JP2000295089A - Output circuit and semiconductor device using the same - Google Patents

Output circuit and semiconductor device using the same

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JP2000295089A
JP2000295089A JP11099603A JP9960399A JP2000295089A JP 2000295089 A JP2000295089 A JP 2000295089A JP 11099603 A JP11099603 A JP 11099603A JP 9960399 A JP9960399 A JP 9960399A JP 2000295089 A JP2000295089 A JP 2000295089A
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voltage
pmos transistor
output
transistor
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Akio Koyama
明夫 小山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output circuit capable of realizing output amplitude exceeding breakdown strength with no illegal breakdown strength without making a process complicated nor bringing about the increase of power consumption and performance deterioration. SOLUTION: This output circuit has a level conversion circuit including a VDDH-ΔV amplitude generation circuit 3, a Vref=ΔV generation circuit 4, a VDDL-ΔV amplitude generation circuit 5, etc., and improves driving force because the levels of nodes N1 and N2 become equal to ΔV=VDDH-VDDL and the gate bias of PMOS transistors Qp1 and Qp2 can become the largest. Also, the circuit 5 makes the node N2 coincide with the node N1 to amplify it, an output signal OUT and the charging/discharging direction of the node N become opposite directions and the influence of coupling noise due to gate capacitance Cg can be canceled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、出力回路技術に関
し、特にデバイス自体には耐圧違反を起こさずに、耐圧
を越える振幅の出力を生成することが可能なレベル変換
回路を含む出力回路およびそれを用いた半導体装置に適
用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output circuit technology, and more particularly to an output circuit including a level conversion circuit capable of generating an output having an amplitude exceeding a withstand voltage without causing a withstand voltage violation in a device itself, and an output circuit including the same. The present invention relates to a technology that is effective when applied to a semiconductor device using a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、本発明者が検討した技術とし
て、LSIにおいて、TTLレベルを出力する回路をC
MOSで構成する場合、電源電圧で3V以上必要であ
り、一般に過去の経緯から3.3V電源が使われてきた。
ところが、微細加工技術の進歩に伴い、内部トランジス
タの耐圧を下げる必要がでてきたため、電源電圧を3.3
Vから2.5V、さらに1.8Vへと下げてきている。この
ため、出力回路には3.3V耐圧のプロセスで形成された
トランジスタを残し、内部を低電圧・高速プロセスのト
ランジスタで形成するのが一般的な手法と考えられる。
2. Description of the Related Art For example, as a technique studied by the present inventor, a circuit for outputting a TTL level in an LSI has
In the case of using a MOS, a power supply voltage of 3 V or more is required. In general, a 3.3 V power supply has been used from the past.
However, with the advance of microfabrication technology, it became necessary to lower the withstand voltage of internal transistors.
It has been reduced from V to 2.5V and further to 1.8V. For this reason, it is considered that a general method is to leave a transistor formed by a process with a withstand voltage of 3.3 V in the output circuit and form the inside with a transistor of a low voltage and high speed process.

【0003】しかし、この場合、2種類のプロセスのト
ランジスタを形成することによるプロセスの複雑化やコ
スト上昇の問題がある。また、内部と同じ電圧で入出力
を行う場合を考えると、入出力部は耐圧以下の電圧で駆
動するため、電圧低下分に見合った高速化が得られない
という問題がでてくる。そこで、これを解決する工夫と
して、入出力部も内部と同じ低電圧(3.3V以下)プロ
セスのトランジスタで形成し、回路構成を工夫すること
で、耐圧違反をせずに3.3V出力が可能な方式の出力回
路が検討されてきている。
However, in this case, there is a problem that the process is complicated and the cost is increased by forming transistors of two types of processes. Also, considering the case where input / output is performed at the same voltage as the inside, since the input / output unit is driven at a voltage lower than the withstand voltage, there is a problem that a high speed corresponding to the voltage drop cannot be obtained. In order to solve this problem, the input / output section is also formed of transistors of the same low voltage (3.3 V or less) process as the inside, and by devising the circuit configuration, the 3.3 V output can be achieved without violating the withstand voltage. Possible output circuits are being considered.

【0004】なお、このような出力回路を有するLSI
に関する技術としては、たとえば1992年8月20
日、CQ出版株式会社発行の「基本ASIC用語辞典」
に記載される技術などが挙げられる。
An LSI having such an output circuit
Related technologies include, for example, August 20, 1992
"Basic ASIC glossary" published by CQ Publishing Co., Ltd.
And the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な入出力部も内部と同じ低電圧プロセスのトランジスタ
で形成し、耐圧違反をせずに3.3V出力が可能な方式の
出力回路技術について、本発明者が検討した結果を、公
知とされたものではないが本発明者が検討した図10に
示す方式の一例に基づいて説明する。
By the way, the input / output section as described above is also formed by transistors of the same low voltage process as the inside, and an output circuit technique of a system capable of outputting 3.3 V without violating the withstand voltage. The result of the study by the inventor will be described based on an example of the system shown in FIG. 10 which is not publicly known but is studied by the inventor.

【0006】図10において、出力回路は、外部電源電
圧VDDH(3.3V)と接地電圧間に接続される、PM
OSトランジスタQp1,Qp2およびNMOSトラン
ジスタQn3,Qn4と、これに並列に接続される、抵
抗R61およびNMOSトランジスタQn61,Qn6
2などから構成され、入力信号INがインバータIV6
1を介してNMOSトランジスタQn62、さらにイン
バータIV62を介してNMOSトランジスタQn4に
それぞれ入力され、また出力信号OUTがPMOSトラ
ンジスタQp2とNMOSトランジスタQn3との接続
ノードから取り出されている。なお、PMOSトランジ
スタQp1のゲートは抵抗R61とNMOSトランジス
タQn61との接続ノードに接続され、またPMOSト
ランジスタQp2、NMOSトランジスタQn3,Qn
61のゲートには内部電源電圧VDDL(2.5Vまたは
1.8V)が供給されている。
In FIG. 10, an output circuit is connected between an external power supply voltage VDDH (3.3 V) and a ground voltage.
The OS transistor Qp1, Qp2 and the NMOS transistor Qn3, Qn4 are connected in parallel with the resistor R61 and the NMOS transistor Qn61, Qn6.
2 and the input signal IN is connected to the inverter IV6
1 and an NMOS transistor Qn4 via an inverter IV62, and an output signal OUT is taken out from a connection node between the PMOS transistor Qp2 and the NMOS transistor Qn3. The gate of the PMOS transistor Qp1 is connected to a connection node between the resistor R61 and the NMOS transistor Qn61, and the PMOS transistor Qp2 and the NMOS transistors Qn3, Qn
The internal power supply voltage VDDL (2.5 V or
1.8 V).

【0007】この図10の出力回路は、実際、全てのト
ランジスタは耐圧違反することなく、出力信号OUTが
0−外部電源電圧VDDHの振幅を出力することが可能
であるが、同時に以下に示すような問題点の生じること
が考えられる。
In the output circuit of FIG. 10, the output signal OUT can actually output the amplitude of 0-external power supply voltage VDDH without violating the breakdown voltage of all the transistors. It is conceivable that various problems may occur.

【0008】PMOSトランジスタQp1がオンする
ためのゲートバイアスは、抵抗R61に流れる電流ID
Cによって作られる。よって、電流IDCによる消費電
力が発生する。
The gate bias for turning on the PMOS transistor Qp1 is determined by the current ID flowing through the resistor R61.
Made by C. Therefore, power consumption by the current IDC occurs.

【0009】抵抗R61の精度の問題がある。精度が
悪いと、PMOSトランジスタQp1の駆動力が変わる
ので、出力回路自身の性能も変動することになる。
There is a problem with the accuracy of the resistor R61. If the accuracy is poor, the driving force of the PMOS transistor Qp1 changes, so that the performance of the output circuit itself also changes.

【0010】PMOSトランジスタQp2のゲートバ
イアスは高々、外部電源電圧VDDH−内部電源電圧V
DDLとなるため、出力回路のH側(充電方向)の駆動
力は小さく、性能が劣る。
The gate bias of the PMOS transistor Qp2 is at most equal to the external power supply voltage VDDH-the internal power supply voltage V
Due to the DDL, the driving force on the H side (charging direction) of the output circuit is small, and the performance is inferior.

【0011】そこで、本発明の目的は、前記〜の問
題点に着目し、プロセスを複雑にすることなく、また消
費電力の増加や性能の劣化を引き起こさずに、耐圧を越
える出力振幅を耐圧違反せずに実現することができる出
力回路およびそれを用いた半導体装置を提供するもので
ある。
Therefore, an object of the present invention is to pay attention to the above-mentioned problems, and to reduce the output amplitude exceeding the withstand voltage without complicating the process, increasing power consumption or deteriorating the performance. It is an object of the present invention to provide an output circuit which can be realized without using the same and a semiconductor device using the same.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0014】すなわち、本発明による出力回路は、PM
OSトランジスタ回路とNMOSトランジスタ回路との
ゲートに入力される入力信号が内部電源電圧と接地電圧
との範囲内の振幅電圧であり、この接続ノードから出力
される出力信号が内部電源電圧より高い電圧値の外部電
源電圧と接地電圧との範囲内の振幅電圧であり、PMO
Sトランジスタ回路およびNMOSトランジスタ回路が
内部電源電圧と接地電圧との範囲内の振幅電圧によりプ
ロセスで規定される耐圧に違反せずに、プロセスで規定
される耐圧より大きい外部電源電圧と接地電圧との範囲
内の振幅電圧の出力信号を生成するレベル変換回路を含
むものである。
That is, the output circuit according to the present invention comprises a PM
An input signal input to the gates of the OS transistor circuit and the NMOS transistor circuit has an amplitude voltage within a range between the internal power supply voltage and the ground voltage, and an output signal output from this connection node has a voltage value higher than the internal power supply voltage. The amplitude voltage within the range between the external power supply voltage and the ground voltage of the
The S transistor circuit and the NMOS transistor circuit do not violate the withstand voltage specified by the process due to the amplitude voltage within the range of the internal power supply voltage and the ground voltage, and the difference between the external power supply voltage and the ground voltage larger than the withstand voltage specified by the process It includes a level conversion circuit for generating an output signal having an amplitude voltage within the range.

