JP2003101405A - Level shifting circuit - Google Patents

Level shifting circuit

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JP2003101405A
JP2003101405A JP2002200512A JP2002200512A JP2003101405A JP 2003101405 A JP2003101405 A JP 2003101405A JP 2002200512 A JP2002200512 A JP 2002200512A JP 2002200512 A JP2002200512 A JP 2002200512A JP 2003101405 A JP2003101405 A JP 2003101405A
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Japan
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channel transistor
voltage
level
power supply
shift circuit
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JP2002200512A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Nishimura
英敏 西村
Masahiro Gion
雅弘 祇園
Heiji Ikoma
平治 生駒
Hisanori Nojiri
尚紀 野尻
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a level shifting circuit for stably outputting the signal of converted level even when the voltage level of a low voltage signal is lowered. SOLUTION: In the CMOS level shifting circuit, with which digital signals are inputted to the sources of N-channel transistors 15 and 16, a bias voltage Vref is inputted to the gates of the N-channel transistors 15 and 16 and the bias voltage Vref is set higher than the high level voltage of the digital signal and lower than a value, with which the threshold voltage of the N-channel transistors 15 and 16 is added to the high level voltage of the digital signal.

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、半導体集積回路装
置において、複数の電源電圧により動作する、レベルシ
フト回路(レベル変換回路)に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level shift circuit (level conversion circuit) which operates in a semiconductor integrated circuit device with a plurality of power supply voltages.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレベルシフト回路について、図を
用いて説明する。図4は従来のレベルシフト回路を示す
回路図である。
2. Description of the Related Art A conventional level shift circuit will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional level shift circuit.

【0003】レベルシフト回路100は、LSIに組み
込まれていて、外部入力端子INより入力された低電圧
信号を、高電圧信号にレベルシフトして、外部出力端子
OUTより出力する回路である。ここで、低電圧信号
は、第1電源電圧Vddlをハイレベルとし、0Vをロ
ーレベルとするデジタル信号である。また、レベルシフ
トされた高電圧信号は、第2電源電圧Vddhをハイレ
ベルとし、0Vをローレベルとするデジタル信号であ
る。第1電源電圧Vddlおよび第2電源電圧Vddh
は、LSI内部電源電圧の内、適当なものを用いてい
る。
The level shift circuit 100 is a circuit incorporated in an LSI, which level-shifts a low-voltage signal input from an external input terminal IN into a high-voltage signal and outputs it from an external output terminal OUT. Here, the low voltage signal is a digital signal that sets the first power supply voltage Vddl to a high level and 0V to a low level. The level-shifted high voltage signal is a digital signal that sets the second power supply voltage Vddh to the high level and 0V to the low level. First power supply voltage Vddl and second power supply voltage Vddh
Uses an appropriate power supply voltage among the LSI internal power supply voltages.

【0004】図4において、21は低電圧動作の第1イ
ンバータ、22は低電圧動作の第2インバータである。
23は、高電圧動作の第1のPチャネルトランジスタ、
24は高電圧動作の第2のPチャネルトランジスタであ
って、それぞれ基板電極は、ソースに接続されている。
また、25は高電圧動作の第1のNチャネルトランジス
タ、26は高電圧動作の第2のNチャネルトランジスタ
であって、それぞれ基板電極は、GNDに接続されてい
る。
In FIG. 4, reference numeral 21 is a low-voltage operating first inverter, and 22 is a low-voltage operating second inverter.
23 is a first P-channel transistor operating at high voltage,
Reference numeral 24 is a second P-channel transistor that operates at high voltage, and the substrate electrode of each is connected to the source.
Further, 25 is a first N-channel transistor operating at high voltage, and 26 is a second N-channel transistor operating at high voltage, and the substrate electrode thereof is connected to GND.

【0005】図4を参照しながら、従来のレベルシフト
回路100の動作を説明する。まず、外部入力端子IN
より与えられた低電圧信号がLレベル(0V)の場合に
ついて説明する。低電圧信号は、第1インバータ21を
介して反転し、接続点n5はHレベル(Vddl)にプ
ルアップされるので、第1のNチャネルトランジスタ2
5のソースにはHレベル(Vddl)が与えられる。こ
のとき、第1のNチャネルトランジスタ25のゲートに
印加されている電圧は、Hレベル(Vddl)なので、
第1のNチャネルトランジスタ25は非導通状態とな
る。
The operation of the conventional level shift circuit 100 will be described with reference to FIG. First, the external input terminal IN
A case where the low voltage signal given by the L level (0V) is described. The low voltage signal is inverted via the first inverter 21, and the connection point n5 is pulled up to the H level (Vddl), so that the first N-channel transistor 2
The H level (Vddl) is applied to the source of 5. At this time, the voltage applied to the gate of the first N-channel transistor 25 is at the H level (Vddl),
The first N-channel transistor 25 is turned off.

【0006】一方、接続点n5で分岐された信号は、第
2インバータ22を介して反転し、接続点n6はLレベ
ル(0V)にプルダウンされるので、第2のNチャネル
トランジスタ26のソースにはLレベル(0V)が与え
られる。このとき、第2のNチャネルトランジスタ26
のゲートにはHレベル(Vddl)の電圧が印加されて
いるので、第2のNチャネルトランジスタ26は導通状
態となる。そのため、接続点n8はLレベル(0V)に
プルダウンされる。
On the other hand, the signal branched at the connection point n5 is inverted via the second inverter 22, and the connection point n6 is pulled down to the L level (0 V), so that the signal is supplied to the source of the second N-channel transistor 26. Is given an L level (0V). At this time, the second N-channel transistor 26
Since the voltage of H level (Vddl) is applied to the gate of the second N-channel transistor 26, the second N-channel transistor 26 becomes conductive. Therefore, the connection point n8 is pulled down to the L level (0V).

【0007】また、第1のPチャネルトランジスタ23
のソースには、高電圧信号のHレベル(Vddh)が印
加されていて、第1のPチャネルトランジスタ23のゲ
ート(接続点n8)は、Lレベル(0V)なので、第1
のPチャネルトランジスタ23は、導通状態となる。そ
のため、接続点n7はHレベル(Vddh)にプルアッ
プされる。
In addition, the first P-channel transistor 23
The H level (Vddh) of the high voltage signal is applied to the source of the first P-channel transistor, and the gate (connection point n8) of the first P-channel transistor 23 is the L level (0V).
The P-channel transistor 23 is turned on. Therefore, the connection point n7 is pulled up to the H level (Vddh).

【0008】また、第2のPチャネルトランジスタ24
のソースには、高電圧信号のHレベル(Vddh)が印
加されていて、第2のPチャネルトランジスタ24のゲ
ート(接続点n7)は、Hレベル(Vddh)なので、
第2のPチャネルトランジスタ24は非導通状態とな
る。その結果、外部出力端子OUT(接続点n8)はL
レベル(0V)で安定する。
In addition, the second P-channel transistor 24
The H level (Vddh) of the high voltage signal is applied to the source of the, and the gate (connection point n7) of the second P-channel transistor 24 is at the H level (Vddh).
The second P-channel transistor 24 becomes non-conductive. As a result, the external output terminal OUT (connection point n8) is L
It stabilizes at the level (0V).

