一种电平转换电路及电平转换方法与流程
1.本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电平转换电路及电平转换方法。
背景技术：
2.在电子电路的设计中，随着数字逻辑器件尺寸的不断缩小，逻辑电路的电源电压不断降低。然而，系统中其他部分的电源电压却不能和逻辑电路的电源电压同步降低。在部分情境下，为了输出更大的功率，功率部分的电源电压还会更高。因此，就会导致电路系统中存在两个甚至多个不同电源电压的情况。由于不同模块之间的控制信号的电压水平需要和模块的电压电源匹配，因此，需要利用电平转换电路进行控制信号在不同电源电压域之间的转换。
3.现有的电平转换电路中，若要实现较低电压域的电平转换，如0.0v-3.3v电压域到0.0v-5.0v电压域之间的电平转换，则选用低压器件，由于低压器件的面积小，比如5v的器件尺寸在4.9~8.8平方微米，那么电平转换电路的实际版图面积也就较小，上面的电平转换电路实际面积为157.526平方微米。若要进行较高电压域之间的电平转换，例如图1所示的0.0v-5.0v电压域到16.0v-21.0v电压域之间的电平转换，则需要使用满足耐压的高压器件，由于高压器件的面积大，比如16v的高压器件尺寸在700-1100平方微米，且高压器件之间的间距也较低压器件之间的间距大，因此，整个高压电平转换电路的整体版图面积也比较大，如图1所示的电平转换电路的实际面积为6917.93平方微米。与0.0v-3.3v电压域到0.0v-5.0v电压域之间的电平转换电路相比较，0.0v-5.0v电压域到16.0v-21.0v电压域之间的电平转换电路的实际版图面积增大很多。例如在使用多个电平转换模块对16位信号进行电平转换时，若要实现从0.0v-5.0v电压域到16.0v-21.0v电压域之间的电平转换，需要使用16个如图1所示电平转换模块，则电平转换电路的版图面积为593μm*185.12μm=109776.16μm2。
4.在一个电路系统内部，由于单个的高压电平转换模块的面积较大，若要对多位信号进行电平转换，则需使用多个电平转换模块，电平转换模块的整体版图面积也会较大，导致电路系统整体的面积也较大。因此，现有技术中使用多个电平转换模块设计电平转换电路的方法不利于提高电路集成度。
5.出于电子领域提高集成度的需求，需要一种版图面积更小的电平转换电路的出现。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于，提供一种电平转换电路及电平转换方法，可以在保证电平转换信号的传输功能和性能的基础上缩小电平转换电路的版图面积，提高集成度。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种电平转换电路，包括：并行转串行模块、控制信号电平转换模块、时钟信号电平转换模块、复位信号电平转换模块、串行转并行模块以及电压模块。
8.进一步地，所述并行转串行模块连接所述电压模块中的第一电压。
9.进一步地，所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块以及所述复位信号电平转换模块均连接所述电压模块中的第一电压、第二电压及第三电压，用于将低电压域的控制信号、时钟信号以及复位信号转化为高电压域的控制信号、时钟信号以及复位信号。
10.进一步地，所述串行转并行模块连接所述第二电压和第三电压。
11.进一步地，所述第一电压小于所述第二电压，且所述第二电压小于所述第三电压。
12.进一步地，所述并行转串行模块接收并行的控制信号、时钟信号以及复位信号，将所述并行的控制信号转为串行的控制信号，并将所述串行控制信号传送至所述控制信号电平转换模块。
13.进一步地所述并行的时钟信号以及所述并行的复位信号分别传输至所述时钟信号电平转换模块以及复位信号电平转换模块内。
14.进一步地，所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块以及所述复位信号电平转换模块将所述高电压域的控制信号、时钟信号以及复位信号传输至所述串行转并行模块。
15.进一步地，所述串行转并行模块将所述高电压域的控制信号转化为并行控制信号并输出。
16.进一步地，所述控制信号为16位信号。
17.进一步地，所述并行转串行模块的面积范围为4.9~8.8平方微米的低压器件。
18.进一步地，所述电平转换电路的面积小于等于35000平方微米。
19.进一步地，所述第一电压范围为0~5v。
20.进一步地，所述第二电压和所述第三电压的压差为5v。
21.进一步地，所述第二电压范围为7-75v。
22.进一步地，所述第三电压范围为12~80v。
23.在本发明的另一方面，还提出了一种一种根据上文所述的电平转换电路的电平转换方法，包括步骤：s1、并行转串行模块接收并行的控制信号，并将其转化为串行控制信号；s2、控制信号电平转换模块、时钟信号电平转换模块以及复位信号电平转换模块分别将低电压域的串行控制信号、并行的时钟控制信号和并行的复位信号转化为高电压域的串行控制信号、并行的时钟控制信号和并行的复位信号；s3、串行转并行模块在高电压域将所述高电压域的串行控制信号转化为并行控制信号并输出。
