双向位准切换器的制造方法
双向位准切换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种双向位准切换器，包含：第一讯号端；第二讯号端；第一开关，耦接于该第一讯号端与地之间；反相器，经由第一共同接点接收来自于该第一讯号端的讯号，以送出控制讯号；肖特基二极管，其阳极经由第二共同接点接收来自于该第二讯号端的讯号；第二开关，耦接于该肖特基二极管的阴极与地之间，此第二开关接受该控制讯号，以控制该肖特基二极管与地之间的导通状态；比较器，其一输入端耦接一参考电压，另一输入端经由该第二共同接点耦接于该第二讯号端，该比较器根据比较结果控制该第一开关的导通状态，其中该参考电压低于该肖特基二极管导通时的顺向偏压；第一电压源，与该第一共同接点耦接；以及第二电压源，与该第二共同接点耦接。
【专利说明】双向位准切换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种双向位准切换器，且特别是通过一肖特基二极管提供一电压差，以控制讯号输出端与讯号接收端的切换的一种双向位准切换器。
【背景技术】
[0002]双向位准切换器(Bidirectional level shifter)是常使用的讯号输入/输出电路，例如可用于串行式双向数据传输。图1显示一现有技术(美国专利7，822，890)的双向位准切换器10，其中讯号端l/0(a)与讯号端l/0(b)的任一者可作为讯号输入端，而另一者可作为讯号输出端。电路中包含开关M1、M2、反相器11、以及比较器12。电压Vt为讯号端l/0(b)作为输入端时，介于讯号端l/0(b)的输入讯号的逻辑高位准与逻辑低位准之间的一个低参考电压，电压Vp为一稍高于电压Vt的低电压，用以确认讯号传递的方向以避免发生拴锁现象。双向位准切换器10作用方式为:当讯号端l/0(a)为输入端并为低位准时，通过反相器11导通开关M2,使讯号端l/0(b)的电位等于电压Vp,就讯号端l/0(b)作为输出端而言，电压Vp被判断为低位准，但电压Vp高于电压Vt，因此开关Ml不导通，不会发生拴锁现象。当讯号端l/0(a)输入端并为高位准时，通过反相器11使开关M2不导通，使讯号端l/0(b)因耦接于电压源Vddb而被拉高为高电压，此时开关Ml也同样不导通而不会发生拴锁现象。当讯号端l/0(b)为输入端并为低位准时，通过比较器12导通开关M1，使讯号端I/O (a)为近于接地的一低电压，此时开关M2虽然导通，但讯号端I/O (a)的电位受控于输入讯号，因此比较器12的输出仍然为高位准。当讯号端l/0(b)为输入端并为高位准时，通过比较器12使开关Ml不导通，使讯号端l/0(a)因耦接于电压源Vdda而被拉高为高电压，且开关M2不导通。
[0003]以上现有技术的缺点是:双向位准切换器10中的电压Vp，需要一稳压电路，此稳压电路需占芯片空间，同时也造成电流的消耗，并需要增加NMOS开关的面积以降低衍生效应(Body effect) 0实际应用上很不经济，故需要一简单且又有效的解决方法，降低芯片使用面积，又可提升效率。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种双向位准切换器，可降低芯片使用面积，又可提升效率。
[0005]为达上述目的，本实用新型提供一种双向位准切换器，包含:一第一讯号端；一第二讯号端；一第一开关，稱接于该第一讯号端与地之间，以控制该第一讯号端与地之间的导通状态；一反相器，经由一第一共同接点接收来自于该第一讯号端的讯号，以送出一控制讯号；一肖特基二极管(Schottky diode),其阳极经由一第二共同接点接收来自于该第二讯号端的讯号；一第二开关，耦接于该肖特基二极管的阴极与地之间，此第二开关接受该控制讯号，以控制该肖特基二极管与地之间的导通状态；一比较器，其一输入端耦接一参考电压，另一输入端经由该第二共同接点耦接于该第二讯号端，该比较器根据比较结果控制该第一开关的导通状态，其中该参考电压低于该肖特基二极管导通时的顺向偏压；一第一电压源，与该第一共同接点耦接，当该第一共同接点的电压未受该第一电压源以外的其它部分所控制时，该第一电压源将该第一共同接点的电压拉高；以及一第二电压源，与该第二共同接点耦接，当该第二共同接点的电压未受该第二电压源以外的其它部分所控制时，该第二电压源将该第二共同接点的电压拉高拉高。
[0006]在本实用新型的一实施例中，其中介于第一共同接点以及第一电压源之间又包含一第一电阻，而介于第二共同接点以及第二电压源之间又包含一第二电阻。