【0009】次に、外部入力端子INより与えられた低
電圧信号がHレベル(Vddl)の場合について説明す
る。低電圧信号は、第1インバータ21を介して反転
し、接続点n5はLレベル(0V)にプルダウンされる
ので、第1のNチャネルトランジスタ25のソースには
Lレベル(0V)が与えられる。このとき、第1のNチ
ャネルトランジスタ25のゲートにはHレベル(Vdd
l)の電圧が印加されているので、第1のNチャネルト
ランジスタ25は導通状態となる。そのため、接続点n
7はLレベル(0V)にプルダウンされる。
Next, the case where the low voltage signal applied from the external input terminal IN is at the H level (Vddl) will be described. The low voltage signal is inverted via the first inverter 21, and the connection point n5 is pulled down to L level (0V), so that the source of the first N-channel transistor 25 is given L level (0V). At this time, the gate of the first N-channel transistor 25 has an H level (Vdd
Since the voltage of 1) is applied, the first N-channel transistor 25 becomes conductive. Therefore, the connection point n
7 is pulled down to L level (0V).

【0010】また、第2のPチャネルトランジスタ24
のソースには、高電圧信号のHレベル(Vddh)が印
加されていて、第2のPチャネルトランジスタ24のゲ
ート(接続点n7)は、Lレベル(0V)なので、第2
のPチャネルトランジスタ24は導通状態となる。その
ため、接続点n8はHレベル(Vddh)にプルアップ
される。
In addition, the second P-channel transistor 24
Since the H level (Vddh) of the high voltage signal is applied to the source of the second and the gate (connection point n7) of the second P-channel transistor 24 is the L level (0V), the second
The P-channel transistor 24 is turned on. Therefore, the connection point n8 is pulled up to the H level (Vddh).

【0011】一方、接続点n5で分岐された信号は、第
2のインバータ22を介して反転し、接続点n6はHレ
ベル(Vddl)にプルアップされるので、第2のNチ
ャネルトランジスタ26のソースにはHレベル(Vdd
l)が与えられる。このとき、第2のNチャネルトラン
ジスタ26のゲートに印加されている電圧は、Hレベル
(Vddl)であるので、第2のNチャネルトランジス
タ26は非導通状態となる。
On the other hand, the signal branched at the connection point n5 is inverted via the second inverter 22, and the connection point n6 is pulled up to the H level (Vddl). H level (Vdd
l) is given. At this time, the voltage applied to the gate of the second N-channel transistor 26 is at the H level (Vddl), so that the second N-channel transistor 26 becomes non-conductive.

【0012】また、第1のPチャネルトランジスタ23
のソースには、Hレベル(Vddh)の電圧が印加され
ていて、第1のPチャネルトランジスタ23のゲート
(接続点n8)は、Hレベル(Vddh)であるので、
第1のPチャネルトランジスタ23は非導通状態とな
る。その結果、外部出力端子OUT(接続点n8)はH
レベル(Vddh)で安定する。
Further, the first P-channel transistor 23
The voltage of H level (Vddh) is applied to the source of, and the gate (connection point n8) of the first P-channel transistor 23 is at H level (Vddh).
The first P-channel transistor 23 becomes non-conductive. As a result, the external output terminal OUT (connection point n8) becomes H
It stabilizes at the level (Vddh).

【0013】このように、従来のレベルシフト回路10
0は、入力された低電圧信号をレベル変換して、高電圧
信号として出力することができる。
Thus, the conventional level shift circuit 10
0 can level-convert the input low voltage signal and output it as a high voltage signal.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述した、レベルシフ
ト回路100では、電子機器の低消費電力化の要求やプ
ロセスの微細化に伴って、トランジスタの耐圧が低下し
た場合には、LSI内部電源電圧を低下させる必要があ
る。しかし、第1電源電圧Vddlが、1.5Vより低
くなると、レベルシフト回路100の入力から出力まで
の伝播遅延時間が急激に増大する。これは、電源電圧V
ddlが低下すると、第1および第2Nチャネルトラン
ジスタ25、26のゲートを充電するための時間が増加
するためである。
In the level shift circuit 100 described above, when the withstand voltage of the transistor is reduced due to the demand for lower power consumption of electronic equipment and the miniaturization of processes, the LSI internal power supply voltage is reduced. Need to be lowered. However, when the first power supply voltage Vddl becomes lower than 1.5V, the propagation delay time from the input to the output of the level shift circuit 100 increases rapidly. This is the power supply voltage V
This is because when ddl decreases, the time for charging the gates of the first and second N-channel transistors 25 and 26 increases.

【0015】さらに、電源電圧Vddlが、1.0V程
度まで低下すると、第1および第2のNチャネルトラン
ジスタ25、26は動作できなくなる。これは、第1ま
たは第2のNチャネルトランジスタ25、26のゲート
に入力される電源電圧Vddlが、これら第1および第
2のNチャネルトランジスタ25、26のしきい値電圧
に接近するためである。このように、従来のレベルシフ
ト回路100は電源電圧Vddlが低下しすぎると、機
能しなくなるという問題があった。
Further, when the power supply voltage Vddl drops to about 1.0 V, the first and second N-channel transistors 25 and 26 cannot operate. This is because the power supply voltage Vddl input to the gates of the first or second N-channel transistors 25 and 26 approaches the threshold voltages of the first and second N-channel transistors 25 and 26. . As described above, the conventional level shift circuit 100 has a problem that it does not function when the power supply voltage Vddl is too low.

【0016】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、低電圧信号の電圧レベルが低下した場合におい
ても、安定にレベル変換された信号を出力するレベルシ
フト回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a level shift circuit that outputs a signal whose level is stably converted even when the voltage level of a low voltage signal is lowered. To do.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のレベルシフト回
路は、Nチャネルトランジスタのソースに、デジタル信
号が入力されるCMOSレベルシフト回路において、前
記Nチャネルトランジスタのゲートにはバイアス電圧が
入力され、前記バイアス電圧は、前記デジタル信号のハ
イレベルの電圧よりも高く、かつ、前記デジタル信号の
ハイレベルの電圧に前記Nチャネルトランジスタのしき
い値電圧を加えた値よりも低い。それにより、前記Nチ
ャネルトランジスタを、前記デジタル信号の電圧が低く
ても動作させることができるので、入力信号のレベルを
変換して、出力することができるレベルシフト回路が実
現できる。
The level shift circuit of the present invention is a CMOS level shift circuit in which a digital signal is input to the source of an N-channel transistor, and a bias voltage is input to the gate of the N-channel transistor, The bias voltage is higher than the high level voltage of the digital signal and lower than a value obtained by adding the threshold voltage of the N-channel transistor to the high level voltage of the digital signal. As a result, the N-channel transistor can be operated even when the voltage of the digital signal is low, so that a level shift circuit capable of converting the level of the input signal and outputting it can be realized.

【0018】好ましくは、前記バイアス電圧は、電源電
圧のうちの1つである。それにより、新たに電圧を印加
させることなく、すでにある電源電圧を用いてNチャネ
ルトランジスタを動作させることができる。
Preferably, the bias voltage is one of power supply voltages. As a result, the N-channel transistor can be operated using the existing power supply voltage without applying a new voltage.

