一種用於提高電壓驅動能力的緩衝器的製造方法
2023-09-10 17:15:55 2
一種用於提高電壓驅動能力的緩衝器的製造方法
【專利摘要】一種用於提高電壓驅動能力的緩衝器，所述緩衝器設有4個NMOS管：MN1、MN2、MN3和MN4，三個PMOS管：MP1、MP2和MP3，以及一個電阻R。本發明緩衝器中，差分放大器和輸出形成負反饋，使輸出電壓的變化隨環境的變化很小；緩衝器中的電流源用NMOS管，即MN1、MN4代替以往的PMOS管，很好的降低了緩衝器的電流，降低了整個模塊的功耗；輸出採用電阻R，使緩衝器的輸入電平保持在較低水平；本發明結構簡單，驅動能力強，同時保證輸出電壓的穩定性。
【專利說明】—種用於提高電壓驅動能力的緩衝器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種結構簡單的低電壓高穩定性的高速緩衝器，尤其是一種可以提高低電壓低驅動信號的驅動能力緩衝器。它可以有效的提高低電壓信號的驅動能力，並且輸出電壓具有很高的穩定性，是一款性能優秀的低電壓高穩定性的高速緩衝器。
【背景技術】
[0002]隨著集成電路設計技術的發展，在新一代的集成電路設計中，為了達到設計目標，尤其是為了降低功耗和提高速度，設計者常常使用多路電壓(MSV)方法允許使用不同電壓的設計分實體或塊，而隨之引入的低電壓邏輯，為了增強低電壓的驅動能力，需要在低電壓和負載之間增加一級緩衝器。例如，當200mv的低驅動能力的電壓驅動一個較大的負載時，需要首先解決的就是速度問題，這時就需要緩衝器提高電壓的驅動能力；當電壓工作在不同的環境下，輸出電壓的穩定性也必須得到充分的保障，否則很容易導致電路無法正常工作，對於低電壓更是如此。因此，本發明提出了一種結構簡單，驅動能力強，且可以保證輸出的低電壓穩定性的電路。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的問題:當電壓驅動能力較低時，需要提高其驅動能力，保證輸出電壓的穩定性，同時儘可能的讓功耗損失最低。
[0004]本發明的技術方案為:一種用於提高電壓驅動能力的緩衝器，所述緩衝器設有4個 NMOS 管:MN1、MN2、MN3 和 MN4，三個 PMOS 管:MP1、MP2 和 MP3，以及一個電阻 R ；NM0S 管麗I的漏極和電源Vdd連接，柵極接外部控制信號V_，體端接地GND，源極和PMOS管MPl、MP2的源極相連；PM0S管MPl的柵極接外部輸入信號Vi,體端接電源Vdd，漏極和PMOS管麗2的漏極、柵極以及PMOS管麗3的柵極相連；電阻R的兩端設為A端和B端，PMOS管MP2的柵極和NMOS管MN4的源極、電阻R的A端相連，漏極和NMOS管麗3的漏極相連，體端和電源Vdd相連；NM0S管MN2的源極和體端接地GND ；NM0S管MN3的源極和體端接地GND ；NM0S管MN4的漏極接電源Vdd，體端接地GND ；電阻R的B端接地GND ;所述緩衝器的輸出端Vtjut為電阻R的A端。
[0005]與現有技術相比，本發明具有以下優點及顯著效果:
[0006](I)在本發明緩衝器中，差分放大器和輸出形成負反饋，使輸出電壓的變化隨環境的變化很小，具有更好的穩定性，具體的數據見表I。
[0007](2)緩衝器中的電流源用NMOS管，即麗1、MN4代替以往的PMOS管，很好的降低了緩衝器的電流，降低了整個模塊的功耗。
[0008](3)本發明輸出用一個電阻R代替現有技術常用的MOS管，使緩衝器的輸入電平能夠維持在200mv左右的低電平，滿足增強低電壓的驅動能力的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】[0009]圖1為本發明的電路結構圖。
[0010]圖2為一個簡單的低驅動能力的低電壓產生模塊。
[0011]圖3為不帶反饋的緩衝器。
[0012]圖4為採用PM0S管作為電流源的緩衝器。