24.相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：本发明可以通过所述并行转串行模块、所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块、所述复位信号电平转换模块以及所述串行转并行模块的设计，先将并行的控制信号在低电压域的所述并行转串行模块转为串行信号，再将所述控制信号、所述时钟信号以及所述复位信号在高电压域的电平转换模块转为高电压域信号，最后将信号传输至所述高电压域的串行转并行模块，最终得到并行的高电压域的控制信号。与现有技术中利用多个电平转换模块将低电压域信号转为高电压域信号的方法相比，减少了电平转换模
块的个数，进而减少了整体电路面积，提高了集成度，降低了电平转换电路的成本。
附图说明
25.图1为现有技术中一电平转换电路的示意图；图2为本发明一实施例中电平转换电路模块示意图。
具体实施方式
26.下面将结合示意图对本发明的一种电平转换电路及电平转换方法，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
27.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
28.本发明提供一种电平转换电路，请参考图2所示，该电平转换电路包括：并行转串行模块、控制信号电平转换模块、时钟信号电平转换模块、复位信号电平转换模块、串行转并行模块以及电压模块。
29.具体地，所述并行转串行模块连接所述电压模块中的第一电压vdd1；具体的，所述第一电压范围为0~5v，优选地，所述第一电压vdd1是5v。具体地，所述并行转串行模块接收并行的控制信号din《15:0》、时钟信号clk以及复位信号rb，将所述并行的控制信号din《15:0》转为串行的控制信号din_serial，并将所述串行控制信号din_serial传送至所述控制信号电平转换模块。
30.所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块以及所述复位信号电平转换模块均连接所述电压模块中的第一电压vdd1、第二电压vdd2及第三电压vdd3，用于将低电压域串行的控制信号din_serial、时钟信号clk以及复位信号rb转化为高电压域的控制信号din_serial_h、时钟信号clk_h以及复位信号rb_h。
31.其中，所述第一电压vdd1小于所述第二电压vdd2，且所述第二电压vdd2小于所述第三电压vdd3，具体的，所述第二电压vdd2范围为7-75v，优选地，所述第二电压vdd2为16v，所述第三电压vdd3范围为12~80v，优选地，所述第三电压vdd3为21v。具体地，所述第二电压vdd2和所述第三电压vdd3的压差为5v。
32.进一步地，所述串行转并行模块也连接所述第二电压vdd2和第三电压vdd3。所述并行的时钟信号clk以及所述并行的复位信号rb分别传输至所述时钟信号电平转换模块以及复位信号电平转换模块内；所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块以及所述复位信号电平转换模块将所述高电压域的控制信号din_serial_h、时钟信号clk_h以及复位信号rb_h传输至所述串行转并行模块。
33.进一步地，所述串行转并行模块将所述高电压域的控制信号转化为并行控制信号并输出dout《15:0》。
34.请继续参考图2所示，所述电平转换电路能够处理的所述控制信号为16位信号。
35.优选地，所述并行转串行模块和所述串行转并行模块选用的低电压器件的面积范
围为4.9~8.8平方微米的低压器件，所述并行转串行模块和所述串行转并行模块的面积范围不大于14720平方微米。因此，可以确保本发明一实施例如图2所示的电平转换电路的面积小于等于35000平方微米。
36.在实施例中采用如图2所示的电平转换模块，进行0.0v-5.0v电压域到16.0v-21.0v电压域之间的转换。
37.具体地，在实施例中，如图2所示的电平转换电路的实际面积为223.36μm*156.41μm=34935.7376μm2。
38.具体地，在使用多个电平转换模块对16位信号进行电平转换时，若要实现从0.0v-5.0v电压域到16.0v-21.0v电压域之间的电平转换，需要使用16个如图1所示电平转换模块，在一个具体的电路设计中，使用多个如图1所示的电平转换模块的电路版图面积为593μm*185.12μm=109776.16μm2。
39.相对应的，使用如图2所示的电平转换电路进行电平转换，减少了13个高压的电平转换模块，缩小了电平转换电路的面积。在同样能够对16位的信号进行电平转换的前提下，将电平转换电路的面积缩小到31.82%。
40.由于如图1所示的电平转换电路中存在多个高压的电平转换模块，高压电平转换模块需要使用满足耐压的高压器件，高压器件需要承受高的耐压器件，版图尺寸会变大，同时版图中高压器件之间的间距也会变大，由于单个高压的电平转换模块面积较低压电平转换模块大，在电路中存在多个高压电平转换模块的情况下，电平转换电路的整体面积也会变大。
