一種電平轉換電路及電平轉換方法與流程
1.本發明涉及電子電路技術領域，特別是涉及一種電平轉換電路及電平轉換方法。
背景技術：
2.在電子電路的設計中，隨著數字邏輯器件尺寸的不斷縮小，邏輯電路的電源電壓不斷降低。然而，系統中其他部分的電源電壓卻不能和邏輯電路的電源電壓同步降低。在部分情境下，為了輸出更大的功率，功率部分的電源電壓還會更高。因此，就會導致電路系統中存在兩個甚至多個不同電源電壓的情況。由于不同模塊之間的控制信號的電壓水平需要和模塊的電壓電源匹配，因此，需要利用電平轉換電路進行控制信號在不同電源電壓域之間的轉換。
3.現有的電平轉換電路中，若要實現較低電壓域的電平轉換，如0.0v-3.3v電壓域到0.0v-5.0v電壓域之間的電平轉換，則選用低壓器件，由于低壓器件的面積小，比如5v的器件尺寸在4.9~8.8平方微米，那么電平轉換電路的實際版圖面積也就較小，上面的電平轉換電路實際面積為157.526平方微米。若要進行較高電壓域之間的電平轉換，例如圖1所示的0.0v-5.0v電壓域到16.0v-21.0v電壓域之間的電平轉換，則需要使用滿足耐壓的高壓器件，由于高壓器件的面積大，比如16v的高壓器件尺寸在700-1100平方微米，且高壓器件之間的間距也較低壓器件之間的間距大，因此，整個高壓電平轉換電路的整體版圖面積也比較大，如圖1所示的電平轉換電路的實際面積為6917.93平方微米。與0.0v-3.3v電壓域到0.0v-5.0v電壓域之間的電平轉換電路相比較，0.0v-5.0v電壓域到16.0v-21.0v電壓域之間的電平轉換電路的實際版圖面積增大很多。例如在使用多個電平轉換模塊對16位信號進行電平轉換時，若要實現從0.0v-5.0v電壓域到16.0v-21.0v電壓域之間的電平轉換，需要使用16個如圖1所示電平轉換模塊，則電平轉換電路的版圖面積為593μm*185.12μm=109776.16μm2。
4.在一個電路系統內部，由于單個的高壓電平轉換模塊的面積較大，若要對多位信號進行電平轉換，則需使用多個電平轉換模塊，電平轉換模塊的整體版圖面積也會較大，導致電路系統整體的面積也較大。因此，現有技術中使用多個電平轉換模塊設計電平轉換電路的方法不利于提高電路集成度。
5.出于電子領域提高集成度的需求，需要一種版圖面積更小的電平轉換電路的出現。
技術實現要素：
6.本發明的目的在于，提供一種電平轉換電路及電平轉換方法，可以在保證電平轉換信號的傳輸功能和性能的基礎上縮小電平轉換電路的版圖面積，提高集成度。
7.為解決上述技術問題，本發明提供一種電平轉換電路，包括：并行轉串行模塊、控制信號電平轉換模塊、時鐘信號電平轉換模塊、復位信號電平轉換模塊、串行轉并行模塊以及電壓模塊。
8.進一步地，所述并行轉串行模塊連接所述電壓模塊中的第一電壓。
9.進一步地，所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊以及所述復位信號電平轉換模塊均連接所述電壓模塊中的第一電壓、第二電壓及第三電壓，用于將低電壓域的控制信號、時鐘信號以及復位信號轉化為高電壓域的控制信號、時鐘信號以及復位信號。
10.進一步地，所述串行轉并行模塊連接所述第二電壓和第三電壓。
11.進一步地，所述第一電壓小于所述第二電壓，且所述第二電壓小于所述第三電壓。
12.進一步地，所述并行轉串行模塊接收并行的控制信號、時鐘信號以及復位信號，將所述并行的控制信號轉為串行的控制信號，并將所述串行控制信號傳送至所述控制信號電平轉換模塊。
13.進一步地所述并行的時鐘信號以及所述并行的復位信號分別傳輸至所述時鐘信號電平轉換模塊以及復位信號電平轉換模塊內。
14.進一步地，所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊以及所述復位信號電平轉換模塊將所述高電壓域的控制信號、時鐘信號以及復位信號傳輸至所述串行轉并行模塊。
