一种GaAs E/D工艺低功耗反相器电路
阅读说明：本技术 一种GaAs E/D工艺低功耗反相器电路 (GaAs E/D technology low-power consumption inverter circuit ) 是由 梅连峰 黄军恒 于 2021-01-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种GaAs E/D工艺低功耗反相器电路,Vin为TTL控制逻辑电平,经过6个二极管降压,将TTL逻辑控制信号转化为能够满足GaAs E管打开或关断需求的高低电平的-4/-5V。电位平移末端的D管(DM1)漏极与第一级反相中的E管(EM3)栅极相连,第一级输出(Vout1)连接一个栅极和源极相连的E管(EM4)漏极接到第二级反相中的E管(EM6)栅极,并通过E管(EM6)漏极作为第二级输出(Vout2)。最终得到一对互补的差分信号,输出高低电平分别为0/-4.95V,能够满足GaAs开关打开或关断的需求。其中D管(DM2)、D管(DM5)的栅极和源极互连构成恒流源,并通过堆叠结构以及串联电阻的方式降低静态功耗。(The invention provides a GaAs E/D process low-power-consumption inverter circuit, wherein Vin is a TTL control logic level, and a TTL logic control signal is converted into-4/-5V of a high-low level capable of meeting the opening or closing requirements of a GaAs E tube after being subjected to voltage reduction by 6 diodes. The drain of the D tube (DM1) at the potential translation end is connected with the grid of the E tube (EM3) in the first-stage inversion, the first-stage output (Vout1) is connected with the drain of the E tube (EM4) with the grid connected with the source connected with the grid of the E tube (EM6) in the second-stage inversion, and the drain of the E tube (EM6) is used as the second-stage output (Vout 2). Finally, a pair of complementary differential signals is obtained, the output high and low levels are respectively 0/-4.95V, and the requirements of opening or closing the GaAs switch can be met. The grid electrodes and the source electrodes of the D tube (DM2) and the D tube (DM5) are interconnected to form a constant current source, and static power consumption is reduced by means of a stacked structure and series resistors.)
技术领域
本发明涉及反相器技术领域，具体为一种GaAs E/D工艺低功耗反相器电路。
背景技术
图1为现有技术中一种反相器电路的结构示意图。现有技术的反相器中，通过电位平移电路将TTL逻辑控制电平转化为能够满足GaAs E管打开或关断需求的高低电平的-4/-5V，又通过一级反相转化为高低电平-4.75/0V，再通过两级反相转化为反相互补电压0/-4.75V。整个反相器经过四级反相将TTL逻辑控制电平转化为一对互补的差分信号。
电位平移输出点D管(DM1)的漏极与E管(EM3)栅极相接，通过控制E管(EM3)的开关来控制E管(EM4)的导通或关断，输出可以控制E管(EM7和EM9)打开或关断需求的高低电平-4/-5V，通过E管(EM9)漏极输出得到一个输出信号0V或-4.95V；E管(EM7)的栅极后继续接两级反相可得到一个互补的输出信号-4.95V或0V，其中D管(DM2、DM6、DM10、DM14)栅极和源极相连作为恒流源。
目前，反相器(reversal)电路通常用于单刀双掷开关的控制，当反相器的电位平移信号(Level Shift Signal)输入信号为高电平时，输出的高低电平Vout2和Vout1便可以控制开关支路的打开或者关断，减少开关芯片PAD的数量，方便控制。
然而，现有技术(图1)对高低电平要求比较严格，如果电压值稍有偏移将会导致反相器无法正常工作，反相位数多，静态电流大，增加反相器的功耗。
图2然为现有技术中反相器的仿真结果，可见静态电流较大，低电平输出与电源电压偏差略大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GaAs E/D工艺低功耗反相器电路，以解决上述背景技术中提出的问题。该相器电路，是一种新的低功耗反相器电路，电路结构精简，输出电压偏接近电源电压，版图面积小，静态功耗低、仅有0.1mA。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种GaAs E/D工艺低功耗反相器电路，该反相器电位平移电路中包括6个肖特基二极管，输出端与电位平移末端的D管漏极相连，并接在第一级反相中的E管的栅极，该E管的漏极作为一位输出，第一级输出连接一个栅极和源极相连的第三E管漏极接到第二级反相中的E管栅极，并通过第二级反相中的E管漏极作为第二级输出，该电路经过6个二极管降压，将TTL逻辑控制信号转化为能够满足GaAs E管的打开或关断需求的高低电平的-4/-5V，最终得到一堆互补的差分信号，输出高低电平分别为0/-4.95V，得到能够满足GaAs开关打开或关断需求的高低电平。
