管m3和第三电阻r3，第二开关管m2的控制极与输入单元110相连，第二开关管m2的第一极与电流镜像单元130相连，第二开关管m2的衬底接地gnd；第三开关管m3的控制极与第二开关管m2的控制极相连，第三开关管m3的第一极与电流镜像单元130相连，第三开关管m3的第二极、第三开关管m3的衬底和第二开关管m2的第二极相连且形成有第三节点j3；第三电阻r3的一端与第三节点j3相连，第三电阻r3的另一端接地gnd。52.具体来说，第二开关管m2、第三开关管m3和第三电阻r3构成了一个差分输入结构，其中，第二开关管m2和第三开关管m3的类型相同、但尺寸不同，例如，第二开关管m2和第三开关管m3均为pmos管，考虑匹配布局影响，第二开关管m2和第三开关管m3的宽长比为n:1，其中n大于1，即第二开关管m2的宽长比大于第三开关管m3的宽长比。53.当第二开关管m2和第三开关管m3均为pmos管时，第二开关管m2的衬底直接接地gnd，源极通过第三电阻r3接地gnd，也就是说，在第二开关管m2的源极和衬底之间加入了衬偏电压，该衬偏电压的大小由第三电阻r3的两端电压决定，随着衬偏电压的增加，第二开关管m2的电流受衬偏效应的影响增加；第三开关管m3的衬底和源极直接相连，即第三开关管m3的衬底与源极之间不具有衬偏电压，第三开关管m3不受衬偏效应影响。由于第二开关管m2和第三开关管m3的栅极电压相同，因此在相同栅极电压(即第一电压)下，基于不同的衬偏效应及尺寸，可以将输入的第一电压转换为第一电流和第二电流的电流差值，此时第二开关管m2和第三开关管m3均工作在非饱和区。54.具体地，当第二开关管m2和第三开关管m3的栅极电压即第一电压较小时，流经第三电阻r3的电流很小，第三电阻r3的两端电压很小，第二开关管m2的衬偏效应可以忽略不计，此时第二开关管m2的漏源极电流即第一电流以及第三开关管m3的漏源极电流即第二电流的大小主要受开关管自身的宽长比影响，由于第二开关管m2和第三开关管m3的宽长比为n:1，n大于1，因此第二开关管m2的第一电流＞第三开关管m3的第二电流。55.随着第一电压的增加，第一电流和第二电流逐渐增大，第三电阻r3的两端电压逐渐增大，第二开关管m2的衬偏效应逐渐加强，使得第一电流逐渐减小，当衬偏效应对电流的影响等于开关管自身宽长比对电流的影响时，第二开关管m2的第一电流＝第三开关管m3的第二电流，此时第一电压即为电压转换阈值，该电压转换阈值决定了整体电路的电平转换值。需要说明的是，由于电压转换阈值是由开关管的宽长比和衬偏电压(即第三电阻r3的两端电压)共同决定，而衬偏电压与第三电阻r3以及开关管的宽长比相关，因此通过选择合适的器件类型，通过调整开关管的宽长比以及第三电阻r3的阻值，可以对电平转换值以及功耗等进行灵活调整，以适应整体电路的功能需求。56.当第一电压继续增加时，第二开关管m2的衬偏效应对电流的影响将大于开关管自身宽长比对电流的影响，此时第二开关管m2的第一电流＜第三开关管m3的第二电流，且第一电流与第二电流之间的电流差值会随着第一电压的增大而增大，从而实现了将第一电压转换为第一电流和第二电流的电流差值，以便后续基于电流差值得到相应的转换电压。57.上述实施例中，通过采用衬底偏置结构的电流差分输入的结构，基于不同的开关管的尺寸和衬底偏置效应，可以实现电平转换阈值的低功耗精细控制。具体来说，传统的差分反馈结构的电平转换电路主要通过栅源电压控制导通电流进行电流差值比较，电压与电流控制为指数关系，当电压变化较大时，造成电平转换的功耗变化很大，而基于衬底偏置效应的转换可以很好的抑制电压电流的指数控制关系，配合第三电阻可以实现衬底偏置抑制与栅源电压控制之间的平衡，保证在整个电平转换区间内，功耗变化很小，同时配合输入单元的电压压缩功能，实现整体电路的低功耗精细控制。