[发明专利]用于高密度集成电路的电平转换器

权利要求书

1.一种用于在核心电压范围内的电压和大于所述核心电压范围的I/O电压范围内的电压之间进行转换的电平转换器，其中，所述核心电压范围是从高核心电压电平至低核心电压电平，并且所述I/O电压范围是从高I/O电压电平至低I/O电压电平，所述电平转换器包括：

多个互连的晶体管，用作以所述核心电压范围内的电压进行操作的核心器件；

输入接口，用于向所述多个互连的晶体管施加具有所述核心电压范围内的电压的输入信号；

输出接口，耦合至所述多个互连的晶体管；

第一电源接口，用于将所述多个互连的晶体管连接至处于所述高I/O电压电平的第一电压电源；

第二电源接口，用于将所述多个互连的晶体管连接至处于所述低核心电压电平的第二电压电源；以及

电压钳位元件，用作核心器件并具有大于或等于所述I/O电压范围和所述核心电压范围之间的压差的阈值电压，连接所述电压钳位元件以防止所述多个互连的晶体管受到超过所述核心电压范围的过压，所述电压钳位元件和所述多个互连的晶体管被配置为：当所述输入信号为所述高核心电压电平时，向所述输出接口提供高输出信号以及当所述输入信号为所述低核心电压电平时，向所述输出接口提供低输出信号，其中，所述高输出信号为所述高I/O电压电平，以及所述低输出信号比所述低核心电压电平大接近一个阈值电压。

2.根据权利要求1所述的电平转换器，其中，所述电压钳位元件是一对电压钳位元件中的一个，并且所述多个互连的晶体管包括：

一对输入晶体管，以级联方式分别连接在所述第二电源接口和所述一对电压钳位元件之间，并且核心器件反相器连接在所述输入接口和一个输入晶体管之间；以及

一对交叉耦合的晶体管，以级联方式分别连接在所述电压钳位元件和所述第一电源接口之间。

3.根据权利要求2所述的电平转换器，其中，所述一对输入晶体管是NMOS核心器件，而所述一对交叉耦合的晶体管是PMOS核心器件。

4.根据权利要求1所述的电平转换器，其中，所述多个互连的晶体管还包括将所述多个互连的晶体管中的其余晶体管与所述第一电源接口和所述第二电源接口中的一个连接的使能晶体管。

5.根据权利要求4所述的电平转换器，其中，所述使能晶体管是将所述多个互连的晶体管中的其余晶体管连接至所述第二电源接口的NMOS核心器件。

6.根据权利要求1所述的电平转换器，其中，所述电压钳位元件是二极管。

7.根据权利要求1所述的电平转换器，其中，所述电压钳位元件是栅极端和漏极端短接在一起的MOS核心器件。

8.根据权利要求1所述的电平转换器，其中，所述电平转换器适合于宽I/O应用。

9.一种具有集成电路硅管芯的系统，所述系统包括：

非核心电路，位于所述集成电路硅管芯之外并且适于以从高I/O电压电平至低I/O电压电平的I/O电压范围进行操作；

核心电路，位于所述集成电路硅管芯上并且包括适于以从高核心电压电平至低核心电压电平的核心电压范围进行操作的多个核心器件，所述核心电路包括用于将所述核心电路连接至所述非核心电路的多个电平转换器，并使用适于以所述核心电压范围进行操作的所述核心器件来实现所述核心电路，所述核心电压范围小于所述I/O电压范围，所述多个电平转换器中的至少一个电平转换器包括：

多个互连的晶体管，用作核心器件；

输入接口，用于向所述多个互连的晶体管提供具有所述核心电压范围内的电压的输入信号；

输出接口，连接至所述多个互连的晶体管；

第一电源接口，用于将所述多个互连的晶体管连接至处于所述高I/O电压电平的第一电压电源；

第二电源接口，用于将所述多个互连的晶体管连接至处于所述低核心电压电平的第二电压电源；以及

电压钳位元件，其阈值电压大于或等于所述I/O电压范围和所述核心电压范围之间的压差，连接所述电压钳位元件以防止所述多个互连的晶体管受到超过所述核心电压范围的过压，所述电压钳位元件和所述多个互连的晶体管被配置为：当所述输入信号为所述高核心电压电平时，向所述输出接口提供高输出信号以及当所述输入信号为所述低核心电压电平时，向所述输出接口提供低输出信号，其中，所述高输出信号为所述高I/O电压电平，以及所述低输出信号比所述低核心电压电平大接近一个阈值电压。