【0019】また、本発明の他のレベルシフト回路は、
第1のNチャネルトランジスタと第2のNチャネルトラ
ンジスタと第1のPチャネルトランジスタと第2のPチ
ャネルトランジスタとを備えたCMOSレベルシフト回
路であって、第1のNチャネルトランジスタのドレイン
は、前記第1のPチャネルトランジスタのドレインおよ
び前記第2のPチャネルトランジスタのゲートに接続さ
れ、第2のNチャネルトランジスタのドレインは、前記
第2のPチャネルトランジスタのドレイン、前記第1の
Pチャネルトランジスタのゲートおよび外部出力端子に
接続されている。また、第1のNチャネルトランジスタ
のソースには、外部入力端子より入力された、第1電源
電圧をハイレベル、接地電圧をローレベルとするデジタ
ル信号の反転信号が入力され、第2のNチャネルトラン
ジスタのソースには、前記デジタル信号が入力されてい
る。さらに、前記第1のNチャネルトランジスタおよび
前記第2のNチャネルトランジスタのそれぞれのゲート
は、第1電源電圧よりも高く、かつ第1電源電圧に前記
第1のNチャネルトランジスタおよび第2のNチャネル
トランジスタのしきい値電圧を加えた値よりも低い値の
バイアス電圧が入力されている。一方、第1のPチャネ
ルトランジスタおよび第2のPチャネルトランジスタの
それぞれのソースには第2電源電圧が入力されている。
それにより、前記第1電源電圧が、低い場合であっても
前記第1および第2Nチャネルトランジスタを、動作さ
せることができる。そのため、第1電源電圧が低い場合
であっても入力信号のレベルを変換して、出力すること
ができるレベルシフト回路が実現できる。
Another level shift circuit of the present invention is
A CMOS level shift circuit comprising a first N-channel transistor, a second N-channel transistor, a first P-channel transistor and a second P-channel transistor, wherein the drain of the first N-channel transistor is The drain of the second P-channel transistor is connected to the drain of the first P-channel transistor and the gate of the second P-channel transistor, and the drain of the second N-channel transistor is connected to the drain of the second P-channel transistor and the first P-channel transistor. Connected to the gate and external output terminal. The source of the first N-channel transistor receives the inverted signal of the digital signal input from the external input terminal and having the first power supply voltage at the high level and the ground voltage at the low level, and the second N-channel. The digital signal is input to the source of the transistor. Furthermore, the gates of the first N-channel transistor and the second N-channel transistor are higher than a first power supply voltage, and the first N-channel transistor and the second N-channel are at the first power supply voltage. A bias voltage having a value lower than the value obtained by adding the threshold voltage of the transistor is input. On the other hand, the second power supply voltage is input to the respective sources of the first P-channel transistor and the second P-channel transistor.
This allows the first and second N-channel transistors to operate even when the first power supply voltage is low. Therefore, it is possible to realize a level shift circuit capable of converting the level of the input signal and outputting the level even when the first power supply voltage is low.

【0020】好ましくは、前記バイアス電圧には、前記
第1電源電圧および前記第2電源電圧のどちらよりも高
い第3電源電圧を用いる。それにより、前記第1電源電
圧および前記第2電源電圧の差が小さい場合において
も、新たに電圧を印加させることなく、すでにある電源
電圧を用いてNチャネルトランジスタを動作させること
ができる。
Preferably, a third power supply voltage higher than either the first power supply voltage or the second power supply voltage is used as the bias voltage. Therefore, even when the difference between the first power supply voltage and the second power supply voltage is small, the N-channel transistor can be operated using the existing power supply voltage without applying a new voltage.

【0021】また、好ましくは、前記バイアス電圧は、
中間電圧発生回路の出力であり、前記中間電圧発生回路
は、ゲートに前記第1電源電圧が接続されている第3の
Pチャネルトランジスタを有するソースフォロア回路で
ある。それにより、使用する電源電圧を増やすことな
く、所望とする前記バイアス電圧を発生させることがで
きる。
Preferably, the bias voltage is
It is an output of the intermediate voltage generating circuit, and the intermediate voltage generating circuit is a source follower circuit having a third P-channel transistor whose gate is connected to the first power supply voltage. Thereby, the desired bias voltage can be generated without increasing the power supply voltage used.

【0022】また、好ましくは、前記第1のNチャネル
トランジスタの基板電極と前記第2のNチャネルトラン
ジスタの基板電極とにかかる電圧は、接地電圧以下であ
って、前記電圧の片方または両方は、接地電圧よりも低
いこととする。それにより、前記第1のNチャネルトラ
ンジスタおよび前記第2のNチャネルトランジスタのそ
れぞれが導通時には、しきい値電圧が低くなるので動作
速度の向上が得られ、非導通時には、しきい値電圧が高
くなるのでリーク電流が減少し、低消費電力化が実現す
る。
Preferably, the voltage applied to the substrate electrode of the first N-channel transistor and the substrate electrode of the second N-channel transistor is equal to or lower than the ground voltage, and one or both of the voltages is It shall be lower than the ground voltage. As a result, the threshold voltage becomes low when each of the first N-channel transistor and the second N-channel transistor is conductive, so that the operating speed can be improved, and when not conductive, the threshold voltage is high. As a result, the leak current is reduced and low power consumption is realized.

【0023】また、好ましくは、前記第1のNチャネル
トランジスタの基板電極にかかる電圧は、前記第1のN
チャネルトランジスタが導通時には接地電圧よりも低
く、前記第1のNチャネルトランジスタが非導通時には
接地電圧となり、前記第2のNチャネルトランジスタの
基板電極にかかる電圧は、前記第2のNチャネルトラン
ジスタが導通時には接地電圧よりも低く、前記第2のN
チャネルトランジスタが非導通時には接地電圧となる構
造とする。それにより、前記第1のNチャネルトランジ
スタおよび前記第2のNチャネルトランジスタのそれぞ
れが導通時におけるしきい値電圧がさらに低くなるた
め、動作速度の向上が得られ、非導通時には、しきい値
電圧がさらに高くなるのでリーク電流が減少し、低消費
電力化が実現する。
Further, preferably, the voltage applied to the substrate electrode of the first N-channel transistor is the first N-channel transistor.
When the channel transistor is conducting, it is lower than the ground voltage, and when the first N-channel transistor is non-conducting, the voltage is the ground voltage, and the voltage applied to the substrate electrode of the second N-channel transistor is the same when the second N-channel transistor is conducting. Sometimes it is lower than the ground voltage and the second N
The structure is such that the ground voltage is applied when the channel transistor is not conducting. As a result, the threshold voltage when each of the first N-channel transistor and the second N-channel transistor is conductive is further lowered, and thus the operating speed is improved, and when the non-conductive state, the threshold voltage is increased. Is further increased, the leak current is reduced and the power consumption is reduced.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の実施の
形態1にかかるレベルシフト回路について、図を用いて
説明する。図1は、本発明の実施の形態1にかかるレベ
ルシフト回路を示す回路図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A level shift circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a circuit diagram showing a level shift circuit according to a first embodiment of the present invention.

