JP2002353800A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JP2002353800A
JP2002353800A JP2001162784A JP2001162784A JP2002353800A JP 2002353800 A JP2002353800 A JP 2002353800A JP 2001162784 A JP2001162784 A JP 2001162784A JP 2001162784 A JP2001162784 A JP 2001162784A JP 2002353800 A JP2002353800 A JP 2002353800A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧よりも高い電圧で動作する回路に2
値の信号を出力する際、出力信号の遅延を大きくするこ
となく、出力回路におけるハイレベルの出力電圧を電源
電圧よりも高くすることができる出力回路を得る。 【解決手段】 パッド11をローレベルからハイレベル
にする際、出力回路部2のPMOSトランジスタP1を
オンさせて導通状態にさせるときは、抵抗値の小さいN
MOSトランジスタN4を用いてPMOSトランジスタ
P1を駆動させ、PMOSトランジスタP1がオンして
パッド11の電圧が上昇してAND回路22のしきい値
電圧以上になると、オンしたときの抵抗値が大きいNM
OSトランジスタN6を用いてPMOSトランジスタP
1を駆動させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
おける出力回路に関し、特に電源電圧よりも高い電圧で
動作する回路とのインタフェースを行う出力回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路における出力回路
の例として、図5に示すようなフローティングNウエル
方式('92.9.29 日経マイクロデバイス1992年
10月号 P.83〜 に記載)等がある。図5のフロー
ティングNウエル方式の出力回路100は、パッド10
1に電源電圧VCCよりも高い電圧が印加されても電源
にリーク電流が流れ込まないようにする回路構成となっ
ている。一方、図5の出力回路100は、電源電圧VC
Cのみの1電源構成であるが、図6に示すように、パッ
ド101に印加される高電圧と同じ電圧の電源電圧VC
C2を使用して、電源にリーク電流が流れ込まないよう
にした回路構成もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図7は、図5の出力回
路100に外部回路を接続した例を示した図である。図
7で示しているように、図5の出力回路100が、他の
高電圧の電源電圧VCC2で動作する外部回路110に
接続される場合、出力回路100の出力信号OUTの電
圧レベルがハイ(High)レベルのとき、該ハイレベ
ルの電圧は電源電圧VCC2よりも低い。このため、外
部回路110の入力回路111を形成するPチャネル型
MOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタと呼
ぶ)112及びNチャネル型MOSトランジスタ(以
下、NMOSトランジスタと呼ぶ)113が共にオンし
て、貫通電流が流れるという問題があった。
【0004】また、出力回路100の出力端がハイイン
ピーダンスの場合、外部回路110における入力回路1
11の貫通電流を防止するために、図8のようにプルア
ップ抵抗115を設ける場合がある。このようにするこ
とにより、出力回路100の出力端がハイインピーダン
スの場合、電源電圧VCC2に接続されたプルアップ抵
抗R1によって、外部回路110の入力電圧はVCC2
となり入力回路111に貫通電流は流れない。
【0005】しかし、出力回路100の出力端がハイレ
ベルのときは、図9に示すように、電源電圧VCC2か
らプルアップ抵抗115を通り、出力回路100内のオ
ンしているPMOSトランジスタ117及びNMOSト
ランジスタ118,119,120を通って接地レベル
に電流が流れる電流経路125が形成される。したがっ
て、出力回路100の出力信号OUTの電圧、すなわち
パッド101の電圧は、出力回路100内の配線抵抗
と、PMOSトランジスタ117及びNMOSトランジ
スタ118〜120の各オン抵抗の合成抵抗とを加算し
て得られる抵抗値とプルアップ抵抗115の抵抗値との
比によって決定される。すなわち、パッド101の電圧
は、外部回路110の電源電圧VCC2よりも低い電圧
となり、図7と同様に、外部回路110の入力回路11
1に貫通電流が流れる。
【0006】パッド101の電圧は下記(10)式で表
される。 パッド電圧=VCC2×(出力回路100内の合成抵抗)/{(プルアップ抵抗1 15の抵抗値)+(出力回路100内の合成抵抗)}………………(10)
【0007】一方、入力回路111の貫通電流を防ぐた
めに、電源電圧VCC2に接続されたプルアップ抵抗1
