JP2001177392A - Method and device for shifting level - Google Patents

Method and device for shifting level

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JP2001177392A
JP2001177392A JP2000296784A JP2000296784A JP2001177392A JP 2001177392 A JP2001177392 A JP 2001177392A JP 2000296784 A JP2000296784 A JP 2000296784A JP 2000296784 A JP2000296784 A JP 2000296784A JP 2001177392 A JP2001177392 A JP 2001177392A
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voltage
input
output
voltage level
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JP2000296784A
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Japanese (ja)
Inventor
Jan Doutreloigne
ヤン・ドゥートレロイグネ
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Universiteit Gent
Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Original Assignee
Universiteit Gent
Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems in a conventional level shift circuit where the circuit requires steady-state power consumption and is unsuitable for high- voltage switching. SOLUTION: This invention provides a structure of a level shifter, with a high-voltage drive capability and ultra-low power consumption through the adoption of dynamic charge control to the gate electrode of a high-voltage output transistor(TR). The structure can be made into an integrated circuit by the CMOS technology but no limited to the integrated circuit, and applicable to a high-voltage display driver circuit as applications of battery drive.

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、低消費の高電圧の
レベルシフトおよび関係した回路のための方法および回
路に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and circuit for low power, high voltage level shifting and related circuits.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディスプレイドライバーのような多くの
集積回路では、高電圧駆動能力および標準5VのCMO
Sロジックの手段によるデジタル制御の結合が要求され
る。それ故、5Vの制御信号を所望の高電圧の出力波形
に変換するために複雑なレベルシフト回路が要求され
る。更には、これらの多くの応用において、システムは
バッテリー給電され、そして、レベルシフターの電力消
費に極めて強い制約がある。高電圧駆動能力および極め
て低い電力消費の双方が要求される、見込みあり、かつ
関心ある応用としては、コレステリック構造のLCDの
ための駆動チップの設計である(第12 インターナショ
ナル ディスプレイ リサーチ コンファレンス(japan 9
2),P.73のJ.W.Doane, K.Yang およびZ.Yanivによる“Fr
ont-lit flatpanel display from polymer stabilized
cholesteric textures")。この種の液晶を一つの安定状
態から他の状態にスイッチするのに実際に高電圧(50
V rms)が必要であるが、その固有のメモリ機能(連続的
なリフレッシングのための要求なしでイメージをスクリ
ーン上に変化させずに留める)は、他のタイプの液晶と
比較すると、疑いなく大きな利点であり、このものは極
めて低いフレーム速度かつ高いレベルの電力効率のディ
スプレイシステムの実現を可能にする。従ってこれらの
コレステリック構造のLCDは、バッテリー動作による
ディスプレイシステムでイメージがゆっくりと又は散発
的に変化するイメージでは理想的なコンポーネントであ
るが、デイスプレイの行および列で要求される波形の発
生のために、低消費電力の高電圧駆動回路が開発されな
ければならない。
2. Description of the Related Art Many integrated circuits, such as display drivers, have a high voltage drive capability and a standard 5V CMO.
A combination of digital control by means of S logic is required. Therefore, a complicated level shift circuit is required to convert the 5V control signal into a desired high voltage output waveform. Moreover, in many of these applications, the system is battery powered and there are very strong restrictions on the power consumption of the level shifter. A promising and interesting application that requires both high voltage drive capability and very low power consumption is the design of drive chips for cholesteric LCDs (12th International Display Research Conference (japan 9).
2), “Fr by JWDoane, K. Yang and Z. Yaniv” on p. 73.
ont-lit flatpanel display from polymer stabilized
cholesteric textures "). Actually high voltage (50 volts) to switch this kind of liquid crystal from one stable state to another
V rms), but its inherent memory function (keeping the image unchanged on the screen without the need for continuous refreshing) is without a doubt large compared to other types of liquid crystals. This is an advantage, which allows the realization of a display system with a very low frame rate and a high level of power efficiency. Thus, these cholesteric LCDs are ideal components for slowly or sporadically changing images in battery operated display systems, but due to the generation of the required waveforms in the rows and columns of the display. Therefore, a high-voltage driving circuit with low power consumption must be developed.

【0003】たいていの高電圧CMOS技術では、図1
に示されるように、5つの異なる種類のn−およびp−
タイプのMOSトランジスタが使用される。デバイス
(a)および(b)は、(CMOS制御ロジックに使用され
る)ノーマルな5V動作の標準のノン−フローティング
NMOSおよびフローティング PMOSのトランジス
タであるのに対し、PMOSのデバイス(c)は基板の電
位に対し高電圧にフロートアップできる。しかしなが
ら、前記PMOSのデバイス(c)のVGSおよびVDSは5
Vに限定され、それ故、このトランジスタは、理想的に
は、出力段のPDMOSトランジスタのゲート電極を制
御するのに適し、又、ミラー電圧におけるアクティブな
ロードとして完璧に役立つ。(出力段におけるものや、
ミラー電圧におけるスイッチングトランジスタにおける
物のような)ソースおよびドレイン電極間の高電圧に耐
えなくてはならないMOSFETは、ノン−フローティ
ングのNDMOSおよびフローティングのPDMOSの
デバイス(d)および(e)である。
In most high voltage CMOS technologies, FIG.
As shown in Figure 5, five different types of n- and p-
A type MOS transistor is used. device
(a) and (b) are standard 5V standard non-floating (used for CMOS control logic).
In contrast to NMOS and floating PMOS transistors, PMOS device (c) can float up to a higher voltage than the substrate potential. However, VGS and VDS of the PMOS device (c) are 5
V and therefore ideally this transistor is suitable for controlling the gate electrode of the output stage PDMOS transistor and also serves perfectly as an active load at the Miller voltage. (At the output stage,
MOSFETs that must withstand high voltages between source and drain electrodes (such as those in switching transistors at mirror voltages) are non-floating NDMOS and floating PDMOS devices (d) and (e).

【0004】高電圧のレベルシフターの基本的なバージ
ョンは、図2の公知の回路である。これは、NDMOS
およびPDMOSのデバイスT1およびT2のゲート電
圧を個々に制御する古典的なコンプリメンタリの出力段
を示している。標準の5VのロジックがNDMOSを制
御するために用いられ、一方、電圧ミラー(T3、T4)
は、PDMOSへ適したゲート信号を供給するために要
求される。不幸にも、PDMOSデバイスT2のゲート
制御は、図3のHSPICE−シミュレーションにデモ
表示されるように最適ではなく、そのデバイスは、0.
7μmのCMOS技術の高電圧の拡張からのトランジス
タモデルのパラメータに基づく。入力のデータラインが
ロジック“1”から“0”にスイッチされたとき、T4
およびT2のVGSは0Vへ完全に放電されず、PMOS
トランジスタT4のスレッショルド電圧である。ほぼ−
1Vの値に放電される。この結果、僅かに異なるスレシ
ョルド電圧を持つ、PDMOS出力トランジスタT2は
100%カットオフ動作に駆動されず、理想の0V値の
替わりに0.5Vの出力電圧を生じる。更には、出力段
の双方のDMOSトランジスタの同時的な導通は、重大
なエネルギー浪費を発生させる。
A basic version of a high voltage level shifter is the known circuit of FIG. This is NDMOS
And a classic complementary output stage for individually controlling the gate voltages of the PDMOS devices T1 and T2. Standard 5V logic is used to control the NDMOS, while the voltage mirrors (T3, T4)
Is required to supply a suitable gate signal to the PDMOS. Unfortunately, the gate control of PDMOS device T2 is not optimal as demonstrated in the HSPICE-simulation of FIG.
Based on transistor model parameters from high voltage extension of 7 μm CMOS technology. When the input data line is switched from logic "1" to "0", T4
And V GS of T2 is not completely discharged to 0V, PMOS
This is the threshold voltage of the transistor T4. Almost-
Discharged to a value of 1V. As a result, the PDMOS output transistor T2, which has a slightly different threshold voltage, is not driven to 100% cut-off operation and produces an output voltage of 0.5V instead of the ideal 0V value. Furthermore, the simultaneous conduction of both DMOS transistors in the output stage causes significant energy waste.

【0005】この問題は、図4に示したようなカレント
ミラーの手段により、PDMOS出力トランジスタのV
GSを完全に0Vに放電させることにより解決できる。入
力信号の“1”から“0”への変化時、定電流源IBIAS
およびカレントミラー(T5、T6)は、T2およびT4
のVGSを0Vへプルダウンすることを確実にさせ、ドラ
イバーの出力を満足するロジカル“0”状態を生み出
し、そして、出力のDMOSトランジスタにおいて不必
要な電力消費を避ける。図5は、この電流におけるHS
PICE−シミュレーション結果を示す。替わりの図4
の回路は、M.Declercq および M.Schubert により提案
されたレベルシフターである (M.Declercq および M.Sc
hubert による“Circuit intermediaire entre un circ
uit logique a basse tension et un etage de sortie
a haute tension realises dans une technologie CMOS
standard"Institut National de la Paopriete Indust
rielle, Paris (France)の特許 92 06030) 。ここで
は、電流源IBIASはもはや一定ではなく、反転入力信号
により制御され、極めてバランスのとれた電流形態を産
み出す。しかしながら、図4のレベルシフターおよび文
献に記されたすべての変形は、一つの大きな欠点を持
つ。即ち、データ入力部でのロジックの“0”および/
またはロジックの“1”のための電圧ミラーにおいて、
継続的な電力消費を呈する。図5のシミュレーションの
場合、ロジックの“1”ビットがデータ入力部に印加さ
れたとき、150μAの静止電流は、トランジスタT3
のドレイン端子を通じて流れることが理解されよう。明
白な理由であるが、このことはバッテリー給電の応用で
は許容されない。
[0007] This problem is caused by the current mirror means shown in FIG.
This can be solved by completely discharging GS to 0V. When the input signal changes from "1" to "0", the constant current source I BIAS
And current mirrors (T5, T6) are T2 and T4
Of to ensure that pulling the V GS to 0V, creating a logical "0" state to meet the output of the driver, and to avoid unnecessary power consumption in the DMOS transistors in the output. FIG. 5 shows the HS at this current.
13 shows PICE-simulation results. Alternate Figure 4
The circuit is a level shifter proposed by M.Declercq and M.Schubert (M.Declercq and M.Sc
“Circuit intermediaire entre un circ by hubert
uit logique a basse tension et un etage de sortie
a haute tension realises dans une technologie CMOS
standard "Institut National de la Paopriete Indust
Patent 92 06030 of rielle, Paris (France). Here, the current source I BIAS is no longer constant and is controlled by the inverting input signal, yielding a very balanced current form. However, the level shifter of FIG. 4 and all variants described in the literature have one major drawback. That is, the logic "0" and / or
Or in the voltage mirror for logic "1":
Exhibit continuous power consumption. In the case of the simulation of FIG. 5, when a "1" bit of logic is applied to the data input, a quiescent current of 150 .mu.A
Will flow through the drain terminal of For obvious reasons, this is not acceptable in battery powered applications.