[0007]在本实用新型的一实施例中，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第三开关，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第四开关。
[0008]在本实用新型的一实施例中，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第一电阻与一第三开关的并联电路，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第二电阻与一第四开关的并联电路。
[0009]在本实用新型的一实施例中，介于该反相器以及该第二开关之间又包含一噪声过滤器，及/或介于该第一开关以及该比较器之间又包含另一噪声过滤器。
[0010]在本实用新型的一实施例中，该噪声过滤器为去除抖动电路(debouncingcircuit)ο
[0011]为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为现有技术的双向位准切换器的示意图；
[0013]图2为本实用新型一实施例的双向位准切换器的示意图；
[0014]图3为本实用新型另一实施例的双向位准切换器的示意图。
[0015]图中符号说明
[0016]10,20,30双向位准切换器
[0017]11,21 反相器
[0018]12,22 比较器
[0019]15噪声过滤器
[0020]Dl肖特基二极管
[0021]I/O (a) 第一讯号端
[0022]I/O (b) 第二讯号端
[0023]M1、M2、M21、M22、M23、M24 开关
[0024]NI第一共同接点
[0025]N2第二共同接点
[0026]Rl第一电阻
[0027]R2第二电阻
[0028]Vdda 第一电压源
[0029]Vddb第二电压源
[0030]Vp电压[0031]Vt低参考电压【具体实施方式】
[0032]有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本实用新型中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
[0033]图2为本实用新型一实施例的双向位准切换器20示意图，例如可用于串行式双向数据传输。双向位准切换器20包含:一第一讯号端l/0(a);—第二讯号端l/0(b);—第一开关M21，耦接于第一讯号端l/0(a)与地之间，以控制第一讯号端I/O (a)对地的导通状态；一反相器21,经由一第一共同接点NI接收来自于第一讯号端l/0(a)的讯号，以送出一控制讯号Sc 肖特基二极管(Schottky diode)Dl,其阳极经由一第二共同接点N2接收来自于第二讯号端l/0(b)的讯号；一第二开关M22，耦接于肖特基二极管Dl的阴极与地之间，其接受控制讯号Sc，以控制一肖特基二极管Dl对地的导通状态；一比较器22，其一输入端耦接一参考电压Vt，另一输入端经由第二共同接点N2耦接于第二讯号端l/0(b)，比较器22根据比较结果控制第一开关M21的导通状态；第一电压源Vdda，与第一共同接点NI耦接，当该第一共同接点NI的电压未受第一电压源Vdda以外的其它部分所控制时，第一电压源Vdda将该第一共同接点NI的电压拉高；以及第二电压源Vddb，与第二共同接点N2耦接，当该第二共同接点N2的电压未受第二电压源Vddb以外的其它部分所控制时，第二电压源Vddb将该第二共同接点N2的电压拉高。所述第一电压源Vdda与第二电压源Vddb可为相同或不同的电位，又该参考电压Vt的电位低于该肖特基二极管Dl导通时的顺向偏压。
[0034] 继续参考图2，其中肖特基二极管Dl的目的在于当第二开关M22导通时，提供一顺向偏压，此偏压可提供与图1的电压Vp相类似的作用。详言之，当第一讯号端I/O (a)为输入端并为低位准时，经由反相器21导通第二开关M22，肖特基二极管Dl提供一顺向偏压，第二讯号端l/0(b)的输出讯号便为此顺向偏压，以第二讯号端l/0(b)作为输出端而言，此顺向偏压被判断为低位准。当第一讯号端l/0(a)为输入端并为高位准时，经由反相器21不导通第二开关M22，第二共同接点N2的电压未受控于肖特基二极管Dl或第二讯号端I/0(b)，但由于第二共同接点N2耦接于第二电压源Vddb，通过第二电压源Vddb所提供的弱拉高(weakly pull-high)作用，第二讯号端I/O(b)被拉高为高位准。如此,第二讯号端I/0(b)可根据第一讯号端I/O (a)的高、低位准讯号而转换为高、低位准讯号。本实用新型与现有技术的不同点为:现有技术的电压Vp需要一稳压电路，此稳压电路需占芯片空间以及相关电流的消耗，并需增加NMOS开关的面积；本实用新型所使用的肖特基二极管Dl为一低成本、结构简单、且可靠性高的元件，故优于现有技术。