15を用いて、出力回路100の出力端、すなわちパッ
ド101をハイレベルにするときには、出力回路100
の出力端がハイインピーダンスになるように制御するこ
とで、入力回路111の入力電圧を高くすることができ
る。しかし、このようにした場合の出力回路100の出
力信号OUTの電圧波形は、図10に示す(c)の波形の
ようになり、出力回路100の出力端をハイインピーダ
ンスにしない通常の場合における、プルアップ抵抗11
5を設けていないときの出力信号OUTの電圧波形
(a)やプルアップ抵抗115を設けたときの出力信号
OUTの電圧波形(b)に比べて、信号遅延が大きくなる
という問題があった。
【0008】また、図9において、出力回路100内の
電流経路125の抵抗を大きくすることにより、パッド
101の電圧を電源電圧VCC2に近づけることができ
る。しかし、電流経路125の抵抗を大きくした部分を
用いて、出力回路100の出力端をハイレベルにするた
めにPMOSトランジスタ121を駆動するため、PM
OSトランジスタ121の駆動制御信号が遅延し、出力
信号OUTの電圧波形は図10に示す(d)の波形のよう
になって信号遅延が大きくなるという問題があった。
【0009】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、電源電圧よりも高い電圧で動
作する回路に2値の信号を出力する際、出力信号の遅延
を大きくすることなく、出力回路におけるハイレベルの
出力電圧を電源電圧よりも高くすることができる出力回
路を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る出力回路
は、電源電圧よりも高い電圧で動作する回路に所定の出
力端子から2値の信号を出力する、フローティングNウ
エル回路を用いた出力回路において、ハイレベルの信号
を出力端子から出力する際にオンして電源電圧を出力端
子に印加する第1のPMOSトランジスタと、出力端子
からハイレベルの信号を出力する際に該第1のPMOS
トランジスタのゲートをローレベルの電圧に接続する第
1のNMOSトランジスタと、出力端子からハイレベル
の信号を出力する際に該第1のPMOSトランジスタの
ゲートをローレベルの電圧に接続する、オン時の抵抗が
該第1のNMOSトランジスタよりも十分に大きい第2
のNMOSトランジスタと、第1及び第2の各NMOS
トランジスタを第1のPMOSトランジスタのゲートに
それぞれ接続する、ゲートに電源電圧が印加されたノー
マリオンの第3のNMOSトランジスタと、出力端子の
電圧に応じて第1のNMOSトランジスタの動作制御を
行うことにより、出力端子からハイレベルの信号を出力
する際に第1のPMOSトランジスタのゲートをローレ
ベルの電圧に接続する第1及び第2の各NMOSトラン
ジスタの切替制御を行う切替制御部と、出力端子からハ
イレベルの信号を出力する際に第1のPMOSトランジ
スタにおけるN型の基板ウエルをフローティング状態に
するフローティングNウエル回路部とを備えるものであ
る。
【0011】また、この発明に係る出力回路は、電源電
圧よりも高い電圧で動作する回路に所定の出力端子から
2値の信号を出力する、フローティングNウエル回路を
用いた出力回路において、ハイレベルの信号を上記出力
端子から出力する際にオンして電源電圧を出力端子に印
加する第1のPMOSトランジスタと、出力端子からハ
イレベルの信号を出力する際に、該第1のPMOSトラ
ンジスタのゲートをローレベルの電圧に接続する第1の
NMOSトランジスタと、該第1のNMOSトランジス
タにおけるオン時の抵抗よりも十分に大きい所定の抵抗
値を有する抵抗と、出力端子からハイレベルの信号を出
力する際に、第1のPMOSトランジスタのゲートを該
抵抗を介してローレベルの電圧に接続する第2のNMO
Sトランジスタと、第1及び第2の各NMOSトランジ
スタを第1のPMOSトランジスタのゲートにそれぞれ
接続する、ゲートに電源電圧が印加されたノーマリオン
の第3のNMOSトランジスタと、出力端子の電圧に応
じて第1のNMOSトランジスタの動作制御を行うこと
により、出力端子からハイレベルの信号を出力する際
に、第1のPMOSトランジスタのゲートをローレベル
の電圧に接続する第1及び第2の各NMOSトランジス
タの切替制御を行う切替制御部と、出力端子からハイレ
ベルの信号を出力する際に、第1のPMOSトランジス
タにおけるN型の基板ウエルをフローティング状態にす
るフローティングNウエル回路部とを備えるものであ
る。
【0012】具体的には、上記切替制御部は、出力端子
の電圧がハイレベルのときは第1のNMOSトランジス
タをオフさせて遮断状態にし、出力端子の電圧がローレ
ベルからハイレベルへ変化するときは第1のNMOSト
ランジスタをオンさせるようにした。
【0013】また、上記切替制御部は、第1のPMOS
トランジスタのゲートに印加される電圧に応じて第1の
NMOSトランジスタの動作制御を行うことにより、出
力端子からハイレベルの信号を出力する際に、第1のP