【0006】コレステリック構造のLCDドライバを考
察したとき、低消費の高電圧CMOSのレベルシフター
は直接使用できない。その理由は、純粋なデジタル出力
(その出力電圧は0Vと供給電圧のVHVの間で切り替わ
る)であるためで、コレステリック構造のLCDはかな
り複雑な波形を必要とする。駆動用のスキームのいくつ
かは、3−、4−または5−レベルものロジックを要求
し、そしてほかに、複雑なアナログ波形を選択するため
のアナログのマルチプレクサを必要とする。このため、
これらのすべての応用のために、高電圧レベルシフター
として、高電圧に耐え、同種の極めて低い電力消費を示
すいくつかのアナログスイッチが要求される。高電圧ア
ナログスイッチのための古典的な回路を図6に示す。こ
のコンプリメンタリなアナログスイッチでは、2個のダ
イオードは、DMOSトランジスタ内のドレイン−バル
クダイオードの要求せぬ導通を避けるために用いられ
る。スイッチの“オン”状態を得るために、DMOSデ
バイスのソース・ゲート間電圧は、VGS,N=5V、V
GS,P=−5Vであるべきである。スイッチをターンオフ
(絶縁する“オフ”状態)にするために、VGS,N=VGS,P
=0Vが要求される。この回路は、すべての種類の応用
に広く用いられているが、いくつかの重大な欠点があ
る。PDMOSのゲート電位は、スイッチを“オン”状
態に導通させるために、アナログ信号VHVよりも5V低
くしなければならず、NDMOSのゲート電位は、同じ
環境下で、VHV信号よりも5V超過しなくてはならず、
制御回路の電圧範囲は、トータルのVHV範囲から少なく
とも10V超過していなくてはならないためである。第
1の電圧ミラーが5Vの制御入力信号を、最大のVHV
よりも少なくとも5V高い補助の供給電圧に向けて上方
にシフトさせ、そして、その後、第2のものがこれらの
信号をVHVレベルに低下させる。トランジスタのゲート
への過度の電圧印加を避けるために、この二重の電圧ミ
ラーにおけるトランジスタのパラメータの選択は、極め
て臨界的であり、たいそうとくべつな注意が払われなく
てはなりません。実際のトランジスタのパラメータが、
シミュレーションで用いた値から僅かでもそれると、ト
ランジスタの破壊が生じます。この古典の高電圧アナロ
グスイッチは、フロートのNDMOSデバイスを使用し
ており、このことは、その物は基板電位に対して高電位
までフロートできることを意味する。不幸にも、多くの
高電圧CMOS技術では、非フロートのNDMOSのト
ランジスタ(基板がトランジスタ自身として作用)のみ利
用できる。
When considering a cholesteric LCD driver, a low power consumption high voltage CMOS level shifter cannot be used directly. The reason is pure digital output
In order (the output voltage is switched between the V HV supply voltage 0V) it is, LCD cholesteric structure requires a fairly complex waveforms. Some of the driving schemes require 3-, 4- or even 5-level logic, and others require analog multiplexers to select complex analog waveforms. For this reason,
For all of these applications, some analog switches are required as high voltage level shifters that withstand high voltages and exhibit the same very low power consumption. A classic circuit for a high voltage analog switch is shown in FIG. In this complementary analog switch, two diodes are used to avoid unnecessary conduction of the drain-bulk diode in the DMOS transistor. To obtain the "on" state of the switch, the source-gate voltage of the DMOS device must be V GS, N = 5V, V
GS, P should be -5V. Turn off switch
VGS, N = VGS, P
= 0V is required. Although this circuit is widely used for all kinds of applications, it has some significant drawbacks. The gate potential of the PDMOS must be lower than the analog signal V HV by 5 V in order to turn on the switch, and the gate potential of the NDMOS exceeds the V HV signal by 5 V under the same environment. Have to do
This is because the voltage range of the control circuit must exceed the total VHV range by at least 10V. A first voltage mirror shifts the 5V control input signals upward to an auxiliary supply voltage at least 5V higher than the maximum VHV value, and then a second shifts these signals to VHV. Lower to the level. The choice of transistor parameters in this dual voltage mirror is extremely critical and much extra care must be taken to avoid applying excessive voltage to the transistor gate. The actual transistor parameters are
Any deviation from the values used in the simulation will result in transistor breakdown. This classic high voltage analog switch uses a floating NDMOS device, which means that the object can float to a high potential relative to the substrate potential. Unfortunately, in many high voltage CMOS technologies, only non-floating NDMOS transistors (the substrate acts as the transistor itself) are available.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】要約すると、低消費電
力で高電圧レベルシフト回路でない技術は見つかってい
ると言える。実際に、出力段のトランジスタまたはこれ
らの出力段のトランジスタを制御している回路を同時に
導通させるレベルシフト回路は観察されており、このも
のは定常的な電力消費を伴う。又、通常のアナログスイ
ッチの概念は、高電圧のスイッチングに適さない。この
ようなアナログスイッチは、高電圧のスイッチングに適
し、かつ、低消費電力のレベルシフターにおけるよう
に、制御回路を必要とし、そのようなものはこの分野で
利用できない。
In summary, it can be said that a technique which is not low power consumption and high voltage level shift circuit has been found. Indeed, level shift circuits have been observed which simultaneously turn on the output stage transistors or the circuits controlling these output stage transistors, which involves a constant power consumption. Also, the concept of ordinary analog switches is not suitable for high voltage switching. Such analog switches are suitable for high voltage switching and require control circuits, as in low power consumption level shifters, and such are not available in this field.

【0008】本発明は高電圧レベルシフト回路および定
常的な電力消費が無く、そして出力段のトランジスタに
同時の導通がないアナログスイッチに使用できる回路を
提供することを目的とする。前記回路の使用により、前
記高電圧レベルシフターやアナログスイッチにおいて極
めて低い電力消費が得られる。前記回路は、高電圧出力
トランジスタのゲート電極へのチャージ制御を流動的に
実行できる。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a circuit which can be used for a high voltage level shift circuit and an analog switch which does not have a constant power consumption and has no simultaneous conduction in an output stage transistor. The use of the circuit results in very low power consumption in the high voltage level shifters and analog switches. The circuit can fluidly control the charging of the gate electrode of the high-voltage output transistor.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では、出力電圧を
有する装置および回路が提供される。前記装置は、出力
回路および少なくとも一つの入力回路を含む。前記出力
回路では、第1および第2の部分に区別される。前記第
1および第2の部分は、電気的にコンプリメンタリか、
電気的に等価である。前記出力回路の前記部分の各々
は、入力端子を持つ。前記装置は、前記出力回路の前記
部分の少なくとも一つに対して流動的な制御の指針を実
行する。この流動的な制御の指針とは、入力されたスト
ロボ電圧が第1の所定の電圧レベルへ外部からセットさ
れた時のみ、前記入力回路は、前記入力端子の少なくと
も一つにおいて、前記入力回路の外部より入力された入
力電圧に関係する電圧レベルへセットし、そして、前記
入力されたストロボ電圧が第2の所定の電圧レベルにセ
ットされたときには、前記入力端子に最新の電圧レベル
を格納することを意味する。このような格納は、前記入
力端子を残りの回路から電気的に絶縁することにより可
能にされる。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, there is provided an apparatus and circuit having an output voltage. The device includes an output circuit and at least one input circuit. The output circuit is divided into a first part and a second part. The first and second parts are electrically complementary,
It is electrically equivalent. Each of the portions of the output circuit has an input terminal. The apparatus implements fluid control guidelines for at least one of the portions of the output circuit. Only when the input strobe voltage is externally set to a first predetermined voltage level, the input circuit is connected to the input circuit at at least one of the input terminals. Setting a voltage level related to an externally input voltage, and storing the latest voltage level in the input terminal when the input strobe voltage is set to a second predetermined voltage level. Means Such storage is enabled by electrically isolating the input terminals from the rest of the circuit.

【0010】本発明の1実施例では、前記装置は、前記
出力回路に、電気的にコンプリメンタリの第1および第
2の部分を含む高電圧レベルシフト回路である。この装
置は一つの入力回路を持つだけで十分である。
In one embodiment of the invention, the device is a high voltage level shift circuit wherein the output circuit includes first and second electrically complementary portions. It is sufficient for this device to have only one input circuit.

【0011】本発明の別の実施例では、前記装置は、前
記出力回路に電気的に等価な第1および第2の部分を有
するアナログスイッチである。このような回路では、前
記第1および第2の部分の双方は入力回路により制御さ
れる。
In another embodiment of the invention, the device is an analog switch having first and second portions electrically equivalent to the output circuit. In such a circuit, both the first and second parts are controlled by an input circuit.

【0012】更に別の実施例では、前記装置は、前記の
デジタル高電圧レベルシフト回路と前記のアナログスイ
ッチ回路との結合である。このような結合は、複数のレ
ベルのロジックを発生できる。
[0012] In yet another embodiment, the apparatus is a combination of the digital high voltage level shift circuit and the analog switch circuit. Such a combination can generate multiple levels of logic.

【0013】更に別の実施例では、前記装置は、高電圧
駆動能力および静止時のゼロ消費を有するアナログのマ
ルチプレクサである。このアナログのマルチプレクサ
は、ロジック値の5Vの入力制御信号に依存して、その
出力と第1のアナログ入力信号との間、またはその出力
と第2のアナログ入力信号との間の(極めて低い抵抗の)
電気的な結合を可能にする。
In yet another embodiment, the device is an analog multiplexer having high voltage drive capability and zero quiescent power. This analog multiplexer depends on a logic-valued 5 V input control signal, between its output and a first analog input signal or between its output and a second analog input signal (very low resistance). of)
Enables electrical coupling.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】レベルシフト回路は、入力電圧か
ら出力電圧を発生する機能を持つ。前記出力電圧は、第
1の範囲を持つ。前記入力電圧は第2の範囲を持つ。高
電圧レベルシフト回路においては、前記第1の範囲は、
前記第2の範囲よりも大きい。前記入力電圧は、第1の
電圧レベル(例えばデジタル“1”又は5V)と、第2の
電圧レベル(例えばデジタル“0”又は1V)との間にあ
り、前記電圧レベル間の差異が、前記入力電圧の範囲を
決定する。前記出力電圧は、第3の電圧レベル(例えば
50V)と、第4の電圧レベル(例えばデジタル0V)と
の間にあり、前記電圧レベル間の差異が、前記出力電圧
の範囲を決定する。前記入力電圧は、二つのレベルであ
ることを意味し、理想的な状況では、第1か第2の電圧
レベルのいずれかと考えられる。実際の状況では本来、
前記レベルからのずれが発生する。前記ずれはいかなる
ときでも用いられた技術に対して許容されるマージン内
であり、入力電圧はあくまで二つのレベルになってい
る。同様に前記出力電圧に対しても起こり、前記第3お
よび第4の電圧レベルが前記出力電圧の二つのレベルを
決定する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A level shift circuit has a function of generating an output voltage from an input voltage. The output voltage has a first range. The input voltage has a second range. In the high voltage level shift circuit, the first range is:
It is larger than the second range. The input voltage is between a first voltage level (eg, digital “1” or 5V) and a second voltage level (eg, digital “0” or 1V), and the difference between the voltage levels is Determine the input voltage range. The output voltage is between a third voltage level (eg, 50V) and a fourth voltage level (eg, digital 0V), and the difference between the voltage levels determines the range of the output voltage. The input voltage is meant to be two levels, and in an ideal situation would be considered either the first or the second voltage level. In actual situations,
A deviation from the level occurs. The deviation is always within the margin allowed for the technology used, and the input voltage is only two levels. Similarly for the output voltage, the third and fourth voltage levels determine the two levels of the output voltage.