【0015】この構成において、PMOSトランジスタ
回路は、直列接続された第1のPMOSトランジスタと
第2のPMOSトランジスタとを含み、レベル変換回路
は、第1のPMOSトランジスタのゲートに接続され、
外部電源電圧と参照電圧との範囲内の振幅電圧の出力信
号を生成する第1の振幅生成回路を含むようにしたもの
である。
In this configuration, the PMOS transistor circuit includes a first PMOS transistor and a second PMOS transistor connected in series, and the level conversion circuit is connected to a gate of the first PMOS transistor.
This configuration includes a first amplitude generation circuit that generates an output signal of an amplitude voltage within a range between an external power supply voltage and a reference voltage.

【0016】具体的に、第1の振幅生成回路は、交差結
合型ラッチ回路と、この入出力段に接続され、一対の、
第3のPMOSトランジスタと第3のNMOSトランジ
スタ、第1の抵抗、および第4のNMOSトランジスタ
が直列接続された回路とを含み、入力信号がハイレベル
になると第4のNMOSトランジスタがオンし、第3の
PMOSトランジスタと第1の抵抗との接続ノードには
参照電圧からしきい値電圧を減じた電圧が出力され、第
3のPMOSトランジスタと交差結合型ラッチ回路のP
MOSトランジスタとの基板ノードを電源から分離して
ショートし、互いのしきい値電圧特性を合わせ込んでお
き、基板を内部電源電圧に接続して構成し、交差結合型
ラッチ回路のPMOSトランジスタと第3のPMOSト
ランジスタとをレイアウト上、近接して配置するように
したものである。
Specifically, the first amplitude generation circuit is connected to a cross-coupled latch circuit and this input / output stage, and a pair of
A third PMOS transistor and a circuit in which a third NMOS transistor, a first resistor, and a fourth NMOS transistor are connected in series; when the input signal goes high, the fourth NMOS transistor is turned on; A voltage obtained by subtracting the threshold voltage from the reference voltage is output to the connection node between the third PMOS transistor and the first resistor, and the third PMOS transistor and the P of the cross-coupled latch circuit are output.
The substrate node of the MOS transistor is separated from the power supply and short-circuited, the threshold voltage characteristics of each are matched, and the substrate is connected to the internal power supply voltage. The third PMOS transistor and the third PMOS transistor are arranged close to each other on the layout.

【0017】また、レベル変換回路は、第2のPMOS
トランジスタのゲートに接続され、内部電源電圧と参照
電圧との範囲内の振幅電圧の出力信号を生成する第2の
振幅生成回路を含むようにしたものである。
The level conversion circuit includes a second PMOS.
A second amplitude generation circuit is connected to the gate of the transistor and generates an output signal of an amplitude voltage within a range between the internal power supply voltage and the reference voltage.

【0018】具体的に、第2の振幅生成回路は、入力段
に接続され、第5のPMOSトランジスタと第5のNM
OSトランジスタ、第2の抵抗、および第6のNMOS
トランジスタが直列接続された回路を含み、入力信号が
ハイレベルのときには第5のPMOSトランジスタと第
2の抵抗との接続ノードが参照電圧からしきい値電圧を
減じた電圧になり、第5のPMOSトランジスタと出力
段のPMOSトランジスタとの互いのしきい値電圧特性
を合わせ込んでおき、基板を内部電源電圧に接続して構
成するようにしたものである。
Specifically, the second amplitude generation circuit is connected to the input stage, and has a fifth PMOS transistor and a fifth NM
OS transistor, second resistor, and sixth NMOS
When the input signal is at a high level, the connection node between the fifth PMOS transistor and the second resistor becomes a voltage obtained by subtracting the threshold voltage from the reference voltage, and the fifth PMOS transistor The threshold voltage characteristics of the transistor and the PMOS transistor in the output stage are matched to each other, and the substrate is connected to the internal power supply voltage.

【0019】さらに、レベル変換回路は、参照電圧を発
生する参照電圧生成回路を含み、この参照電圧生成回路
は入出力バッファ回路の中に埋め込まれ、第7のPMO
Sトランジスタと第7のNMOSトランジスタとからな
る自己バイアス段と、第8のNMOSトランジスタと第
8のPMOSトランジスタとからなるダイオード接続段
とから構成するようにしたものである。
Further, the level conversion circuit includes a reference voltage generation circuit for generating a reference voltage, the reference voltage generation circuit being embedded in an input / output buffer circuit, and a seventh PMO circuit.
It comprises a self-biasing stage composed of an S transistor and a seventh NMOS transistor, and a diode connection stage composed of an eighth NMOS transistor and an eighth PMOS transistor.

【0020】また、本発明による半導体装置は、前記出
力回路を用い、1個の半導体基板上に出力回路とともに
内部回路が搭載されて構成されるものである。
Further, a semiconductor device according to the present invention is configured such that an internal circuit is mounted together with the output circuit on one semiconductor substrate using the output circuit.

【0021】よって、前記出力回路およびそれを用いた
半導体装置によれば、第1の振幅生成回路を含み、第1
および第2のPMOSトランジスタがオンするとき、こ
れらのゲートノードの電圧レベルが外部電源電圧から内
部電源電圧を減じた参照電圧に等しくなるような回路構
成とすることにより、第1および第2のPMOSトラン
ジスタのゲートバイアスを最大に取ることができ、駆動
力の向上を図ることができる。
Therefore, according to the output circuit and the semiconductor device using the same, the first circuit includes the first amplitude generation circuit,
And when the second PMOS transistor is turned on, the voltage level of these gate nodes is equal to the reference voltage obtained by subtracting the internal power supply voltage from the external power supply voltage, thereby providing the first and second PMOS transistors. The gate bias of the transistor can be maximized, and the driving force can be improved.

【0022】また、第2の振幅生成回路を含み、第2の
PMOSトランジスタのゲートノードを第1のPMOS
トランジスタのゲートノードと同期して振幅させ、出力
信号の充放電方向と第2のPMOSトランジスタのゲー
トノードの充放電方向とが逆方向になるような回路構成
とすることにより、第2のPMOSトランジスタのゲー
ト容量によるカップリングノイズの影響をキャンセルす
ることができる。
Also, a second amplitude generating circuit is included, and the gate node of the second PMOS transistor is connected to the first PMOS transistor.
The amplitude is synchronized with the gate node of the transistor, and the charge / discharge direction of the output signal is opposite to the charge / discharge direction of the gate node of the second PMOS transistor. The influence of the coupling noise due to the gate capacitance can be canceled.

【0023】さらに、参照電圧生成回路を含み、自己バ
イアス段で基準電圧を生成し、トランジスタのばらつき
をダイオード接続段で補償する回路構成とすることによ
り、抵抗による分圧方式は採用せずに、バンドギャップ
方式などを採用することで、参照電圧の精度向上と低消
費電力化を実現することができる。
Furthermore, by including a reference voltage generating circuit, generating a reference voltage in a self-biasing stage, and compensating for variations in transistors in a diode connection stage, a voltage dividing method using a resistor can be adopted. By employing a bandgap method or the like, it is possible to improve the accuracy of the reference voltage and reduce the power consumption.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0025】図1は本発明の一実施の形態である出力回
路を示す概略回路構成図、図2は本実施の形態におい
て、ノイズ対策を施した出力回路を示す概略回路構成
図、図3はVDDH−ΔV振幅生成回路を示す回路図、
図4はVDDL−ΔV振幅生成回路を示す回路図、図5
はVref−ΔV生成回路において、外部実装によるΔ
V生成方式を示す説明図、図6はバンドギャップ基準電
圧発生方式を示す回路図、図7はバイポーラトランジス
タの形成方法を示す説明図、図8はバンドギャップ基準
電圧発生回路の実装例を示す説明図、図9は参照電圧生
成回路を示す回路図である。
FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an output circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic circuit configuration diagram showing an output circuit in which noise measures are taken in this embodiment, and FIG. A circuit diagram showing a VDDH-ΔV amplitude generation circuit;
FIG. 4 is a circuit diagram showing a VDDL-ΔV amplitude generation circuit, and FIG.
Is the Vref-ΔV generation circuit, Δ
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a bandgap reference voltage generation method, FIG. 7 is a diagram illustrating a method of forming a bipolar transistor, and FIG. 8 is a description illustrating an implementation example of a bandgap reference voltage generation circuit. FIG. 9 is a circuit diagram showing a reference voltage generation circuit.