MOSトランジスタのゲートをローレベルの電圧に接続
する第1及び第2の各NMOSトランジスタの切替制御
を行うようにしてもよい。
【0014】この場合、上記切替制御部は、第1のPM
OSトランジスタのゲートに印加される電圧がローレベ
ルのときは第1のNMOSトランジスタをオフさせて遮
断状態にし、第1のPMOSトランジスタのゲートに印
加される電圧がハイレベルからローレベルへ変化すると
きは第1のNMOSトランジスタをオンさせるようにし
た。
【0015】一方、上記フローティングNウエル回路部
は、出力端子の電圧に応じて第1のPMOSトランジス
タにおけるN型の基板ウエルに電源電圧を印加する第2
のPMOSトランジスタと、出力端子の電圧に応じて第
1のPMOSトランジスタのゲートを第1及び第2の各
NMOSトランジスタに接続する第3のPMOSトラン
ジスタと、ゲートに電源電圧が印加され、出力端子の電
圧に応じて第1のPMOSトランジスタのゲートに出力
端子の電圧を印加する第4のPMOSトランジスタとを
備え、第1から第4の各PMOSトランジスタにおける
各N型の基板ウエルが接続されてなるようにした。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の実
施の形態における出力回路の例を示した回路図であり、
図1における出力回路1は、フローティングNウエル方
式を用いたスリーステートバッファをなす構成になって
いる。図1の出力回路1は、内部回路10からの出力信
号SOをパッド11を介して外部回路12に出力するイ
ンタフェース回路であり、パッド11には外部回路12
のプルアップ抵抗R1が接続されている。出力回路1
は、所定の電源電圧VCCで動作するのに対して、外部
回路12は、電源電圧VCCよりも高い電源電圧VCC
2で動作しており、例えば、電源電圧VCCが3Vであ
るのに対して、電源電圧VCC2は5Vであるような場
合を示している。
【0017】図1において、出力回路1は、パッド11
に接続された外部回路12に対して出力信号OUTを出
力する出力回路部2と、フローティングNウエル回路を
有するリーク電流防止回路部3と、該リーク電流防止回
路部3を介して出力回路部2の動作制御を行うNAND
回路としての動作を行うNAND回路部4と、パッド1
1の電圧レベルに応じてNAND回路部4の内部回路の
切り替えを行う切替回路部5と、出力回路部2の動作制
御を行うNOR回路をなすNOR回路部6とで構成され
ている。なお、出力イネーブル信号OE#における#
は、ロー(Low)アクティブであることを示してい
る。
【0018】出力回路部2は、PMOSトランジスタP
1、NMOSトランジスタN1及びN2の直列回路で構
成されており、該直列回路は、電源電圧VCCと接地と
の間に接続され、PMOSトランジスタP1とNMOS
トランジスタN1との接続部が出力回路1の出力端をな
し、パッド11に接続されている。なお、PMOSトラ
ンジスタP1は、第1のPMOSトランジスタをなす。
【0019】PMOSトランジスタP1のゲートには、
NAND回路部4からの出力信号がリーク電流防止回路
部3を介して入力され、NMOSトランジスタN1のゲ
ートには、電源電圧VCCが印加され、NMOSトラン
ジスタN1はノーマリオンになっている。また、NMO
SトランジスタN2のゲートには、NOR回路部6から
の出力信号が入力されている。NMOSトランジスタN
1は、パッド11が電源電圧VCC2まで上昇したとき
にNMOSトランジスタN2が破壊しないように、NM
OSトランジスタN2のドレイン電圧を低下させてい
る。
【0020】次に、リーク電流防止回路部3は、PMO
SトランジスタP2〜P4及びNMOSトランジスタN
3で構成されており、PMOSトランジスタP2〜P4
がフローティングNウエル回路を形成している。PMO
SトランジスタP2〜P4の各N型の基板ウエルは接続
されており、該接続部は、出力回路部2のPMOSトラ
ンジスタP1におけるN型の基板ウエルに接続され、フ
ローティングNウエルを形成している。なお、NMOS
トランジスタN3は第3のNMOSトランジスタをなし
ている。更に、PMOSトランジスタP2は第2のPM
OSトランジスタを、PMOSトランジスタP3は第3
のPMOSトランジスタを、PMOSトランジスタP4
は第4のPMOSトランジスタをなしている。
【0021】PMOSトランジスタP2は、電源電圧V
CCとPMOSトランジスタP1のN型の基板ウエルと
の間に接続され、ゲートがパッド11に接続されてい
る。NAND回路部4の出力端とPMOSトランジスタ
P1のゲートとの間には、PMOSトランジスタP3及
びNMOSトランジスタN3が並列に接続されている。
PMOSトランジスタP3のゲートはパッド11に接続
され、NMOSトランジスタN3のゲートには電源電圧
VCCが印加されており、NMOSトランジスタN3は
ノーマリオンになっている。また、PMOSトランジス
タP4は、PMOSトランジスタP1のゲートとパッド
11との間に接続され、ゲートには電源電圧VCCが印