即，输入单元的电压压缩可以大大降低电平转换过程中的大功耗变化，衬底偏置效应可以进一步抑制栅源电压电流的指数控制关系，灵活调整开关管和第三电阻的尺寸，可以精细控制电平转换值和功耗大小。58.在一些实施例中，继续参考图3所示，电流镜像单元130包括：第四开关管m4和第五开关管m5，第四开关管m4的控制极和第一极分别与第二开关管m2的第一极相连，第四开关管m4的第二极与供电电源vdd相连；第五开关管m5的控制极与第四开关管m4的控制极相连，第五开关管m5的第一极与第三开关管m3的第一极相连且形成有第四节点j4，第五开关管m5的第二极与供电电源vdd相连，第四节点j4与输出电压转换单元140相连。59.具体来说，第四开关管m4和第五开关管m5构成镜像电流镜，第四开关管m4和第五开关管m5的类型、结构和尺寸均相同，例如，第四开关管m4和第五开关管m5为尺寸和结构均相同的nmos管，以实现差分电路的完整镜像功能。通过设置供电电源vdd的电压，可使第四开关管m4和第五开关管m5均工作于饱和区，由于第四开关管m4和第五开关管m5采用相同的类型、结构和尺寸，且两者的栅源电压相同，则第四开关管m4的漏源极电流与第五开关管m5的漏源极电流相等，而第四开关管m4的漏源极电流与第一电流相同，因此在第四节点j4处的输出电流为第一电流与第二电流的电流差值，即差分电流的比较结果。60.由此，通过第四开关管和第五开关管构成的电流镜电路，实现了对衬底偏置转换单元输出的第一电流和第二电流的比较，并将比较结果输出至输出电压转换单元。61.在一些实施例中，继续参考图3所示，电流镜像单元130还包括：钳位电路131，钳位电路131设置在第四开关管m4的第一极与第五开关管m5的第一极之间，用于对第四节点j4的电压进行钳位处理，以对后续电路进行防护。62.具体来说，随着输入信号的增大，第一电流和第二电流的电流差值越来越大，对应的第四开关管m4的第一极和第五开关管m5的第一极之间的电压差值也越来越大，第四节点j4处的输出电压越来越大，因此可在第四开关管m4的第一极和第五开关管m5的第一极之间加入钳位电路131，以将输出电压控制合理的电压范围内，以对后续电路进行防护。63.进一步的，参考图3所示，钳位电路131包括：第六开关管m6，第六开关管m6的控制极和第一极与第四节点j4相连，第六开关管m6的第二极与第四开关管m4的第一极相连。64.具体来说，第六开关管m6与第四开关管m4和第五开关管m5的类型相同，第六开关管m6可为pmos管，第四开关管m4和第六开关管m6均采用二极管式的连接方式，使它们所在支路的电流与电压呈指数关系变化，即很小的电压变化引起很大的电流导通，从而为衬底偏置转换单元120提供了较大的电流转换范围，当第四节点j4处的输出电压高于一定值时，表示该点电压超过了后续电路的耐受电压，对应的第一电流和第二电流差值过大，第六开关管m6导通，第四节点j4的输出电压被钳位在固定值，以对后续电路进行保护。65.作为一个具体示例，参考图5所示，在第二节点j2处的第一电压上升到图中虚线所示电压时，第四开关管m4的第一极和第五开关管m5的第一极之间的电压差值将超过一定值，此时第六开关管m6导通。第四开关管m4和第六开关管m6采用二极管连接方式，其所在的支路电流从供电电源vdd经第四开关管m4、第六开关管m6流向地端，由于该支路的电流电压关系呈指数关系变化，即很大的电流变化区间内，电压变化很小，从而使得第四节点j4处的电压基本在vdd-2vth附近变化，该电压变化很小，表现为钳位在vdd-2vth，其中vth为第四开关管m4(也即第六开关管m6)的导通门限电压，从而对后续电路进行保护，如对图6中的第十一开关管m11的控制极进行保护，使得在整个转换过程中第十一开关管m11的控制极的电压在vdd和vdd-2vth之间变化。66.需要说明的是，钳位电路131可选用两个或多个mos管并联，或采用nmos管反接，或二极管、三极管等其他形式的钳位电路，具体这里不作限制。