[0035]当第二讯号端l/0(b)为输入端并为低位准时，此低位准低于参考电压Vt，因此比较器22导通第一开关M21,使第一讯号端l/0(a)输出低位准讯号。此时第二开关M22导通，但第一讯号端l/0(a)为输入端，其位准受控于输入讯号的位准，因此比较器22的输出维持于高位准。当第二讯号端l/0(b)为输入端并为高位准时，比较器22不导通第一开关M21,第一共同接点NI的电压未受控于地或第一讯号端I/O (a),但由于第一共同接点NI率禹接于第一电压源Vdda,通过第一电压源Vdda所提供的弱拉高(weakly pull-high)作用，第一讯号端l/0(a)被拉高为高位准。如此，第一讯号端I/O (a)可根据第二讯号端I/O (b)的高、低位准讯号而转换为高、低位准讯号。
[0036]参考图2，其中介于第一共同接点NI以及第一电压源Vdda之间又包含一第一电阻R1，此第一电阻Rl可作为提升电阻(Pull up resistor)，根据所需电流量以及相关阻抗值等可决定其电阻值。介于第二共同接点N2以及第二电压源Vddb之间又包含一第二电阻R2，类似于第一电阻R1，第二电阻R2可作为提升电阻且根据所需电流量、高低电压以及相关阻抗值等而决定其电阻值。
[0037]图2显示，电路中可选择性地又包含一第三开关M23或第四开关M24，其目的是当需要拉高第一讯号端l/0(a)或第二讯号端l/0(b)的电位时，可以通过导通第三开关M23或第四开关M24而更快速将第一讯号端I/O (a)或第二讯号端I/O (b)的电位拉高到目标位准。举例而言，可先判断第一讯号端I/O (a)或第二讯号端l/0(b)是否为输出端，并将控制讯号Sc与一预设参考位准相比较、或将比较器22的输出与一预设参考位准相比较，以决定是否导通第三开关M23或第四开关M24。详言之，若第一讯号端I/O (a)为输出端，且比较器22的输出为低位准，则可导通第三开关M23 ;又若第二讯号端I/O(b)为输出端，且控制讯号Sc为低位准，则可导通第四开关M24。
[0038]或是，第一电阻Rl和第二电阻R2也可取消而直接代换为第三开关M23或第四开关M24。详言之,若第一讯号端I/O (a)为输入端,则不导通第三开关M23 ;若第一讯号端I/0(a)为输出端，且比较器22的输出为高位准，则也不导通第三开关M23;若第一讯号端I/0(a)为输出端，且比较器22的输出为低位准，则导通第三开关M23。又，若第二讯号端I/0(b)为输入端，则不导通第四开关M24;若第二讯号端l/0(b)为输出端，且控制讯号Sc为高位准，则也不导通第四开关M24 ;若第二讯号端l/0(b)为输出端，且控制讯号Sc为低位准，则导通第四开关M24。
[0039]图3显示另一实施例的双向位准切换器30的示意图。图3与图2的主要差异为其中介于反相器21以及第二开关M22之间又包含一噪声过滤器15，及/或介于第一开关M21以及比较器22之间也包含另一噪声过滤器15。其目的为反相器21或比较器22所输出的控制讯号可能有噪声，利用噪声过滤器15过滤噪声以维持对开关的稳定控制。一实施例中，噪声过滤器15可为去除抖动电路(debouncing circuit)或其它依需要而设计的噪声过滤电路。
[0040]以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。实施例图标直接连接的各电路或元件，其间可插置不影响主要功能的其它电路或元件。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不必须达成本实用新型所揭露的全部目的或优点或特点。摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。
【权利要求】