加されている。
【0022】パッド11がロー(Low)レベルのと
き、PMOSトランジスタP2を介してフローティング
Nウエルに電源電圧VCCが印加される。パッド11が
ハイレベルになるとPMOSトランジスタP2はオフ
し、フローティングNウエルはフローティング状態へと
変化する。このため、パッド11が電源電圧VCC2ま
で上昇した場合に、出力回路部2のPMOSトランジス
タP1に形成される寄生ダイオードによって電源電圧V
CCへリーク電流が流れることを防止できる。また、フ
ローティングNウエルは、パッド11が電源電圧VCC
2まで上昇すると電源電圧VCC2付近まで充電される
が、パッド11がローレベルになると、PMOSトラン
ジスタP2によって、再び電源電圧VCCになる。
【0023】一方、PMOSトランジスタP4は、パッ
ド11がローレベルのときにはオフして遮断状態とな
る。パッド11が電源電圧VCC2まで上昇するとオン
して導通状態となり、PMOSトランジスタP1のゲー
トには電源電圧VCC2が印加され、PMOSトランジ
スタP1はオフして遮断状態になる。このため、パッド
11が電源電圧VCC2まで上昇した場合、電源電圧V
CCへ電流が流れることを防止する。
【0024】また、NAND回路部4の出力端がハイレ
ベルになった場合、NMOSトランジスタN3を介して
PMOSトランジスタP1のゲートに印加される電圧
は、電源電圧VCCからNMOSトランジスタN3のし
きい値電圧を減算した電圧となる。そこで、NMOSト
ランジスタN3に並列にPMOSトランジスタP3を接
続することにより、PMOSトランジスタP1のゲート
に印加される電圧は電源電圧VCCとなる。また、パッ
ド11が電源電圧VCC2になった場合、PMOSトラ
ンジスタP1のゲートは、PMOSトランジスタP4が
オンして電源電圧VCC2になっているが、PMOSト
ランジスタP3のゲートは電源電圧VCC2となり、P
MOSトランジスタP3はオフする。また、NMOSト
ランジスタN3のゲートには電源電圧VCCが印加され
ており、NAND回路部4へ電流が流れることを防止す
る。
【0025】次に、NAND回路部4は、PMOSトラ
ンジスタP5,P6、NMOSトランジスタN4〜N6
及びインバータ21で構成されており、NMOSトラン
ジスタN6はオンした時に抵抗をなす。NMOSトラン
ジスタN6におけるオン時の抵抗は、NMOSトランジ
スタN4におけるオン時の抵抗よりも十分に大きい。な
お、NMOSトランジスタN4が第1のNMOSトラン
ジスタを、NMOSトランジスタN6が第2のNMOS
トランジスタをなす。
【0026】PMOSトランジスタP5、NMOSトラ
ンジスタN4及びN5の直列回路が、電源電圧VCCと
接地との間に接続されている。更に、PMOSトランジ
スタP6とNMOSトランジスタN6との直列回路がP
MOSトランジスタP5とNMOSトランジスタN4と
の直列回路に並列に接続され、PMOSトランジスタP
5,P6及びNMOSトランジスタN4,N6の接続部
がNAND回路部4の出力端をなしている。
【0027】PMOSトランジスタP5及びNMOSト
ランジスタN6の各ゲートには、内部回路10からの出
力信号SOが入力され、NMOSトランジスタN4のゲ
ートには切替回路部5からの出力信号が入力される。ま
た、PMOSトランジスタP6及びNMOSトランジス
タN5の各ゲートには、内部回路10からの出力イネー
ブル信号OE#がインバータ21を介して入力されてい
る。
【0028】切替回路部5は、一方の入力端が反転入力
端をなすAND回路22で構成されており、該AND回
路22において、反転入力端にはパッド11の電圧が印
加され、非反転入力端には内部回路10からの出力信号
SOが入力され、出力端はNMOSトランジスタN4の
ゲートに接続されている。
【0029】一方、NOR回路部6は、PMOSトラン
ジスタP7,P8及びNMOSトランジスタN7,N8
で形成されたNOR回路からなり、該NOR回路の出力
端をなすPMOSトランジスタP8、NMOSトランジ
スタN7及びN8の接続部は、出力回路部2におけるN
MOSトランジスタN2のゲートに接続されている。ま
た、NOR回路の一方の入力端をなすPMOSトランジ
スタP7のゲートとNMOSトランジスタN8のゲート
との接続部には、内部回路10からの出力イネーブル信
号OE#が入力され、NOR回路の他方の入力端をなす
PMOSトランジスタP8のゲートとNMOSトランジ
スタN7のゲートとの接続部には、内部回路10からの
出力信号SOが入力される。
【0030】このような構成において、NAND回路部
4及び切替回路部5の動作について説明する。まず、内
部回路10から入力される出力イネーブル信号OE#が
ハイレベルの場合について説明する。出力イネーブル信
号OE#がハイレベルになると、NAND回路部4のN
MOSトランジスタN5がオフして遮断状態になると共
にPMOSトランジスタP6がオンして導通状態になる
ことから、NAND回路部4の出力端はハイレベルとな