【具體實施方式】
[0013]參看圖1，本發明的結構簡單的低電壓高穩定性的高速緩衝器由4個NM0S管MN1、MN2、MN3和MN4，三個PM0S管MP1、MP2和MP3，以及一個電阻R構成。
[0014]具體連接關係如下，NM0S管麗1的漏極和電源Vdd連接，柵極接外部控制信號V_，體端接地GND，源極和PM0S管MP1、MP2的源極相連；PM0S管MP1的柵極接外部輸入信號'，體端接電源Vdd，漏極和PM0S管麗2的漏極、柵極以及PM0S管麗3的柵極相連；電阻R的兩端設為A端和B端，PM0S管MP2的柵極和匪0S管MN4的源極、電阻R的A端相連，漏極和NM0S管麗3的漏極相連，體端和電源Vdd相連；NM0S管麗2的源極和體端接地GND ；NM0S管MN3的源極和體端接地GND ；NM0S管MN4的漏極接電源Vdd，體端接地GND ；電阻R的B端接地GND ;所述緩衝器的輸出端V-為電阻R的A端。
[0015]本發明的噪聲電流補償電路的工作原理如下:
[0016]Vdd=l.2V, \為輸入低電平，即夕卜部輸入信號，V_為脈衝信號，即夕卜部控制信號。當V_=0時，作為電流源的NM0S管MN1截止，差分放大器不工作，其輸出端輸出為0，NM0S管MN4截止，增大驅動能力的電路也不工作，輸出為0。當V_=l時，NM0S管麗1導通，差分放大器正常工作，差分放大器的一個輸入端接輸入電壓，也就是輸入低電平Vi;輸出電壓使NM0S管MN4導通，驅動級電路開始工作，輸出電壓V-，Vout又接到差分放大器的另一端，形成反饋迴路，穩定輸出電壓
[0017]為進一步驗證本發明的優點，下面對本發明電路進行仿真驗證，同時和相類似的電路進行比較，其中，圖2為一個簡單的低驅動能力的低電壓產生模塊，用於模擬現實情況下的具有低驅動能力的低電壓，並且用於和本發明的驅動能力進行比較；圖3為不帶反饋的緩衝器，用於和本發明的穩定性進行比較；圖4為PM0S電流源的緩衝器，用於和本發明的功耗進行比較；負載電容C=lp。仿真結果如表1所示。從表1中可以看出:1.從不同工藝角下的Vout可知，本發明比不帶反饋的緩衝器的輸出電壓隨工藝角變化的範圍小，S卩，其輸出電壓具有更好的穩定；2.從輸出負載上升時間可知，本發明的速度比直接接負載的速度快，說明該發明可以很好的解決了驅動力不足的問題；3.從緩衝器的工作電流可知，在同等的驅動能力下，本發明的工作的電流比採用PM0S管電流源的小很多，說明在同等的驅動能力下，該發明具有更小的功耗。綜上所述，該發明很好的解決低電壓的驅動問題，輸出穩定性以及功耗問題，同時該結構簡單，適合用在集成電路設計中。
[0018]表1
[0019]
【權利要求】
1.一種用於提高電壓驅動能力的緩衝器，其特徵是所述緩衝器設有4個NMOS管:MN1、麗2、麗3和MN4，三個PM0S管:MP1、MP2和MP3，以及一個電阻R ；NM0S管麗1的漏極和電源Vdd連接，柵極接外部控制信號V_，體端接地GND，源極和PM0S管MP1、MP2的源極相連；PM0S管MP1的柵極接外部輸入信號Vi;體端接電源Vdd，漏極和PM0S管MN2的漏極、柵極以及PM0S管MN3的柵極相連；電阻R的兩端設為A端和B端，PM0S管MP2的柵極和NM0S管MN4的源極、電阻R的A端相連，漏極和NM0S管麗3的漏極相連，體端和電源Vdd相連；NM0S管MN2的源極和體端接地GND ；NM0S管MN3的源極和體端接地GND ；NM0S管MN4的漏極接電源Vdd，體端接地GND ;電阻R的B端接地GND ;所述緩衝器的輸出端Vwt為電阻R的A端。
【文檔編號】H03K19/0948GK103684420SQ201310566690
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2012年11月14日
【發明者】楊格蘭, 柏娜, 夏迎成, 朱賈峰 申請人:湖南城市學院