一种负压电平移位电路

本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种负压电平移位电路，用于处理输入信号的电平并输出相应的电平信号。

背景技术：

1、在集成电路设计领域，对不同电位进行电平移位是常见的技术需求，但是，在某些应用场景中，特别是在工业控制、医疗设备、甚至科学研究中，需要处理的信号可能是负电压的，如-5v至-15v范围内的信号。这种负压信号处理的需求不仅涉及到技术上的挑战，还涉及到稳定性和成本效益等方面的考量。

2、一些设计中，电平移位电路只能实现将共地源电压域之间的静态电压转换，但是，很多芯片中的电源电压电平会随着电池电压的变化而变化，当共地源电压域下的电平对应的固定的浮动电压域下的电平随电源电压改变时，则无法实现将共地源电压域下的电平转换为浮动电压域下的电平。

3、因此，现有技术往往无法提供一种简单、稳定且具有良好适应性的负压电平移位电路，以满足现代电子设备对信号处理精度和效率的要求。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种负压电平移位电路，可以将共地源电压域的电平转换成随电源电压变化的浮动电压域的电平，同时本发明具有结构简单容易实现并且输出稳定可以调节，响应速度快，精度高等优点。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种负压电平移位电路，包括：钳位电路、电平移位主体电路、输出整形电路；所述钳位电路，设置为对输入电源vee进行钳位；所述电平移位主体电路，设置为将输入的高低电平信号inn、inp转变为不同电平的输出；所述输出整形电路，设置为对所述电平移位电路输出信号进行整形输出。

4、作为本发明的一种实施例，所述钳位模块包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一n型晶体管、第一稳压二极管、第一电容、vclamp电位；所述第一电阻、第二电阻的一端接地；所述第一电阻的另一端、所述第一n型晶体管的栅极、所述第一稳压二极管的负极相连；所述第二电阻的另一端、所述第一n型晶体管的漏极相连；所述第一n型晶体管的源极、所述第三电阻的一端、所述第一电容的一端相连，该点电位为vclamp电位；所述第一稳压二极管的正极、所述第三电阻的另一端、所述第一电容的另一端与输入电源vee相连。

5、作为本发明的一种实施例，所述电平移位主体电路包含第一p型晶体管、第二p型晶体管、第二n型晶体管、第三n型晶体管、第四n型晶体管、第五n型晶体管；所述第一p型晶体管的源极、第二p型晶体管的源极接地；所述第一p型晶体管的栅极接输入电平inn；所述第二p型晶体管的栅极接输入电平inp；所述第一p型晶体管的漏极、所述第二n型晶体管的漏极相连；所述第二p型晶体管的漏极、所述第三n型晶体管的漏极相连；所述第二n型晶体管的栅极、所述第三n型晶体管的栅极、所述第一n型晶体管的栅极、所述第一电阻的另一端、所述第一稳压二极管的负极相连；所述第二n型晶体管的源极、所述第四n型晶体管的漏极、所述第五n型晶体管的栅极相连；所述第三n型晶体管的源极、所述第五n型晶体管的漏极、所述第四n型晶体管的栅极相连；所述第四n型晶体管的源极、所述第五n型晶体管的源极与输入电源vee相连。

6、作为本发明的一种实施例，所述输出整形电路包含第一反相器、第二反向器、第三反向器、vclamp电位；所述第一~三反相器的上端接vclamp电位；所述第一~三反相器的下端接输入电源vee；所述第一反相器的输入端、所述第三n型晶体管的源极、所述第五n型晶体管的漏极、所述第四n型晶体管的栅极相连；所述第一反相器的输出端、所述第二反向器的输入端相连；所述第二反相器的输出端、所述第三反向器的输入端相连。

7、本发明的有益效果是：

8、本发明提出了一种负压电平移位电路，其电路结构简单，可以将共地源电压域的电平转换成随电源电压变化的浮动电压域的电平，并且本发明所设计的负压电平移位电路在工作电压较高的情况下，仍然保持稳定工作，且响应速度快，精度高。

技术特征：

1.一种负压电平移位电路，其特征在于，包括：钳位电路、电平移位主体电路、输出整形电路；所述钳位电路，设置为对输入电源vee进行钳位；所述电平移位主体电路，设置为将输入的高低电平信号inn、inp转变为不同电平的输出；所述输出整形电路，设置为对所述电平移位电路输出信号进行整形输出。

2.根据权利要求1所述的负压电平移位电路，其特征在于，所述钳位模块包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一n型晶体管、第一稳压二极管、第一电容、vclamp电位；

3.根据权利要求2所述的负压电平移位电路，其特征在于，所述电平移位主体电路包含第一p型晶体管、第二p型晶体管、第二n型晶体管、第三n型晶体管、第四n型晶体管、第五n型晶体管；

4.根据权利要求3所述的负压电平移位电路，其特征在于，所述输出整形电路包含第一反相器、第二反向器、第三反向器、vclamp电位；

5.根据权利要求2所述的负压电平移位电路，其特征在于，所述钳位电路，其工作原理如下：

6.根据权利要求3所述的负压电平移位电路，其特征在于，所述电平移位主体电路，其工作原理如下：

7.根据权利要求4所述的负压电平移位电路，其特征在于，所述输出整形电路，其工作原理如下：

8.根据权利要求4所述的负压电平移位电路，其特征在于，其整体工作原理如下：整体电路将输入的高低电平信号inn和inp转变为输出高低信号outp和outn；其中输入信号高电平为接地电压0v，输入信号低电平低于第一p型晶体管、第二p型晶体管的阈值电压即可；输出信号高电平为vclamp电压，输出信号低电平为输入电源电压vee；由于vclamp为相对输入电源vee的浮动电压，因此输出电压根据电路的需要进行调整。

技术总结
本发明公开了一种负压电平移位电路，包括钳位电路、电平移位主体电路、输出整形电路；所述钳位电路，设置为对输入电源VEE进行钳位；所述电平移位主体电路，设置为将输入的高低电平信号INN、INP转变为不同电平的输出；所述输出整形电路，设置为对所述电平移位电路输出信号进行整形输出。本发明所述的负压电平移位电路，结构简单容易实现并且输出稳定可以调节，响应速度快，精度高。

技术研发人员：夏晓娟,王培浩,蔡甜甜,张雨航,曹宇,涂再林
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23