【0026】まず、図1および図2により、本実施の形
態の出力回路の構成の一例を説明する。
First, an example of the configuration of the output circuit of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0027】本実施の形態の出力回路は、たとえば図1
のように、直列接続されたPMOSトランジスタQp
1,Qp2からなるPMOSトランジスタ回路1と、こ
のPMOSトランジスタ回路1に直列に接続され、直列
接続されたNMOSトランジスタQn3,Qn4からな
るNMOSトランジスタ回路2と、PMOSトランジス
タ回路1に接続されるVDDH−ΔV振幅生成回路3、
このVDDH−ΔV振幅生成回路3に接続されるVre
f=ΔV生成回路4などを含むレベル変換回路とからな
り、入力信号INがVDDH−ΔV振幅生成回路3、N
MOSトランジスタ回路2にそれぞれ入力され、出力信
号OUTがPMOSトランジスタ回路1とNMOSトラ
ンジスタ回路2との接続ノードから出力される回路構成
となっている。
The output circuit according to the present embodiment is, for example, shown in FIG.
, The PMOS transistors Qp connected in series
1 and Qp2, an NMOS transistor circuit 2 connected in series with the PMOS transistor circuit 1 and NMOS transistors Qn3 and Qn4, and VDDH-ΔV connected to the PMOS transistor circuit 1. Amplitude generation circuit 3,
Vre connected to the VDDH-ΔV amplitude generation circuit 3
f = ΔV generation circuit 4 and the like, and the input signal IN is VDDH−ΔV amplitude generation circuit 3, N
The circuit configuration is such that the output signal OUT is input to the MOS transistor circuit 2 and output from the connection node between the PMOS transistor circuit 1 and the NMOS transistor circuit 2.

【0028】PMOSトランジスタ回路1は、PMOS
トランジスタQp1とPMOSトランジスタQp2とか
らなり、PMOSトランジスタQp1のゲートがVDD
H−ΔV振幅生成回路3、ソースが外部電源電圧VDD
H、ドレインがPMOSトランジスタQp2のソースに
それぞれ接続され、またPMOSトランジスタQp2の
ゲートがVref=ΔV生成回路4、ドレインがNMO
SトランジスタQn3のドレインにそれぞれ接続され、
さらにPMOSトランジスタQp1,Qp2の基板ノー
ドは外部電源電圧VDDHに接続されている。
The PMOS transistor circuit 1 is a PMOS transistor circuit.
The transistor Qp1 includes a transistor Qp1 and a PMOS transistor Qp2.
H-ΔV amplitude generation circuit 3, source is external power supply voltage VDD
H, the drain is connected to the source of the PMOS transistor Qp2, the gate of the PMOS transistor Qp2 is Vref = ΔV generation circuit 4, and the drain is NMO.
Respectively connected to the drain of the S transistor Qn3,
Further, the substrate nodes of the PMOS transistors Qp1 and Qp2 are connected to the external power supply voltage VDDH.

【0029】NMOSトランジスタ回路2は、NMOS
トランジスタQn3とNMOSトランジスタQn4とか
らなり、NMOSトランジスタQn3のゲートが内部電
源電圧VDDL、ドレインがPMOSトランジスタQp
2のドレイン、ソースがNMOSトランジスタQn4の
ドレインにそれぞれ接続され、またNMOSトランジス
タQn4のゲートが入力信号IN、ソースが接地電圧に
それぞれ接続されている。
The NMOS transistor circuit 2 includes an NMOS transistor
It comprises a transistor Qn3 and an NMOS transistor Qn4. The gate of the NMOS transistor Qn3 is an internal power supply voltage VDDL, and the drain is a PMOS transistor Qp.
The drain and source of the NMOS transistor Qn4 are connected to the drain of the NMOS transistor Qn4, respectively. The gate of the NMOS transistor Qn4 is connected to the input signal IN, and the source is connected to the ground voltage.

【0030】VDDH−ΔV振幅生成回路3は、外部電
源電圧VDDH(最大)と参照電圧ΔV(最小)との範
囲内の振幅電圧の出力信号を生成する回路であり、Vr
ef=ΔV生成回路4からの参照電圧ΔV、0−内部電
源電圧VDDLの振幅の入力信号INを入力として、外
部電源電圧VDDH−参照電圧ΔVの振幅にレベル変換
して出力信号として出力される。
The VDDH-.DELTA.V amplitude generating circuit 3 is a circuit for generating an output signal of an amplitude voltage within a range between the external power supply voltage VDDH (maximum) and the reference voltage .DELTA.V (minimum).
The reference voltage ΔV from the ef = ΔV generation circuit 4 and the input signal IN having the amplitude of 0−the internal power supply voltage VDDL are input, the level is converted to the amplitude of the external power supply voltage VDDH−the reference voltage ΔV, and output as an output signal.

【0031】Vref=ΔV生成回路4は、参照電圧Δ
Vを発生する回路であり、外部電源電圧VDDH−内部
電源電圧の振幅の参照電圧ΔVとして出力される。
Vref = ΔV generation circuit 4 generates reference voltage Δ
And a reference voltage .DELTA.V having the amplitude of the external power supply voltage VDDH minus the internal power supply voltage.

【0032】以上の出力回路の構成において、ノードN
1にはローレベルの参照電圧ΔV、ハイレベルの外部電
源電圧VDDHの振幅が生成されることを示している。
また、ノードN2は参照電圧ΔV一定に保たれることを
表している。これにより、PMOSトランジスタQp
1,Qp2がオンして充電方向にドライブするとき、大
きな駆動力を実現できることになる。しかし、この回路
はPMOSトランジスタQp2のゲート容量Cgによる
カップリングノイズをノードN2が受けるという問題が
ある。そのメカニズムは次に述べる通りである。
In the above output circuit configuration, the node N
1 indicates that the amplitude of the low-level reference voltage ΔV and the amplitude of the high-level external power supply voltage VDDH are generated.
The node N2 indicates that the reference voltage ΔV is kept constant. Thereby, the PMOS transistor Qp
When 1, Qp2 is turned on to drive in the charging direction, a large driving force can be realized. However, this circuit has a problem that the node N2 receives coupling noise due to the gate capacitance Cg of the PMOS transistor Qp2. The mechanism is as described below.

【0033】一般に出力段を構成するPMOSトランジ
スタQp1,Qp2、NMOSトランジスタQn3,Q
n4はLSI外部の大容量を充放電するため、ゲート幅
の大きいトランジスタを使用している。そのため、ゲー
ト容量Cgもかなり大きく、出力信号OUTが充電方向
に動作するときは(図1の矢印の方向)、ゲート容量C
gを介してノードN2のレベルが上昇する方向にノイズ
が発生する。また、放電方向の場合も同様である。そこ
で、この問題を解決する回路構成の概要として、図2に
示すものが考えられる。
Generally, PMOS transistors Qp1 and Qp2 and NMOS transistors Qn3 and Qn constituting an output stage
For n4, a transistor having a large gate width is used to charge and discharge a large capacity outside the LSI. Therefore, when the output signal OUT operates in the charging direction (in the direction of the arrow in FIG. 1), the gate capacitance Cg is considerably large.
Noise occurs in the direction in which the level of the node N2 rises via g. The same applies to the discharge direction. Therefore, as an outline of a circuit configuration that solves this problem, one shown in FIG. 2 can be considered.

【0034】図2の回路構成は、前記図1の回路に対し
て、Vref=ΔV生成回路4の出力および入力信号I
NとPMOSトランジスタQp2のゲートとの間にVD
DL−ΔV振幅生成回路5を追加したものである。この
VDDL−ΔV振幅生成回路5は、内部電源電圧VDD
L(最大)と参照電圧ΔV(最小)との範囲内の振幅電
圧の出力信号を生成する回路であり、Vref=ΔV生
成回路4からの参照電圧ΔV、0−内部電源電圧VDD
Lの振幅の入力信号INを入力として、内部電源電圧V
DDL−参照電圧ΔVの振幅にレベル変換して出力信号
として出力される。
The circuit configuration of FIG. 2 differs from the circuit of FIG. 1 in that the output of the Vref = ΔV generation circuit 4 and the input signal I
VD between N and the gate of the PMOS transistor Qp2.
The DL-ΔV amplitude generation circuit 5 is added. This VDDL- [Delta] V amplitude generation circuit 5 has an internal power supply voltage VDD.
This circuit generates an output signal having an amplitude voltage in the range between L (maximum) and reference voltage ΔV (minimum). Vref = ΔV from the ΔV generation circuit 4, 0−internal power supply voltage VDD
With an input signal IN having an amplitude of L as input, the internal power supply voltage V
The level is converted to the amplitude of DDL-reference voltage ΔV and output as an output signal.

【0035】このVDDL−ΔV振幅生成回路5の追加
により、ノードN2をノードN1と同期して(あるいは
入力信号INと同期してといっても同じ)振幅するの
で、出力信号OUTの充放電方向とノードN2の充放電
方向とは逆方向の関係になり、従ってゲート容量Cgに
よるカップリングノイズの影響をキャンセルする効果が
ある。
With the addition of the VDDL-.DELTA.V amplitude generation circuit 5, the node N2 swings in synchronization with the node N1 (or the same even if the node N2 is synchronized with the input signal IN). And the charge / discharge direction of the node N2 is in the opposite direction, and therefore, there is an effect of canceling the influence of the coupling noise due to the gate capacitance Cg.

