集成电路在纳米工艺下,负偏置温度不稳定性（Negative Bias Temperature Instability,NBTI）已经成为了引起电路老化的主要因素。NBTI直接作用于PMOS管,会引起其阈值电压(V_th)升高时延增加等多种电学特性退化,严重时可导致电路功能完全失效。多电压设计,是现代集成电路电路降低功耗的有效手段,其中必须在不同的电压域之间要插入电平转换电路（Level Shifter）,来满足不同电压域间信号的传递,电平转换电路若遭受严重的NBTI影响,会影响整个多电压系统的性能。因此,本文针对两种传统的电平转换电路结构进行NBTI老化分析,并做出改进设计,使其具有容忍老化的能力。本文针对交叉耦合结构电平转换电路（cross coupled level shifter,CCLS）,进行了研究。通过HSPICE仿真实验,分析了NBTI老化对其性能的影响,并提出了改进设计。由于电路结构中,存在着交叉耦合的PMOS管和NMOS管,导致了电路在正常工作时,如果上拉PMOS管和下拉NMOS管的能力不匹配,就会引起严重的竞争问题,使时延和功耗增加,而NBTI会影响PMOS管的上拉能力,加剧竞争。本文通过在上拉PMOS管与下拉NMOS管之间,加入一对二极管形式连接的PMOS管来限制交叉耦合对的竞争,并采用多阈值技术降低电路的延迟,设计了一种改进的交叉耦合结构电平转换电路。实验表明,相比传统交叉耦合电平转换电路,新结构减弱了NBTI的影响,可以在更低的输入电压下经过十年老化还能正常工作,并且延迟功耗都有着十分显著的降低,具有很好的老化容忍能力。针对电流镜结构的电平转换电路（current mirror level shifter,CMLS）,也进行了NBTI老化分析,并提出改进设计。CMLS的时延会因为NBTI的影响而增加明显,功耗方面虽然不会因为NBTI而上升,但是CMLS电路本身的功耗却巨大。由于CMLS结构在工作时电路中会存在电源电压对地的直接泄漏电路路径,而导致其功耗巨大,并会随着输入电压的上升而急剧增加。本文,通过在CMLS电路中的关键泄漏电流路径中插入一个传输门来限制泄漏电流,并采用多阈值技术使整个电路时延降低,设计了一种改进的电流镜结构电平转换电路。实验表明,改进的结构与传统结构相比,功耗方面有着巨大降低,并且不会随着输入电压增加而增加,时延方面也降低明显,有着很好的低功耗性能和容忍老化的能力。