优选的，当输入信号为高时，电位平移输出端为高电平-4V，第一级反相中的E管打开，拉低第一级输出点的电位至-4.95V，此时第二级反相中的E管关断，第二级输出为高电平；当输入信号为低时，电位平移输出端为低电平-5V，第一级反相中的E管关断，第一级输出为高电平0V，此时经过第三E管漏电流，能够驱动第二级反相中的E管打开，第二级输出电位被拉低，输出为低电平-4.95V。
优选的，所述第一级反相中的E管的漏级接第二D管，第二级反相中的E管接第三D管，第二D管、第三D管的栅极和源极互连构成恒流源，并通过堆叠结构以及串联电阻的方式降低静态功耗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种新的低功耗反相器电路。在第二级反向输入端添加一个栅极源极相连的E管(EM4)。等效成一个大电阻，能够实现第二级反向输出功能，精简电路结构，减少版图面积，降低静态功耗。最终得到一对互补的差分信号，输出高低电平分别为0/-4.95V，能够满足GaAs开关打开或关断的需求。
本发明是一种新的基于GaAs E/D工艺低功耗反相器电路。Vin为TTL控制逻辑电平，经过6个二极管降压，将TTL逻辑控制信号转化为能够满足GaAs E管打开或关断需求的高低电平的-4/-5V。电位平移末端的D管(DM1)漏极与第一级反相中的E管(EM3)栅极相连，第一级输出(Vout1)连接一个栅极和源极相连的E管(EM4)漏极接到第二级反相中的E管(EM6)栅极，并通过E管(EM6)漏极作为第二级输出(Vout2)。最终得到一对互补的差分信号，输出高低电平分别为0/-4.95V，能够满足GaAs开关打开或关断的需求。其中D管(DM2)、D管(DM5)的栅极和源极互连构成恒流源，并通过堆叠结构以及串联电阻的方式降低静态功耗。
附图说明
图1为现有技术中一种反相器的结构示意图；
图2为现有技术中反相器的仿真结果图；
图3为本发明一种新的低功耗反相器电路的电路结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：
本发明提出一种新的低功耗反相器电路。现有的反相器中，电位平移输出点D管(DM1)的漏极与E管(EM3)栅极相接，通过控制E管(EM3)的开关来控制E管(EM4)的导通或关断，输出可以控制E管(EM7和EM9)打开或关断需求的高低电平-4/-5V，通过E管(EM9)漏极输出得到一个输出信号0V或-5V；E管(EM7)的栅极后继续接两级反相可得到一个互补的输出信号-4.75V或0V，其中D管(DM2、DM6、DM10、DM14)栅极和源极相连作为恒流源。
进一步地，通过电位平移电路将TTL逻辑控制电平转化为能够满足GaAs E管的打开或关断需求的高低电平的-4/-5V，又通过一级反相转化为高低电平-4.75/0V，再通过两级反相转化为反相互补电压0/-4.75V。整个反相器经过四级反相将TTL逻辑控制电平转化为一对互补的差分信号。
本发明是一种新的GaAs E/D工艺低功耗反相器电路，将TTL逻辑控制信号转化为能够满足GaAs E管的打开或关断需求的高低电平的-4/-5V，最终得到一堆互补的差分信号，得到能够满足GaAs开关打开或关断需求的高低电平0/-5V。
电位平移末端的D管(DM1)漏极与第一级反相中的E管(EM3)栅极相连，第一级输出(Vout1)连接一个栅极和源极相连的E管(EM4)漏极接到第二级反相中的E管(EM6)栅极，并通过E管(EM6)漏极作为第二级输出(Vout2)。最终得到一堆互补的差分信号，输出高低电平分别为0/-4.95V，能够满足GaAs开关打开或关断的需求。
在现有反相器电路的第一级反向输出E管(EM3)的漏极和第二级反向输入E管(EM6)的栅极之前串联一个E管(EM4)，并将E管(EM4)的栅极和漏极相连，替换原有的两级反相，该E管(EM4)的使用有效的减少版图面积，降低静态电流。其中D管(DM2)、D管(DM5)的栅极和源极互连构成恒流源，并通过堆叠结构以及串联电阻的方式降低静态功耗。
本发明一种新的低功耗反相器电路的电路结构图。如图3所示，本发明一种新的低功耗反相器电路，经过6个二极管降压，将TTL逻辑控制信号转化为能够满足GaAs E管打开或关断需求的高低电平的。电位平移末端的D管(DM1)漏极与第一级反相中的E管(EM3)栅极相连，第一级输出(Vout1)连接一个栅极和源极相连的E管(EM4)漏极接到第二级反相中的E管(EM6)栅极，并通过E管(EM6)漏极作为第二级输出(Vout2)。最终得到一对互补的差分信号，能够满足GaAs开关打开或关断的需求。其中D管(DM2)、D管(DM5)的栅极和源极互连构成恒流源，并通过堆叠结构以及串联电阻的方式降低静态功耗。
在本发明较佳实施例中，该反相器电位平移电路中包括6个肖特基二极管，输出端与D管(DM1)漏极相连，并接在第一级反相中E管(EM3)的栅极，该E管(EM3)的漏极作为一位输出(Vout1)，第一级输出(Vout1)连接一个栅极和源极相连的E管(EM4)漏极接到第二级反相中的E管(EM6)栅极，并通过E管(EM6)漏极作为第二级输出(Vout2)。最终得到一堆互补的差分信号，输出高低电平分别为0/-4.95V，能够满足GaAs开关打开或关断的需求。
当输入信号Vin为高时，电位平移输出端为高电平-4V，E管(EM3)打开，拉低Vout1点的电位至-4.95V，此时E管(EM6)关断，Vout2输出为高电平；当输入信号Vin为低时，电位平移输出端为低电平-5V，E管(EM3)关断，Vout1输出为高电平0V，此时经过E管(EM4)漏电流，能够驱动E管(EM6)打开，Vout2电位被拉低，输出为低电平-4.95V。
可见，本发明一种新的低功耗反相器。在第二级反向输入端添加一个栅极源极相连的E管(EM4)。等效成一个大电阻，能够实现第二级反向输出功能，精简电路结构，减少版图面积，降低静态功耗。最终得到一对互补的差分信号，输出高低电平分别为0/-4.95V，能够满足GaAs开关打开或关断的需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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