【0025】レベルシフト回路10は、LSIに組み込
まれていて、外部入力端子INより入力された低電圧信
号を、高電圧信号にレベルシフトして、外部出力端子O
UTより出力する、CMOSで形成された回路である。
ここで、低電圧信号は、第1電源電圧Vddlをハイレ
ベルとし、0Vをローレベルとするデジタル信号であ
る。また、レベルシフトされた高電圧信号は、第2電源
電圧Vddhをハイレベルとし、0Vをローレベルとす
るデジタル信号である。第1電源電圧Vddlおよび第
2電源電圧Vddhは、LSI内部電源電圧の内、適当
なものを用いている。
The level shift circuit 10 is incorporated in an LSI, level shifts a low voltage signal input from the external input terminal IN to a high voltage signal, and outputs the external output terminal O.
It is a circuit formed by CMOS, which is output from the UT.
Here, the low voltage signal is a digital signal that sets the first power supply voltage Vddl to a high level and 0V to a low level. The level-shifted high voltage signal is a digital signal that sets the second power supply voltage Vddh to the high level and 0V to the low level. As the first power supply voltage Vddl and the second power supply voltage Vddh, appropriate ones are used among the LSI internal power supply voltages.

【0026】11は低電圧動作の第1インバータ、12
は低電圧動作の第2インバータである。13は、高電圧
動作の第1のPチャネルトランジスタ、14は高電圧動
作の第2のPチャネルトランジスタであって、それぞれ
基板電極は、ソースに接続されている。また、15は高
電圧動作の第1のNチャネルトランジスタ、16は高電
圧動作の第2のNチャネルトランジスタであって、それ
ぞれ基板電極は、GNDに接続されている。
Reference numeral 11 is a low voltage first inverter, and 12
Is a second inverter operating at a low voltage. Reference numeral 13 is a high-voltage operating first P-channel transistor, and 14 is a high-voltage operating second P-channel transistor, each of which has a substrate electrode connected to a source. Further, 15 is a first N-channel transistor operating at high voltage, and 16 is a second N-channel transistor operating at high voltage, and the substrate electrodes thereof are respectively connected to GND.

【0027】外部入力端子INは、第1インバータ11
の入力側につながっている。第1インバータ11の出力
側は、接続点n1で分岐して、一方は第1のNチャネル
トランジスタ15のソースに接続されている。また、他
方は第2インバータ12の入力側に接続されている。第
2インバータ12の出力側は、第2のNチャネルトラン
ジスタ16のソースに、接続点n2を介して接続されて
いる。第1および第2のNチャネルトランジスタ15、
16のゲートには、中間電圧Vrefが印加されてい
る。中間電圧Vrefは、Vddl<Vref<Vdd
l+Vtnの関係を満たす電圧値である。ここで、Vt
nは、第1および第2のNチャネルトランジスタのしき
い値電圧である。
The external input terminal IN is connected to the first inverter 11
Is connected to the input side of. The output side of the first inverter 11 is branched at a connection point n1 and one is connected to the source of the first N-channel transistor 15. The other side is connected to the input side of the second inverter 12. The output side of the second inverter 12 is connected to the source of the second N-channel transistor 16 via a connection point n2. First and second N-channel transistors 15,
An intermediate voltage Vref is applied to the gate of 16. The intermediate voltage Vref is Vddl <Vref <Vdd
It is a voltage value that satisfies the relation of l + Vtn. Where Vt
n is the threshold voltage of the first and second N-channel transistors.

【0028】第1のNチャネルトランジスタ15のドレ
インは、第1のPチャネルトランジスタ13のドレイン
と、第2のPチャネルトランジスタ14のゲートに、接
続点n3を介して接続されている。第2のNチャネルト
ランジスタ16のドレインは、第2のPチャネルトラン
ジスタ14のドレインと第1のPチャネルトランジスタ
13のゲートと、外部出力端子OUTに、接続点n4を
介して接続されている。第1および第2のPチャネルト
ランジスタ13、14のソースには、第2電源電圧Vd
dhが印加されている。
The drain of the first N-channel transistor 15 is connected to the drain of the first P-channel transistor 13 and the gate of the second P-channel transistor 14 via a connection point n3. The drain of the second N-channel transistor 16 is connected to the drain of the second P-channel transistor 14, the gate of the first P-channel transistor 13 and the external output terminal OUT via a connection point n4. The sources of the first and second P-channel transistors 13 and 14 are connected to the second power supply voltage Vd.
dh is applied.

【0029】以上のように構成された、実施の形態1の
レベルシフト回路10の動作について説明する。まず、
外部入力端子INより与えられた低電圧信号がLレベル
(0V)の場合について説明する。低電圧信号は、第1
インバータ11を介して反転し、接続点n1はHレベル
(Vddl)にプルアップされるので、第1のNチャネ
ルトランジスタ15のソースにはHレベル(Vddl)
が与えられる。このとき、第1のNチャネルトランジス
タ15のゲートには、中間電圧Vrefが印加されてい
るので、第1のNチャネルトランジスタ15のゲート・
ソース間電圧は、Vref−Vddlとなり、Vref
−Vddl<Vtnの関係が成り立っている。ゲート・
ソース間電圧が、しきい値電圧Vtnよりも小さいの
で、第1のNチャネルトランジスタ15は非導通状態と
なる。
The operation of the level shift circuit 10 of the first embodiment configured as described above will be described. First,
A case where the low voltage signal applied from the external input terminal IN is at L level (0V) will be described. Low voltage signal is the first
Since it is inverted through the inverter 11 and the connection point n1 is pulled up to the H level (Vddl), the source of the first N-channel transistor 15 has the H level (Vddl).
Is given. At this time, since the intermediate voltage Vref is applied to the gate of the first N-channel transistor 15, the gate of the first N-channel transistor 15
The source-to-source voltage becomes Vref-Vddl, and Vref
The relationship of −Vddl <Vtn is established. Gate·
Since the source-to-source voltage is lower than the threshold voltage Vtn, the first N-channel transistor 15 becomes non-conductive.

【0030】一方、接続点n1で分岐された信号は、第
2インバータ12を介して反転し、接続点n2はLレベ
ル(0V)にプルダウンされるので、第2のNチャネル
トランジスタ16のソースにはLレベル(0V)が与え
られる。このとき、第2のNチャネルトランジスタ16
のゲートには、中間電圧Vrefが印加されているの
で、第2のNチャネルトランジスタ16のゲート・ソー
ス間電圧は、Vref−0Vとなり、Vref−0V>
Vtnの関係が成り立っている。ゲート・ソース間電圧
が、しきい値電圧Vtnよりも大きいので、第2のNチ
ャネルトランジスタ16は導通状態となる。そのため、
接続点n4はLレベル(0V)にプルダウンされる。
On the other hand, the signal branched at the connection point n1 is inverted through the second inverter 12, and the connection point n2 is pulled down to the L level (0V), so that the signal is supplied to the source of the second N-channel transistor 16. Is given an L level (0V). At this time, the second N-channel transistor 16
Since the intermediate voltage Vref is applied to the gate of the second N-channel transistor 16, the gate-source voltage of the second N-channel transistor 16 becomes Vref-0V, and Vref-0V>
The relationship of Vtn is established. Since the gate-source voltage is higher than the threshold voltage Vtn, the second N-channel transistor 16 becomes conductive. for that reason,
The connection point n4 is pulled down to the L level (0V).