1.一种双向位准切换器，其特征在于，包含: 一第一讯号端; 一第二讯号端; 一第一开关，耦接于该第一讯号端与地之间，以控制该第一讯号端与地之间的导通状态； 一反相器，经由一第一共同接点接收来自于该第一讯号端的讯号，以送出一控制讯号; 一肖特基二极管，其阳极经由一第二共同接点接收来自于该第二讯号端的讯号； 一第二开关，耦接于该肖特基二极管的阴极与地之间，此第二开关接受该控制讯号，以控制该肖特基二极管与地之间的导通状态； 一比较器，其一输入端稱接一参考电压，另一输入端经由该第二共同接点稱接于该第二讯号端，该比较器根据比较结果控制该第一开关的导通状态，其中该参考电压低于该肖特基二极管导通时的顺向偏压； 一第一电压源，与该第一共同接点耦接，当该第一共同接点的电压未受该第一电压源以外的其它部分所控制时，该第一电压源将该第一共同接点的电压拉高；以及 一第二电压源，与该第二共同接点耦接，当该第二共同接点的电压未受该第二电压源以外的其它部分所控制时，该第二电压源将该第二共同接点的电压拉高拉高。
2.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第一电阻，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第二电阻。
3.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第三开关，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第四开关。
4.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第一电阻与一第三开关的并联电路，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第二电阻与一第四开关的并联电路。
5.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该反相器以及该第二开关之间又包含一噪声过滤器，及/或介于该第一开关以及该比较器之间又包含另一噪声过滤器。
6.如权利要求5所述的双向位准切换器，其特征在于，该噪声过滤器为去除抖动电路。
【文档编号】H03K19/0185GK203377861SQ201320471111
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】魏进元, 江学士 申请人:立锜科技股份有限公司
【专利摘要】本实用新型提供一种双向位准切换器，包含：第一讯号端；第二讯号端；第一开关，耦接于该第一讯号端与地之间；反相器，经由第一共同接点接收来自于该第一讯号端的讯号，以送出控制讯号；肖特基二极管，其阳极经由第二共同接点接收来自于该第二讯号端的讯号；第二开关，耦接于该肖特基二极管的阴极与地之间，此第二开关接受该控制讯号，以控制该肖特基二极管与地之间的导通状态；比较器，其一输入端耦接一参考电压，另一输入端经由该第二共同接点耦接于该第二讯号端，该比较器根据比较结果控制该第一开关的导通状态，其中该参考电压低于该肖特基二极管导通时的顺向偏压；第一电压源，与该第一共同接点耦接；以及第二电压源，与该第二共同接点耦接。
【专利说明】双向位准切换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种双向位准切换器，且特别是通过一肖特基二极管提供一电压差，以控制讯号输出端与讯号接收端的切换的一种双向位准切换器。
【背景技术】
[0002]双向位准切换器(Bidirectional level shifter)是常使用的讯号输入/输出电路，例如可用于串行式双向数据传输。图1显示一现有技术(美国专利7，822，890)的双向位准切换器10，其中讯号端l/0(a)与讯号端l/0(b)的任一者可作为讯号输入端，而另一者可作为讯号输出端。电路中包含开关M1、M2、反相器11、以及比较器12。电压Vt为讯号端l/0(b)作为输入端时，介于讯号端l/0(b)的输入讯号的逻辑高位准与逻辑低位准之间的一个低参考电压，电压Vp为一稍高于电压Vt的低电压，用以确认讯号传递的方向以避免发生拴锁现象。双向位准切换器10作用方式为:当讯号端l/0(a)为输入端并为低位准时，通过反相器11导通开关M2,使讯号端l/0(b)的电位等于电压Vp,就讯号端l/0(b)作为输出端而言，电压Vp被判断为低位准，但电压Vp高于电压Vt，因此开关Ml不导通，不会发生拴锁现象。当讯号端l/0(a)输入端并为高位准时，通过反相器11使开关M2不导通，使讯号端l/0(b)因耦接于电压源Vddb而被拉高为高电压，此时开关Ml也同样不导通而不会发生拴锁现象。当讯号端l/0(b)为输入端并为低位准时，通过比较器12导通开关M1，使讯号端I/O (a)为近于接地的一低电压，此时开关M2虽然导通，但讯号端I/O (a)的电位受控于输入讯号，因此比较器12的输出仍然为高位准。当讯号端l/0(b)为输入端并为高位准时，通过比较器12使开关Ml不导通，使讯号端l/0(a)因耦接于电压源Vdda而被拉高为高电压，且开关M2不导通。