【0015】レベルシフト回路の一般的なスキームで
は、出力段または出力回路(100)および入力段または
入力回路(130)は区別できる。前記出力回路は、前記
出力電圧を発生する。前記入力回路は、前記出力回路を
制御し、前記入力電圧を入力できる。前記入力回路は、
前記入力端子(170)の少なくとも一つを、前記入力回
路に外部入力された入力電圧に関係した電圧レベルにセ
ットする。前記関係は予め決められる。前記出力回路
は、典型的に二つの部分(110)(120)を含む。前記
部分の各々は前記入力回路に接続される入力端子を持
ち、その入力回路が前記部分の動作を制御できるように
なっている。前記部分の各々に対する接続は、高電圧レ
ベルまたは低電圧レベルに接続されるようになってい
る。これらの電圧レベルは、互いに相対的なものと考え
るべきである。前記部分は電気的にコンプリメンタリで
あり、このことは、前記第1の部分を流れる電流は、そ
の入力端子とそれの高電圧レベルへの接続との間の電圧
により決定され、又、第2の部分を流れる電流は、その
入力端子とそれの低電圧レベルへの接続との間の電圧に
より決定されることを意味する。
In the general scheme of a level shift circuit, an output stage or circuit (100) and an input stage or circuit (130) can be distinguished. The output circuit generates the output voltage. The input circuit controls the output circuit and can input the input voltage. The input circuit includes:
At least one of the input terminals is set to a voltage level related to an input voltage externally input to the input circuit. The relationship is predetermined. The output circuit typically includes two parts (110) (120). Each of the parts has an input terminal connected to the input circuit, and the input circuit can control the operation of the part. The connection to each of the parts is adapted to be connected to a high or low voltage level. These voltage levels should be considered relative to each other. The part is electrically complementary, which means that the current flowing through the first part is determined by the voltage between its input terminal and its connection to a high voltage level, and It means that the current flowing through the part is determined by the voltage between its input terminal and its connection to a low voltage level.

【0016】レベルシフトに適した第1の形態(図7)で
は、第1の部分(110)および第2の部分(120)は直
列に設けられる。第1の部分(110)および第2の部分
(120)を含む出力回路(100)と、前記部分の少なく
とも一つ、ここでは第1の部分、に接続される少なくと
も一つの入力回路(130)とがある。
In a first embodiment (FIG. 7) suitable for level shifting, the first part (110) and the second part (120) are provided in series. First part (110) and second part
There is an output circuit (100) comprising (120) and at least one input circuit (130) connected to at least one of said parts, here the first part.

【0017】前記入力回路は、二つのサブ回路(14
0)、(150)およびスイッチ回路(160)からなる。
第1の部分は、それの一つの接続部が第3の電圧レベル
(400)へ接続される。第2の部分は、それの一つの接
続部が第4の電圧レベル(410)へ接続される。これら
の二つの部分の残りの接続部は相互に接続され、当該レ
ベルシフト回路の出力電圧を決定する。このような構成
の動作は、前記第1の部分または第2の部分のいずれか
がアクティブにされるよう、入力回路が前記出力回路を
制御するという事実に基づく。アクティブにするという
ことは、前記部分が導通し、あるいはそこを通じて電流
が流れるということで、その結果、前記出力電圧は、前
記第3の電圧レベルまたは前記第4の電圧レベルと許容
のマージン内で等しくなる。前記第1の部分は、限定さ
れないが、PDMOSデバイスである。前記第2の部分
は、限定されないが、NDMOSデバイスである。前記
部分が高電圧レベルまたは低電圧レベルに接続される
か、および、デバイスのタイプに依存して、接続がソー
スまたはドレインとなるように決定される。そして入力
端子はゲートとなるように決定される。前記部分がシン
グルデバイスよりも多い時でも、その部分に対してもソ
ースおよびドレインの語が更に利用されるか、一般化さ
れる。前記入力端子への電圧の選択は、前記第1および
第2の部分の同時導通を回避するようになされる。
The input circuit has two sub-circuits (14
0) and (150) and a switch circuit (160).
The first part is that one of its connections is at a third voltage level
(400). The second part has one connection connected to a fourth voltage level (410). The remaining connections of these two parts are connected together and determine the output voltage of the level shift circuit. The operation of such an arrangement is based on the fact that the input circuit controls the output circuit such that either the first part or the second part is activated. Activating means that the part conducts or current flows through it, so that the output voltage is within an acceptable margin with the third or fourth voltage level. Become equal. The first part is, but is not limited to, a PDMOS device. The second part is, but is not limited to, an NDMOS device. Depending on the type of device and whether the part is connected to a high or low voltage level, the connection is determined to be a source or a drain. The input terminal is determined to be a gate. The word source and drain is still used or generalized for that part even when said part is more than a single device. Selection of the voltage to the input terminal is made to avoid simultaneous conduction of the first and second portions.

【0018】アナログスイッチに適し、前記第1の形態
から僅かに変形されている第2の形態(図8)では、前記
第1の部分(210)および第2の部分(220)は直列に
設けられる。前記第1および第2の部分の双方は、それ
らの接続部の一つが第3の電圧レベル(500)に接続さ
れる。これらの二つの部分の残りの接続部は相互に接続
され、当該アナログスイッチ回路の出力電圧を決定す
る。このような構成の動作は、前記第1の部分または第
2の部分の双方が同時にアクティブまたは非アクティブ
になるよう、入力回路が前記出力回路を制御するという
事実に基づく。前記第1および第2のの部分は、限定さ
れないが、ダイオードを介し、フロートのPDMOSデ
バイスが直列接続されている。しかしながら、ダイオー
ドおよびPDMOSデバイスは、前記第1および第2の
部分とは異なっている。前記部分の少なくとも一つの前
記ダイオードおよび前記PDMOS間の接続部は、前記
入力回路(240)に接続され、これにより、仮想の電源
(250)を実現している。
In a second embodiment (FIG. 8) which is suitable for an analog switch and is slightly modified from the first embodiment, the first part (210) and the second part (220) are provided in series. Can be Both the first and second parts have one of their connections connected to a third voltage level (500). The remaining connections of these two parts are connected together and determine the output voltage of the analog switch circuit. The operation of such an arrangement is based on the fact that the input circuit controls the output circuit such that both the first part or the second part is active or inactive at the same time. The first and second portions are, but are not limited to, a floating PDMOS device connected in series via a diode. However, the diodes and PDMOS devices are different from the first and second parts. A connection between at least one of the diodes of the portion and the PDMOS is connected to the input circuit (240), thereby providing a virtual power supply.
(250) is realized.

【0019】前記アナログスイッチの形態を以下に述べ
る。
The form of the analog switch will be described below.

【0020】第1の前記レベルシフト形態を詳細に説明
する。低消費電力が目的なので、前記第1および第2の
部分の同時の導通を避けなくてはならない。これは、前
記入力回路が前記部分の少なくとも一つを適切に制御
し、これにより、前記入力回路が、前記入力端子の少な
くとも一つにおける入力電圧にセットできるように適合
されたときに実現できる。前記入力端子にセットされる
べき電圧は、外部入力の電圧から決められた関係に基づ
いて依存する。
The first level shift mode will be described in detail. Since low power consumption is intended, simultaneous conduction of the first and second parts must be avoided. This can be achieved when the input circuit appropriately controls at least one of the parts, so that the input circuit is adapted to be set to an input voltage at at least one of the input terminals. The voltage to be set at the input terminal depends on the relationship determined from the voltage of the external input.

【0021】発明の背景で述べたように、いくつかの入
力回路が存在するが、それらは適切な制御を備えない
か、あるいはそれら自身が定常的に電力を消費し、その
ため、たとえばバッテリー駆動の製品に受けいられない
といった欠点を持つ。
As mentioned in the background of the invention, there are several input circuits, which either do not have the appropriate controls, or which themselves consume power on a regular basis, so that, for example, battery-powered It has the disadvantage of being unacceptable in products.

【0022】それ故、本発明では、ダイナミック制御の
原理が用いられ、これは、考慮中の部分の入力端子の制
御が、ストロボ信号またはストロボ電圧といった追加的
な信号に依存してなされることを意味する。前記ストロ
ボ電圧はまた、前記入力回路にも与えられる。前記スト
ーブ電圧はまた、二つのレベル、好ましくは前記入力電
圧と同じ電圧レベルを用いる。前記ストロボ電圧が第1
のストロボ電圧レベルのとき、入力回路はアクティブに
なり、そしてレベルシフト回路の出力に適した電圧が得
られるように、検討下の入力端子に所定の電圧をセット
する。検討下の入力端子の電圧レベルは、前記入力電圧
に関係すると言明できる。前記ストロボ電圧が第2のス
トロボ電圧のとき、入力回路は非アクティブになり、そ
れ故、電力を消費しない。更には、前記ストロボ電圧が
前記第2のストロボ電圧レベルのとき、検討下の入力端
子はそれの最新の値を保持すべきか、この最新の値を格
納すべきである。それ故、入力回路は、前記ストロボ電
圧が前記第2のストロボ電圧レベルのとき、検討下の入
力端子は電気的に絶縁されように入力回路を構成すべき
である。その最新の値は、その後、入力端子のキャパシ
タンスによって格納される。アナログスイッチの形態を
参照すると、同じダイナミック制御の原理が、前記アナ
ログスイッチの出力段の前記第1および第2の部分の双
方に対してではないが、適用できる。
Therefore, the invention uses the principle of dynamic control, which makes it possible to control the input terminals of the part under consideration in dependence on an additional signal such as a strobe signal or a strobe voltage. means. The strobe voltage is also provided to the input circuit. The stove voltage also uses two levels, preferably the same voltage level as the input voltage. The strobe voltage is the first
At this strobe voltage level, the input circuit is activated, and a predetermined voltage is set at the input terminal under consideration so that a voltage suitable for the output of the level shift circuit is obtained. It can be stated that the voltage level of the input terminal under consideration is related to said input voltage. When the strobe voltage is the second strobe voltage, the input circuit is inactive and therefore consumes no power. Further, when the strobe voltage is at the second strobe voltage level, the input terminal under consideration should retain its latest value or store this latest value. Therefore, the input circuit should be configured such that when the strobe voltage is at the second strobe voltage level, the input terminals under consideration are electrically isolated. The latest value is then stored by the capacitance of the input terminal. Referring to the analog switch configuration, the same dynamic control principles can be applied, but not to both the first and second parts of the output stage of the analog switch.

【0023】一般化されたゲート・ソース間の絶対値の
電圧が、前記部分の形態に依存する、あるしきい値よ
り、ある正のマージンを超過したとき、前記出力回路の
前記第1および前記第2の部分は導通させるだけで十分
である。一般化されたゲート・ソース間の絶対値の電圧
が、前記部分の形態に依存する、あるしきい値を下回る
とき、前記出力回路の前記第1および前記第2の部分は
非導通させるだけで十分であり、前記ゲート・ソース間
電圧は好ましくはゼロである。それ故、入力回路は、検
討下の入力端子に適した電圧レベルを供給すべきであ
り、これにより、検討下の部分に非アクティブが期待さ
れるときはゲート・ソース間電圧を十分に0に接近さ
せ、それ以外では、しきい電圧に依存した形態を十分に
超過するゲート・ソース間電圧を発生させる。
When the voltage of the generalized absolute value between the gate and the source exceeds a certain positive margin from a certain threshold value, which depends on the form of the part, the first and the second circuits of the output circuit are provided. It is sufficient for the second part to be conductive. When the voltage of the generalized gate-source absolute value falls below a certain threshold, which depends on the form of the part, the first and the second part of the output circuit need only be non-conductive. Enough, and the gate-source voltage is preferably zero. Therefore, the input circuit should supply the appropriate voltage level to the input terminal under consideration, which will sufficiently reduce the gate-source voltage to zero when the part under consideration is expected to be inactive. Approach, otherwise generating a gate-source voltage well in excess of the threshold voltage dependent feature.

【0024】別の説明のために、ダイナミック制御の原
理は、前記出力回路の前記第1の部分に適用され、その
部分は第3の電圧レベルに接続される。しかしながら、
ダイナミック制御の原理が第2の部分または双方に適用
されるとき、同じ理由が適用される。
For another explanation, the principle of dynamic control is applied to the first part of the output circuit, which part is connected to a third voltage level. However,
The same reason applies when the principle of dynamic control is applied to the second part or both.