【0031】また、第1のPチャネルトランジスタ13
のソースには、高電圧信号のHレベル(Vddh)が印
加されていて、第1のPチャネルトランジスタ13のゲ
ート(接続点n4)は、Lレベル(0V)なので、第1
のPチャネルトランジスタ13は、導通状態となる。そ
のため、接続点n3は、Hレベル(Vddh)にプルア
ップされる。
In addition, the first P-channel transistor 13
Since the H level (Vddh) of the high voltage signal is applied to the source of the first and the gate (connection point n4) of the first P-channel transistor 13 is the L level (0V), the first
The P-channel transistor 13 is turned on. Therefore, the connection point n3 is pulled up to the H level (Vddh).

【0032】また、第2のPチャネルトランジスタ14
のソースには、Hレベル(Vddh)が印加されてい
て、第2のPチャネルトランジスタ14のゲート(接続
点n3)は、Hレベル(Vddh)なので、第2のPチ
ャネルトランジスタ14は非導通状態となる。その結
果、外部出力端子OUT(接続点n4)はLレベル(0
V)で安定する。
In addition, the second P-channel transistor 14
The H level (Vddh) is applied to the source of, and the gate (connection point n3) of the second P-channel transistor 14 is at the H level (Vddh), so the second P-channel transistor 14 is in the non-conduction state. Becomes As a result, the external output terminal OUT (connection point n4) is at L level (0
It stabilizes at V).

【0033】次に、外部入力端子INより与えられた低
電圧信号がHレベル(Vddl)の場合について説明す
る。低電圧信号は、第1インバータ11を介して反転
し、接続点n1はLレベル(0V)にプルダウンされる
ので、第1のNチャネルトランジスタ15のソースには
Lレベル(0V)が与えられる。このとき、第1のNチ
ャネルトランジスタ15のゲートには、中間電圧Vre
fが印加されているので、第1のNチャネルトランジス
タ15のゲート・ソース間電圧は、Vref−0Vとな
り、Vref−0V>Vtnの関係が成り立っている。
ゲート・ソース間電圧が、しきい値電圧Vtnよりも大
きいので、第1のNチャネルトランジスタ15は導通状
態となる。そのため、接続点n3はLレベル(0V)に
プルダウンされる。
Next, the case where the low voltage signal applied from the external input terminal IN is at the H level (Vddl) will be described. The low voltage signal is inverted via the first inverter 11 and the connection point n1 is pulled down to L level (0V), so that the source of the first N-channel transistor 15 is supplied with L level (0V). At this time, the intermediate voltage Vre is applied to the gate of the first N-channel transistor 15.
Since f is applied, the gate-source voltage of the first N-channel transistor 15 becomes Vref-0V, and the relationship of Vref-0V> Vtn is established.
Since the gate-source voltage is higher than the threshold voltage Vtn, the first N-channel transistor 15 becomes conductive. Therefore, the connection point n3 is pulled down to the L level (0V).

【0034】また、第2のPチャネルトランジスタ14
のソースには、高電圧信号のHレベル(Vddh)が印
加されていて、第2のPチャネルトランジスタ14のゲ
ート(接続点n3)は、Lレベル(0V)なので、第2
のPチャネルトランジスタ14は導通状態となる。その
ため、接続点n4が、Hレベル(Vddh)にプルアッ
プされる。
In addition, the second P-channel transistor 14
The H level (Vddh) of the high voltage signal is applied to the source of the second P-channel transistor, and the gate (connection point n3) of the second P-channel transistor 14 is the L level (0V).
The P-channel transistor 14 is turned on. Therefore, the connection point n4 is pulled up to the H level (Vddh).

【0035】一方、接続点n1で分岐された信号は、第
2インバータ12を介して反転し、接続点n2はHレベ
ル(Vddl)にプルアップされるので、第2のNチャ
ネルトランジスタ16のソースにはHレベル(Vdd
l)が与えられる。このとき、第2のNチャネルトラン
ジスタ16のゲートには、中間電圧Vrefが印加され
ているので、第2のNチャネルトランジスタ16のゲー
ト・ソース間電圧は、Vref−Vddlとなり、Vr
ef−Vddl<Vtnの関係が成り立っている。ゲー
ト・ソース間電圧が、しきい値電圧Vtnよりも小さい
ので、第2のNチャネルトランジスタ16は非導通状態
となる。
On the other hand, the signal branched at the connection point n1 is inverted via the second inverter 12 and the connection point n2 is pulled up to the H level (Vddl), so that the source of the second N-channel transistor 16 is connected. H level (Vdd
l) is given. At this time, since the intermediate voltage Vref is applied to the gate of the second N-channel transistor 16, the gate-source voltage of the second N-channel transistor 16 becomes Vref-Vddl, which is Vr.
The relationship of ef-Vddl <Vtn is established. Since the gate-source voltage is lower than the threshold voltage Vtn, the second N-channel transistor 16 becomes non-conductive.

【0036】また、第1のPチャネルトランジスタ13
のソースには、Hレベル(Vddh)の電圧が印加され
ていて、第1のPチャネルトランジスタ13のゲート
(接続点n4)は、Hレベル(Vddh)であるので、
第1のPチャネルトランジスタ13は非導通状態とな
る。その結果、外部出力端子OUT(接続点n4)はH
レベル(Vddh)で安定する。
In addition, the first P-channel transistor 13
Since a voltage of H level (Vddh) is applied to the source of, and the gate (connection point n4) of the first P-channel transistor 13 is at H level (Vddh),
The first P-channel transistor 13 is turned off. As a result, the external output terminal OUT (connection point n4) is at H level.
It stabilizes at the level (Vddh).

【0037】このように、実施の形態1のレベルシフト
回路10によれば、第1および第2のNチャネルトラン
ジスタ15、16のゲートに、Vddl<Vref<V
ddl+Vtnの関係を満たしている中間電圧Vref
を印加しているので、第1電源電圧Vddlが、低い場
合であっても、第1および第2のNチャネルトランジス
タ15、16は動作させることができる。そのため、入
力信号を、安定してレベル変換することができるレベル
シフト回路が実現し得る。
As described above, according to the level shift circuit 10 of the first embodiment, Vddl <Vref <V is applied to the gates of the first and second N-channel transistors 15 and 16.
Intermediate voltage Vref satisfying the relationship of ddl + Vtn
Is applied, the first and second N-channel transistors 15 and 16 can be operated even when the first power supply voltage Vddl is low. Therefore, a level shift circuit capable of stably converting the level of the input signal can be realized.

【0038】なお、中間電圧Vrefは、外部から供給
する必要はなく、LSI内部電源電圧のひとつである第
3電源電圧を用いればよい。この第3電源電圧は、第1
電源電圧Vddlよりも大きく、第1電源電圧Vddl
にしきい値電圧Vtnを加えた値よりも小さいものであ
ればよい。それにより、新たに外部より電圧を印加する
必要がないという効果を有する。また、第1電源電圧V
ddlおよび第2電源電圧Vddhの差が小さい場合に
は、第3電源電圧は、第1電源電圧Vddlおよび第2
電源電圧Vddhのどちらよりも大きい値とすればよ
い。
The intermediate voltage Vref does not have to be supplied from the outside, and the third power supply voltage, which is one of the LSI internal power supply voltages, may be used. This third power supply voltage is the first
The first power supply voltage Vddl is higher than the power supply voltage Vddl.
It may be smaller than the value obtained by adding the threshold voltage Vtn to. Thereby, there is an effect that it is not necessary to newly apply a voltage from the outside. Also, the first power supply voltage V
When the difference between ddl and the second power supply voltage Vddh is small, the third power supply voltage is equal to the first power supply voltage Vddl and the second power supply voltage Vddl.
The value may be larger than either of the power supply voltage Vddh.

