JP2004064632A - Level shifting circuit - Google Patents

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Kiyotoshi Shirai
白井 聖敏
Isamu Iwasaki
岩崎 勇
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a level shifting circuit capable of performing level shifting from a low voltage system to a high voltage system in a wide voltage range while suppressing the reduction of operating speed and the increase of power consumption. <P>SOLUTION: When a node N2 changes from a high level to a low level, a p-type MOS transistor Qp8 becomes an opening state, and a connection between the node N2 and a node N2 is disconnected, which leads to a high impedance between the node N4 and a supply line of power source voltage VDDH. In the similar manner, when a node N1 changes from the high level to the low level, a p-type MOS transistor Qp7 becomes the opening state, and a connection between the node N1 and a node N3 is disconnected, which leads to a high impedance between the node N3 and the supply line of power source voltage VDDH. Thus, voltage reduction of the node N3 and the node N4 is accelerated, which increases the speed of a level shifting operation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレベルシフト回路に係り、特に、低電圧系の信号を高電圧系の信号へレベル・アップするためのレベルシフト回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
集積回路の内部に用いられる電源電圧は、半導体製造プロセスの進展に伴ってますます低電圧化する傾向にあり、近年では1Vを下回る集積回路も珍しいものではなくなりつつある。ただし、まだ多くの集積回路では3.3V程度の電源電圧が使用されているため、集積回路間で信号を授受するための外部インターフェース回路に用いられる電源電圧については、あまり低電圧化が進んでいない。そのため、集積回路中における低電圧系の回路と外部インターフェース回路との間で信号を受け渡す場合、低電圧系の信号を高電圧系の信号へレベル・アップするためのレベルシフト回路が必要になる。
【0003】
図5は、低電圧系の信号を高電圧系の信号へレベル・アップするための一般的なレベルシフト回路の一例を示す回路図である。
図5に示すレベルシフト回路LSは、n型MOSトランジスタQnA、n型MOSトランジスタQnB、p型MOSトランジスタQpAおよびp型MOSトランジスタQpBを有する。
【0004】
n型MOSトランジスタQnAは、ノードN_Aと基準電圧VSSの供給線との間に接続される。n型MOSトランジスタQnBは、ノードN_Bと基準電圧VSSの供給線との間に接続される。p型MOSトランジスタQpAは、ノードN_Aと電源電圧VDDHの供給線との間に接続される。p型MOSトランジスタQpBは、ノードN_Bと電源電圧VDDHの供給線との間に接続される。p型MOSトランジスタQpAのゲート端子はノードN_Bに接続され、p型MOSトランジスタQpBのゲート端子はノードN_Aに接続される。
【0005】
このレベルシフト回路LSには、互いに反対の論理レベル(ハイレベルまたはローレベル)を有する低電圧系の信号SL1および信号SL2が入力されており、レベルシフト回路LSにおいてこの信号がレベル・アップされて、高電圧系の信号SHに変換される。
信号SL1は、低電圧系の入力信号Sinが低電圧系の電源電圧VDDLで動作するインバータ回路INV_Aにおいて論理反転されて生成された信号であり、n型MOSトランジスタQnAのゲート端子に入力される。
信号SL2は、インバータ回路INV_Aの出力信号が低電圧系の電源電圧VDDLで動作するインバータ回路INV_Bにおいて論理反転されて生成された信号であり、n型MOSトランジスタQnBのゲート端子に入力される。
信号SHは、レベルシフト回路LSのノードN_Bから出力される。図5に示す例では、この信号SHが高電圧系の電源電圧VDDHで動作するインバータ回路INV_Cにおいて論理反転されて、出力信号Soutが生成されている。