15.進一步地，所述串行轉并行模塊將所述高電壓域的控制信號轉化為并行控制信號并輸出。
16.進一步地，所述控制信號為16位信號。
17.進一步地，所述并行轉串行模塊的面積范圍為4.9~8.8平方微米的低壓器件。
18.進一步地，所述電平轉換電路的面積小于等于35000平方微米。
19.進一步地，所述第一電壓范圍為0~5v。
20.進一步地，所述第二電壓和所述第三電壓的壓差為5v。
21.進一步地，所述第二電壓范圍為7-75v。
22.進一步地，所述第三電壓范圍為12~80v。
23.在本發明的另一方面，還提出了一種一種根據上文所述的電平轉換電路的電平轉換方法，包括步驟：s1、并行轉串行模塊接收并行的控制信號，并將其轉化為串行控制信號；s2、控制信號電平轉換模塊、時鐘信號電平轉換模塊以及復位信號電平轉換模塊分別將低電壓域的串行控制信號、并行的時鐘控制信號和并行的復位信號轉化為高電壓域的串行控制信號、并行的時鐘控制信號和并行的復位信號；s3、串行轉并行模塊在高電壓域將所述高電壓域的串行控制信號轉化為并行控制信號并輸出。
24.相比于現有技術，本發明至少具有以下有益效果：本發明可以通過所述并行轉串行模塊、所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊、所述復位信號電平轉換模塊以及所述串行轉并行模塊的設計，先將并行的控制信號在低電壓域的所述并行轉串行模塊轉為串行信號，再將所述控制信號、所述時鐘信號以及所述復位信號在高電壓域的電平轉換模塊轉為高電壓域信號，最后將信號傳輸至所述高電壓域的串行轉并行模塊，最終得到并行的高電壓域的控制信號。與現有技術中利用多個電平轉換模塊將低電壓域信號轉為高電壓域信號的方法相比，減少了電平轉換模
塊的個數，進而減少了整體電路面積，提高了集成度，降低了電平轉換電路的成本。
附圖說明
25.圖1為現有技術中一電平轉換電路的示意圖；圖2為本發明一實施例中電平轉換電路模塊示意圖。
具體實施方式
26.下面將結合示意圖對本發明的一種電平轉換電路及電平轉換方法，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。
27.在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
28.本發明提供一種電平轉換電路，請參考圖2所示，該電平轉換電路包括：并行轉串行模塊、控制信號電平轉換模塊、時鐘信號電平轉換模塊、復位信號電平轉換模塊、串行轉并行模塊以及電壓模塊。
29.具體地，所述并行轉串行模塊連接所述電壓模塊中的第一電壓vdd1；具體的，所述第一電壓范圍為0~5v，優選地，所述第一電壓vdd1是5v。具體地，所述并行轉串行模塊接收并行的控制信號din《15:0》、時鐘信號clk以及復位信號rb，將所述并行的控制信號din《15:0》轉為串行的控制信號din_serial，并將所述串行控制信號din_serial傳送至所述控制信號電平轉換模塊。
30.所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊以及所述復位信號電平轉換模塊均連接所述電壓模塊中的第一電壓vdd1、第二電壓vdd2及第三電壓vdd3，用于將低電壓域串行的控制信號din_serial、時鐘信號clk以及復位信號rb轉化為高電壓域的控制信號din_serial_h、時鐘信號clk_h以及復位信號rb_h。
31.其中，所述第一電壓vdd1小于所述第二電壓vdd2，且所述第二電壓vdd2小于所述第三電壓vdd3，具體的，所述第二電壓vdd2范圍為7-75v，優選地，所述第二電壓vdd2為16v，所述第三電壓vdd3范圍為12~80v，優選地，所述第三電壓vdd3為21v。具體地，所述第二電壓vdd2和所述第三電壓vdd3的壓差為5v。