【0036】次に、図3〜図9により、レベル変換回路
を構成するVDDH−ΔV振幅生成回路3、VDDL−
ΔV振幅生成回路5、Vref=ΔV生成回路4の構成
の一例を詳細に説明する。
Next, referring to FIGS. 3 to 9, the VDDH-.DELTA.V amplitude generating circuit 3 and the VDDL-
An example of the configuration of the ΔV amplitude generation circuit 5 and Vref = ΔV generation circuit 4 will be described in detail.

【0037】VDDH−ΔV振幅生成回路3は、図3に
示すように、交差結合型ラッチ回路6と、この入出力段
に接続される一対の補正回路7,8と、インバータIV
11などから構成されている。交差結合型ラッチ回路6
には、外部電源電圧(VDDH)と接地電圧間に接続さ
れる、PMOSトランジスタQp11〜Qp14、NM
OSトランジスタQn11〜Qn14、抵抗R11,R
12などが設けられている。一対の補正回路7,8に
は、参照電圧(ΔV)と接地電圧間に接続される、PM
OSトランジスタQp15,Qp16、NMOSトラン
ジスタQn15〜Qn18、抵抗R13,R14などが
設けられている。このVDDH−ΔV振幅生成回路3に
おいて、入力信号INは交差結合型ラッチ回路6のNM
OSトランジスタQn13、一対の補正回路7,8のN
MOSトランジスタQn16,Qn17のゲートにそれ
ぞれ入力され、この入力信号INのインバータIV11
を介した反転信号が交差結合型ラッチ回路6のNMOS
トランジスタQn14、一対の補正回路7,8のNMO
SトランジスタQn15,Qn18のゲートにそれぞれ
入力され、交差結合型ラッチ回路6のPMOSトランジ
スタQp12とPMOSトランジスタQp14との接続
ノードN1から出力信号が出力される。
As shown in FIG. 3, the VDDH-.DELTA.V amplitude generation circuit 3 includes a cross-coupled latch circuit 6, a pair of correction circuits 7, 8 connected to the input / output stage, and an inverter IV.
11 and the like. Cross-coupled latch circuit 6
Include PMOS transistors Qp11 to Qp14, NM connected between an external power supply voltage (VDDH) and a ground voltage.
OS transistors Qn11 to Qn14, resistors R11 and R
12 and the like are provided. A pair of correction circuits 7 and 8 have a PM connected between a reference voltage (ΔV) and a ground voltage.
OS transistors Qp15 and Qp16, NMOS transistors Qn15 to Qn18, resistors R13 and R14, and the like are provided. In the VDDH-ΔV amplitude generation circuit 3, the input signal IN is the NM of the cross-coupled latch circuit 6.
OS transistor Qn13 and N of a pair of correction circuits 7 and 8
The gates of the MOS transistors Qn16 and Qn17 are respectively input to the inverter IV11 of the input signal IN.
The inverted signal through the NMOS is connected to the NMOS of the cross-coupled latch circuit 6.
NMO of transistor Qn14 and a pair of correction circuits 7 and 8
The input signal is input to the gates of the S transistors Qn15 and Qn18, and an output signal is output from a connection node N1 between the PMOS transistor Qp12 and the PMOS transistor Qp14 of the cross-coupled latch circuit 6.

【0038】このVDDH−ΔV振幅生成回路3は、Δ
Vを参照電圧として供給してもらい(図2のVref=
ΔV生成回路から供給される)、入力信号INとして0
−内部電源電圧(VDDL)の振幅を受けて、ノードN
1にVDDH−ΔVの振幅にレベル変換して出力する回
路である。また、図中のトランジスタは全て耐圧がVD
DLであるものとする。このVDDH−ΔV振幅生成回
路3の機能である振幅変換回路の中心となる動作は図中
の交差結合型ラッチ回路6の部分で行われる。この交差
結合型ラッチ回路6は、変換後のレベルで安定すること
を特徴とするもので、ラッチを用いること自体は公知で
あるが、この回路は耐圧を守るために次に述べるような
新規の工夫が施してある。
The VDDH-.DELTA.V amplitude generating circuit 3 calculates the .DELTA.
V as a reference voltage (Vref =
ΔV generation circuit), and 0 as the input signal IN.
The node N receives the amplitude of the internal power supply voltage (VDDL)
1 is a circuit for converting the level to VDDH-ΔV and outputting the result. All the transistors in the figure have a withstand voltage of VD.
DL. The main operation of the amplitude conversion circuit, which is the function of the VDDH-ΔV amplitude generation circuit 3, is performed by the cross-coupled latch circuit 6 in the figure. The cross-coupled latch circuit 6 is characterized in that it is stabilized at a level after conversion, and it is known that a latch is used. Ingenious.

【0039】すなわち、ノードN1に求められる振幅が
VDDH−ΔVであるから、交差結合型ラッチ回路6に
おいてノードN1またはノードN4(以下、説明の都合
上N4に着目する。回路の対称性からN1についても同
様の考察が得られる)がローレベルであるとき、0Vま
で下がらず、ΔVに留まる必要がある。これはPMOS
トランジスタQp13によって次のように実現される。
入力信号INがハイレベルとなるとNMOSトランジス
タQn13がオンするので、ノードN4の引き抜きが始
まる。しかし、ノードN4のレベルはPMOSトランジ
スタQp13のゲートレベル、すなわちしきい値電圧V
thpを考慮した、ノードN3のレベル+|Vthp|
までしか下がらない。そこで、ノードN4のレベルがΔ
Vに留まるには、ノードN3のレベルがΔV−|Vth
p|になればよい。従って、ノードN3はΔV−|Vt
hp|に固定しておけばよいように思われるが、そうす
ると次の2つの問題が発生する。
That is, since the amplitude required for the node N1 is VDDH-.DELTA.V, in the cross-coupled latch circuit 6, the node N1 or the node N4 (hereinafter, for convenience of explanation, attention will be paid to the node N4. When a low level is attained, it is necessary not to drop to 0 V but to stay at ΔV. This is PMOS
This is realized as follows by the transistor Qp13.
When the input signal IN becomes high level, the NMOS transistor Qn13 turns on, so that the extraction of the node N4 starts. However, the level of the node N4 is equal to the gate level of the PMOS transistor Qp13, that is, the threshold voltage Vp.
thp in consideration of the level of the node N3 + | Vthp |
It only goes down to. Therefore, the level of the node N4 is Δ
To stay at V, the level of the node N3 must be ΔV− | Vth
p |. Therefore, the node N3 is ΔV− | Vt
It seems to be fixed to hp |, but this causes the following two problems.

【0040】第1に、ノードN4がハイレベル、すな
わちVDDHになった場合、ノードN4−ノードN3間
で耐圧違反が起きてしまうこと、第2にVthpのば
らつきによりノードN4のレベルがばらつくことの2点
である。ノードN1またはノードN4は、前記図2から
もわかるように、出力段のトランジスタの駆動力を決め
る重要なファクタであり、直列段になっていることから
も、耐圧まで深くゲート電圧が印加されなければならな
いことから、のばらつき要因は極力排除することが重
要である。この2点の問題を解決するために図3に示す
一対の補正回路7,8を付加している。以下、補正回路
7(補正回路8も回路の対称性から同様である)につい
て説明する。
First, when the node N4 becomes high level, that is, VDDH, a breakdown voltage violation occurs between the node N4 and the node N3. Second, the level of the node N4 varies due to the variation of Vthp. Two points. As can be seen from FIG. 2, the node N1 or the node N4 is an important factor that determines the driving force of the transistor in the output stage. Since the node N1 or the node N4 is in the series stage, the gate voltage must be applied deeply to the breakdown voltage. Therefore, it is important to eliminate the causes of variation as much as possible. In order to solve these two problems, a pair of correction circuits 7 and 8 shown in FIG. 3 are added. Hereinafter, the correction circuit 7 (the same applies to the correction circuit 8 because of the symmetry of the circuit) will be described.

【0041】補正回路7において、入力信号INがハイ
レベルになるとNMOSトランジスタQn17がオン
し、PMOSトランジスタQp15がダイオード接続で
あることから、ノードN3にはΔV−|Vthp|が出
力される。さらに、PMOSトランジスタQp13とP
MOSトランジスタQp15の基板ノードを電源から分
離してショートすることにより、PMOSトランジスタ
Qp13,Qp15の基板効果も含めたVthp特性を
合わせ込んでおく。PMOSトランジスタQp13とP
MOSトランジスタQp15をレイアウト上、近接して
配置すれば、両者のVthp特性をほぼ同一にとること
ができる。これにより、チップ間、あるいはロット間で
Vthpがばらついても、ノードN1またはノードN4
に正確なΔVレベルを出力することが可能になる。
In the correction circuit 7, when the input signal IN goes high, the NMOS transistor Qn17 is turned on, and the PMOS transistor Qp15 is diode-connected, so that ΔV- | Vthp | is output to the node N3. Further, the PMOS transistors Qp13 and P
By separating the substrate node of the MOS transistor Qp15 from the power supply and short-circuiting, the Vthp characteristics including the substrate effect of the PMOS transistors Qp13 and Qp15 are matched. PMOS transistors Qp13 and P
By arranging the MOS transistors Qp15 close to each other on the layout, the Vthp characteristics of both can be made substantially the same. Thereby, even if Vthp varies between chips or lots, the node N1 or the node N4
, An accurate ΔV level can be output.