[0003]以上现有技术的缺点是:双向位准切换器10中的电压Vp，需要一稳压电路，此稳压电路需占芯片空间，同时也造成电流的消耗，并需要增加NMOS开关的面积以降低衍生效应(Body effect) 0实际应用上很不经济，故需要一简单且又有效的解决方法，降低芯片使用面积，又可提升效率。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种双向位准切换器，可降低芯片使用面积，又可提升效率。
[0005]为达上述目的，本实用新型提供一种双向位准切换器，包含:一第一讯号端；一第二讯号端；一第一开关，稱接于该第一讯号端与地之间，以控制该第一讯号端与地之间的导通状态；一反相器，经由一第一共同接点接收来自于该第一讯号端的讯号，以送出一控制讯号；一肖特基二极管(Schottky diode),其阳极经由一第二共同接点接收来自于该第二讯号端的讯号；一第二开关，耦接于该肖特基二极管的阴极与地之间，此第二开关接受该控制讯号，以控制该肖特基二极管与地之间的导通状态；一比较器，其一输入端耦接一参考电压，另一输入端经由该第二共同接点耦接于该第二讯号端，该比较器根据比较结果控制该第一开关的导通状态，其中该参考电压低于该肖特基二极管导通时的顺向偏压；一第一电压源，与该第一共同接点耦接，当该第一共同接点的电压未受该第一电压源以外的其它部分所控制时，该第一电压源将该第一共同接点的电压拉高；以及一第二电压源，与该第二共同接点耦接，当该第二共同接点的电压未受该第二电压源以外的其它部分所控制时，该第二电压源将该第二共同接点的电压拉高拉高。
[0006]在本实用新型的一实施例中，其中介于第一共同接点以及第一电压源之间又包含一第一电阻，而介于第二共同接点以及第二电压源之间又包含一第二电阻。
[0007]在本实用新型的一实施例中，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第三开关，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第四开关。
[0008]在本实用新型的一实施例中，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第一电阻与一第三开关的并联电路，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第二电阻与一第四开关的并联电路。
[0009]在本实用新型的一实施例中，介于该反相器以及该第二开关之间又包含一噪声过滤器，及/或介于该第一开关以及该比较器之间又包含另一噪声过滤器。
[0010]在本实用新型的一实施例中，该噪声过滤器为去除抖动电路(debouncingcircuit)ο
[0011]为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为现有技术的双向位准切换器的示意图；
[0013]图2为本实用新型一实施例的双向位准切换器的示意图；
[0014]图3为本实用新型另一实施例的双向位准切换器的示意图。
[0015]图中符号说明
[0016]10,20,30双向位准切换器
[0017]11,21 反相器
[0018]12,22 比较器
[0019]15噪声过滤器
[0020]Dl肖特基二极管
[0021]I/O (a) 第一讯号端
[0022]I/O (b) 第二讯号端
[0023]M1、M2、M21、M22、M23、M24 开关
[0024]NI第一共同接点
[0025]N2第二共同接点
[0026]Rl第一电阻
[0027]R2第二电阻
[0028]Vdda 第一电压源
[0029]Vddb第二电压源
[0030]Vp电压[0031]Vt低参考电压【具体实施方式】
[0032]有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本实用新型中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