41.出于电子领域缩小电路版图面积、提高集成度的需求，在电平转换电路中采用多个电平转换模块不利于提高电路集成度。
42.具体地，本实施例中的电平转换电路减少了电平转换电路中电平转换模块的个数，缩小了电平转换电路的面积。因此电平转换电路的面积仅为现有技术中电平转换电路面积的31.82%，本实施例中提出的电平转换电路面积更小，具有更高的集成度。
43.在本实施例的另一方面还提出一种电平转换方法，所述电平转换方法包括步骤：s1、并行转串行模块接收并行的控制信号，并将其转化为串行控制信号；s2、控制信号电平转换模块、时钟信号电平转换模块以及复位信号电平转换模块分别将低电压域的串行控制信号、并行的时钟控制信号和并行的复位信号转化为高电压域的串行控制信号、并行的时钟控制信号和并行的复位信号；s3、串行转并行模块将所述高电压域的串行控制信号转化为并行控制信号并输出。
44.综上所述，本发明可以通过所述并行转串行模块、所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块、所述复位信号电平转换模块以及所述串行转并行模块的设计，先将并行的控制信号在低电压域的所述并行转串行模块转为串行信号，再将所述控制信号、所述时钟信号以及所述复位信号在高电压域的电平转换模块转为高电压域信号，最后将信号传输至所述高电压域的串行转并行模块，最终得到并行的高电压域的控制信号。与现有技术中利用多个电平转换模块将低电压域信号转为高电压域信号的方法相比，减少了电平转换模块的个数，进而减少了整体电路面积，提高了集成度，降低了电平转换电路的成本。
45.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：
1.一种电平转换电路，其特征在于，包括：并行转串行模块、控制信号电平转换模块、时钟信号电平转换模块、复位信号电平转换模块、串行转并行模块以及电压模块；所述并行转串行模块连接所述电压模块中的第一电压；所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块以及所述复位信号电平转换模块均连接所述电压模块中的第一电压、第二电压及第三电压，用于将低电压域的控制信号、时钟信号以及复位信号转化为高电压域的控制信号、时钟信号以及复位信号；所述串行转并行模块连接所述第二电压和第三电压；所述第一电压小于所述第二电压，且所述第二电压小于所述第三电压；所述并行转串行模块接收并行的控制信号、时钟信号以及复位信号，将所述并行的控制信号转为串行的控制信号，并将所述串行控制信号传送至所述控制信号电平转换模块；所述并行的时钟信号以及所述并行的复位信号分别传输至所述时钟信号电平转换模块以及复位信号电平转换模块内；所述控制信号电平转换模块、所述时钟信号电平转换模块以及所述复位信号电平转换模块将所述高电压域的控制信号、时钟信号以及复位信号传输至所述串行转并行模块；所述串行转并行模块将所述高电压域的控制信号转化为并行控制信号并输出。2.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述控制信号为16位信号。3.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述并行转串行模块选用面积范围4.9~8.8平方微米的低压器件。4.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述电平转换电路的面积小于等于35000平方微米。5.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述第一电压范围为0~5v。6.如权利要求5所述的电平转换电路，其特征在于，所述第二电压和所述第三电压的压差为5v。7.如权利要求6所述的电平转换电路，其特征在于，所述第二电压的范围为7-75v。8.如权利要求6所述的电平转换电路，其特征在于，所述第三电压范围为12~80v。9.一种根据权利要求1 所述的电平转换电路的电平转换方法，其特征在于，包括步骤：s1、并行转串行模块接收并行的控制信号，并将其转化为串行控制信号；s2、控制信号电平转换模块、时钟信号电平转换模块以及复位信号电平转换模块分别将低电压域的串行控制信号、并行的时钟控制信号和并行的复位信号转化为高电压域的串行控制信号、并行的时钟控制信号和并行的复位信号；s3、串行转并行模块在高电压域将所述高电压域的串行控制信号转化为并行控制信号并输出。
技术总结
本发明揭示了一种电平转换电路及电平转换信号传输方法，包括：并行转串行模块、控制信号电平转换模块、时钟信号电平转换模块、复位信号电平转换模块、串行转并行模块以及电压模块；并行转串行模块接电压模块第一电压；电平转换模块均接电压模块中的第一电压、第二电压及第三电压，将低电压域信号转为高电压域信号；串行转并行模块连接第二电压和第三电压；第一电压小于第二电压，且第二电压小于第三电压；并行转串行模块接收信号，转为串行信号并输出；并行的时钟信号以及并行的复位信号分别传输至对应的电平转换模块；电平转换模块将高电压域的控制信号、时钟信号以及复位信号传输至串行转并行模块，将高电压域的控制信号转化为并行信号并输出。为并行信号并输出。为并行信号并输出。