【0025】図7に示したように、ゼロのゲート・ソー
ス電圧に対して、入力端子し、入力端子は第1のスイッ
チを介して第3の電圧レベルに接続され、そして、ゼロ
でないゲート・ソース電圧に対し、前記第3の電圧に関
する電子デバイスでの電圧降下が実現されるように電位
のアプローチがなされ、前記電圧降下は、非ゼロのゲー
ト・ソース電圧が前記第1の部分の絶対しきい値を超過
すれば十分である。前記第1の部分の前記入力端子の電
圧は、第5の電圧レベルが得られる。前記第1のスイッ
チは例えば一般のPMOSトランジスタである。電圧降
下を実現させるための電子デバイスもまた一般のPMO
Sトランジスタであり、そのゲートがそのドレインに接
続される。前記第1のスイッチは同じ回路により制御さ
れなくてはならないことは明白である。また、前記電圧
降下を実現させるための前記電子デバイスは別の回路に
より制御されなくてはならず、この回路は前記電子デバ
イスを通じて十分な電流を引き出す。
As shown in FIG. 7, for a gate-source voltage of zero, an input terminal is provided, the input terminal is connected through a first switch to a third voltage level, and a non-zero gate-source voltage is applied. A potential approach is taken to the source voltage such that a voltage drop in the electronic device with respect to the third voltage is realized, wherein the voltage drop is such that a non-zero gate-source voltage is an absolute value of the first portion. Exceeding the threshold is sufficient. The voltage of the input terminal of the first portion has a fifth voltage level. The first switch is, for example, a general PMOS transistor. Electronic devices for achieving the voltage drop are also common PMOs.
An S transistor, the gate of which is connected to its drain. Obviously, the first switch must be controlled by the same circuit. Also, the electronic device for achieving the voltage drop must be controlled by another circuit, which draws sufficient current through the electronic device.

【0026】前記第1のスイッチおよび前記電子デバイ
スは、スイッチ回路の一部とみなすことができ、この回
路は、二つの入力を備え、第1のものは前記第1のスイ
ッチの制御にあり、第2のものは電子デバイスのドレイ
ンである。前記スイッチ回路の出力は、その後、検討下
の出力回路の部分の入力端子となる。前記スイッチ回路
の前記二つの入力部を制御するための回路が必要であ
る。前記入力回路は、それ故、第1および第2のサブ回
路を含む。入力電圧に依存して異なる動作が必要であ
り、そして、ダイナミックの制御原理を介して前記動作
もストロボ電圧に依存するので、前記入力電圧が前記第
2の電圧レベルにセットされ、前記ストロボ信号が前記
第1の電圧レベルにセットされ、そして、前記第1のサ
ブ回路が他の結合のために非アクティブにされたとき、
前記第1のサブ回路はアクティブにされる。前記入力電
圧および前記ストロボ電圧の双方が前記第1の電圧レベ
ルにセットされ、そしてそれ以外が非アクティブにされ
たとき、第2のサブ回路はアクティブにされる。第1の
サブ回路は前記第1のスイッチに接続されているので、
アクティブは前記スイッチを閉じることを意味し、この
結果、前記第1のスイッチにおけるトランジスタの形状
に対する適した電圧を与える。第2のサブ回路は前記電
子デバイスのドレインに接続されているので、アクティ
ブは前記デバイスを通じて電流を引き出すことを意味す
る。前記のサブ回路は、同様な形態、例えばPMOSお
よびNDMOSトランジスタの直列接続を持つことがで
きる。唯一の違いは、その後、前記サブ回路に供給され
入力は、第1の回路に対しては、ロジックでかつ、ロジ
ック反転の入力電圧と前記ストロボ電圧との間の動作で
あり、第2の回路に対しては、ロジックでかつ、前記入
力電圧と前記ストロボ電圧との間の動作である。前記サ
ブ回路の異なる形態も許容される。前記スイッチ回路の
形態および前記サブ回路との相互接続の本質的な特徴
は、前記ストロボ電圧が第2の電圧レベルにセットされ
たとき、検討下の入力端子が電気的に絶縁されているこ
とである。
The first switch and the electronic device may be considered as part of a switch circuit, the circuit having two inputs, the first being for controlling the first switch, The second is the drain of the electronic device. The output of the switch circuit then becomes the input terminal of the part of the output circuit under consideration. A circuit is required to control the two inputs of the switch circuit. The input circuit therefore includes first and second sub-circuits. Since different operations are required depending on the input voltage, and the operation also depends on the strobe voltage via the principle of dynamic control, the input voltage is set to the second voltage level and the strobe signal is When set to the first voltage level and the first sub-circuit is deactivated for another coupling,
The first sub-circuit is activated. When both the input voltage and the strobe voltage are set to the first voltage level and the others are deactivated, the second sub-circuit is activated. Since the first sub-circuit is connected to the first switch,
Active means closing the switch, thereby providing a suitable voltage for the shape of the transistor in the first switch. Since the second sub-circuit is connected to the drain of the electronic device, active means drawing current through the device. Said sub-circuit can have a similar form, for example a series connection of PMOS and NDMOS transistors. The only difference is that the input supplied to the sub-circuit is then, for the first circuit, logic and the operation between the input voltage of the logic inversion and the strobe voltage, the second circuit Is an operation between the input voltage and the strobe voltage. Different forms of the sub-circuit are also allowed. An essential feature of the form of the switch circuit and the interconnection with the sub-circuit is that the input terminal under consideration is electrically isolated when the strobe voltage is set to a second voltage level. is there.

【0027】前記第1のスイッチを通じた最新の値を保
持するために用いられた入力端子のキャパシタンスのゆ
っくりした放電を防ぐ、追加的な回路を備えることがで
きる。これは、第2のスイッチを用いて、前記第1のス
イッチの制御端子を前記第3の電圧レベルに接続するこ
とにより実現できる。第3のスイッチを用いることによ
り、前記電子デバイスでの電圧降下も好ましくはゼロに
セットされる。前記第2および第3のスイッチは、PM
OSトランジスタであってもよく、これは回路により制
御され、入力端子を入力回路から電気的に絶縁しなけれ
ばならないとき、前記第2および第3のスイッチを閉じ
る。
[0027] Additional circuitry may be provided to prevent a slow discharge of the capacitance of the input terminal used to maintain the current value through the first switch. This can be achieved by using a second switch to connect the control terminal of the first switch to the third voltage level. By using a third switch, the voltage drop across the electronic device is also preferably set to zero. The second and third switches are connected to a PM
It may be an OS transistor, which is controlled by the circuit and closes the second and third switches when the input terminal has to be electrically isolated from the input circuit.

【0028】上述したように、前記入力回路は、例えば
アナログスイッチを実現するための他の形態で用いるこ
ともできる。実際に、前記出力回路の前記第1および第
2の部分がコンプリメンタリの替わりに、電気的に等価
に設計されたとき、アナログスイッチが実現される。前
記第3の電圧レベルを前記アナログスイッチの第1の側
とし、そして前前記出力電圧を記アナログスイッチの他
の側として決定できる。その入力電圧はその後、アナロ
グスイッチをオンまたはオフに設定するために用いられ
る。すぐれたスイッチング特性を得るには前記出力回路
の双方の部分を同時にオンまたはオフする必要があるの
で、前記ダイナミック制御の原理を再度用いることがで
きる。このようなアナログスイッチは前記二つの入力回
路を含む。前記入力回路の各々は、前記出力回路の前記
部分の一つの入力端子に接続される。自然に各入力回路
は異なる入力端子に接続される。前記入力回路は、前記
入力回路の入力電圧に関連して、当回路が接続される入
力端子を電圧レベルにセットするように構成される。前
記ストロボ電圧が第1の電圧レベルに等しいとき、前記
入力端子は、前記入力回路の前記入力電圧関連する電圧
にセットされる。前記ストロボ電圧が第2の電圧レベル
に等しいとき、前記入力端子は、回路の残りから電気的
に絶縁され、それ故、前記入力端子のキャパシタンスに
最新の電圧を格納する。前記入力回路の前記入力電圧が
第1の電圧レベルにセットされたとき、前記入力端子の
電圧は、前記出力回路の双方の部分をアクティブにする
電圧レベルにセットし、これにより、導通させる。この
装置は、示したアナログスイッチも含め、それゆえ、導
通モードにある。前記入力回路の前記入力電圧が第2の
電圧レベルにセットされたとき、前記入力端子の電圧
は、前記出力回路の双方の部分を非アクティブにする電
圧レベルにセットされ、これにより、非導通モードとな
る。この装置はそれ故、非導通モードにある。前記スイ
ッチが導通モードにあるとき、および前記スイッチが非
導通モードにあり、電気的に絶縁されているとき、機能
的に、前記装置またはアナログスイッチの前記出力電圧
は、実質的に第3の電圧レベルに等しい。それを実現す
るには、前記出力回路の各部分は少なくとも一方の側で
前記第3の電圧レベルに接続しなくてはならない。特定
の実現では、前記出力回路の第1および第2の部分はダ
イオードで直列になったフロートのPDMOSの双方を
含む。前記ダイオードおよびPDMOSデバイスはしか
しながら双方の部分で異なった向きにある。前記入力回
路の各々は二つの電圧レベルに結合される。第1の入力
回路は、例えば前記第3電圧および第4電圧のレベルの
間に結合される。第2の電圧回路は、前記第3の電圧レ
ベルに接続されるのではなく、前記第4電圧レベルと、
前記入力回路により制御される出力回路の側との間に結
合される。これにより、前記第2の入力回路に対する一
種の仮想の電源を決定する。
As described above, the input circuit can be used in other forms for realizing an analog switch, for example. In fact, an analog switch is realized when the first and second parts of the output circuit are designed to be electrically equivalent instead of complementary. The third voltage level may be determined as a first side of the analog switch, and the output voltage may be determined as the other side of the analog switch. The input voltage is then used to set the analog switch on or off. Since it is necessary to turn on and off both parts of the output circuit at the same time in order to obtain excellent switching characteristics, the principle of the dynamic control can be used again. Such an analog switch includes the two input circuits. Each of the input circuits is connected to one input terminal of the portion of the output circuit. Naturally, each input circuit is connected to a different input terminal. The input circuit is configured to set an input terminal to which the circuit is connected to a voltage level in relation to an input voltage of the input circuit. When the strobe voltage is equal to a first voltage level, the input terminal is set to a voltage associated with the input voltage of the input circuit. When the strobe voltage is equal to the second voltage level, the input terminal is electrically isolated from the rest of the circuit, thus storing the latest voltage in the capacitance of the input terminal. When the input voltage of the input circuit is set to a first voltage level, the voltage at the input terminal is set to a voltage level that activates both parts of the output circuit, thereby conducting. The device, including the analog switch shown, is therefore in conduction mode. When the input voltage of the input circuit is set to a second voltage level, the voltage at the input terminal is set to a voltage level that deactivates both portions of the output circuit, thereby providing a non-conductive mode. Becomes This device is therefore in non-conducting mode. Functionally, the output voltage of the device or analog switch substantially equals a third voltage when the switch is in a conduction mode and when the switch is in a non-conduction mode and is electrically isolated. Equal to level. To achieve that, each part of the output circuit must be connected on at least one side to the third voltage level. In certain implementations, the first and second portions of the output circuit include both a floating PDMOS in series with a diode. The diode and PDMOS device, however, are in different orientations in both parts. Each of the input circuits is coupled to two voltage levels. A first input circuit is coupled, for example, between the levels of the third and fourth voltages. The second voltage circuit is not connected to the third voltage level, but is connected to the fourth voltage level;
It is coupled between a side of an output circuit controlled by the input circuit. This determines a kind of virtual power supply for the second input circuit.

【0029】本発明の更にいくつかの別の実施例を以下
に示す。
Some further alternative embodiments of the present invention are described below.