[0033]图2为本实用新型一实施例的双向位准切换器20示意图，例如可用于串行式双向数据传输。双向位准切换器20包含:一第一讯号端l/0(a);—第二讯号端l/0(b);—第一开关M21，耦接于第一讯号端l/0(a)与地之间，以控制第一讯号端I/O (a)对地的导通状态；一反相器21,经由一第一共同接点NI接收来自于第一讯号端l/0(a)的讯号，以送出一控制讯号Sc 肖特基二极管(Schottky diode)Dl,其阳极经由一第二共同接点N2接收来自于第二讯号端l/0(b)的讯号；一第二开关M22，耦接于肖特基二极管Dl的阴极与地之间，其接受控制讯号Sc，以控制一肖特基二极管Dl对地的导通状态；一比较器22，其一输入端耦接一参考电压Vt，另一输入端经由第二共同接点N2耦接于第二讯号端l/0(b)，比较器22根据比较结果控制第一开关M21的导通状态；第一电压源Vdda，与第一共同接点NI耦接，当该第一共同接点NI的电压未受第一电压源Vdda以外的其它部分所控制时，第一电压源Vdda将该第一共同接点NI的电压拉高；以及第二电压源Vddb，与第二共同接点N2耦接，当该第二共同接点N2的电压未受第二电压源Vddb以外的其它部分所控制时，第二电压源Vddb将该第二共同接点N2的电压拉高。所述第一电压源Vdda与第二电压源Vddb可为相同或不同的电位，又该参考电压Vt的电位低于该肖特基二极管Dl导通时的顺向偏压。
[0034] 继续参考图2，其中肖特基二极管Dl的目的在于当第二开关M22导通时，提供一顺向偏压，此偏压可提供与图1的电压Vp相类似的作用。详言之，当第一讯号端I/O (a)为输入端并为低位准时，经由反相器21导通第二开关M22，肖特基二极管Dl提供一顺向偏压，第二讯号端l/0(b)的输出讯号便为此顺向偏压，以第二讯号端l/0(b)作为输出端而言，此顺向偏压被判断为低位准。当第一讯号端l/0(a)为输入端并为高位准时，经由反相器21不导通第二开关M22，第二共同接点N2的电压未受控于肖特基二极管Dl或第二讯号端I/0(b)，但由于第二共同接点N2耦接于第二电压源Vddb，通过第二电压源Vddb所提供的弱拉高(weakly pull-high)作用，第二讯号端I/O(b)被拉高为高位准。如此,第二讯号端I/0(b)可根据第一讯号端I/O (a)的高、低位准讯号而转换为高、低位准讯号。本实用新型与现有技术的不同点为:现有技术的电压Vp需要一稳压电路，此稳压电路需占芯片空间以及相关电流的消耗，并需增加NMOS开关的面积；本实用新型所使用的肖特基二极管Dl为一低成本、结构简单、且可靠性高的元件，故优于现有技术。
[0035]当第二讯号端l/0(b)为输入端并为低位准时，此低位准低于参考电压Vt，因此比较器22导通第一开关M21,使第一讯号端l/0(a)输出低位准讯号。此时第二开关M22导通，但第一讯号端l/0(a)为输入端，其位准受控于输入讯号的位准，因此比较器22的输出维持于高位准。当第二讯号端l/0(b)为输入端并为高位准时，比较器22不导通第一开关M21,第一共同接点NI的电压未受控于地或第一讯号端I/O (a),但由于第一共同接点NI率禹接于第一电压源Vdda,通过第一电压源Vdda所提供的弱拉高(weakly pull-high)作用，第一讯号端l/0(a)被拉高为高位准。如此，第一讯号端I/O (a)可根据第二讯号端I/O (b)的高、低位准讯号而转换为高、低位准讯号。
[0036]参考图2，其中介于第一共同接点NI以及第一电压源Vdda之间又包含一第一电阻R1，此第一电阻Rl可作为提升电阻(Pull up resistor)，根据所需电流量以及相关阻抗值等可决定其电阻值。介于第二共同接点N2以及第二电压源Vddb之间又包含一第二电阻R2，类似于第一电阻R1，第二电阻R2可作为提升电阻且根据所需电流量、高低电压以及相关阻抗值等而决定其电阻值。
[0037]图2显示，电路中可选择性地又包含一第三开关M23或第四开关M24，其目的是当需要拉高第一讯号端l/0(a)或第二讯号端l/0(b)的电位时，可以通过导通第三开关M23或第四开关M24而更快速将第一讯号端I/O (a)或第二讯号端I/O (b)的电位拉高到目标位准。举例而言，可先判断第一讯号端I/O (a)或第二讯号端l/0(b)是否为输出端，并将控制讯号Sc与一预设参考位准相比较、或将比较器22的输出与一预设参考位准相比较，以决定是否导通第三开关M23或第四开关M24。详言之，若第一讯号端I/O (a)为输出端，且比较器22的输出为低位准，则可导通第三开关M23 ;又若第二讯号端I/O(b)为输出端，且控制讯号Sc为低位准，则可导通第四开关M24。
