本發明涉及一種基于工藝角補償的電平移位電路及方法，屬于電源。
背景技術：
1、在模擬電路中，電平移位電路用于將信號的電壓水平從一種參考電平轉換到另一種參考電平。這種轉換通常需要在保持信號形狀和幅度不變的同時改變其直流偏置電平。
2、最簡單的電平移位電路是直接耦合電容耦合電路。它由一個耦合電容和一個電阻組成。耦合電容用于傳輸信號，而電阻用于限制電流流動并提供直流偏置。另一種常見的電平移位電路是源極跟隨器。源極跟隨器由一個輸入mos管和一個恒流源偏置組成。它可以將輸入信號轉換為增大或減小恒定值的輸出電壓。通過調整mos管的尺寸和偏置電流，可以實現電壓的精確移位。但由于mos管的閾值電壓受工藝的影響較大，最終的輸出電壓也會隨著工藝角的變化所波動，影響了輸出電壓的精度。
技術實現思路
1、本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于工藝角補償的電平移位電路及方法，通過將與工藝角相關的補償電流流過電平移位電路輸入端的電阻上，實現工藝角補償功能，極大地改善了電平移位電路輸出的一致性，保證了電路在不同工藝下的穩定性。
2、本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
3、一種基于工藝角補償的電平移位電路，所述基于工藝角補償的電平移位電路包括工藝角補償電路、偏置電路和電平移位電路；所述工藝角補償電路用于檢測工藝角變化，并輸出與工藝角變化對應的兩股大小相等、方向相反的補償電流；補償電流流過電平移位電路輸入端的電阻產生補償電壓，補償電壓使得電平移位電路的輸出電壓與輸入電壓之間的差值保持不變；所述偏置電路用于產生參考電壓、第一偏置電壓和第二偏置電壓，并將參考電壓和第一偏置電壓傳輸至工藝角補償電路，為工藝角補償電路提供第一電流偏置，將第二偏置電壓傳輸至電平移位電路，為電平移位電路提供第二電流偏置。
4、作為本發明電路的一種優選方案，所述工藝角補償電路包括：pmos管m0、pmos管m1、pmos管m6、pmos管m7、pmos管m8、pmos管m9、nmos管m2、nmos管m3、nmos管m4、nmos管m5、nmos管m10、nmos管m11和電阻r1；其中，所述pmos管m0的柵極與pmos管m0的漏極、pmos管m1的柵極、nmos管m2的漏極連接在一起，pmos管m1的漏極與nmos管m5的柵極、nmos管m3的漏極連接在一起，nmos管m5的漏極與pmos管m7的柵極、pmos管m7的漏極、pmos管m8的柵極、pmos管m9的柵極連接在一起，pmos管m9的漏極與nmos管m10的柵極、nmos管m10的漏極、nmos管m11的柵極連接在一起，nmos管m3的柵極與nmos管m5的源極、電阻r1的一端連接在一起，nmos管m2的柵極與所述偏置電路產生的偏置電壓vref相連，nmos管m2的源極與nmos管m3的源極、nmos管m4的漏極連接在一起，nmos管m4的柵極與所述偏置電路產生的第一偏置電壓vb1相連，pmos管m6的源極與電阻r1的另一端相連，pmos管m0的源極、pmos管m1的源極、pmos管m7的源極、pmos管m8的源極、pmos管m9的源極一起接電源，nmos管m4的源極、nmos管m10的源極、nmos管m11的源極、pmos管m6的柵極、pmos管m6的漏極一起接地，pmos管m8的漏極用于輸出補償電流ip，nmos管m11的漏極用于輸出補償電流in，ip與in大小相等、方向相反；nmos管m4的偏置電流由偏置電路產生。