【0042】すなわち、上に述べた問題を解決するこ
とができたことになる。次に問題であるが、ノードN
4がハイレベルになるのは入力信号INがローレベルの
時であるので、この時のNMOSトランジスタQn15
がオンし、ノードN3はΔVになりノードN4−ノード
N3間のバイアスはVDDLとなるので、耐圧違反は起
こらない。すなわち、問題は解決された。なお、図3
中の抵抗R13,R12はPMOSトランジスタQp1
3,Qp15をダイオード接続に保つために微小電流を
供給するためのものであるため、高抵抗にする必要があ
る。高抵抗プロセスがない場合には、ゲート幅の小さい
トランジスタを直列多段にしたものと置き換えてもよ
い。
That is, the above-mentioned problem can be solved. Next is the problem, node N
4 goes high when the input signal IN is low, and the NMOS transistor Qn15 at this time is
Turns on, the voltage at the node N3 becomes ΔV, and the bias between the node N4 and the node N3 becomes VDDL, so that the withstand voltage violation does not occur. That is, the problem was solved. Note that FIG.
The internal resistors R13 and R12 are connected to a PMOS transistor Qp1.
3, because it is for supplying a small current to keep Qp15 in a diode connection, it is necessary to make the resistance high. When there is no high-resistance process, a transistor having a small gate width may be replaced with a transistor in which multiple transistors are connected in series.

【0043】VDDL−ΔV振幅生成回路5には、図4
に示すように、ΔVと接地電圧間に接続される、PMO
SトランジスタQp21、NMOSトランジスタQn2
1,Qn22、抵抗R21、インバータIV21と、V
DDLと接地電圧間に接続される、PMOSトランジス
タQp22,Qp23、NMOSトランジスタQn2
3、抵抗R22などが設けられている。このVDDL−
ΔV振幅生成回路5において、入力信号INはNMOS
トランジスタQn22,Qn23、PMOSトランジス
タQp22のゲートにそれぞれ入力され、この入力信号
INのインバータIV21を介した反転信号がNMOS
トランジスタQn21のゲートに入力され、PMOSト
ランジスタQp22とPMOSトランジスタQp23と
の接続ノードN2から出力信号が出力される。
The VDDL-ΔV amplitude generation circuit 5 includes
PMO connected between ΔV and ground voltage as shown in
S transistor Qp21, NMOS transistor Qn2
1, Qn22, resistor R21, inverter IV21, and V
PMOS transistors Qp22, Qp23, NMOS transistor Qn2 connected between DDL and ground voltage
3, a resistor R22 and the like are provided. This VDDL-
In the ΔV amplitude generation circuit 5, the input signal IN is an NMOS
Transistors Qn22 and Qn23 and a gate of a PMOS transistor Qp22 are respectively input to the gates thereof.
The signal is input to the gate of the transistor Qn21, and an output signal is output from a connection node N2 between the PMOS transistor Qp22 and the PMOS transistor Qp23.

【0044】このVDDL−ΔV振幅生成回路5の動作
原理は、前記図3に示したVDDH−ΔV振幅生成回路
3と同様で、ノードN2のローレベルがΔVになるよう
に、入力信号INがハイレベルのときノードN5がΔV
−|Vthp|になるようにしてある。これはダイオー
ド接続のPMOSトランジスタQp21によって生成さ
れ、PMOSトランジスタQp21とPMOSトランジ
スタQp23のVthp特性を合わせ込むことが重要で
ある。両PMOSトランジスタQp21,Qp23の基
板はVDDLに接続することで基板効果を合わせること
ができる。VDDLであるから、これにより耐圧違反に
なることはない。抵抗R21,R22はそれぞれPMO
SトランジスタQp21,Qp22がダイオード接続と
なるとき(Vthp分レベルシフトするとき)カットオ
フしないように微小電流を流すのが目的であるため、高
抵抗で実現する。これは前記図3におけるR13,R1
2と同じである。
The operation principle of the VDDL-.DELTA.V amplitude generation circuit 5 is the same as that of the VDDH-.DELTA.V amplitude generation circuit 3 shown in FIG. 3, and the input signal IN is high so that the low level of the node N2 becomes .DELTA.V. Node N5 is ΔV
− | Vthp |. This is generated by the diode-connected PMOS transistor Qp21, and it is important to match the Vthp characteristics of the PMOS transistor Qp21 and the PMOS transistor Qp23. By connecting the substrates of the PMOS transistors Qp21 and Qp23 to VDDL, the substrate effect can be matched. Since it is VDDL, this does not cause a withstand voltage violation. The resistors R21 and R22 are PMO
When the S transistors Qp21 and Qp22 are diode-connected (when the level shifts by Vthp), the purpose is to flow a small current so as not to be cut off. This corresponds to R13, R1 in FIG.
Same as 2.

【0045】Vref=ΔV生成回路4は、ΔV=VD
DH−VDDLを参照電圧として発生する回路であり、
精度は要求されるが、電流供給力は一般の電源回路ほど
要求されるものではない。いくつかの例が考えられる
が、ここでは(1).外部Vref供給型、(2).内部Vre
f供給型−バンドギャップ基準電圧発生方式、(3).内部
Vref供給型−本提案方式についてそれぞれ説明す
る。
Vref = ΔV generation circuit 4 calculates ΔV = VD
A circuit for generating DH-VDDL as a reference voltage,
Accuracy is required, but current supply power is not as required as a general power supply circuit. Some examples are conceivable. Here, (1). External Vref supply type, (2). Internal Vre
The f-supply type-bandgap reference voltage generation method and (3). Internal Vref supply type-the proposed method will be described.

【0046】(1).外部Vref供給型 最も単純な方式で、たとえば図5に示すように、LSI
外部で抵抗R31,R32の分圧方式などで発生させた
ΔVのレベルを参照電圧として供給するものである。こ
の場合、ユーザにとってはLSI外部での参照電圧発生
回路を実装する必要があること、LSIの内部では、最
低1つのI/OバッファセルをVref供給ピンに費や
す必要があるというデメリットがある。
(1). External Vref supply type The simplest method, for example, as shown in FIG.
A level of ΔV generated externally by a voltage dividing method of the resistors R31 and R32 is supplied as a reference voltage. In this case, there are disadvantages that the user needs to mount a reference voltage generating circuit outside the LSI and that at least one I / O buffer cell needs to be used for the Vref supply pin inside the LSI.

【0047】(2).内部Vref供給型−バンドギャップ
基準電圧発生方式 LSI内部でレベル生成を行う方式として、公知の方法
であるバンドギャップレファレンスを使う方法がある。
このバンドギャップレファレンスを使う回路には、たと
えば図6に示すように、電源電圧VDDと接地電圧間に
接続される、電流源V41、トランジスタQ41〜Q4
3、抵抗R41〜R43などが設けられている。この回
路ではVrefに発生する電位は、Vref=Vbe
(Q43)+R42/R43・kT/q・ln(I41
/I42)で与えられることが知られている。これをΔ
Vに合うようにR42,R43の値を調整する。LSI
内部での実装方式としては三重ウェルCMOSプロセス
を用いて、たとえば図7のようなレイアウトでバイポー
ラトランジスタを形成することが可能である。
(2) Internal Vref Supply Type-Bandgap Reference Voltage Generation Method As a method of generating a level inside the LSI, there is a method using a bandgap reference which is a known method.
For example, as shown in FIG. 6, a circuit using this band gap reference includes a current source V41 and transistors Q41 to Q4 connected between a power supply voltage VDD and a ground voltage.
3, resistors R41 to R43 and the like are provided. In this circuit, the potential generated at Vref is Vref = Vbe
(Q43) + R42 / R43 · kT / q · ln (I41
/ I42). This is Δ
Adjust the values of R42 and R43 to match V. LSI
As an internal mounting method, it is possible to form a bipolar transistor with a layout as shown in FIG. 7, for example, by using a triple well CMOS process.

【0048】すなわち、このバイポーラトランジスタ
は、P型基板p−Sub上にN型ウェルn−Well、
P型ウェルp−Wellが形成され、このP型ウェルp
−Well内にはベースとなるP型領域p+、エミッタ
となるN型領域n+がそれぞれ形成され、またN型ウェ
ルn−Well内にはコレクタとなるN型領域n+が形
成される三重ウェル構造となっている。
That is, this bipolar transistor has an N-type well n-Well on a P-type substrate p-Sub,
A P-type well p-Well is formed.
A triple well structure in which a P-type region p + serving as a base and an N-type region n + serving as an emitter are formed in the -Well, and an N-type region n + serving as a collector is formed in the N-type well n-Well; Has become.