[0038]或是，第一电阻Rl和第二电阻R2也可取消而直接代换为第三开关M23或第四开关M24。详言之,若第一讯号端I/O (a)为输入端,则不导通第三开关M23 ;若第一讯号端I/0(a)为输出端，且比较器22的输出为高位准，则也不导通第三开关M23;若第一讯号端I/0(a)为输出端，且比较器22的输出为低位准，则导通第三开关M23。又，若第二讯号端I/0(b)为输入端，则不导通第四开关M24;若第二讯号端l/0(b)为输出端，且控制讯号Sc为高位准，则也不导通第四开关M24 ;若第二讯号端l/0(b)为输出端，且控制讯号Sc为低位准，则导通第四开关M24。
[0039]图3显示另一实施例的双向位准切换器30的示意图。图3与图2的主要差异为其中介于反相器21以及第二开关M22之间又包含一噪声过滤器15，及/或介于第一开关M21以及比较器22之间也包含另一噪声过滤器15。其目的为反相器21或比较器22所输出的控制讯号可能有噪声，利用噪声过滤器15过滤噪声以维持对开关的稳定控制。一实施例中，噪声过滤器15可为去除抖动电路(debouncing circuit)或其它依需要而设计的噪声过滤电路。
[0040]以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。实施例图标直接连接的各电路或元件，其间可插置不影响主要功能的其它电路或元件。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不必须达成本实用新型所揭露的全部目的或优点或特点。摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。
【权利要求】
1.一种双向位准切换器，其特征在于，包含: 一第一讯号端; 一第二讯号端; 一第一开关，耦接于该第一讯号端与地之间，以控制该第一讯号端与地之间的导通状态； 一反相器，经由一第一共同接点接收来自于该第一讯号端的讯号，以送出一控制讯号; 一肖特基二极管，其阳极经由一第二共同接点接收来自于该第二讯号端的讯号； 一第二开关，耦接于该肖特基二极管的阴极与地之间，此第二开关接受该控制讯号，以控制该肖特基二极管与地之间的导通状态； 一比较器，其一输入端稱接一参考电压，另一输入端经由该第二共同接点稱接于该第二讯号端，该比较器根据比较结果控制该第一开关的导通状态，其中该参考电压低于该肖特基二极管导通时的顺向偏压； 一第一电压源，与该第一共同接点耦接，当该第一共同接点的电压未受该第一电压源以外的其它部分所控制时，该第一电压源将该第一共同接点的电压拉高；以及 一第二电压源，与该第二共同接点耦接，当该第二共同接点的电压未受该第二电压源以外的其它部分所控制时，该第二电压源将该第二共同接点的电压拉高拉高。
2.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第一电阻，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第二电阻。
3.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第三开关，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第四开关。
4.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该第一共同接点以及该第一电压源之间又包含一第一电阻与一第三开关的并联电路，而介于该第二共同接点以及该第二电压源之间又包含一第二电阻与一第四开关的并联电路。
5.如权利要求1所述的双向位准切换器，其特征在于，介于该反相器以及该第二开关之间又包含一噪声过滤器，及/或介于该第一开关以及该比较器之间又包含另一噪声过滤器。
6.如权利要求5所述的双向位准切换器，其特征在于，该噪声过滤器为去除抖动电路。
【文档编号】H03K19/0185GK203377861SQ201320471111
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】魏进元, 江学士 申请人:立锜科技股份有限公司
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