【0030】第1の実施例において、出力回路の第1の
部分としてPDMOS出力トランジスタを有する形態を
考察する。電力消費を決定的な最少に減じるために、P
DMOS出力トランジスタのゲートキャパシタンスでの
充電をダイナミック(流動的)な制御が用いられる。この
設計の基本バージョンおよび対応するHSPICEシミ
ュレーションを図9と図10および11に示す。レベル
シフター全体の動作はストロボ電圧VSTROBEまたは信号
PASSにより制御されていることがわかる。このストロ
ボ信号がハイ(第1の電圧レベル)になると、トランジス
タT3またはT5の一つが150μAのドレイン電流を
流し、結果、pタイプ装填のトランジスタT4またはT
6において5Vの電圧降下を生じさせる。データ入力部
において“0”ビット(第2の電圧レベル)に対しては、
T4における5Vの降下がトランジスタT7をターンオ
ンさせ、結果、PDMOSのT2のソース・ゲート間の
キャパシタンスが全体に放電される。前記トランジスタ
T7は前記PDMOSの前記入力端子を前記第3電圧レ
ベルに接続するスイッチとして機能する。これに対し、
データ入力部において“1”ビット(第1の電圧レベル)
に対しては、T6における5Vの降下が、トランジスタ
T8(それのドレインおよびバルク端子間の単なるpn
ダイオードとして使用)を通じてトランジスタT2のゲ
ート電位をプルダウンさせ、T2の出力トランジスタに
対し、ほぼ−4.5Vのソース・ゲート間電圧を発生さ
せる。ストロボ信号がローになると、トランジスタT3
およびT5スイッチオフされ、T4よびT6おける電圧
降下はおよそ1Vに減じられる。この結果、トランジス
タT7はターンオフし(ストロボパルスの間に入力ビット
がロジックの“0”のとき)するか、“ダイオード”T
8極性反転する(入力ビットが“1”のとき)。双方の場
合において、PDMOSの出力トランジスタのゲート電
極は、残りの回路から電気的に絶縁された状態に留まり
(ゲート電極と他のコンポーネントとの間に単に高イン
ピーダンスの接続が存在することを意味する)、それ
故、ストロボ電圧の間にそのゲートキャパシタンスに以
前格納された荷電が次のストロボパルス(入力信号に基
づき0Vか−4.5V)が印加されるまで変化せずに残
る。格納キャパシタとしてPDMOS出力トランジスタ
のゲートキャパシタンスを用い、そして、データに同期
したストロボ信号のリズムでせその帯電をアップデート
するこのアプローチは、もしストロボパルスの期間を1
ビットの入力データに比べて極めて小さく保てるなら
ば、電力消費を劇的に低減させる(電力はストロボパル
スの間のみ消費されるため)。これは、極めて低いイメ
ージのフレーム速度のコレステリック構造のLCDドラ
イバーに対する限定的な場合である。図9におけるND
MOS出力トランジスタのゲート制御に対しては、DC
電力を消費しない静止の5Vセンスアンプが用いられる
が、ダイナミック荷電制御の方法がここでも使用でき
る。図11のシミュレーション結果は、この回路はまだ
小さい不便さを抱える:ストロボパルスの間にT7のV
G Sはほぼ−1Vにセットされ、その電圧はトランジスタ
T7をカットオフ動作のエッジにて保つ。この結果、重
大ではないが小さいリーク電流(現実にはサブしきい値
電流)がそれのソース・ドレイン端子間に流れる。この
電流は、PDMOS出力トランジスタのゲートキャパシ
タンス(もし“1”ビットがストロボパルスの間にサン
プリングされたとき)をゆっくりと放電させ、そして、
その荷電が時間内にアップデートされないならば、レベ
ルシフターはこれ以上正確に動作しなくなる。
In the first embodiment, consider a form having a PDMOS output transistor as the first part of the output circuit. To reduce power consumption to a decisive minimum, P
Dynamic (fluid) control is used for charging the gate capacitance of the DMOS output transistor. The basic version of this design and the corresponding HSPICE simulation are shown in FIGS. 9, 10 and 11. It can be seen that the operation of the entire level shifter is controlled by the strobe voltage VSTROBE or the signal VPASS . When this strobe signal goes high (first voltage level), one of the transistors T3 or T5 will conduct a 150 μA drain current, resulting in a p-type loaded transistor T4 or T4.
At 6 a voltage drop of 5 V is produced. For the “0” bit (second voltage level) in the data input section,
The 5V drop at T4 turns on transistor T7, resulting in the total discharge-source capacitance of PDMOS T2. The transistor T7 functions as a switch that connects the input terminal of the PDMOS to the third voltage level. In contrast,
"1" bit (first voltage level) in the data input section
, A 5V drop at T6 causes transistor T8 (just a pn between its drain and bulk terminals)
(Used as a diode) to pull down the gate potential of the transistor T2 to generate a source-gate voltage of approximately -4.5 V for the output transistor of T2. When the strobe signal goes low, the transistor T3
And T5 are switched off, and the voltage drops at T4 and T6 are reduced to approximately 1V. As a result, the transistor T7 is turned off (when the input bit is logic "0" during the strobe pulse) or the "diode" T
Inverts the polarity by 8 (when the input bit is "1"). In both cases, the gate electrode of the PDMOS output transistor remains electrically isolated from the rest of the circuit.
(Meaning that there is simply a high impedance connection between the gate electrode and the other components), therefore, the charge previously stored in its gate capacitance during the strobe voltage will cause the next strobe pulse (input signal (0 V or -4.5 V based on the voltage). This approach of using the gate capacitance of the PDMOS output transistor as the storage capacitor and updating its charge with the rhythm of the strobe signal in synchronization with the data, reduces the duration of the strobe pulse by one.
If it can be kept very small compared to the input data of the bits, the power consumption is dramatically reduced (because power is consumed only during the strobe pulse). This is a limiting case for cholesteric LCD drivers with very low image frame rates. ND in FIG. 9
For the gate control of the MOS output transistor, DC
A static 5V sense amplifier that consumes no power is used, but dynamic charging control methods can be used here as well. The simulation results in FIG. 11 show that this circuit still has a small inconvenience: T7 V during the strobe pulse.
G S is set to approximately -1 V, the voltage keeps the transistor T7 at the cut-off operation of the edge. As a result, a small but insignificant leakage current (actually a subthreshold current) flows between its source and drain terminals. This current slowly discharges the gate capacitance of the PDMOS output transistor (if the "1" bit was sampled during the strobe pulse), and
If the charge is not updated in time, the level shifter will no longer operate correctly.

【0031】本発明の第2の実施例では、この問題は図
12の改善した回路にて考慮されており、それに対応す
るHSPICEシミュレーションの結果を図13および
図14に示す。ストロボ信号のハイからローへの変換時
に、トランジスタT12およびT13(ストロボパルスの
間、導通状態)の各VGSはおよそ−1Vに放電される。
T12およびT13は直列に設けられているので、デバイス
T14およびT15はほぼ−2VのVGSを受け取り、従って
アクティブにロードされたT4およびT6は完全に0Vに
放電される。この結果、トランジスタT7は、リーク電
流を無視できるような、カットオフ動作から離れて駆動
される。この方法では、PDMOS出力トランジスタT
2のゲートキャパシタンスに格納された荷電は、図14
のシミュレーション結果で示すように、連続するストロ
ボパルスの間にもはや影響されない。1秒あたり数パル
スの極めて低いストロボ信号周波数であっても、信頼で
きる荷電の格納が得られる。
In the second embodiment of the present invention, this problem is considered in the improved circuit of FIG. 12, and the corresponding HSPICE simulation results are shown in FIGS. During the high-to-low conversion of the strobe signal, each V GS of transistors T12 and T13 (conductive during the strobe pulse) is discharged to approximately -1V.
Since T12 and T13 are in series, devices T14 and T15 receive a V GS of approximately -2V, so that actively loaded T4 and T6 are completely discharged to 0V. As a result, the transistor T7 is driven away from the cutoff operation such that the leakage current can be ignored. In this method, the PDMOS output transistor T
The charge stored in the gate capacitance of FIG.
Is no longer affected during successive strobe pulses, as shown by the simulation results of Reliable charge storage is obtained even at very low strobe signal frequencies of a few pulses per second.

【0032】本発明の第3実施例では、液晶ドライバー
での使用に適したアナログスイッチの設計にダイナミッ
ク制御原理が用いられている。図6に示した古典的なア
ナログスイッチおよび以前に論議した問題をへの解決
は、フロートのNDMOSトランジスタを15図に示し
たような第2のフロートPDMOSデバイスで置き変え
ることである。スイッチをターンオンするために、V
GS,1=VGS,2=−5Vが二つのPDMOSトランジスタ
のゲートに印加されなくてはならなず、一方、VGS ,1
GS,2=0Vはスイッチをターンオフする。この構成で
は、PDMOSデバイスのゲート電位VHVのアナログ信
号を超えてはならず、それ故、二つのPDMOSトラン
ジスタのダイナミック制御に対する回路の電圧範囲はV
HV範囲全体よりも5Vだけ高くすべきである。PDMO
Sデバイスのみがこの回路に使用されるので、二重の電
圧ミラーはもはや必要なく、結果、より高い信頼性が達
成される。PDMOSのT2の制御のため、5Vスイッ
チ制御入力信号は、ストロボパルスのリズムでVHVレベ
ルの方へシフトされ、一方、PDMOSのT1のゲート
制御のため、5V入力信号は、ポイントAの電位へシフ
トされ、このポイントはT1制御回路のための“仮想電
源”の一種としてみなすことができる。これについては
図16に明白に示している。各ダイナミックのレベルシ
フターのために、図12のトランジスタの形態が用いら
れ、5VのCMOS制御ロジックは、当然、二つのレベ
ルシフターにより共有され、双方のトランジスタT1お
よびT2が常に同時に“オン”または“オフ”状態とな
る。図17に示した、ダイナミック制御による、定常で
ゼロ電力消費の高電圧アナログスイッチの完成した構成
がそのようにして得られる。その回路に完璧なスイッチ
ング特性を与えるためにダイオードD3およびD4が追加
される。ダイオードD3は、ある環境下(いくつかの極め
て特殊な波形に対して)において、トランジスタT2お
よびダイオードD2における容量効果により、PDMO
SのT2のドレイン電極に発生し得る負の電圧スパイク
を排除する。ダイオードD4は、ストロボパルスの間
に、PDMOSのT1の無視できないドレイン抵抗の効
果を減じる。
In the third embodiment of the present invention, the dynamic control principle is used in designing an analog switch suitable for use in a liquid crystal driver. A solution to the classic analog switch shown in FIG. 6 and the previously discussed problem is to replace the floating NDMOS transistor with a second floating PDMOS device as shown in FIG. To turn on the switch, V
GS, 1 = V GS, 2 = −5V must be applied to the gates of the two PDMOS transistors, while V GS , 1 =
V GS, 2 = 0V turns off the switch. In this configuration, the analog signal at the gate potential V HV of the PDMOS device must not be exceeded and therefore the voltage range of the circuit for dynamic control of the two PDMOS transistors is V
Should be 5V higher than the entire HV range. PDMO
Since only S-devices are used in this circuit, double voltage mirrors are no longer needed, resulting in higher reliability. For control of PDMOS T2, the 5V switch control input signal is shifted toward the V HV level by the strobe pulse rhythm, while for PDMOS T1 gate control, the 5V input signal goes to the point A potential. Shifted, this point can be considered as a kind of "virtual power supply" for the T1 control circuit. This is clearly shown in FIG. For each dynamic level shifter, the transistor configuration of FIG. 12 is used, and the 5V CMOS control logic is, of course, shared by the two level shifters, so that both transistors T1 and T2 are always "on" or "on" at the same time. It is in the "OFF" state. The complete configuration of the high-voltage analog switch with steady state and zero power consumption by dynamic control shown in FIG. 17 is thus obtained. Diodes D3 and D4 are added to give the circuit perfect switching characteristics. Diode D3, under certain circumstances (for some very special waveforms), may have a PDMO due to the capacitive effect in transistor T2 and diode D2.
Eliminate any negative voltage spikes that may occur at the S T2 drain electrode. Diode D4 reduces the effect of the non-negligible drain resistance of PDMOS T1 during the strobe pulse.