【0049】(3).内部Vref供給型−本提案方式 上に示したバンドギャップ基準電圧発生方式は、前記図
7に示したような、三重ウェル構造を含み、内部領域で
使われる一般のMOSトランジスタとは拡散層の形状が
異なる特殊なレイアウトとなるため、LSI内部のどこ
に実装するかが問題となる。特に、ゲートアレイの場
合、内部領域に特殊な形状のトランジスタを設けると、
そこは一般の論理には使えなくなってしまい、ゲート使
用率が低下してしまう。そこで、たとえば図8に示すよ
うに、左下隅の領域をバンドギャップ基準電圧発生回路
に割り当てたと仮定する。このようにすれば、内部領域
を論理用のトランジスタに使いきることが可能になる。
しかしながら、なお次の問題が残る。
(3) Internal Vref Supply Type—Proposed Method The above-described bandgap reference voltage generation method has a triple well structure as shown in FIG. 7 and includes a general MOS used in the internal region. Since the transistor has a special layout in which the shape of the diffusion layer is different from that of the transistor, there is a problem of where to mount the transistor inside the LSI. In particular, in the case of a gate array, if a transistor of a special shape is provided in the internal region,
It cannot be used for general logic, and the gate usage rate decreases. Therefore, as shown in FIG. 8, for example, it is assumed that the area at the lower left corner is assigned to the bandgap reference voltage generation circuit. This makes it possible to use up the internal region for logic transistors.
However, the following problem still remains.

【0050】たとえば、ゲートアレイの場合、図8に示
すように、この参照電圧であるΔVを必要とするLV−
TTL−I/Oバッファ回路がどこに使われるかを予め
予想することはできないため、左下隅から遠いところの
バッファ回路には周回線のインピーダンスが高くなり、
レベルが不安定になり易い。これを解決するには四隅に
同じ回路を埋め込まなければならないが、四隅には通
常、プロセスモニタ用のセルやリングオシレータなどを
埋め込むことが多いため、実現困難な場合が多い。
For example, in the case of a gate array, as shown in FIG.
Since it is not possible to predict in advance where the TTL-I / O buffer circuit will be used, the impedance of the peripheral circuit becomes high in the buffer circuit far from the lower left corner,
The level tends to be unstable. In order to solve this, the same circuit must be embedded in the four corners. However, it is often difficult to implement the four corners because a process monitor cell or a ring oscillator is often embedded in the four corners.

【0051】そこで、本提案方式においては、上記の問
題を回避するために、I/Oバッファ回路の中に参照電
圧ΔVを生成する回路を埋め込む方式を考えた。すなわ
ち、特殊な拡散層構造を持たせると、LV−TTL以外
の回路では使用できずに無駄になってしまうので、通常
のCMOS回路で、たとえば図9に示すような回路構成
にする。
Therefore, in the proposed method, in order to avoid the above problem, a method of embedding a circuit for generating the reference voltage ΔV in the I / O buffer circuit has been considered. That is, if a special diffusion layer structure is provided, it cannot be used in a circuit other than the LV-TTL and is wasted. Therefore, a normal CMOS circuit has a circuit configuration as shown in FIG. 9, for example.

【0052】この回路では、VDDLと接地電圧間に接
続される、PMOSトランジスタQp51とNMOSト
ランジスタQn51からなる自己バイアス段9と、逆に
接続されるNMOSトランジスタQn52とPMOSト
ランジスタQp52からなるダイオード接続段10とか
ら構成され、自己バイアス段9で基準電圧を生成するよ
うにPMOSトランジスタとNMOSトランジスタのサ
イズを調整し、ダイオード接続段10で、NMOSトラ
ンジスタ、PMOSトランジスタのばらつきを補償する
ことを特徴としている。
In this circuit, a self-biasing stage 9 composed of a PMOS transistor Qp51 and an NMOS transistor Qn51 connected between VDDL and a ground voltage, and a diode connection stage 10 composed of a reversely connected NMOS transistor Qn52 and a PMOS transistor Qp52. The self-biasing stage 9 adjusts the sizes of the PMOS transistor and the NMOS transistor so as to generate the reference voltage, and the diode connection stage 10 compensates for the variation between the NMOS transistor and the PMOS transistor.

【0053】たとえば、PMOSトランジスタがNMO
Sトランジスタに対してドレイン電流が多く取れる方向
にばらついた場合、まず自己バイアス段9で帰還がかか
るのでVrefの上昇を抑えようとする。それでもVr
efが上昇する方向に傾くと、ダイオード接続段10の
PMOSトランジスタのゲート電圧が深くかかるように
なり、Vrefを下げようとして安定するように働く。
この方式では、VrefがVDDLの1/2に近い場
合、特に合わせ込みが容易で使いやすい。
For example, if the PMOS transistor is NMO
In the case where the drain current varies in a direction in which a large amount of drain current can be obtained with respect to the S transistor, first, feedback is applied in the self-bias stage 9, so that an increase in Vref is suppressed. Still Vr
When ef is tilted in the rising direction, the gate voltage of the PMOS transistor of the diode connection stage 10 is applied deeply, and works to stabilize Vref.
In this method, when Vref is close to 1/2 of VDDL, the adjustment is particularly easy and easy to use.

【0054】この回路は、通常のCMOS回路であるた
め、各I/Oバッファセルのトランジスタを使って形成
できる。よって、LV−TTLのI/Oバッファ回路の
中にそれぞれ埋め込むことができるので、Vrefを供
給するための周回線もいらなくなり、バンドギャップ基
準発生回路の問題点も解決することができる。
Since this circuit is a normal CMOS circuit, it can be formed using the transistors of each I / O buffer cell. Therefore, since it can be embedded in each of the LV-TTL I / O buffer circuits, there is no need for a peripheral line for supplying Vref, and the problem of the band gap reference generation circuit can be solved.

【0055】従って、本実施の形態の出力回路によれ
ば、PMOSトランジスタQp1,Qp2からなるPM
OSトランジスタ回路1、NMOSトランジスタQn
3,Qn4からなるNMOSトランジスタ回路2に加え
て、VDDH−ΔV振幅生成回路3、Vref−ΔV生
成回路4などのレベル変換回路を含み、PMOSトラン
ジスタQp1,Qp2がオンするとき、ノードN1およ
びノードN2のレベルがΔV=VDDH−VDDLに等
しくなるような回路構成とすることにより、プロセスで
規定させる耐圧より大きい振幅を耐圧違反せずに生成
し、PMOSトランジスタQp1,Qp2のゲートバイ
アスを最大に取ることができるので、駆動力の向上が図
れる。
Therefore, according to the output circuit of the present embodiment, the PM composed of the PMOS transistors Qp1 and Qp2
OS transistor circuit 1, NMOS transistor Qn
And a level conversion circuit such as a VDDH-.DELTA.V amplitude generation circuit 3 and a Vref-.DELTA.V generation circuit 4 in addition to the NMOS transistor circuit 2 comprising the NMOS transistors 3 and Qn4. When the PMOS transistors Qp1 and Qp2 are turned on, the nodes N1 and N2 The circuit configuration is such that the level of .DELTA.V is equal to .DELTA.V = VDDH-VDDL, thereby generating an amplitude larger than the withstand voltage specified in the process without violating the withstand voltage, and maximizing the gate bias of the PMOS transistors Qp1 and Qp2. Therefore, the driving force can be improved.

【0056】また、VDDL−ΔV振幅生成回路5を追
加し、ノードN2をノードN1と同期して振幅させ、出
力信号OUTの充放電方向とノードN2の充放電方向と
が逆方向になるような回路構成とすることにより、ゲー
ト容量Cgによるカップリングノイズの影響をキャンセ
ルすることができる。
Further, a VDDL-.DELTA.V amplitude generating circuit 5 is added to make the node N2 oscillate in synchronization with the node N1 so that the charging and discharging direction of the output signal OUT and the charging and discharging direction of the node N2 become opposite. With the circuit configuration, the influence of coupling noise due to the gate capacitance Cg can be canceled.

【0057】さらに、Vref−ΔV生成回路4におい
て、ΔVの生成はバンドギャップ方式など、既知の参照
電圧生成回路によるものとし、抵抗による分圧方式は採
用しないので、精度向上と低消費電力化を実現できる。
この場合に、ΔVを上に述べたように参照電圧として生
成するため、ΔVから大きな電流を供給することはでき
ないことを前提とする。
Further, in the Vref-.DELTA.V generation circuit 4, the generation of .DELTA.V is based on a known reference voltage generation circuit such as a bandgap method, and a voltage division method using a resistor is not employed, so that accuracy is improved and power consumption is reduced. realizable.
In this case, since ΔV is generated as the reference voltage as described above, it is assumed that a large current cannot be supplied from ΔV.

【0058】また、本実施の形態のような出力回路を含
む論理LSIにおいては、内部領域に論理回路セルによ
る論理回路などが配置され、その周辺に入出力回路セル
による入出力回路が配置され、たとえば3.3Vの外部電
源電圧を入力として、入出力回路は2.5V、論理回路は
1.8Vで動作可能な回路構成となっている。この結果、
プロセスを複雑にすることなく、また消費電力の増加や
性能の劣化を引き起こさずに、耐圧を越える出力振幅を
耐圧違反せずに実現することができ、これにより製造コ
スト、消費電力、性能の3点において向上を図ることが
できる。従って、LSI製品としての競争力を向上させ
ることができる。
In a logic LSI including an output circuit as in this embodiment, a logic circuit and the like by logic circuit cells are arranged in an internal region, and an input and output circuit by input and output circuit cells are arranged around the logic circuit. For example, an external power supply voltage of 3.3 V is input, the input / output circuit is 2.5 V, and the logic circuit is
The circuit configuration is operable at 1.8V. As a result,
The output amplitude exceeding the withstand voltage can be realized without complicating the process and without increasing power consumption or deteriorating the performance without violating the withstand voltage. Points can be improved. Therefore, the competitiveness as an LSI product can be improved.