32.進一步地，所述串行轉并行模塊也連接所述第二電壓vdd2和第三電壓vdd3。所述并行的時鐘信號clk以及所述并行的復位信號rb分別傳輸至所述時鐘信號電平轉換模塊以及復位信號電平轉換模塊內；所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊以及所述復位信號電平轉換模塊將所述高電壓域的控制信號din_serial_h、時鐘信號clk_h以及復位信號rb_h傳輸至所述串行轉并行模塊。
33.進一步地，所述串行轉并行模塊將所述高電壓域的控制信號轉化為并行控制信號并輸出dout《15:0》。
34.請繼續參考圖2所示，所述電平轉換電路能夠處理的所述控制信號為16位信號。
35.優選地，所述并行轉串行模塊和所述串行轉并行模塊選用的低電壓器件的面積范
圍為4.9~8.8平方微米的低壓器件，所述并行轉串行模塊和所述串行轉并行模塊的面積范圍不大于14720平方微米。因此，可以確保本發明一實施例如圖2所示的電平轉換電路的面積小于等于35000平方微米。
36.在實施例中采用如圖2所示的電平轉換模塊，進行0.0v-5.0v電壓域到16.0v-21.0v電壓域之間的轉換。
37.具體地，在實施例中，如圖2所示的電平轉換電路的實際面積為223.36μm*156.41μm=34935.7376μm2。
38.具體地，在使用多個電平轉換模塊對16位信號進行電平轉換時，若要實現從0.0v-5.0v電壓域到16.0v-21.0v電壓域之間的電平轉換，需要使用16個如圖1所示電平轉換模塊，在一個具體的電路設計中，使用多個如圖1所示的電平轉換模塊的電路版圖面積為593μm*185.12μm=109776.16μm2。
39.相對應的，使用如圖2所示的電平轉換電路進行電平轉換，減少了13個高壓的電平轉換模塊，縮小了電平轉換電路的面積。在同樣能夠對16位的信號進行電平轉換的前提下，將電平轉換電路的面積縮小到31.82%。
40.由于如圖1所示的電平轉換電路中存在多個高壓的電平轉換模塊，高壓電平轉換模塊需要使用滿足耐壓的高壓器件，高壓器件需要承受高的耐壓器件，版圖尺寸會變大，同時版圖中高壓器件之間的間距也會變大，由于單個高壓的電平轉換模塊面積較低壓電平轉換模塊大，在電路中存在多個高壓電平轉換模塊的情況下，電平轉換電路的整體面積也會變大。
41.出于電子領域縮小電路版圖面積、提高集成度的需求，在電平轉換電路中采用多個電平轉換模塊不利于提高電路集成度。
42.具體地，本實施例中的電平轉換電路減少了電平轉換電路中電平轉換模塊的個數，縮小了電平轉換電路的面積。因此電平轉換電路的面積僅為現有技術中電平轉換電路面積的31.82%，本實施例中提出的電平轉換電路面積更小，具有更高的集成度。
43.在本實施例的另一方面還提出一種電平轉換方法，所述電平轉換方法包括步驟：s1、并行轉串行模塊接收并行的控制信號，并將其轉化為串行控制信號；s2、控制信號電平轉換模塊、時鐘信號電平轉換模塊以及復位信號電平轉換模塊分別將低電壓域的串行控制信號、并行的時鐘控制信號和并行的復位信號轉化為高電壓域的串行控制信號、并行的時鐘控制信號和并行的復位信號；s3、串行轉并行模塊將所述高電壓域的串行控制信號轉化為并行控制信號并輸出。
44.綜上所述，本發明可以通過所述并行轉串行模塊、所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊、所述復位信號電平轉換模塊以及所述串行轉并行模塊的設計，先將并行的控制信號在低電壓域的所述并行轉串行模塊轉為串行信號，再將所述控制信號、所述時鐘信號以及所述復位信號在高電壓域的電平轉換模塊轉為高電壓域信號，最后將信號傳輸至所述高電壓域的串行轉并行模塊，最終得到并行的高電壓域的控制信號。與現有技術中利用多個電平轉換模塊將低電壓域信號轉為高電壓域信號的方法相比，減少了電平轉換模塊的個數，進而減少了整體電路面積，提高了集成度，降低了電平轉換電路的成本。