【0006】
上述したレベルシフト回路LSの動作について、入力信号Sinの論理レベルがローレベルからハイレベルへ変化する場合を例に、4つの状態に分けて説明する。
【0007】
初期状態:
入力信号Sinがローレベルであるため、信号SL1はハイレベル、信号SL2はローレベルになっており、n型MOSトランジスタQnAおよびp型MOSトランジスタQpBは導通し、n型MOSトランジスタQnBおよびp型MOSトランジスタQpAは開放している。信号SHは、p型MOSトランジスタQpBが導通しているため、電源電圧VDDHに近い電圧でハイレベルになっている。
【0008】
状態1:
入力信号Sinがローレベルからハイレベルへ変化すると、信号SL1はローレベルになるので、n型MOSトランジスタQnAは低インピーダンス状態から高インピーダンス状態へ変化する。またこの時、信号SL2はハイレベルになるので、n型MOSトランジスタQnBは高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へ変化する。
【0009】
状態2:
ノードN_Bには、p型MOSトランジスタQpBとn型MOSトランジスタQnBとの抵抗比に応じて電源電圧VDDHが分圧された電圧が生じている。n型MOSトランジスタQnBが低インピーダンス状態へ変化すると、この分圧電圧が基準電圧VSSへ向かって低下するので、p型MOSトランジスタQpAはゲート電圧を引き下げられて、高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へ変化する。
【0010】
状態3:
p型MOSトランジスタQpAが低インピーダンス状態へ変化すると、ノードN_Aの電圧は電源電圧VDDHへ向かって上昇する。これにより、p型MOSトランジスタQpBはゲート電圧を引き上げられるため、インピーダンスが高くなる。p型MOSトランジスタQpBのインピーダンスが高くなると、ノードN_Bに生じた分圧電圧が更に低下し、p型MOSトランジスタQpAのインピーダンスが更に低下する。こうして、p型MOSトランジスタQpAの低インピーダンス状態への変化と、p型MOSトランジスタQpBの高インピーダンス状態への変化が加速され、ノードNBの電圧は電源電圧VDDHに近いハイレベルから基準電圧VSSに近いローレベルへ向かって急速に低下する。
【0011】
状態4:
ノードNBの電圧が、インバータ回路INV_Cのしきい電圧よりも下回ると、インバータ回路INV_Cの出力信号Soutはローレベルからハイレベルへ変化する。
このようにして、レベルシフト回路LSにより低電圧系の信号が高電圧系の信号へレベルシフトされる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図5に示すレベルシフト回路LSが安定して動作するためには、信号SHの論理レベルを反転させる際の初期において、p型MOSトランジスタ(QpA,QpB)のインピーダンスに対しn型MOSトランジスタ(QnA,QnB)のインピーダンスを十分低くする必要がある。そのためは、n型MOSトランジスタ(QnA,QnB)のゲート端子に、しきい電圧よりも十分大きな電圧を供給する必要がある。
【0013】
一方、トランジスタのサイズの微細化と集積度の向上が進むにつれて、トランジスタのしきい電圧はゲート耐圧の制約を受けるようになってきている。すなわち、ゲート耐圧の高いトランジスタはこれの低いトランジスタに比べてしきい電圧を低く抑えることが難しくなってきている。汎用的な半導体製造プロセスでは、ゲート耐圧の高いトランジスタのしきい電圧が、ゲート耐圧の高いトランジスタのしきい電圧に比べて高い値に設定されている場合が多い。
【0014】
したがって、図5に示すレベルシフト回路LSでは、低電圧系と高電圧系の電圧差が大きくなると、ゲート耐圧の高いトランジスタが用いられるn型MOSトランジスタQnAおよびn型MOSトランジスタQnBのしきい電圧が、インバータ回路INV_Aおよびインバータ回路INV_Bのハイレベル時の出力電圧に比べて相対的に高くなってしまい、n型MOSトランジスタQnAおよびn型MOSトランジスタQnBのインピーダンスを十分に低くすることができなくなる。
【0015】
この状態になると、論理レベルの反転が起こる際の正帰還動作が十分に働かなくなるため、論理レベルの反転が開始してから安定状態に達するまでの期間が急激に長くなり、動作速度が低下してしまう不利益が生じる。
また、レベルシフト回路LSの出力信号SHのレベルが長時間不安定な状態になると、電源電圧VDDHから基準電圧VSSに流れる貫通電流が大きくなるため消費電力が増加してしまう不利益や、ホット・キャリアの影響によりトランジスタの特性の劣化が加速されて、回路の信頼性が損なわれてしまう不利益が生じる。
【0016】
こうした不利益を回避するために、たとえば、n型MOSトランジスタ(QnA,QnB)のチャネル幅を広くすることによって導通時のインピーダンスを低くする方法が考えられるが、この方法では電源電圧の低電圧化とともにレベルシフト回路の面積を非常に大きくしなくてはならない問題がある。
また、p型MOSトランジスタ(QpA,QpB)の導通時のインピーダンスを高くして、ノードN_AおよびノードN_Bに発生させる分圧電圧を高くする方法も考えられるが、この方法ではレベルシフト回路の出力信号をローレベルからハイレベルへ変化させる時間が長くなってしまう問題がある。
