一種用于提高電壓驅(qū)動(dòng)能力的緩沖器的制造方法
【專利摘要】一種用于提高電壓驅(qū)動(dòng)能力的緩沖器，所述緩沖器設(shè)有4個(gè)NMOS管：MN1、MN2、MN3和MN4，三個(gè)PMOS管：MP1、MP2和MP3，以及一個(gè)電阻R。本發(fā)明緩沖器中，差分放大器和輸出形成負(fù)反饋，使輸出電壓的變化隨環(huán)境的變化很?。痪彌_器中的電流源用NMOS管，即MN1、MN4代替以往的PMOS管，很好的降低了緩沖器的電流，降低了整個(gè)模塊的功耗；輸出采用電阻R，使緩沖器的輸入電平保持在較低水平；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，同時(shí)保證輸出電壓的穩(wěn)定性。
【專利說明】—種用于提高電壓驅(qū)動(dòng)能力的緩沖器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡單的低電壓高穩(wěn)定性的高速緩沖器，尤其是一種可以提高低電壓低驅(qū)動(dòng)信號的驅(qū)動(dòng)能力緩沖器。它可以有效的提高低電壓信號的驅(qū)動(dòng)能力，并且輸出電壓具有很高的穩(wěn)定性，是一款性能優(yōu)秀的低電壓高穩(wěn)定性的高速緩沖器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在新一代的集成電路設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，尤其是為了降低功耗和提高速度，設(shè)計(jì)者常常使用多路電壓(MSV)方法允許使用不同電壓的設(shè)計(jì)分實(shí)體或塊，而隨之引入的低電壓邏輯，為了增強(qiáng)低電壓的驅(qū)動(dòng)能力，需要在低電壓和負(fù)載之間增加一級緩沖器。例如，當(dāng)200mv的低驅(qū)動(dòng)能力的電壓驅(qū)動(dòng)一個(gè)較大的負(fù)載時(shí)，需要首先解決的就是速度問題，這時(shí)就需要緩沖器提高電壓的驅(qū)動(dòng)能力；當(dāng)電壓工作在不同的環(huán)境下，輸出電壓的穩(wěn)定性也必須得到充分的保障，否則很容易導(dǎo)致電路無法正常工作，對于低電壓更是如此。因此，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，且可以保證輸出的低電壓穩(wěn)定性的電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題:當(dāng)電壓驅(qū)動(dòng)能力較低時(shí)，需要提高其驅(qū)動(dòng)能力，保證輸出電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)盡可能的讓功耗損失最低。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種用于提高電壓驅(qū)動(dòng)能力的緩沖器，所述緩沖器設(shè)有4個(gè) NMOS 管:MN1、MN2、MN3 和 MN4，三個(gè) PMOS 管:MP1、MP2 和 MP3，以及一個(gè)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(shè)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 ;所述緩沖器的輸出端Vtjut為電阻R的A端。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及顯著效果:
[0006](I)在本發(fā)明緩沖器中，差分放大器和輸出形成負(fù)反饋，使輸出電壓的變化隨環(huán)境的變化很小，具有更好的穩(wěn)定性，具體的數(shù)據(jù)見表I。
[0007](2)緩沖器中的電流源用NMOS管，即麗1、MN4代替以往的PMOS管，很好的降低了緩沖器的電流，降低了整個(gè)模塊的功耗。
[0008](3)本發(fā)明輸出用一個(gè)電阻R代替現(xiàn)有技術(shù)常用的MOS管，使緩沖器的輸入電平能夠維持在200mv左右的低電平，滿足增強(qiáng)低電壓的驅(qū)動(dòng)能力的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】[0009]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為一個(gè)簡單的低驅(qū)動(dòng)能力的低電壓產(chǎn)生模塊。
[0011]圖3為不帶反饋的緩沖器。
[0012]圖4為采用PM0S管作為電流源的緩沖器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參看圖1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單的低電壓高穩(wěn)定性的高速緩沖器由4個(gè)NM0S管MN1、MN2、MN3和MN4，三個(gè)PM0S管MP1、MP2和MP3，以及一個(gè)電阻R構(gòu)成。
[0014]具體連接關(guān)系如下，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(shè)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 ;所述緩沖器的輸出端V-為電阻R的A端。
[0015]本發(fā)明的噪聲電流補(bǔ)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_為脈沖信號，即夕卜部控制信號。當(dāng)V_=0時(shí)，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(qū)動(dòng)能力的電路也不工作，輸出為0。當(dāng)V_=l時(shí)，NM0S管麗1導(dǎo)通，差分放大器正常工作，差分放大器的一個(gè)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(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)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，形成反饋回路，穩(wěn)定輸出電壓
[0017]為進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，下面對本發(fā)明電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證，同時(shí)和相類似的電路進(jìn)行比較，其中，圖2為一個(gè)簡單的低驅(qū)動(dòng)能力的低電壓產(chǎn)生模塊，用于模擬現(xiàn)實(shí)情況下的具有低驅(qū)動(dòng)能力的低電壓，并且用于和本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行比較；圖3為不帶反饋的緩沖器，用于和本發(fā)明的穩(wěn)定性進(jìn)行比較；圖4為PM0S電流源的緩沖器，用于和本發(fā)明的功耗進(jìn)行比較；負(fù)載電容C=lp。仿真結(jié)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(fā)明比不帶反饋的緩沖器的輸出電壓隨工藝角變化的范圍小，S卩，其輸出電壓具有更好的穩(wěn)定；2.從輸出負(fù)載上升時(shí)間可知，本發(fā)明的速度比直接接負(fù)載的速度快，說明該發(fā)明可以很好的解決了驅(qū)動(dòng)力不足的問題；3.從緩沖器的工作電流可知，在同等的驅(qū)動(dòng)能力下，本發(fā)明的工作的電流比采用PM0S管電流源的小很多，說明在同等的驅(qū)動(dòng)能力下，該發(fā)明具有更小的功耗。綜上所述，該發(fā)明很好的解決低電壓的驅(qū)動(dòng)問題，輸出穩(wěn)定性以及功耗問題，同時(shí)該結(jié)構(gòu)簡單，適合用在集成電路設(shè)計(jì)中。
[0018]表1
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種用于提高電壓驅(qū)動(dòng)能力的緩沖器，其特征是所述緩沖器設(shè)有4個(gè)NMOS管:MN1、麗2、麗3和MN4，三個(gè)PM0S管:MP1、MP2和MP3，以及一個(gè)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(shè)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 ;所述緩沖器的輸出端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(yōu)先權(quán)日:2012年11月14日
【發(fā)明者】楊格蘭, 柏娜, 夏迎成, 朱賈峰 申請人:湖南城市學(xué)院