【0033】本発明の第4の実施例では、新規なアナロ
グスイッチが、定常的な消費電力がゼロのより複雑な高
電圧スイッチのための基本的な構成ブロックとして機能
できる。例えば、一方のこの高電圧アナログスイッチ
と、他方の純粋なデジタル高電圧レベルシフターとの結
合が3レベルのロジック出力が得られる高電圧レベルシ
フターを産み出す。第2の高電圧アナログスイッチを追
加することにより、例えば4レベルのロジックが得られ
る。これらの全ての回路でのHSPICEシミュレーシ
ョンは適正なレベルシフター動作を示す。
In a fourth embodiment of the present invention, the novel analog switch can function as the basic building block for more complex high voltage switches with zero steady power consumption. For example, combining this one high voltage analog switch with the other pure digital high voltage level shifter yields a high voltage level shifter that provides three levels of logic output. By adding a second high-voltage analog switch, for example, four-level logic is obtained. HSPICE simulations on all these circuits show proper level shifter operation.

【0034】5番目の実施例では、高電圧駆動能力およ
び定常のゼロ消費電力を有する2入力のアナログ マル
チプレクサが提供される。このアナログマルチプレクサ
は、5Vの入力制御信号のロジック値に応じて、その出
力と第1のアナログ入力信号間、またはその出力と第2
のアナログ入力信号間で電気的な接続を与える。明白な
ように、このようなマルチプレクサは二つのアナログス
イッチ(第1のものは出力と第1のアナログ入力電圧の
間にあり、第2のものは出力と第2のアナログ入力電圧
との間にある)を要求し、第1のスイッチが“オフ”状
態のとき、第1のものは導通状態でなくてはならないの
で、制御信号は5Vのコンプリメンタリである。それ
故、両スイッチに対して5VのCMOS制御ロジックが
使用されるが、電圧ミラーへの接続は入替えなければな
らない。このことは、ダイナミック制御される高電圧の
2入力のアナログマルチプレクサを示す図18に示され
る。この新規なマルチプレクサ回路の実際の使用は、全
く簡単で容易である。VHV,AおよびVHV,Bは高電圧の入
力信号であり、VOUTは高電圧の出力信号であり、一
方、VCONは5Vの制御入力信号(これはマルチプレクサ
内の二つのアナログスイッチの一つを選択する)であ
り、VPASSは単純なVCON入力データに続いて起こる5
Vのストロボパルスである。もし、ストロボパルスの間
にVCON=“1”(5V)なら、出力VOUTと入力信号V
HV,Aとの間に電気的に低い抵抗の接続が確立される。他
方、ストロボパルスの間にVCON=“0”(0V)なら、
出力VOUTは入力信号VHV,Bに接続される。ストロボパ
ルスの間、最新のストロボパルスの間に限定されるマル
チプレクサの状態は、次のパルスまで維持される。この
ダイナミックに制御されるアナログマルチプレクサ(連
続したストロボパルスを除き)の動作は、図19のシン
ボルにより単純化して示すことができる。このダイナミ
ックに制御されるアナログマルチプレクサが満足して機
能するかを見出すために、HSPICEシミュレーショ
ンが使用され、その結果を図20に示す。これらのシミ
ュレーション(容量性を含むマチルプレクサに対して実
行)は、そのマルチプレクサ回路がきわめてうまく動作
したことを示す。この時点で、重要な意見が作られる。
シミュレーション結果を観察すると、回路の出力でのダ
イオードのしきい値電圧の起因により、出力電圧VOUT
は選択されたアナログ入力波形から僅かに異なっている
(最大で0.5Vのずれ)。これらのシミュレーションに
おいて、選択されたデータ入力列VCONに対して正確に
必要な値よりも大きいストロボ電圧が用いられている。
その理由は次の通りである:シミュレーションは、高電
圧波形内の急激な変化が、出力PDMOSデバイスのゲ
ートおよびドレイン間の容量性結合に起因して、同ソー
ス・ゲート電圧に変化を生じさせることを示している。
そこで、これらのトランジスタのVGSが、高電圧信号の
一つにおいて突然変化した時点でアップデートされない
ならば、そのVGS値は直列的に影響を受け、そのマルチ
プレクサ回路はこれ以上は正確に動作しなくなる。それ
故、極めて単純な動作のルールが常に繰返される:一つ
またはより多くの高電圧信号VHV,A,VHV,BおよびV
OUTに発生する急激な変化の各回に、特別なストロボパ
ルスVPASSは、PDMOS出力トランジスタのVGSをア
ップデートすることを要求される。これらのダイナミッ
ク制御のアナログマルチプレクサがモノシリック集積の
コレステリック構造のLCDドライバーに対して実際に
有用なコンポーネントであることを実証するため、通常
の“最少掃引の単一極性”の駆動スキームに基づく3行
3列のディスプレイに対するドライバーでシミュレーシ
ョンが実施された。この駆動スキームは、もし、コレス
テリック構造の液晶の長時間のDC補償が許可されるな
ら、最も優れたものであると見出されている。図21
は、コンプリートなドライバー機構を示す。 解るよう
に、列ドライバーは、それぞれ2つの入力を持つ5個の
ダイナミック制御のマルチプレクサからなる。第1のマ
ルチプレクサは、Vframe制御信号に従って正確な列の
選択電圧を選択する。第2のマルチプレクサもVframe
制御信号の値に従って正確な列の非選択電圧を選択す
る。他の3つのマルチプレクサの各々一つは、列選択電
圧または列非選択電圧をLCDの対応する列に接続す
る。行ドライバーに対しては、同じ構成が用いられ、5
つのマルチプレクサの2つは、Vframeに対応する、適
した“焦点の円錐”(FC)または“安定平面”(SP)電
圧を選択するために応答する。そのシミュレーションに
用いた電圧は、以下の通りである。Vsel1:列選択電
圧、フレーム1:55V、Vsel2:列選択電圧、フレー
ム2:5V、Vnonsel1:列非選択電圧、フレーム1:
15V、Vnonsel2:列非選択電圧、フレーム2:45
V、VFC1:行“焦点円錐”電圧、フレーム1:25
V、VFC2:行“焦点円錐”電圧、フレーム2:35
V、VSP1:行“安定平面”電圧、フレーム1:5V、
SP2:行“安定平面”電圧、フレーム2:55V。
In a fifth embodiment, a two-input analog multiplexer having high voltage drive capability and steady zero power consumption is provided. The analog multiplexer may be connected between its output and the first analog input signal, or between its output and the second analog input signal, depending on the logic value of the 5V input control signal.
Electrical connection between the analog input signals. Obviously, such a multiplexer comprises two analog switches (the first being between the output and the first analog input voltage and the second being between the output and the second analog input voltage). When the first switch is in the "off" state and the first must be conductive, the control signal is 5V complementary. Therefore, 5V CMOS control logic is used for both switches, but the connection to the voltage mirror must be swapped. This is illustrated in FIG. 18 which shows a dynamically controlled high voltage two input analog multiplexer. The practical use of this new multiplexer circuit is quite simple and easy. V HV, A and V HV, B are the high voltage input signals, V OUT is the high voltage output signal, while V CON is the 5 V control input signal (which is the output of the two analog switches in the multiplexer). Select one) and VPASS is 5 following simple VCON input data.
V strobe pulse. If V CON = “1” (5 V) during the strobe pulse, the output V OUT and the input signal V
An electrically low resistance connection is established between HV and A. On the other hand, if V CON = “0” (0 V) during the strobe pulse,
Output V OUT is connected to input signal V HV, B. During a strobe pulse, the state of the multiplexer, which is limited during the most recent strobe pulse, is maintained until the next pulse. The operation of this dynamically controlled analog multiplexer (except for continuous strobe pulses) can be simplified by the symbols in FIG. To find out if this dynamically controlled analog multiplexer works satisfactorily, HSPICE simulation was used and the results are shown in FIG. These simulations (run on a capacitive multiplexer including capacitive) show that the multiplexer circuit worked very well. At this point, important opinions are made.
Observing the simulation results, the output voltage V OUT due to the threshold voltage of the diode at the output of the circuit
Is slightly different from the selected analog input waveform
(Maximum deviation of 0.5V). In these simulations, a strobe voltage greater than exactly required for the selected data input string VCON is used.
The reason is as follows: Simulations show that sudden changes in the high voltage waveform cause changes in the source-gate voltage of the output PDMOS device due to capacitive coupling between the gate and drain. Is shown.
So, if the V GS of these transistors is not updated at the time of a sudden change in one of the high voltage signals, the V GS value will be affected in series and the multiplexer circuit will no longer operate correctly. Disappears. Therefore, the rules of very simple operation are always repeated: one or more high voltage signals V HV, A , V HV, B and V
Each time abrupt changes occur at OUT , a special strobe pulse V PASS is required to update the V GS of the PDMOS output transistor. To demonstrate that these dynamically controlled analog multiplexers are indeed useful components for monolithically integrated cholesteric LCD drivers, a three-row, three-row based on a conventional "minimal sweep, single polarity" drive scheme The simulation was performed with a driver for the column display. This driving scheme has been found to be the best if long-term DC compensation of cholesteric liquid crystals is allowed. FIG.
Indicates a complete driver mechanism. As can be seen, the column driver consists of five dynamically controlled multiplexers, each with two inputs. The first multiplexer selects the correct column select voltage according to the V frame control signal. The second multiplexer is also V frame
The correct column non-select voltage is selected according to the value of the control signal. Each one of the other three multiplexers connects a column select voltage or a column deselect voltage to a corresponding column of the LCD. The same configuration is used for row drivers,
Two of the multiplexers respond to select a suitable "cone of focus" (FC) or "stable plane" (SP) voltage corresponding to Vframe . The voltages used in the simulation are as follows. V sel1 : column selection voltage, frame 1: 55 V, V sel2 : column selection voltage, frame 2: 5 V, V nonsel1 : column non-selection voltage, frame 1:
15V, V nonsel2 : column non-selection voltage, frame 2:45
V, V FC1 : row “focal cone” voltage, frame 1:25
V, V FC2 : row “focal cone” voltage, frame 2:35
V, V SP1 : row "stable plane" voltage, frame 1: 5V,
V SP2 : row "stable plane" voltage, frame 2: 55V.