【0059】さらに、この論理LSI(1.8V〜1.5
V)や、他のプロセッサLSI、メモリLSIなどをボ
ード上に搭載したシステムなどにおいては、たとえば論
理LSIとプロセッサLSIとの間は1.2V〜0.4V
(GTL)または1.5V〜0.5V(GTL+)など、論
理LSIとメモリLSIとの間は3.3V〜0V(LV−
TTL)または2.4V〜0.4V(SSTL)など、論理
LSIと他のLSIとの間は2.5V〜0Vなどの電圧仕
様にする場合に、このようなシステムにも前述した特徴
の適用が可能である。
Further, the logic LSI (1.8 V to 1.5 V)
V) or a system in which another processor LSI, memory LSI, or the like is mounted on a board, for example, the voltage between the logic LSI and the processor LSI is 1.2 V to 0.4 V.
(GTL) or between 1.5 V and 0.5 V (GTL +), for example, between 3.3 V and 0 V (LV-
When a voltage specification between the logic LSI and another LSI, such as TTL) or 2.4 V to 0.4 V (SSTL), is used, such as 2.5 V to 0 V, the above-described features are applied to such a system. Is possible.

【0060】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0061】たとえば、本発明は、内部電圧と同じ耐圧
のプロセスを用いて、低振幅の入出力において、トレン
ドに見合った性能向上を実現し、かつ従来からあるTT
Lレベルの振幅の入出力も可能とするところに特徴があ
り、従って本発明の効果を発揮する例としては、前記実
施の形態の論理LSI、システムなどを含め、低振幅と
TTL振幅とが混在するような場合、あるいは同一のシ
リーズで低振幅専用、TTL専用のLSIを設計する場
合が考えられ、これに近い製品形態としてはCMOS・
ASICなどが考えられる。
For example, the present invention uses a process having the same withstand voltage as the internal voltage to realize the performance improvement in accordance with the trend in the low-amplitude input / output and the conventional TT.
The feature is that the input / output of the L level amplitude is also possible. Therefore, as an example in which the effect of the present invention is exhibited, the low amplitude and the TTL amplitude are mixed, including the logic LSI and the system of the above embodiment. In some cases, a low-amplitude-only and TTL-only LSI may be designed in the same series.
An ASIC or the like is conceivable.

【0062】[0062]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0063】(1).PMOSトランジスタ回路およびNM
OSトランジスタ回路がプロセスで規定される耐圧に違
反せずに、プロセスで規定される耐圧より大きい振幅電
圧の出力信号を生成するレベル変換回路を含み、このレ
ベル変換回路内に第1の振幅生成回路を有し、第1およ
び第2のPMOSトランジスタがオンするとき、これら
のゲートノードの電圧レベルが外部電源電圧から内部電
源電圧を減じた参照電圧に等しくなるような回路構成と
することで、第1および第2のPMOSトランジスタの
ゲートバイアスを最大に取ることができ、駆動力の向上
を図ることが可能となる。
(1). PMOS transistor circuit and NM
A level conversion circuit for generating an output signal having an amplitude voltage larger than the withstand voltage specified by the process without causing the OS transistor circuit to violate the withstand voltage specified by the process; Having a circuit configuration such that when the first and second PMOS transistors are turned on, the voltage levels of these gate nodes become equal to the reference voltage obtained by subtracting the internal power supply voltage from the external power supply voltage. The gate bias of the first and second PMOS transistors can be maximized, and the driving power can be improved.

【0064】(2).前記(1) において、レベル変換回路内
に第2の振幅生成回路を有し、第2のPMOSトランジ
スタのゲートノードを第1のPMOSトランジスタのゲ
ートノードと同期して振幅させ、出力信号の充放電方向
と第2のPMOSトランジスタのゲートノードの充放電
方向とが逆方向になるような回路構成とすることで、第
2のPMOSトランジスタのゲート容量によるカップリ
ングノイズの影響をキャンセルすることが可能となる。
(2) In the above (1), a second amplitude generating circuit is provided in the level conversion circuit, and the gate node of the second PMOS transistor is synchronized with the gate node of the first PMOS transistor to generate the amplitude. By making the circuit configuration such that the charge / discharge direction of the output signal is opposite to the charge / discharge direction of the gate node of the second PMOS transistor, the influence of coupling noise due to the gate capacitance of the second PMOS transistor is obtained. Can be canceled.

【0065】(3).前記(1) において、レベル変換回路内
に参照電圧生成回路を有し、自己バイアス段で基準電圧
を生成し、トランジスタのばらつきをダイオード接続段
で補償する回路構成とすることで、抵抗による分圧方式
は採用せずに、バンドギャップ方式などを採用して参照
電圧の精度向上と低消費電力化を実現することが可能と
なる。
(3) In the above (1), a circuit configuration is provided in which a reference voltage generation circuit is provided in the level conversion circuit, a reference voltage is generated in a self-bias stage, and variations in transistors are compensated in a diode connection stage. As a result, it is possible to improve the accuracy of the reference voltage and reduce the power consumption by adopting a band gap method or the like without using the voltage dividing method using a resistor.

【0066】(4).前記(1) 〜(3) により、レベル変換回
路を含む出力回路、さらにそれを用いた半導体装置にお
いて、プロセスを複雑にすることなく、また消費電力の
増加や性能の劣化を引き起こさずに、耐圧を越える出力
振幅を耐圧違反せずに実現することができ、これにより
製造コスト、消費電力、性能の3点において向上を図る
ことが可能となる。従って、半導体装置の製品としての
競争力を向上させることができる。
(4) According to the above (1) to (3), in the output circuit including the level conversion circuit and the semiconductor device using the same, the process is not complicated, the power consumption is increased and the performance is improved. The output amplitude exceeding the withstand voltage can be realized without causing the deterioration without violating the withstand voltage, thereby making it possible to improve the three points of manufacturing cost, power consumption and performance. Therefore, the competitiveness of the semiconductor device as a product can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態である出力回路を示す概
略回路構成図である。
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing an output circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態において、ノイズ対策を
施した出力回路を示す概略回路構成図である。
FIG. 2 is a schematic circuit diagram showing an output circuit in which noise suppression is performed in one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態において、VDDH−Δ
V振幅生成回路を示す回路図である。
FIG. 3 shows VDDH-Δ in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a V amplitude generation circuit.

【図4】本発明の一実施の形態において、VDDL−Δ
V振幅生成回路を示す回路図である。
FIG. 4 shows VDDL-Δ in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a V amplitude generation circuit.

【図5】本発明の一実施の形態において、Vref−Δ
V生成回路の、外部実装によるΔV生成方式を示す説明
図である。
FIG. 5 shows Vref-Δ according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a ΔV generation method by external mounting of a V generation circuit.

【図6】本発明の一実施の形態において、Vref−Δ
V生成回路の、バンドギャップ基準電圧発生方式を示す
回路図である。
FIG. 6 shows Vref-Δ according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a band gap reference voltage generation method of a V generation circuit.

【図7】本発明の一実施の形態において、Vref−Δ
V生成回路の、バイポーラトランジスタの形成方法を示
す説明図である。
FIG. 7 shows Vref-Δ according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method of forming a bipolar transistor in the V generation circuit.

【図8】本発明の一実施の形態において、Vref−Δ
V生成回路の、バンドギャップ基準電圧発生回路の実装
例を示す説明図である。
FIG. 8 shows Vref-Δ according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of mounting a bandgap reference voltage generation circuit in a V generation circuit.

【図9】本発明の一実施の形態において、参照電圧生成
回路を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a reference voltage generation circuit in one embodiment of the present invention.