【0039】(実施の形態2)本発明の実施の形態2に
かかるレベルシフト回路について図を用いて説明する。
図2は、本発明の実施の形態2にかかるレベルシフト回
路を示す回路図である。なお、図1と同様の部品につい
ては、同一の符号を付与する。
(Second Embodiment) A level shift circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a level shift circuit according to the second embodiment of the present invention. It should be noted that the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0040】実施の形態2のレベルシフト回路20は、
実施の形態1のレベルシフト回路10に、中間電圧発生
回路18を付加したものである。その他は、図1のレベ
ルシフト回路10と同一である。
The level shift circuit 20 according to the second embodiment is
An intermediate voltage generating circuit 18 is added to the level shift circuit 10 of the first embodiment. Others are the same as the level shift circuit 10 of FIG.

【0041】中間電圧発生回路18は、ソースフォロア
回路であって、第3のPチャネルトランジスタ17と抵
抗Rによって構成されている。
The intermediate voltage generating circuit 18 is a source follower circuit and is composed of a third P-channel transistor 17 and a resistor R.

【0042】第3のPチャネルトランジスタ17のソー
スは接地されている。第3のPチャネルトランジスタ1
7のゲートには、第1電源電圧Vddlが印加されてい
る。また、第3のPチャネルトランジスタ17のドレイ
ンには、抵抗Rを介して、第2電源電圧Vddhが印加
されている。さらに基板電極とドレインとは接続されて
いる。第3のPチャネルトランジスタ17のドレイン
は、接続点nrで、第1および第2のNチャネルトラン
ジスタ15、16のゲートに接続されている。
The source of the third P-channel transistor 17 is grounded. Third P-channel transistor 1
The first power supply voltage Vddl is applied to the gate of 7. Further, the second power supply voltage Vddh is applied to the drain of the third P-channel transistor 17 via the resistor R. Furthermore, the substrate electrode and the drain are connected. The drain of the third P-channel transistor 17 is connected to the gates of the first and second N-channel transistors 15 and 16 at the connection point nr.

【0043】中間電圧発生回路18は、中間電圧Vre
fを二つの電源電圧VddlとVddhより発生させる
回路である。中間電圧発生回路18から出力された中間
電圧Vrefは、接続点nrを介して、第2のNチャネ
ルトランジスタ15、16のゲートに入力される。第3
のPチャネルトランジスタ17のしきい値電圧をVtp
とすると、中間電圧発生回路18の出力はVddl+|
Vtp|となる。ここで、|Vtp|<Vtnとなるよう
に、第3のPチャネルトランジスタ17のトランジスタ
サイズを設定すると、Vddl<Vddl+|Vtp|<
Vddl+Vtnの関係が満たされる。このような構成
にすることで、中間電圧発生回路18は、実施の形態1
で説明した中間電圧Vrefを出力することができる。
The intermediate voltage generating circuit 18 outputs the intermediate voltage Vre.
This is a circuit for generating f from two power supply voltages Vddl and Vddh. The intermediate voltage Vref output from the intermediate voltage generation circuit 18 is input to the gates of the second N-channel transistors 15 and 16 via the connection point nr. Third
Threshold voltage of the P-channel transistor 17 of Vtp
Then, the output of the intermediate voltage generating circuit 18 is Vddl + |
It becomes Vtp |. If the transistor size of the third P-channel transistor 17 is set so that | Vtp | <Vtn, then Vddl <Vddl + | Vtp | <
The relationship of Vddl + Vtn is satisfied. With such a configuration, the intermediate voltage generating circuit 18 can be used in the first embodiment.
It is possible to output the intermediate voltage Vref described above.

【0044】以上のように、実施の形態2のレベルシフ
ト回路によれば、二つの電源電圧より、中間電圧Vre
fを発生させ得る中間電圧発生回路18を備えているの
で、外部から新たに電圧を印加することなく、第1電源
電圧Vddlが、低下した場合であっても、第1および
第2のNチャネルトランジスタ15、16を動作させる
ことができる。そのため、入力信号を、安定してレベル
変換することができるレベルシフト回路が実現し得る。
As described above, according to the level shift circuit of the second embodiment, the intermediate voltage Vre is calculated from the two power supply voltages.
Since the intermediate voltage generating circuit 18 that can generate f is provided, the first and second N-channels can be generated even if the first power supply voltage Vddl is lowered without newly applying a voltage from the outside. The transistors 15 and 16 can be operated. Therefore, a level shift circuit capable of stably converting the level of the input signal can be realized.

【0045】(実施の形態3)本発明の実施の形態3に
かかるレベルシフト回路について図を用いて説明する。
図3は、本発明の実施の形態3にかかるレベルシフト回
路を示す回路図である。なお、図1、図2と同様の部品
については、同一の符号を付与する。
(Third Embodiment) A level shift circuit according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a level shift circuit according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in FIGS. 1 and 2.

【0046】実施の形態3のレベルシフト回路30は、
実施の形態1のレベルシフト回路10において、実施の
形態2の中間電圧発生回路18とは異なる、中間電圧を
供給するための中間電圧発生回路18aが付加された構
成であり、さらに、第1および第2のNチャネルトラン
ジスタ15、16の基板電極の端子ns1、ns2がG
NDもしくは、GNDよりも低い電位に接続されてい
る。つまり、レベルシフト回路30の第1および第2の
Nチャネルトランジスタ15、16の基板電極には、G
ND以下の電圧がかかっている。
The level shift circuit 30 according to the third embodiment is
The level shift circuit 10 according to the first embodiment is different from the intermediate voltage generation circuit 18 according to the second embodiment in that an intermediate voltage generation circuit 18a for supplying an intermediate voltage is added. The terminals ns1 and ns2 of the substrate electrodes of the second N-channel transistors 15 and 16 are G
It is connected to a potential lower than ND or GND. In other words, the substrate electrodes of the first and second N-channel transistors 15 and 16 of the level shift circuit 30 have G
Voltage below ND is applied.

【0047】第1および第2のNチャネルトランジスタ
15、16の基板電極にGND以下の電圧がかかること
で、これら、第1および第2のNチャネルトランジスタ
15、16には、バックバイアス効果(基板バイアス効
果)が生じる。すなわち、Nチャネルトランジスタのソ
ースと基板電極の電位差が大きい場合には、しきい値電
圧Vtnは大きくなり、ソースと基板電極の電位差が小
さい場合には、しきい値電圧Vtnは小さくなる。
By applying a voltage of GND or lower to the substrate electrodes of the first and second N-channel transistors 15 and 16, these first and second N-channel transistors 15 and 16 have a back bias effect (substrate Bias effect) occurs. That is, when the potential difference between the source and the substrate electrode of the N-channel transistor is large, the threshold voltage Vtn becomes large, and when the potential difference between the source and the substrate electrode is small, the threshold voltage Vtn becomes small.