る。このため、出力回路部2のPMOSトランジスタP
1はオフして遮断状態となる。
【0031】更に、NOR回路部6において、PMOS
トランジスタP7がオフして遮断状態になると共に、N
MOSトランジスタN8がオンして導通状態になる。こ
のため、出力回路部2のNMOSトランジスタN2はオ
フして遮断状態になることから、出力回路部2の出力端
はハイインピーダンス状態になるが、パッド11は、プ
ルアップ抵抗R1によって電源電圧VCC2のハイレベ
ルとなる。
【0032】次に、内部回路10から入力される出力イ
ネーブル信号OE#がローレベルの場合について説明す
る。出力イネーブル信号OE#がローレベルになると、
NAND回路部4のNMOSトランジスタN5がオンし
て導通状態になると共にPMOSトランジスタP6がオ
フして遮断状態になる。更に、NOR回路部6におい
て、PMOSトランジスタP7がオンして導通状態にな
ると共に、NMOSトランジスタN8がオフして遮断状
態になる。
【0033】このような状態で、内部回路10からの出
力信号SOがハイレベルからローレベルに遷移すると、
PMOSトランジスタP5がオンして導通状態となりN
MOSトランジスタN6がオフして遮断状態となる。更
に、切替回路部5のAND回路22の出力端はローレベ
ルとなり、NMOSトランジスタN4はオフして遮断状
態となる。このことから、NAND回路部4の出力端は
ハイレベルとなる。更に、NOR回路部6において、P
MOSトランジスタP8はオンして導通状態になると共
にNMOSトランジスタN7はオフして遮断状態とな
る。このため、NOR回路部6の出力端はハイレベルと
なり、出力回路部2のNMOSトランジスタN2がオン
して導通状態となる。これらのことから、パッド11は
ローレベルとなる。
【0034】次に、内部回路10からの出力信号SOが
ローレベルからハイレベルに遷移すると、PMOSトラ
ンジスタP5がオフして遮断状態となりNMOSトラン
ジスタN6がオンして抵抗として動作する。更に、パッ
ド11がローレベルであるため切替回路部5のAND回
路22の出力端はハイレベルとなり、NMOSトランジ
スタN4はオンして導通状態となる。このことから、N
AND回路部4の出力端はローレベルとなり、出力回路
部2のPMOSトランジスタP1は、抵抗値の低いNM
OSトランジスタN4で駆動され、PMOSトランジス
タP1の動作に遅延が生じないようにすることができ
る。
【0035】更に、NOR回路部6においては、PMO
SトランジスタP8はオフして遮断状態になると共にN
MOSトランジスタN7はオンして導通状態となる。こ
のため、NOR回路部6の出力端はローレベルとなり、
出力回路部2のNMOSトランジスタN2がオフして遮
断状態となる。これらのことから、パッド11の電圧が
上昇して、切替回路部5におけるAND回路22の反転
入力端の電圧が上昇し、やがてAND回路22の出力端
はローレベルとなり、NMOSトランジスタN4はオフ
して遮断状態となる。このため、出力回路部2のPMO
SトランジスタP1は、NMOSトランジスタN4のオ
ン時よりも十分に抵抗値の大きいNMOSトランジスタ
N6で駆動され、パッド11の電圧を電源電圧VCC2
に近づける。
【0036】ここで、パッド11の電圧は下記(1)式
で表される。 パッド電圧=VCC2×(出力回路1内の合成抵抗)/{(プルアップ抵抗R1の 抵抗値)+(出力回路1内の合成抵抗)}………………(1)
【0037】NMOSトランジスタN6のオン時の抵抗
値を大きくすればするほど、電源電圧VCC2→プルア
ップ抵抗R1→PMOSトランジスタP4→NMOSト
ランジスタN3→NMOSトランジスタN6→NMOS
トランジスタN5→接地という経路で流れる貫通電流を
小さくすることができる。すなわち、上記(1)式から
も分かるように、NMOSトランジスタN6のオン時の
抵抗値を大きくすればするほどパッド11の電圧は電源
電圧VCC2に近づけることができる。
【0038】例えば、NMOSトランジスタN4にオン
時の抵抗が小さいスイッチングトランジスタを使用する
と共に、NMOSトランジスタN6がオンしたときの抵
抗値が数十kΩ〜1MΩにすると、出力回路1における
出力信号OUTの電圧波形は、図2の(e)で示すよう
になり、点線で示した(a)〜(d)の従来の波形より
も立ち上がり時における遅延が小さくなっていることが
分かる。
【0039】一方、図1では、パッド11の電圧に応じ
てNMOSトランジスタN4とN6との切り替えを行う
ようにしたが、図3で示すように、NAND回路部4の
出力電圧に応じてNMOSトランジスタN4とN6との
切り替えを行うようにしてもよい。この場合、切替回路
部5におけるAND回路22の各入力端を共に非反転入
力端にし、該一方の入力端にNAND回路部4の出力電
圧を印加するようにすればよい。
【0040】図3のようにした場合、内部回路10から
入力される出力イネーブル信号OE#がローレベルであ
り、内部回路10からの出力信号SOがローレベルから
ハイレベルに遷移すると、PMOSトランジスタP5が