45.顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
技術特征：
1.一種電平轉換電路，其特征在于，包括：并行轉串行模塊、控制信號電平轉換模塊、時鐘信號電平轉換模塊、復位信號電平轉換模塊、串行轉并行模塊以及電壓模塊；所述并行轉串行模塊連接所述電壓模塊中的第一電壓；所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊以及所述復位信號電平轉換模塊均連接所述電壓模塊中的第一電壓、第二電壓及第三電壓，用于將低電壓域的控制信號、時鐘信號以及復位信號轉化為高電壓域的控制信號、時鐘信號以及復位信號；所述串行轉并行模塊連接所述第二電壓和第三電壓；所述第一電壓小于所述第二電壓，且所述第二電壓小于所述第三電壓；所述并行轉串行模塊接收并行的控制信號、時鐘信號以及復位信號，將所述并行的控制信號轉為串行的控制信號，并將所述串行控制信號傳送至所述控制信號電平轉換模塊；所述并行的時鐘信號以及所述并行的復位信號分別傳輸至所述時鐘信號電平轉換模塊以及復位信號電平轉換模塊內；所述控制信號電平轉換模塊、所述時鐘信號電平轉換模塊以及所述復位信號電平轉換模塊將所述高電壓域的控制信號、時鐘信號以及復位信號傳輸至所述串行轉并行模塊；所述串行轉并行模塊將所述高電壓域的控制信號轉化為并行控制信號并輸出。2.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述控制信號為16位信號。3.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述并行轉串行模塊選用面積范圍4.9~8.8平方微米的低壓器件。4.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述電平轉換電路的面積小于等于35000平方微米。5.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述第一電壓范圍為0~5v。6.如權利要求5所述的電平轉換電路，其特征在于，所述第二電壓和所述第三電壓的壓差為5v。7.如權利要求6所述的電平轉換電路，其特征在于，所述第二電壓的范圍為7-75v。8.如權利要求6所述的電平轉換電路，其特征在于，所述第三電壓范圍為12~80v。9.一種根據權利要求1 所述的電平轉換電路的電平轉換方法，其特征在于，包括步驟：s1、并行轉串行模塊接收并行的控制信號，并將其轉化為串行控制信號；s2、控制信號電平轉換模塊、時鐘信號電平轉換模塊以及復位信號電平轉換模塊分別將低電壓域的串行控制信號、并行的時鐘控制信號和并行的復位信號轉化為高電壓域的串行控制信號、并行的時鐘控制信號和并行的復位信號；s3、串行轉并行模塊在高電壓域將所述高電壓域的串行控制信號轉化為并行控制信號并輸出。
技術總結
本發明揭示了一種電平轉換電路及電平轉換信號傳輸方法，包括：并行轉串行模塊、控制信號電平轉換模塊、時鐘信號電平轉換模塊、復位信號電平轉換模塊、串行轉并行模塊以及電壓模塊；并行轉串行模塊接電壓模塊第一電壓；電平轉換模塊均接電壓模塊中的第一電壓、第二電壓及第三電壓，將低電壓域信號轉為高電壓域信號；串行轉并行模塊連接第二電壓和第三電壓；第一電壓小于第二電壓，且第二電壓小于第三電壓；并行轉串行模塊接收信號，轉為串行信號并輸出；并行的時鐘信號以及并行的復位信號分別傳輸至對應的電平轉換模塊；電平轉換模塊將高電壓域的控制信號、時鐘信號以及復位信號傳輸至串行轉并行模塊，將高電壓域的控制信號轉化為并行信號并輸出。為并行信號并輸出。為并行信號并輸出。