67.由此，实现了对第四节点的电压的钳位功能，保护了电平转换电路的安全使用。68.在一些实施例中，参考图6所示，电平转换电路100还包括：隔离单元150，隔离单元150设置在衬底偏置转换单元120与电流镜像130单元之间，用于对衬底偏置转换单元120进行隔离保护。69.具体来说，由于衬底偏置转换单元120的开关管均工作于非饱和区，对开关管的电压要求较高，在衬底偏置转换单元120与电流镜像单元130之间加入隔离单元150，可以避免供电电源vdd的电压通过电流镜像单元130灌入衬底偏置转换单元120，使得衬底偏置转换单元120的开关管工作逻辑错误，同时，可以使衬底偏置转换单元120的开关管选取获得更大空间，从而增加设计的灵活性，提高电压转换的精度，而且可实现高压转换。70.由此，通过加入隔离单元，使衬底偏置转换单元的工作电压不受电流镜像单元的影响，实现了对衬底偏置转换单元的保护，同时增加设计的灵活性，提高电压转换的精度。71.进一步的，继续参考图6所示，隔离单元150包括：分压电路151和隔离电路152，分压电路151用于对供电电源vdd进行分压处理得到第三电压；隔离电路152与分压电路151相连，用于在第三电压的作用下，对衬底偏置转换单元120进行隔离保护。72.进一步的，分压电路151包括：第四电阻r4、第七开关管m7和第八开关管m8，第四电阻r4的一端与供电电源vdd相连；第七开关管m7的控制极和第一极分别与第四电阻r4的另一端相连且形成有第五节点j5，第五节点j5与隔离电路152相连；第八开关管m8的控制极和第一极分别与第七开关管m7的第二极相连，第八开关管m8的第二极接地gnd。73.隔离电路152包括：第九开关管m9和第十开关管m10，第九开关管m9的控制极与分压电路151相连，第九开关管的m9第一极与第四开关管m4的第一极相连，第九开关管m9的第二极与第二开关管m2的第一极相连；第十开关管m10的控制极与第九开关管m9的控制极相连，第十开关管m10的第一极与第五开关管m5的第一极相连，第十开关管m10的第二极与第三开关管m3的第一极相连。74.具体来说，参考图6所示，第四电阻r4起到分压和限流的作用，以降低分压电路功耗；第七开关管m7和第八开关管m8均采用二极管接法，通过调节第四电阻r4和选用合适的开关管，可以确保两个开关管在供电电源vdd的驱动下稳定导通，此时，第五节点j5处的电压即第三电压约为2倍的阈值电压vth。分压电路151将该电压提供给隔离单元152。75.隔离单元152中的第九开关管m9和第十开关管m10的类型相同，可为pmos管，通过其体二极管特性，可以实现单向的电压隔离，避免供电电源vdd的电压影响衬底偏置转换单元120，同时，通过调整第三电压，可以使第九开关管m9和第十开关管m10的导通压降降低，使其不影响衬底偏置转换单元120的电压转换功能。在实际应用中，可以通过合理选择第四电阻r4、第七开关管m7和第八开关管m8的参数，平衡功耗与电压之间的关系，实现第九开关管m9和第十开关管m10在不影响衬底偏置转换单元120的转换功能的前提下，实现低功耗的隔离输出。由此，实现了在不影响衬底偏置转换单元转换功能的前提下，隔离了衬底偏置转换单元和电流镜像单元以及输出电压转换单元，避免了供电电源提供的外接电压对衬底偏置转换单元的影响，保护了电平转换电路。76.在一些实施例中，参考图3所示，输出电压转换单元140包括：第十一开关管m11和第五电阻r5，第十一开关管m11的控制极与电流镜像单元130相连，第十一开关管m11的第一极与信号输出端vout相连，第十一开关管m11的第二极与供电电源vdd相连；第五电阻r5的一端与第十一开关管m11的第一极相连，第五电阻r5的另一端接参考地vss。77.具体来说，第十一开关管m11可为nmos管，其与第五电阻r5组成共源放大结构，将第十一开关管m11的栅极电压也即第四节点j4处的输出电压进行放大并转换为输出信号输出。