オフして遮断状態となりNMOSトランジスタN6がオ
ンして抵抗として動作する。更に、NAND回路部4の
出力端がハイレベルであるため切替回路部5のAND回
路22の出力端はハイレベルとなり、NMOSトランジ
スタN4はオンして導通状態となる。
【0041】このことから、NAND回路部4の出力端
はローレベルとなり、出力回路部2のPMOSトランジ
スタP1は、抵抗値の低いNMOSトランジスタN4で
駆動され、PMOSトランジスタP1の動作に遅延が生
じないようにすることができる。NAND回路部4の出
力端がローレベルになることによって、AND回路22
の出力端はローレベルとなり、NMOSトランジスタN
4はオフして遮断状態となる。このため、出力回路部2
のPMOSトランジスタP1は、抵抗値の大きいNMO
SトランジスタN6で駆動され、パッド11の電圧を電
源電圧VCC2に近づけることができる。なお、その他
の動作については、図1の場合と同じであるのでその説
明を省略する。このように、図3のようにすることによ
っても、図1と同様の効果を得ることができる。
【0042】また、上記説明では、NMOSトランジス
タN6をオン時に抵抗をなすものを使用したが、図4で
示すように、NMOSトランジスタN6の代わりにスイ
ッチングトランジスタであるNMOSトランジスタN6
aと抵抗R2の直列回路に置き換えるようにしてもよ
く、この場合、NMOSトランジスタN6aのゲートに
内部回路10からの出力信号SOが入力される。このよ
うにした場合も、図1及び図3の場合と同様の効果を得
ることができる。なお、図4では、NAND回路部のみ
を示しているが、その他の回路は、図1又は図3と同様
であるので省略している。
【0043】上記のように、本実施の形態における出力
回路は、パッド11をローレベルからハイレベルにする
際、出力回路部2のPMOSトランジスタP1をオンさ
せて導通状態にさせるときは、抵抗値の小さいNMOS
トランジスタN4を用いてPMOSトランジスタP1を
駆動させ、PMOSトランジスタP1がオンしてパッド
11の電圧が上昇してAND回路22のしきい値電圧以
上になると、オンしたときの抵抗値が大きいNMOSト
ランジスタN6を用いてPMOSトランジスタP1を駆
動させるようにした。このことから、電源電圧VCCで
動作する出力回路の出力端が、プルアップ抵抗によって
電源電圧VCCよりも高い電源電圧VCC2が印加され
ている場合において、該出力端からの出力電圧の立ち上
がりを速くすることができると共に、該出力端の電圧を
電源電圧VCC2に近づけることができ、出力端に接続
された外部回路の入力回路部に貫通電流が流れることを
防止することができる。
【0044】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
の出力回路によれば、出力端子をローレベルからハイレ
ベルにする際、第1のPMOSトランジスタをオンさせ
て導通状態にさせるときは、抵抗値の小さい第1のNM
OSトランジスタを用いて第1のPMOSトランジスタ
を駆動させ、第1のPMOSトランジスタがオンして出
力端子の電圧が上昇して所定の電圧以上になると、オン
したときの抵抗値が大きい第2のNMOSトランジスタ
を用いて第1のPMOSトランジスタを駆動させるよう
にした。このことから、電源電圧VCCで動作する出力
回路の出力端子が、プルアップ抵抗によって電源電圧V
CCよりも高い電源電圧VCC2が印加されている場合
において、出力端子からハイレベルの信号を出力する際
に、該出力端子からの出力電圧の立ち上がりを速くする
ことができると共に、該出力端子の電圧を電源電圧VC
C2に近づけることができ、出力端子に接続された外部
回路の入力回路部に貫通電流が流れることを防止するこ
とができる。
【0045】また、本発明の出力回路によれば、出力端
子をローレベルからハイレベルにする際、第1のPMO
Sトランジスタをオンさせて導通状態にさせるときは、
抵抗値の小さい第1のNMOSトランジスタを用いて第
1のPMOSトランジスタを駆動させ、第1のPMOS
トランジスタがオンして出力端子の電圧が上昇して所定
の電圧以上になると、第2のNMOSトランジスタを駆
動させて第1のPMOSトランジスタのゲートを所定の
抵抗を介してローレベルの電圧に接続するようにした。
このことから、電源電圧VCCで動作する出力回路の出
力端子が、プルアップ抵抗によって電源電圧VCCより
も高い電源電圧VCC2が印加されている場合におい
て、出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、該
出力端子からの出力電圧の立ち上がりを速くすることが
できると共に、該出力端子の電圧を電源電圧VCC2に
近づけることができ、出力端子に接続された外部回路の
入力回路部に貫通電流が流れることを防止することがで
きる。
【0046】具体的には、上記切替制御部は、出力端子
の電圧がハイレベルのときは第1のNMOSトランジス
タをオフさせて遮断状態にし、出力端子の電圧がローレ