【0048】第1および第2のNチャネルトランジスタ
15、16の基板電極をGNDに固定したとき、第1お
よび第2のNチャネルトランジスタ15、16のソース
にLレベル(0V)が与えられる場合には、しきい値電
圧Vtnは小さくなる。このときは、第1および第2の
Nチャネルトランジスタ15、16が導通状態であるの
で、動作速度の向上が得られる。
When the substrate electrodes of the first and second N-channel transistors 15 and 16 are fixed to GND, and when the L level (0 V) is applied to the sources of the first and second N-channel transistors 15 and 16, The threshold voltage Vtn becomes smaller. At this time, since the first and second N-channel transistors 15 and 16 are in the conductive state, the operating speed can be improved.

【0049】逆に、第1および第2のNチャネルトラン
ジスタ15、16のソースにHレベル(Vddl)が与
えられる場合には、しきい値電圧Vtnは大きくなる。
このときは、第1および第2のNチャネルトランジスタ
15、16が非導通状態であるので、リーク電流が減少
し、低消費電力化が実現する。
Conversely, when the H level (Vddl) is applied to the sources of the first and second N-channel transistors 15 and 16, the threshold voltage Vtn increases.
At this time, since the first and second N-channel transistors 15 and 16 are in the non-conducting state, the leak current is reduced and the power consumption is reduced.

【0050】さらに、第1および第2のNチャネルトラ
ンジスタ15、16の基板電極を固定せずに、GNDま
たはGNDよりも小さい値に変化させることで、さらに
性能が向上する。すなわち、第1および第2のNチャネ
ルトランジスタ15、16が導通状態である場合には、
それぞれの基板電極にかかる電圧をGNDとし、第1お
よび第2のNチャネルトランジスタ15、16が非導通
状態である場合には、それぞれの基板電極にかかる電圧
をGNDよりも小さくすれば、導通状態での動作速度の
向上および非導通状態での消費電力の低下が顕著に表れ
る。したがって、このような場合に、レベルシフト回路
は高特性となる。
Further, by fixing the substrate electrodes of the first and second N-channel transistors 15 and 16 without fixing them and changing them to GND or a value smaller than GND, the performance is further improved. That is, when the first and second N-channel transistors 15 and 16 are conductive,
When the voltage applied to each substrate electrode is GND and the first and second N-channel transistors 15 and 16 are non-conducting, if the voltage applied to each substrate electrode is smaller than GND, the conducting state is achieved. The remarkable improvement in the operating speed of the device and the reduction of the power consumption in the non-conduction state. Therefore, in such a case, the level shift circuit has high characteristics.

【0051】中間電圧発生回路18aは、実施の形態2
の中間電圧発生回路18の抵抗Rの代りに、第4のPチ
ャネルトランジスタ19を第3のPチャネルトランジス
タ17に接続した構成とされる。第3のPチャネルトラ
ンジスタ17のゲートには、第1電源電圧Vddlが印
加され、ソースは接地され、基板電極とドレインとが接
続されている。また、第4のPチャネルトランジスタ1
9の基板電極とソースは接続されていて、第2の電源電
圧Vddhが印加されている。第4のPチャネルトラン
ジスタ19のゲートは、ドレインと接続され、さらに、
第3のPチャネルトランジスタ17のドレインと基板電
極に接続されている。第3のPチャネルトランジスタ1
7のドレインは、接続点nrで、第1および第2のNチ
ャネルトランジスタ15、16のゲートに接続されてい
る。
The intermediate voltage generating circuit 18a is the same as the second embodiment.
Instead of the resistor R of the intermediate voltage generating circuit 18, the fourth P-channel transistor 19 is connected to the third P-channel transistor 17. The first power supply voltage Vddl is applied to the gate of the third P-channel transistor 17, the source is grounded, and the substrate electrode and the drain are connected. Also, the fourth P-channel transistor 1
The substrate electrode of 9 and the source are connected, and the second power supply voltage Vddh is applied. The gate of the fourth P-channel transistor 19 is connected to the drain, and
The drain of the third P-channel transistor 17 is connected to the substrate electrode. Third P-channel transistor 1
The drain of 7 is connected to the gates of the first and second N-channel transistors 15 and 16 at a connection point nr.

【0052】中間電圧発生回路18aは、第4のPチャ
ネルトランジスタ19を実施の形態2の抵抗Rの代りに
用いることによって、実施の形態2で説明した中間電圧
発生回路18と同様に、中間電圧Vrefを接続点nr
に発生させることができる。
The intermediate voltage generating circuit 18a uses the fourth P-channel transistor 19 instead of the resistor R of the second embodiment, so that the intermediate voltage generating circuit 18a has the same intermediate voltage as the intermediate voltage generating circuit 18 described in the second embodiment. Connect Vref to connection point nr
Can be generated.

【0053】したがって、二つの電源電圧より、中間電
圧Vrefを発生させることができるので、第1電源電
圧Vddlが低下した場合であっても、第1および第2
のNチャネルトランジスタ15、16を動作させること
ができる。
Therefore, since the intermediate voltage Vref can be generated from the two power supply voltages, even if the first power supply voltage Vddl is lowered, the first and second power supply voltages are reduced.
The N-channel transistors 15 and 16 can be operated.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように、本発明のレベルシフト回
路によれば、Nチャネルトランジスタのソースに、デジ
タル信号が入力されるCMOSレベルシフト回路におい
て、Nチャネルトランジスタのゲートにはバイアス電圧
が入力され、バイアス電圧は、デジタル信号のハイレベ
ルの電圧よりも高く、かつ、デジタル信号のハイレベル
の電圧にNチャネルトランジスタのしきい値電圧を加え
た値よりも低いようにしているので、前記Nチャネルト
ランジスタは、前記デジタル信号の電圧が低下しても動
作させることができる。それにより、入力信号を安定に
レベル変換することができるレベルシフト回路が実現で
きる。
As described above, according to the level shift circuit of the present invention, in the CMOS level shift circuit in which the digital signal is input to the source of the N-channel transistor, the bias voltage is input to the gate of the N-channel transistor. The bias voltage is set to be higher than the high level voltage of the digital signal and lower than the value obtained by adding the threshold voltage of the N-channel transistor to the high level voltage of the digital signal. The channel transistor can be operated even when the voltage of the digital signal drops. As a result, a level shift circuit capable of converting the level of the input signal in a stable manner can be realized.