【0035】マルチプレクサ内のPDMOS出力トラン
ジスタのゲート電位は、そのトランジスタを導通状態に
切替えるために、高電圧入力信号よりも5V低くすべき
である。それ故、マルチプレクサのすべての高電圧入力
信号は、0V基準(グランド)として定義される基板電位
よりもいかなる時点でも少なくとも5V高くすべきであ
る。信号Vi,row1、Vi,row2、Vi,row3、Vi,col1、V
i,col2およびVi,col3は列および行のドライバーに対す
る5VCMOS入力制御信号であり、“1”(5V)の値
は列選択の選択用であり、“0”(0V)は列非選択およ
び行“安定平面”電圧用である。ストロボ信号Vpass
10個のすべてのダイナミック制御のアナログマルチプ
レクサに共通である。HSPICEシミュレーションは
表1の表示パターンに対して実行された。
The gate potential of the PDMOS output transistor in the multiplexer should be 5V lower than the high voltage input signal in order to switch the transistor on. Therefore, all high voltage input signals of the multiplexer should be at least 5V higher than the substrate potential defined as the 0V reference (ground) at any one time. Signals Vi , row1 , Vi , row2 , Vi , row3 , Vi , col1 , V
i, col2 and V i, col3 are 5V CMOS input control signals for column and row drivers, a value of "1" (5V) is for column selection, and "0" (0V) is for column unselection and For row "stable plane" voltage. The strobe signal V pass is common to all ten dynamically controlled analog multiplexers. The HSPICE simulation was performed on the display patterns in Table 1.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】HSPICEを用い、次の波形をシミュレ
ートした。Vsel:列選択電圧、Vnonsel:列非選択電
圧、Vrow1,Vrow2,Vrow3:表示列電圧、VFC:行“焦
点円錐”電圧、VSP:行“安定平面”電圧、Vcol1,V
col 2,Vcol3:表示行電圧、Vpix,ij(i=1,2,3 j=1,2,
3):列iおよび行j間のピクセル電圧。
The following waveforms were simulated using HSPICE. V sel : column selection voltage, V nonsel : column non-selection voltage, V row1 , V row2 , V row3 : display column voltage, V FC : row “focal cone” voltage, V SP : row “stable plane” voltage, V col1 , V
col 2 , V col3 : display row voltage, V pix, ij (i = 1,2,3 j = 1,2,
3): Pixel voltage between column i and row j.

【0038】図22、23のシミュレーションは、ダイ
ナミック制御の高電圧アナログマルチプレクサを有する
提案されたドライバーの構造はきわめて満足な動作をす
る。シミュレーションにおいて、わずか100μsの列
アドレス時間が用いられたのに対し、通常の駆動スキー
ムでは現実のコレステリック構造のLCDは少なくとも
数msの列アドレス時間を要求することに気付くべきで
ある。100μsの値は、HSPICEシミュレーショ
ンにおけるトータルのステップ数を単に減じるために選
択されたものであり、回路(620)内のトランジスタ数
が多いため、シミュレーション時間はより短くなった。
とにかく、例えば10msの列アドレス時間は、正確に
同じ波形を出力した。そのシミュレーション結果から、
得られた波形は、理論的に期待される波形とほとんど完
全に合致した。理論とシミュレーション間の最大のずれ
は単に0.8Vであり、もっぱらマルチプレクサの出力
でのダイオードのしきい電圧により生じたものである。
The simulations of FIGS. 22 and 23 show that the structure of the proposed driver with a dynamically controlled high voltage analog multiplexer works quite satisfactorily. It should be noted that in the simulation, a column address time of only 100 μs was used, whereas in a typical drive scheme a real cholesteric LCD would require a column address time of at least a few ms. The value of 100 μs was chosen simply to reduce the total number of steps in the HSPICE simulation, and the simulation time was shorter due to the large number of transistors in the circuit (620).
Anyway, for example, a column address time of 10 ms output exactly the same waveform. From the simulation results,
The obtained waveform almost completely matched the theoretically expected waveform. The maximum deviation between theory and simulation is simply 0.8V, caused solely by the diode threshold voltage at the output of the multiplexer.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置は、
第1および第2の部分を備え、それらの各々が入力端子
を持つ出力回路と、少なくとも二つのレベルの入力電圧
および少なくとも二つのレベルのストロボ電圧を入力す
るようになっている少なくとも一つの入力回路とを備
え、前記ストロボ電圧が第1の電圧レベルにセットされ
たとき、前記入力回路は、前記入力端子の少なくとも一
つにおいて、前記入力電圧に関係した電圧レベルにセッ
トするようになっており、前記ストロボ電圧が第2の電
圧レベルにセットされたとき、前記入力回路は、前記入
力端子の少なくとも一つにおいて電気的に絶縁するよう
になっており、この構成により、高電圧駆動能力および
超低消費電力を実現できる。
As described above, the device of the present invention
An output circuit comprising first and second parts, each having an input terminal, and at least one input circuit adapted to receive at least two levels of input voltage and at least two levels of strobe voltage When the strobe voltage is set to a first voltage level, the input circuit sets at at least one of the input terminals a voltage level related to the input voltage; When the strobe voltage is set to a second voltage level, the input circuit is adapted to be electrically insulated at at least one of the input terminals, thereby providing high voltage drive capability and ultra-low power. Power consumption can be realized.

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

【図1】 本発明の回路に用いた可能なCMOSデバイ
スのクレーム対応図
FIG. 1 is a diagram corresponding to claims of a possible CMOS device used in the circuit of the present invention.

【図2】 公知の高電圧レベルシフターの回路図FIG. 2 is a circuit diagram of a known high-voltage level shifter.

【図3】 図2のレベルシフターのHSPICEシミュ
レーション図
FIG. 3 is an HSPICE simulation diagram of the level shifter of FIG. 2;

【図4】 別の公知の高電圧レベルシフターの回路図FIG. 4 is a circuit diagram of another known high voltage level shifter.

【図5】 図4のレベルシフターのHSPICEシミュ
レーション図
FIG. 5 is an HSPICE simulation diagram of the level shifter of FIG. 4;

【図6】 古典的なアナログスイッチ回路FIG. 6: Classic analog switch circuit

【図7】 本発明の1実施例に基づくレベルシフターの
第1形態を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a first embodiment of a level shifter according to one embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の1実施例に基づくレベルシフターの
第2形態を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a second form of the level shifter according to one embodiment of the present invention.

【図9】 本発明で述べた第1の形態に基づき実現した
回路図
FIG. 9 is a circuit diagram realized based on the first embodiment described in the present invention.

【図10】 図9の回路のHSPICEシミュレーショ
ン図
FIG. 10 is an HSPICE simulation diagram of the circuit of FIG. 9;

【図11】 図9の回路のHSPICEシミュレーショ
ン図
FIG. 11 is an HSPICE simulation diagram of the circuit of FIG. 9;

【図12】 図9の回路において、ゲートキャパシタン
スを放電させる機能を拡張した回路図
FIG. 12 is a circuit diagram in which a function of discharging a gate capacitance is extended in the circuit of FIG. 9;

【図13】 図12の回路のHSPICEシミュレーシ
ョン図
13 is an HSPICE simulation diagram of the circuit of FIG.

【図14】 図12の回路のHSPICEシミュレーシ
ョン図
14 is an HSPICE simulation diagram of the circuit of FIG.

【図15】 二つのPMOSデバイス(300)(310)を備え
た新規なアナログスイッチの概念図
FIG. 15 is a conceptual diagram of a novel analog switch having two PMOS devices (300) and (310).

【図16】 本発明の第2の形態に基づき、前記PMO
Sデバイス(300)(310)双方の入力部を備え、かつ、ダイ
ナミックレベルシフター(320)(330)により制御される新
規なアナログスイッチの回路図
FIG. 16 shows the PMO according to a second embodiment of the present invention.
Circuit diagram of a novel analog switch that has both inputs of S-devices (300) and (310) and is controlled by dynamic level shifters (320) and (330)

【図17】 図16の回路図における特定の実現を示し
た回路図
FIG. 17 is a circuit diagram illustrating a particular implementation in the circuit diagram of FIG.

【図18】 本発明に述べられたアナログマルチプレク
サの形態を示した図
FIG. 18 is a diagram showing a form of an analog multiplexer described in the present invention.

【図19】 このようなアナログマルチプレクサをシン
ボル化した図
FIG. 19 is a diagram in which such an analog multiplexer is symbolized.

【図20】 図18の回路のHSPICEシミュレーシ
ョン図
20 is an HSPICE simulation diagram of the circuit of FIG.

【図21】 本発明の回路に使用できるドライバーのア
ーキテクチャーを示した図
FIG. 21 shows a driver architecture that can be used in the circuit of the present invention.

【図22】 図21のドライバーのアーキテクチャーに
対して用いられ、そして表1の表示パターンに対する本
発明の回路のHSPICEシミュレーション図
FIG. 22 is a HSPICE simulation diagram of the circuit of the present invention used for the driver architecture of FIG. 21 and for the display patterns of Table 1.

【図23】 図21のドライバーのアーキテクチャーに
対して用いられ、そして表1の表示パターンに対する本
発明の回路のHSPICEシミュレーション図
23 is a HSPICE simulation diagram of the circuit of the present invention used for the driver architecture of FIG. 21 and for the display patterns of Table 1.

【図24】 図21のドライバーのアーキテクチャーに
対して用いられ、そして表1の表示パターンに対する本
発明の回路のHSPICEシミュレーション図
FIG. 24 is a HSPICE simulation diagram of the circuit of the present invention used for the driver architecture of FIG. 21 and for the display patterns of Table 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110 第1の部分 120 第2の部分 130 入力回路 140 サブ回路 150 サブ回路 160 スイッチ回路 170 入力端子 310 第3の電圧レベル 210 第1の部分 220 第2の部分 500 第3の電圧レベル 110 first part 120 second part 130 input circuit 140 sub-circuit 150 sub-circuit 160 switch circuit 170 input terminal 310 third voltage level 210 first part 220 second part 500 third voltage level

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500454769 ウニフェルジテイト・ヘント Universiteit Gent ベルギー9000ヘント、シント・ピータース ニーウストラート25番 (72)発明者 ヤン・ドゥートレロイグネ ベルギー9000ヘント、ヘイリヘ−ヘースト ストラート22番 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (71) Applicant 500454769 Universiteit Gent Univ. Hoest Strat 22