【図10】本発明の前提となる出力回路を示す回路構成
図である。
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing an output circuit on which the present invention is based.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 PMOSトランジスタ回路 2 NMOSトランジスタ回路 3 VDDH−ΔV振幅生成回路 4 Vref−ΔV生成回路 5 VDDL−ΔV振幅生成回路 6 交差結合型ラッチ回路 7,8 補正回路 9 自己バイアス段 10 ダイオード接続段 Qp1,Qp2,Qp11〜Qp16,Qp21〜Qp
23,Qp51,Qp52 PMOSトランジスタ Qn3,Qn4,Qn11〜Qn18,Qn21〜Qn
23,Qn51,Qn52,Qn61,Qn62 NM
OSトランジスタ R11〜R14,R21,R22,R31,R32,R
41〜R43,R61 抵抗 IV11,IV21,IV61,IV62 インバータ V41 電流源 Q41〜Q43 トランジスタ VDDH 外部電源電圧 VDDL 内部電源電圧 ΔV 参照電圧 VDD 電源電圧
Reference Signs List 1 PMOS transistor circuit 2 NMOS transistor circuit 3 VDDH-ΔV amplitude generation circuit 4 Vref-ΔV generation circuit 5 VDDL-ΔV amplitude generation circuit 6 Cross-coupled latch circuit 7,8 correction circuit 9 Self-bias stage 10 Diode connection stage Qp1, Qp2 , Qp11-Qp16, Qp21-Qp
23, Qp51, Qp52 PMOS transistors Qn3, Qn4, Qn11-Qn18, Qn21-Qn
23, Qn51, Qn52, Qn61, Qn62 NM
OS transistors R11 to R14, R21, R22, R31, R32, R
41 to R43, R61 Resistance IV11, IV21, IV61, IV62 Inverter V41 Current source Q41 to Q43 Transistor VDDH External power supply voltage VDDL Internal power supply voltage ΔV Reference voltage VDD Power supply voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 BG06 BH04 BH05 BH07 BH15 BH19 CA02 EZ20 5J056 AA04 AA11 AA32 BB17 BB32 BB38 BB59 CC01 CC04 CC14 DD13 DD29 DD52 DD55 EE12 FF06 FF07 GG09 GG14 HH03 KK02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 PMOSトランジスタ回路とNMOSト
ランジスタ回路とが直列に接続され、前記PMOSトラ
ンジスタ回路と前記NMOSトランジスタ回路とのゲー
トに入力信号が入力され、前記PMOSトランジスタ回
路と前記NMOSトランジスタ回路との接続ノードから
出力信号が出力される出力回路であって、 前記入力信号が内部電源電圧と接地電圧との範囲内の振
幅電圧であり、前記出力信号が前記内部電源電圧より高
い電圧値の外部電源電圧と前記接地電圧との範囲内の振
幅電圧であり、前記PMOSトランジスタ回路および前
記NMOSトランジスタ回路が前記内部電源電圧と前記
接地電圧との範囲内の振幅電圧によりプロセスで規定さ
れる耐圧に違反せずに、前記プロセスで規定される耐圧
より大きい前記外部電源電圧と前記接地電圧との範囲内
の振幅電圧の出力信号を生成するレベル変換回路を含む
ことを特徴とする出力回路。
1. A PMOS transistor circuit and an NMOS transistor circuit are connected in series, an input signal is input to gates of the PMOS transistor circuit and the NMOS transistor circuit, and a connection between the PMOS transistor circuit and the NMOS transistor circuit is provided. An output circuit that outputs an output signal from a node, wherein the input signal is an amplitude voltage within a range between an internal power supply voltage and a ground voltage, and the output signal is an external power supply voltage having a voltage value higher than the internal power supply voltage. And the ground voltage, the PMOS transistor circuit and the NMOS transistor circuit do not violate the withstand voltage specified in the process by the amplitude voltage within the range between the internal power supply voltage and the ground voltage. The external power supply voltage larger than the withstand voltage specified in the process; Output circuit comprising a level conversion circuit for generating an output signal of the amplitude voltage of the range of the serial ground voltage.
【請求項2】 請求項1記載の出力回路であって、前記
PMOSトランジスタ回路は、直列接続された第1のP
MOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタとを
含み、前記レベル変換回路は、前記第1のPMOSトラ
ンジスタのゲートに接続され、前記外部電源電圧と参照
電圧との範囲内の振幅電圧の出力信号を生成する第1の
振幅生成回路を含み、前記第1および第2のPMOSト
ランジスタがオンするとき、これらのゲートノードの電
圧レベルが前記外部電源電圧から前記内部電源電圧を減
じた参照電圧に等しくなるように構成されていることを
特徴とする出力回路。
2. The output circuit according to claim 1, wherein said PMOS transistor circuit comprises a first PMOS transistor connected in series.
A level conversion circuit that includes a MOS transistor and a second PMOS transistor, is connected to a gate of the first PMOS transistor, and generates an output signal having an amplitude voltage within a range between the external power supply voltage and a reference voltage; A first amplitude generating circuit, wherein when the first and second PMOS transistors are turned on, the voltage level of these gate nodes is equal to a reference voltage obtained by subtracting the internal power supply voltage from the external power supply voltage. An output circuit characterized by being configured.
【請求項3】 請求項2記載の出力回路であって、前記
第1の振幅生成回路は、交差結合型ラッチ回路と、この
入出力段に接続され、一対の、第3のPMOSトランジ
スタと第3のNMOSトランジスタ、第1の抵抗、およ
び第4のNMOSトランジスタが直列接続された回路と
を含み、前記入力信号がハイレベルになると前記第4の
NMOSトランジスタがオンし、前記第3のPMOSト
ランジスタと前記第1の抵抗との接続ノードには前記参
照電圧からしきい値電圧を減じた電圧が出力され、前記
第3のPMOSトランジスタと前記交差結合型ラッチ回
路のPMOSトランジスタとの基板ノードを電源から分
離してショートし、互いのしきい値電圧特性を合わせ込
んでおき、基板を前記内部電源電圧に接続して構成さ
れ、前記交差結合型ラッチ回路のPMOSトランジスタ
と前記第3のPMOSトランジスタとがレイアウト上、
近接して配置されていることを特徴とする出力回路。
3. The output circuit according to claim 2, wherein said first amplitude generation circuit is connected to a cross-coupled latch circuit, said input / output stage, and includes a pair of a third PMOS transistor and a third PMOS transistor. And a circuit in which a third NMOS transistor, a first resistor, and a fourth NMOS transistor are connected in series. When the input signal goes high, the fourth NMOS transistor is turned on, and the third PMOS transistor is turned on. A voltage obtained by subtracting a threshold voltage from the reference voltage is output to a connection node between the third PMOS transistor and the PMOS transistor of the cross-coupled latch circuit. And short-circuited separately from each other, matching the threshold voltage characteristics of each other, and connecting the substrate to the internal power supply voltage. The PMOS transistor of the switch circuit and the third PMOS transistor are
An output circuit, which is arranged in close proximity.
【請求項4】 請求項2記載の出力回路であって、前記
レベル変換回路は、前記第2のPMOSトランジスタの
ゲートに接続され、前記内部電源電圧と前記参照電圧と
の範囲内の振幅電圧の出力信号を生成する第2の振幅生
成回路をさらに含み、前記第2のPMOSトランジスタ
のゲートノードを前記第1のPMOSトランジスタのゲ
ートノードと同期して振幅させ、前記出力信号の充放電
方向と前記第2のPMOSトランジスタのゲートノード
の充放電方向とが逆方向になるように構成されているこ
とを特徴とする出力回路。
4. The output circuit according to claim 2, wherein said level conversion circuit is connected to a gate of said second PMOS transistor, and outputs an amplitude voltage within a range between said internal power supply voltage and said reference voltage. A second amplitude generation circuit for generating an output signal, wherein the amplitude of the gate node of the second PMOS transistor is synchronized with the gate node of the first PMOS transistor, An output circuit, wherein the charge / discharge direction of the gate node of the second PMOS transistor is opposite to the charge / discharge direction.
【請求項5】 請求項4記載の出力回路であって、前記
第2の振幅生成回路は、入力段に接続され、第5のPM
OSトランジスタと第5のNMOSトランジスタ、第2
の抵抗、および第6のNMOSトランジスタが直列接続
された回路を含み、前記入力信号がハイレベルのときに
は前記第5のPMOSトランジスタと前記第2の抵抗と
の接続ノードが前記参照電圧からしきい値電圧を減じた
電圧になり、前記第5のPMOSトランジスタと出力段
のPMOSトランジスタとの互いのしきい値電圧特性を
合わせ込んでおき、基板を前記内部電源電圧に接続して
構成されていることを特徴とする出力回路。
5. The output circuit according to claim 4, wherein said second amplitude generation circuit is connected to an input stage, and said fifth amplitude generation circuit is connected to an input stage.
OS transistor and fifth NMOS transistor, second
And a circuit in which a sixth NMOS transistor and a sixth NMOS transistor are connected in series. When the input signal is at a high level, a connection node between the fifth PMOS transistor and the second resistor is connected to a threshold from the reference voltage by a threshold voltage. The fifth PMOS transistor and the PMOS transistor in the output stage are matched with each other in a threshold voltage characteristic, and a substrate is connected to the internal power supply voltage. An output circuit characterized by the above.
【請求項6】 請求項2記載の出力回路であって、前記
レベル変換回路は、前記参照電圧を発生する参照電圧生
成回路をさらに含み、この参照電圧生成回路は入出力バ
ッファ回路の中に埋め込まれ、サイズの調整により基準
電圧を生成するための第7のPMOSトランジスタと第
7のNMOSトランジスタとからなる自己バイアス段
と、ばらつきを補償するための第8のNMOSトランジ
スタと第8のPMOSトランジスタとからなるダイオー
ド接続段とから構成されていることを特徴とする出力回
路。
6. The output circuit according to claim 2, wherein said level conversion circuit further includes a reference voltage generation circuit for generating said reference voltage, said reference voltage generation circuit being embedded in an input / output buffer circuit. A self-biasing stage composed of a seventh PMOS transistor and a seventh NMOS transistor for generating a reference voltage by adjusting the size, an eighth NMOS transistor and an eighth PMOS transistor for compensating for variations, and And a diode connection stage comprising:
【請求項7】 請求項1、2、3、4、5または6記載
の出力回路を用いた半導体装置であって、1個の半導体
基板上に前記出力回路とともに内部回路が搭載されてい
ることを特徴とする半導体装置。
7. A semiconductor device using the output circuit according to claim 1, wherein the internal circuit is mounted together with the output circuit on one semiconductor substrate. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
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