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

【図1】 本発明の実施の形態1にかかるレベルシフト
回路を示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a level shift circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態2にかかるレベルシフト
回路を示す回路図
FIG. 2 is a circuit diagram showing a level shift circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態3にかかるレベルシフト
回路を示す回路図
FIG. 3 is a circuit diagram showing a level shift circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 従来のレベルシフト回路を示す回路図FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional level shift circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20、30、100 レベルシフト回路 11、21 第1のインバータ回路 12、22 第2のインバータ回路 13、23 第1のPチャネルトランジスタ 14、24 第2のPチャネルトランジスタ 15、25 第1のNチャネルトランジスタ 16、26 第2のNチャネルトランジスタ 17 第3のPチャネルトランジスタ 19 第4のPチャネルトランジスタ 18、18a 中間電圧発生回路 n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n
r 接続点 ns1、ns2 端子 IN 外部入力端子 OUT 外部出力端子
10, 20, 30, 100 Level shift circuit 11, 21 First inverter circuit 12, 22 Second inverter circuit 13, 23 First P-channel transistor 14, 24 Second P-channel transistor 15, 25 First N-channel transistor 16, 26 Second N-channel transistor 17 Third P-channel transistor 19 Fourth P-channel transistor 18, 18a Intermediate voltage generation circuit n1, n2, n3, n4, n5, n6, n7, n8, n
r Connection point ns1, ns2 Terminal IN External input terminal OUT External output terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生駒 平治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 野尻 尚紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5J056 AA00 AA32 BB18 CC00 CC21 DD13 DD29 EE03 EE04 EE07 FF06 FF08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Heiji Ikoma             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Naoki Nojiri             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5J056 AA00 AA32 BB18 CC00 CC21                       DD13 DD29 EE03 EE04 EE07                       FF06 FF08

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Nチャネルトランジスタのソースに、デ
ジタル信号が入力されるCMOSレベルシフト回路にお
いて、 前記Nチャネルトランジスタのゲートにはバイアス電圧
が入力され、前記バイアス電圧は、前記デジタル信号の
ハイレベルの電圧よりも高く、かつ、前記デジタル信号
のハイレベルの電圧に前記Nチャネルトランジスタのし
きい値電圧を加えた値よりも低いことを特徴とするCM
OSレベルシフト回路。
1. A CMOS level shift circuit in which a digital signal is input to a source of an N-channel transistor, a bias voltage is input to a gate of the N-channel transistor, and the bias voltage is a high level of the digital signal. CM which is higher than the voltage and lower than the value obtained by adding the threshold voltage of the N-channel transistor to the high level voltage of the digital signal.
OS level shift circuit.
【請求項2】 前記バイアス電圧は、電源電圧のうちの
1つであることを特徴とする請求項1に記載のCMOS
レベルシフト回路。
2. The CMOS according to claim 1, wherein the bias voltage is one of power supply voltages.
Level shift circuit.
【請求項3】 第1のNチャネルトランジスタと第2の
Nチャネルトランジスタと第1のPチャネルトランジス
タと第2のPチャネルトランジスタとを備えたCMOS
レベルシフト回路であって、 第1のNチャネルトランジスタのドレインは、前記第1
のPチャネルトランジスタのドレインおよび前記第2の
Pチャネルトランジスタのゲートに接続され、 第2のNチャネルトランジスタのドレインは、前記第2
のPチャネルトランジスタのドレイン、前記第1のPチ
ャネルトランジスタのゲートおよび外部出力端子に接続
され、 第1のNチャネルトランジスタのソースには、外部入力
端子より入力された、第1電源電圧をハイレベル、接地
電圧をローレベルとするデジタル信号の反転信号が入力
され、 第2のNチャネルトランジスタのソースには、前記デジ
タル信号が入力され、 前記第1のNチャネルトランジスタおよび前記第2のN
チャネルトランジスタのそれぞれのゲートは、第1電源
電圧よりも高く、かつ第1電源電圧に前記第1のNチャ
ネルトランジスタおよび第2のNチャネルトランジスタ
のしきい値電圧を加えた値よりも低い値のバイアス電圧
が入力され、 第1のPチャネルトランジスタおよび第2のPチャネル
トランジスタのそれぞれのソースには第2電源電圧が入
力されていることを特徴とするCMOSレベルシフト回
路。
3. A CMOS comprising a first N-channel transistor, a second N-channel transistor, a first P-channel transistor and a second P-channel transistor.
In the level shift circuit, the drain of the first N-channel transistor is the first
Connected to the drain of the P-channel transistor and the gate of the second P-channel transistor, and the drain of the second N-channel transistor is connected to the second
Connected to the drain of the P-channel transistor, the gate of the first P-channel transistor and the external output terminal, and the source of the first N-channel transistor receives the high level of the first power supply voltage input from the external input terminal. An inverted signal of a digital signal whose ground voltage is at a low level is input, the digital signal is input to a source of the second N-channel transistor, the first N-channel transistor and the second N-channel transistor are input.
The gate of each of the channel transistors has a value higher than the first power supply voltage and lower than a value obtained by adding the threshold voltages of the first N-channel transistor and the second N-channel transistor to the first power supply voltage. A CMOS level shift circuit, wherein a bias voltage is input, and a second power supply voltage is input to respective sources of the first P-channel transistor and the second P-channel transistor.
【請求項4】 前記バイアス電圧には、前記第1電源電
圧および前記第2電源電圧のどちらよりも高い第3電源
電圧を用いたことを特徴とする請求項3に記載のCMO
Sレベルシフト回路。
4. The CMO according to claim 3, wherein a third power supply voltage higher than either the first power supply voltage or the second power supply voltage is used as the bias voltage.
S level shift circuit.
【請求項5】 前記バイアス電圧は、中間電圧発生回路
の出力であり、前記中間電圧発生回路は、ゲートに前記
第1電源電圧が接続されている第3のPチャネルトラン
ジスタを有するソースフォロア回路であることを特徴と
する請求項3に記載のCMOSレベルシフト回路。
5. The bias voltage is an output of an intermediate voltage generation circuit, and the intermediate voltage generation circuit is a source follower circuit having a third P-channel transistor whose gate is connected to the first power supply voltage. The CMOS level shift circuit according to claim 3, wherein the CMOS level shift circuit is provided.
【請求項6】 前記第1のNチャネルトランジスタの基
板電極と前記第2のNチャネルトランジスタの基板電極
とにかかる電圧は、接地電圧以下であって、 前記電圧の片方または両方は、接地電圧よりも低いこと
を特徴とする請求項3に記載のCMOSレベルシフト回
路。
6. The voltage applied to the substrate electrode of the first N-channel transistor and the substrate electrode of the second N-channel transistor is equal to or lower than the ground voltage, and one or both of the voltages is higher than the ground voltage. 4. The CMOS level shift circuit according to claim 3, wherein
【請求項7】 前記第1のNチャネルトランジスタの基
板電極にかかる電圧は、前記第1のNチャネルトランジ
スタが導通時には接地電圧よりも低く、前記第1のNチ
ャネルトランジスタが非導通時には接地電圧となり、 前記第2のNチャネルトランジスタの基板電極にかかる
電圧は、前記第2のNチャネルトランジスタが導通時に
は接地電圧よりも低く、前記第2のNチャネルトランジ
スタが非導通時には接地電圧となることを特徴とする請
求項6に記載のCMOSレベルシフト回路。
7. The voltage applied to the substrate electrode of the first N-channel transistor is lower than the ground voltage when the first N-channel transistor is on, and is the ground voltage when the first N-channel transistor is off. The voltage applied to the substrate electrode of the second N-channel transistor is lower than the ground voltage when the second N-channel transistor is on, and is the ground voltage when the second N-channel transistor is off. The CMOS level shift circuit according to claim 6.
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