ベルからハイレベルへ変化するときは第1のNMOSト
ランジスタをオンさせるようにした。このことから、電
源電圧VCCで動作する出力回路の出力端子が、プルア
ップ抵抗によって電源電圧VCCよりも高い電源電圧V
CC2が印加されている場合において、出力端子からハ
イレベルの信号を出力する際に、該出力端子からの出力
電圧の立ち上がりを確実に速くすることができる。
【0047】また、上記切替制御部は、第1のPMOS
トランジスタのゲートに印加される電圧に応じて第1の
NMOSトランジスタの動作制御を行うことにより、出
力端子からハイレベルの信号を出力する際に第1のPM
OSトランジスタのゲートをローレベルの電圧に接続す
る第1及び第2の各NMOSトランジスタの切替制御を
行うようにした。このようにした場合においても、電源
電圧VCCで動作する出力回路の出力端子が、プルアッ
プ抵抗によって電源電圧VCCよりも高い電源電圧VC
C2が印加されている場合において、出力端子からハイ
レベルの信号を出力する際に、該出力端子からの出力電
圧の立ち上がりを確実に速くすることができる。
【0048】この場合、上記切替制御部は、第1のPM
OSトランジスタのゲートに印加される電圧がローレベ
ルのときは第1のNMOSトランジスタをオフさせて遮
断状態にし、第1のPMOSトランジスタのゲートに印
加される電圧がハイレベルからローレベルへ変化すると
きは第1のNMOSトランジスタをオンさせるようにし
た。このことから、電源電圧VCCで動作する出力回路
の出力端子が、プルアップ抵抗によって電源電圧VCC
よりも高い電源電圧VCC2が印加されている場合にお
いて、出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、
該出力端子からの出力電圧の立ち上がりを確実に速くす
ることができる。
【0049】一方、上記フローティングNウエル回路部
は、出力端子の電圧に応じて第1のPMOSトランジス
タにおけるN型の基板ウエルに電源電圧を印加する第2
のPMOSトランジスタと、出力端子の電圧に応じて第
1のPMOSトランジスタのゲートを第1及び第2の各
NMOSトランジスタに接続する第3のPMOSトラン
ジスタと、ゲートに電源電圧が印加され、出力端子の電
圧に応じて第1のPMOSトランジスタのゲートに出力
端子の電圧を印加する第4のPMOSトランジスタとを
備え、第1から第4の各PMOSトランジスタにおける
各N型の基板ウエルが接続されてなるようにした。この
ことから、電源電圧VCCで動作する出力回路の出力端
子が、プルアップ抵抗によって電源電圧VCCよりも高
い電源電圧VCC2が印加されている場合において、出
力回路内でのリーク電流の発生を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態における出力回路の例を
示した回路図である。
【図2】 図1の出力回路1における出力信号OUTの
電圧波形例を示した図である。
【図3】 本発明の実施の形態における出力回路の他の
例を示した回路図である。
【図4】 本発明の実施の形態における出力回路の変形
例を示した回路図である。
【図5】 従来の出力回路の例を示した回路図である。
【図6】 従来における出力回路の他の例を示した回路
図である。
【図7】 図5の出力回路100に外部回路を接続した
例を示した図である。
【図8】 図5の出力回路100に外部回路を接続した
他の例を示した図である。
【図9】 図5の出力回路100の内部回路例を示した
図である。
【図10】 従来の出力回路における出力信号OUTの
電圧波形例を示した図である。
【符号の説明】
1 出力回路 2 出力回路部 3 リーク電流防止回路部 4 NAND回路部 5 切替回路部 6 NOR回路部 10 内部回路 11 パッド 12 外部回路 R1 プルアップ抵抗

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源電圧よりも高い電圧で動作する回路
    に所定の出力端子から2値の信号を出力する、フローテ
    ィングNウエル回路を用いた出力回路において、 ハイレベルの信号を上記出力端子から出力する際にオン
    して電源電圧を上記出力端子に印加する第1のPMOS
    トランジスタと、 上記出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、該
    第1のPMOSトランジスタのゲートをローレベルの電
    圧に接続する第1のNMOSトランジスタと、 上記出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、該
    第1のPMOSトランジスタのゲートをローレベルの電
    圧に接続する、オン時の抵抗が該第1のNMOSトラン
    ジスタよりも十分に大きい第2のNMOSトランジスタ
    と、 上記第1及び第2の各NMOSトランジスタを上記第1
    のPMOSトランジスタのゲートにそれぞれ接続する、