其中，通过调整第五电阻r5和第十一开关管m11的参数，可以控制电平转换时间和功耗电流的大小，且第五电阻r5除了具有限流作用，还可以实现参考地vss的电位的灵活选择，以实现输出信号的电压区间的灵活配置，从而实现了输出信号的大摆幅。78.作为一个具体示例，参考图7所示，当输入信号为2v或50v时，输出信号的电压均为供电电源vdd的电压，从而实现了将不同电压的单极性输入信号转换为确定的逻辑电平，且参考地vss的电压和供电电源电压vdd均可灵活选取，以实现输出信号的电压区间的灵活配置。同时，如图7所示，当输入信号降低为2v时，电平转换时间有明显延迟，通过调整第十一开关管m11和第五电阻r5的参数可以控制电平转换时间。需要说明的是，可以基于输出信号的电压区间的差别增加辅助电路以降低功耗。79.上述实施例中，通过开关管和电阻组成的共源放大结构，不仅能够将差分电流比较结果转换为输出信号，而且通过第五电阻可实现输出信号的大摆幅，有效提高了输出信号的电压区间的设置灵活性，使电平转换电路适用于不同系统电平之间信号传输。80.综上所述，根据本发明实施例的电平转换电路，通过采用信号压缩防护结构，可实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用；通过采用衬底偏置结构的电流差分输入的结构，可实现电平转换阈值的低功耗精细控制，降低转换过程中的功耗，尤其是高压转换过程中的功耗；通过电流比较、高压防护以及有源放大结构，可以使得输出信号的电平根据需求灵活配置，满足输出信号的大摆幅。整个电路可以实现不同电压域之间的信号电平转换，实现不同功能的器件之间的信号传递，解决了传统电平转换电路电压范围单一，通用性差的问题，具有较强的适用性。81.在一些实施例中，还提供了一种芯片。82.参考图8所示，芯片1000包括前述的电平转换电路100。83.根据本发明实施例的芯片，采用前述的电平转换电路，通过采用信号压缩防护结构，可实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用；通过采用衬底偏置结构的电流差分输入的结构，可实现电平转换阈值的低功耗精细控制，降低转换过程中的功耗，尤其是高压转换过程中的功耗；通过电流比较、高压防护以及有源放大结构，可以使得输出信号的电平根据需求灵活配置，满足输出信号的大摆幅，从而实现了低功耗、大摆幅的电平转换功能，提高了芯片的适用性且降低了芯片的功耗。84.在一些实施例中，提出了一种电子设备。85.参考图9所示，电子设备10000包括前述的芯片1000。86.根据本发明实施例的，采用前述的电平转换电路，通过采用信号压缩防护结构，可实现输入信号的单极性大摆幅，满足更广泛的信号电平输入应用；通过采用衬底偏置结构的电流差分输入的结构，可实现电平转换阈值的低功耗精细控制，降低转换过程中的功耗，尤其是高压转换过程中的功耗；通过电流比较、高压防护以及有源放大结构，可以使得输出信号的电平根据需求灵活配置，满足输出信号的大摆幅，从而实现了低功耗、大摆幅的电平转换功能，提高了电子设备的适用性且降低了电子设备的功耗。87.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。88.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。89.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。90.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。









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