5、作為本發明電路的一種優選方案，所述偏置電路包括：pmos管m12、pmos管m13、pmos管m16、pmos管m19、nmos管m14、nmos管m15、nmos管m17、nmos管m18、電阻r2、電阻r3和電阻r4；其中，所述pmos管m12的柵極與pmos管m13的柵極、pmos管m13的漏極、pmos管m16的柵極、nmos管m15的漏極連接在一起，pmos管m12的漏極與nmos管m14的柵極、nmos管m14的漏極、nmos管m15的柵極連接在一起，pmos管m16的漏極與nmos管m17的柵極、nmos管m17的漏極、nmos管m18的柵極連接在一起，pmos管m19的漏極與pmos管m19的柵極、nmos管m18的漏極連接在一起，pmos管m15的源極與電阻r2的一端連接在一起，pmos管m12的源極、pmos管m13的源極、pmos管m16的源極、pmos管m19的源極和電阻r4的一端一起接電源，nmos管m14的源極、nmos管m17的源極、nmos管m18的源極、電阻r2的另一端和電阻r3的一端一起接地，電阻r3的另一端與電阻r4的另一端連接在一起，nmos管m17的漏極用于產生第一偏置電壓vb1，pmos管m19的漏極用于產生第二偏置電壓vb2，電阻r4與電阻r3的分壓電路用于產生參考電壓vref。
6、作為本發明電路的一種優選方案，所述電平移位電路包括：pmos管m20、pmos管m21、pmos管m24、pmos管m25、pmos管m26、pmos管m29、nmos管m22、nmos管m23和電阻r5；其中，所述pmos管m20的柵極與pmos管m21的柵極、pmos管m29的柵極連接在一起，pmos管m21的漏極與pmos管m24的源極、pmos管m25的源極連接在一起，pmos管m20的漏極與pmos管m22的柵極、pmos管m22的漏極、pmos管m23的柵極連接在一起，pmos管m25的漏極與nmos管m23的漏極、pmos管m25的柵極、電阻r5的一端連接在一起，pmos管m26的柵極與電阻r5的另一端連接在一起，pmos管m20的源極、pmos管m21的源極、pmos管m29的源極一起接電源，nmos管m22的源極、nmos管m23的源極、pmos管m26的漏極、pmos管m24的漏極一起接地，pmos管m24的柵極連接輸入電壓vin，pmos管m29的漏極與pmos管m26的源極連接在一起，pmos管m29的漏極和pmos管m26的源極用于輸出電壓vout。
7、一種基于所述的基于工藝角補償的電平移位電路的電平移位方法，所述電平移位方法具體如下：
8、利用工藝角補償電路檢測工藝角變化，并輸出與工藝角變化對應的兩股大小相等、方向相反的補償電流ip和in：
9、
10、
11、其中，k為pmos管m8與pmos管m7的寬長比之比或者nmos管m11與nmos管m10的寬長比之比，vsgm6為pmos管m6的源極和柵極之間的電壓差，vdd為電源電壓；
12、通過電平移位電路的輸入端電阻將補償電流ip與in轉換成補償電壓，由補償電壓對電平移位電路的輸出電壓進行補償，使得電平移位電路的輸出電壓與工藝角無關，且電平移位電路的輸出電壓與輸入電壓之間的差值保持不變；即：
13、vout＝vin+(ip+in)r5+vsgm26
14、
15、其中，vsgm26為pmos管m26的源極和柵極之間的電壓差。
16、本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
17、本發明提出的基于工藝角補償的電平移位電路由三個部分組成：工藝角補償電路、電平移位電路和偏置電路，工藝角補償電路產生補償電流連接至電平移位電路輸入端的電阻上，偏置電路為上述電路提供電壓和電流偏置，當工藝角發生變化時，工藝角補償電路檢測這一變化，輸出與之對應的補償電流，因此在電平移位輸出端的電阻兩側壓降發生改變，最終使得輸出電壓與輸入電壓之間的差值不變，極大地改善了電平移位電路輸出的一致性，保證了電路在不同工藝下的穩定性。