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 出力電圧を決定するための装置であり、 第1および第2の部分を備え、それらの各々が入力端子
を持つ出力回路と、 少なくとも二つのレベルの入力電圧および少なくとも二
つのレベルのストロボ電圧を入力するようになっている
少なくとも一つの入力回路とを備え、 前記ストロボ電圧が第1の電圧レベルにセットされたと
き、前記入力回路は、前記入力端子の少なくとも一つに
おいて、前記入力電圧に関係した電圧レベルにセットす
るようになっており、 前記ストロボ電圧が第2の電圧レベルにセットされたと
き、前記入力回路は、前記入力端子の少なくとも一つに
おいて電気的に絶縁するようになっていることを特徴と
する装置。
An apparatus for determining an output voltage, comprising: an output circuit comprising first and second parts, each of which has an input terminal; at least two levels of input voltage and at least two levels. At least one input circuit adapted to input a strobe voltage of at least one of said input terminals when said strobe voltage is set to a first voltage level. The strobe voltage is set to a voltage level related to an input voltage, and the input circuit is electrically isolated at at least one of the input terminals when the strobe voltage is set to a second voltage level. An apparatus characterized in that:
【請求項2】 前記第1および第2の部分は電気的にコ
ンプリメンタリである請求項1記載の装置。
2. The apparatus of claim 1, wherein said first and second portions are electrically complementary.
【請求項3】 前記入力端子にセットされるべき前記電
圧レベルは、 前記入力電圧が第1の電圧レベルにセットされたとき、
前記出力回路の前記部分の少なくとも一つがアクティブ
にされ、 前記入力電圧が第2の電圧レベルにセットされたとき、
前記出力回路の前記部分の少なくとも一つが非アクティ
ブにされるように選択される請求項1記載の装置。
3. The voltage level to be set at the input terminal, wherein the input voltage is set to a first voltage level.
When at least one of the portions of the output circuit is activated and the input voltage is set to a second voltage level,
The apparatus of claim 1, wherein at least one of said portions of said output circuit is selected to be deactivated.
【請求項4】 前記出力回路は出力電圧を発生するよう
になっている請求項1記載の装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said output circuit is adapted to generate an output voltage.
【請求項5】 前記出力電圧は前記入力電圧に関連して
レベルがシフトされる請求項4記載の装置。
5. The apparatus of claim 4, wherein said output voltage is level shifted relative to said input voltage.
【請求項6】 前記出力回路は第3の電圧レベルおよび
第4の電圧レベルに接続され、前記第3および第4の電
圧レベルは異なる請求項1記載の装置。
6. The apparatus of claim 1, wherein said output circuit is connected to a third voltage level and a fourth voltage level, wherein said third and fourth voltage levels are different.
【請求項7】 前記第1の部分はフロートのPDMOS
であり、前記第2の部分は非フロートのNDMOSであ
る請求項1記載の装置。
7. The first portion is a floating PDMOS.
The device of claim 1, wherein the second portion is a non-floating NDMOS.
【請求項8】 前記入力回路は、第1および第2のサブ
回路を備え、前記入力電圧が前記第2の電圧レベルにさ
れ、かつ、ストロボ電圧が前記第1の電圧レベルにされ
たときに、前記第1のサブ回路はアクティブにされ、そ
れ以外では非アクティブにされ、前記入力電圧および前
記ストロボ電圧が前記第1の電圧レベルにされたとき
に、前記第2のサブ回路はアクティブにされ、それ以外
では非アクティブにされる請求項1記載の装置。
8. The input circuit comprises first and second sub-circuits, wherein the input voltage is at the second voltage level and the strobe voltage is at the first voltage level. , The first sub-circuit is activated, otherwise deactivated, and when the input voltage and the strobe voltage are brought to the first voltage level, the second sub-circuit is activated. The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is otherwise deactivated.
【請求項9】 前記サブ回路は、前記第3の電圧レベル
と前記第4の電圧レベルの間に接続される請求項8記載
の装置。
9. The apparatus of claim 8, wherein said sub-circuit is connected between said third voltage level and said fourth voltage level.
【請求項10】 前記第1のサブ回路および第2のサブ
回路の各々はスイッチ回路への入力部を提供し、前記ス
イッチ回路は、前記入力端子の一つとなる出力部を有
し、前記スイッチ回路は、前記第1のサブ回路がアクテ
ィブのとき、前記スイッチ回路の出力部を前記第3の電
圧レベルに接続し、そして、前記スイッチ回路は、前記
第2のサブ回路がアクティブのとき、前記スイッチ回路
の出力部を第5の電圧レベルに接続する請求項8記載の
装置。
10. The first sub-circuit and the second sub-circuit each provide an input to a switch circuit, wherein the switch circuit has an output serving as one of the input terminals, and the switch The circuit connects the output of the switch circuit to the third voltage level when the first sub-circuit is active, and the switch circuit connects the output of the switch circuit when the second sub-circuit is active. 9. Apparatus according to claim 8, wherein the output of the switch circuit is connected to a fifth voltage level.
【請求項11】 入力端子が前記スイッチ回路の出力部
に接続される、前記スイッチ回路の出力部が前記第3の
電圧レベルに接続されたとき、前記出力回路の前記部分
は非アクティブにされ、そして、前記スイッチ回路の出
力部が第5の電圧レベルに接続されたとき、入力端子が
前記スイッチ回路の出力部に接続される、前記出力回路
の前記部分はアクティブにされる請求項10記載の装
置。
11. An input terminal is connected to an output of the switch circuit, wherein when the output of the switch circuit is connected to the third voltage level, the portion of the output circuit is deactivated; 11. The part of the output circuit according to claim 10, wherein an input terminal is connected to an output part of the switch circuit when the output part of the switch circuit is connected to a fifth voltage level. apparatus.
【請求項12】 前記第1および第2のサブ回路が非ア
クティブのとき、前記スイッチ回路の出力部は電気的に
絶縁される請求項11記載の装置。
12. The apparatus of claim 11, wherein the output of the switch circuit is electrically isolated when the first and second sub-circuits are inactive.
【請求項13】 前記第1のサブ回路および前記第2の
サブ回路は、PMOSの連結を有し、そのゲートはその
ドレインおよびNDMOSに接続され、そのゲートは前
記サブ回路の入力部に接続される請求項10記載の装
置。
13. The first sub-circuit and the second sub-circuit have a PMOS connection, a gate connected to a drain and an NDMOS, and a gate connected to an input of the sub-circuit. An apparatus according to claim 10.
【請求項14】 前記第1のサブ回路の入力部は、ロジ
ック反転される入力電圧およびストロボ電圧の論理的な
ANDになる請求項13記載の装置。
14. The apparatus of claim 13, wherein an input of the first sub-circuit is a logical AND of a logic inverted input voltage and a strobe voltage.
【請求項15】 前記第2のサブ回路の入力は、入力電
圧とストロボ電圧の論理的なANDになる請求項14記
載の装置。
15. The apparatus of claim 14, wherein the input of said second sub-circuit is a logical AND of the input voltage and the strobe voltage.
【請求項16】 前記スイッチ回路は、前記第1のサブ
回路により与えられる入力で制御される第1のスイッチ
からなり、前記第1のスイッチの第1の端部は前記第3
の電圧レベルに接続され、前記スイッチ回路は更に一方
向の導電用素子を含み、前記素子の第1の端部は前記第
1のスイッチの第2の端部に接続され、前記素子の第2
の端部は、前記第2のサブ回路により与えられる入力部
に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端部およ
び前記素子の前記第1の端部は前記スイッチ回路の出力
である請求項15記載の装置。
16. The switch circuit comprises a first switch controlled by an input provided by the first sub-circuit, a first end of the first switch being connected to the third switch.
And the switch circuit further includes a one-way conductive element, a first end of the element connected to a second end of the first switch, and a second end of the element.
Is connected to an input provided by the second sub-circuit, and the second end of the first switch and the first end of the element are outputs of the switch circuit. The device according to claim 15.
【請求項17】 前記第1のスイッチはPMOSであ
り、そのゲートは、前記第1のサブ回路により与えられ
る入力により制御される請求項16記載の装置。
17. The apparatus of claim 16, wherein said first switch is a PMOS, and whose gate is controlled by an input provided by said first sub-circuit.
【請求項18】 前記一方向の導電用素子はダイオード
である請求項16記載の装置。
18. The apparatus of claim 16, wherein said one-way conductive element is a diode.
【請求項19】 前記一方向の導電用素子はPMOSで
あり、そのゲートがそのソースおよびそのバルクに接続
される請求項16記載の装置。
19. The apparatus of claim 16, wherein said one-way conductive element is a PMOS, the gate of which is connected to its source and its bulk.
【請求項20】 更に、第2および第3のスイッチと前
記第2および第3のスイッチ制御する回路を含み、前記
第2のスイッチの第2の端部は、前記スイッチ回路への
前記第1のサブ回路により与えられる入力部に接続さ
れ、前記第3のスイッチの第1の端部は前記第3の電圧
レベルに接続され、前記第3の第2の端部は前記スイッ
チ回路への前記第2のサブ回路により与えられる入力部
に接続され、前記スイッチ回路の出力に接続される前記
出力回路の前記部分の入力端子が前記入力回路から絶縁
されたとき、前記回路は前記第2および第3のスイッチ
を閉じる請求項10記載の装置。
20. The semiconductor device further comprising a second and third switch and a circuit for controlling the second and third switches, wherein a second end of the second switch is connected to the first and second switches by the first and second switches. A first end of the third switch is connected to the third voltage level, and a third second end is connected to the switch circuit. When the input terminal of the portion of the output circuit connected to the input provided by the second sub-circuit and connected to the output of the switch circuit is isolated from the input circuit, the circuit is connected to the second and 11. The device according to claim 10, wherein the third switch is closed.
【請求項21】 前記第2および第3のスイッチはPM
OSデバイスであり、それらのゲートは前記回路に接続
される請求項20記載の装置。
21. The second and third switches are connected to a PM.
21. The apparatus of claim 20, wherein the devices are OS devices, the gates of which are connected to the circuit.
【請求項22】 前記回路は2個のPMOSの連結であ
り、それらのゲートはそれらのドレインとNDMOSと
に接続され、そのゲートは前記ストロボ電圧に接続され
る請求項20記載の装置。
22. The apparatus of claim 20, wherein said circuit is a connection of two PMOSs, whose gates are connected to their drain and NDMOS, and whose gate is connected to said strobe voltage.
【請求項23】 CMOS技術で実現される請求項1記
載の装置。
23. The device according to claim 1, implemented in CMOS technology.
【請求項24】 前記第1および第2の部分は電気的に
等価である請求項1記載の装置。
24. The apparatus of claim 1, wherein said first and second portions are electrically equivalent.
【請求項25】 前記二個の入力回路を備え、前記入力
回路の各々は前記入力端子の一つに接続され、前記入力
回路の双方は、前記ストロボ電圧が第1の電圧レベルに
セットされたとき、前記入力回路が前記入力電圧に関係
した電圧レベルに接続される、前記入力回路に接続され
る入力端子に適合され、そして、前記ストロボ電圧が第
2の電圧レベルにセットされたとき、前記入力回路が接
続される入力端子を電気的に絶縁するように適合される
請求項24記載の装置。
25. The apparatus of claim 25, further comprising: two input circuits, each of the input circuits being connected to one of the input terminals, wherein both of the input circuits have the strobe voltage set to a first voltage level. When the input circuit is connected to a voltage level related to the input voltage, is adapted to an input terminal connected to the input circuit, and when the strobe voltage is set to a second voltage level, The apparatus of claim 24, wherein the apparatus is adapted to electrically isolate an input terminal to which the input circuit is connected.
【請求項26】 前記入力電圧が第1の電圧レベルにセ
ットされたとき、前記出力回路の双方の前記部分がアク
ティブにされ、これにより、当該装置を導通モードにセ
ットし、 前記入力電圧が第2の電圧レベルにセットされたとき、
前記出力回路の双方の前記部分が非アクティブにされ、
これにより、当該装置を非導通モードにセットするよう
に、 前記入力端子にセットされる前記電圧レベルが選択され
る請求項25記載の装置。
26. When the input voltage is set to a first voltage level, the portions of both of the output circuits are activated, thereby setting the device to a conduction mode, wherein the input voltage is When set to a voltage level of 2,
Said portions of both of said output circuits are deactivated;
26. The device of claim 25, wherein said voltage level set at said input terminal is selected to set said device in a non-conducting mode.
【請求項27】 前記出力電圧は、当該装置が導通モー
ドのとき、第3の電圧レベルに関連し、当該装置が非導
通モードのとき、前記第3の電圧レベルから電気的に絶
縁される請求項26記載の装置。
27. The output voltage is associated with a third voltage level when the device is in a conductive mode, and is electrically isolated from the third voltage level when the device is in a non-conductive mode. Item 29. The device according to Item 26.
【請求項28】 前記出力回路の各部分は、一方側にて
前記第3の電圧レベルに接続される請求項24記載の装
置。
28. The apparatus of claim 24, wherein each portion of said output circuit is connected on one side to said third voltage level.
【請求項29】 前記第1の部分および前記第2の部分
はダイオードで直列のフロートPDMOSである請求項
24記載の装置。
29. The apparatus of claim 24, wherein said first portion and said second portion are float PDMOSs in series with diodes.
【請求項30】 前記二つの入力回路の少なくとも一つ
は、二つのサブ回路を備え、前記サブ回路は、第4の電
圧レベルと、前記第3の電圧レベルに接続されてない前
記入力回路により制御される出力回路の一方との間に接
続される請求項28記載の装置。
30. At least one of said two input circuits comprises two sub-circuits, wherein said sub-circuit comprises a fourth voltage level and said input circuit not connected to said third voltage level. 29. The device of claim 28, connected between one of the output circuits to be controlled.
【請求項31】 前記ストロボ電圧が第2の電圧レベル
にセットされたとき、前記入力回路は、前記入力端子の
少なくとも一つの値を格納する請求項1記載の装置。
31. The apparatus of claim 1, wherein the input circuit stores a value of at least one of the input terminals when the strobe voltage is set to a second voltage level.
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