    ゲートに電源電圧が印加されたノーマリオンの第3のN
    MOSトランジスタと、 上記出力端子の電圧に応じて上記第1のNMOSトラン
    ジスタの動作制御を行うことにより、上記出力端子から
    ハイレベルの信号を出力する際に、上記第1のPMOS
    トランジスタのゲートをローレベルの電圧に接続する上
    記第1及び第2の各NMOSトランジスタの切替制御を
    行う切替制御部と、 上記出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、上
    記第1のPMOSトランジスタにおけるN型の基板ウエ
    ルをフローティング状態にするフローティングNウエル
    回路部と、を備えることを特徴とする出力回路。
  2. 【請求項2】 電源電圧よりも高い電圧で動作する回路
    に所定の出力端子から2値の信号を出力する、フローテ
    ィングNウエル回路を用いた出力回路において、 ハイレベルの信号を上記出力端子から出力する際にオン
    して電源電圧を上記出力端子に印加する第1のPMOS
    トランジスタと、 上記出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、該
    第1のPMOSトランジスタのゲートをローレベルの電
    圧に接続する第1のNMOSトランジスタと、 該第1のNMOSトランジスタにおけるオン時の抵抗よ
    りも十分に大きい所定の抵抗値を有する抵抗と、 上記出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、上
    記第1のPMOSトランジスタのゲートを該抵抗を介し
    てローレベルの電圧に接続する第2のNMOSトランジ
    スタと、 上記第1及び第2の各NMOSトランジスタを上記第1
    のPMOSトランジスタのゲートにそれぞれ接続する、
    ゲートに電源電圧が印加されたノーマリオンの第3のN
    MOSトランジスタと、 上記出力端子の電圧に応じて上記第1のNMOSトラン
    ジスタの動作制御を行うことにより、上記出力端子から
    ハイレベルの信号を出力する際に、上記第1のPMOS
    トランジスタのゲートをローレベルの電圧に接続する上
    記第1及び第2の各NMOSトランジスタの切替制御を
    行う切替制御部と、 上記出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、上
    記第1のPMOSトランジスタにおけるN型の基板ウエ
    ルをフローティング状態にするフローティングNウエル
    回路部と、を備えることを特徴とする出力回路。
  3. 【請求項3】 上記切替制御部は、上記出力端子の電圧
    がハイレベルのときは上記第1のNMOSトランジスタ
    をオフさせて遮断状態にし、上記出力端子の電圧がロー
    レベルからハイレベルへ変化するときは上記第1のNM
    OSトランジスタをオンさせることを特徴とする請求項
    1又は2記載の出力回路。
  4. 【請求項4】 上記切替制御部は、第1のPMOSトラ
    ンジスタのゲートに印加される電圧に応じて上記第1の
    NMOSトランジスタの動作制御を行うことにより、上
    記出力端子からハイレベルの信号を出力する際に、上記
    第1のPMOSトランジスタのゲートをローレベルの電
    圧に接続する上記第1及び第2の各NMOSトランジス
    タの切替制御を行うことを特徴とする請求項1又は2記
    載の出力回路。
  5. 【請求項5】 上記切替制御部は、第1のPMOSトラ
    ンジスタのゲートに印加される電圧がローレベルのとき
    は上記第1のNMOSトランジスタをオフさせて遮断状
    態にし、第1のPMOSトランジスタのゲートに印加さ
    れる電圧がハイレベルからローレベルへ変化するときは
    上記第1のNMOSトランジスタをオンさせることを特
    徴とする請求項4記載の出力回路。
  6. 【請求項6】 上記フローティングNウエル回路部は、 上記出力端子の電圧に応じて上記第1のPMOSトラン
    ジスタにおけるN型の基板ウエルに電源電圧を印加する
    第2のPMOSトランジスタと、 上記出力端子の電圧に応じて上記第1のPMOSトラン
    ジスタのゲートを上記第1及び第2の各NMOSトラン
    ジスタに接続する第3のPMOSトランジスタと、 ゲートに電源電圧が印加され、上記出力端子の電圧に応
    じて上記第1のPMOSトランジスタのゲートに上記出
    力端子の電圧を印加する第4のPMOSトランジスタ
    と、を備え、 上記第1から第4の各PMOSトランジスタにおける各
    N型の基板ウエルが接続されてなることを特徴とする請
    求項1、2、3、4又は5記載の出力回路。
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