【0017】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作速度の低下や消費電力の増加を抑制しながら、広い電圧範囲で低電圧系から高電圧系へのレベル・シフトを行うことができるレベルシフト回路を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のレベルシフト回路は、第1の振幅をもつ入力信号に応じて、上記第1の振幅より大きい第2の振幅をもつ信号を出力するレベルシフト回路であって、上記第2の振幅をもつ信号が出力される第1のノードおよび第2のノードと、上記第1のノードと基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号が入力された第1導電型の第1の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第1のノードと電源電圧の供給線との間に接続された第2導電型の第2の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第2のノードと上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号の論理レベルが反転された反転入力信号が入力された第1導電型の第3の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第2のノードと上記電源電圧の供給線との間に接続された第2導電型の第4の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第4の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号が入力された第1導電型の第5の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第2の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記反転入力信号が入力された第1導電型の第6の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第1のノードと上記第4の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子との間に接続された第2導電型の第7の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第2のノードと上記第2の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子との間に接続された第2導電型の第8の絶縁ゲート型トランジスタと、上記入力信号と同一の論理レベルの第1の信号を上記第7の絶縁ゲート型トランジスタに出力する第1の信号出力回路と、上記反転入力信号と同一の論理レベルの第2の信号を上記第8の絶縁ゲート型トランジスタに出力する第2の信号出力回路とを有する。
【0019】
本発明のレベルシフト回路によれば、入力信号に応じて第1および第5の絶縁ゲート型トランジスタが低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化する場合、反転入力信号に応じて第3および第6の絶縁ゲート型トランジスタは高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に変化する。また、入力信号と同一論理レベルの第1の信号に応じて、第7の絶縁ゲート型トランジスタは高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に変化し、反転入力信号と同一論理レベルの第2の信号に応じて、第8の絶縁ゲート型トランジスタは低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化する。第8の絶縁ゲート型トランジスタが高インピーダンス状態になると、第2の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と電源電圧の供給線との間のインピーダンスが高くなるので、第6の絶縁ゲート型トランジスタの低いインピーダンスにより、このゲート端子の電圧は基準電圧に向かって急速に低下する。これにより、第2の絶縁ゲート型トランジスタが低インピーダンス状態に変化し、第1のノードの電圧は電源電圧に近いレベルへ急速に上昇する。また、第2の絶縁ゲート型トランジスタおよび第7の絶縁ゲート型トランジスタを介して供給される電源電圧により、第4の絶縁ゲート型トランジスタは急速に高インピーダンス状態に変化するため、第4の絶縁ゲート型トランジスタと第3の絶縁ゲート型トランジスタとのインピーダンスの比で決まる第2のノードの電圧は、基準電圧に近いレベルへ急速に低下する。
入力信号に応じて第1および第5の絶縁ゲート型トランジスタが高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に変化する場合も同様である。この場合、反転入力信号に応じて第3および第6の絶縁ゲート型トランジスタは低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化する。また、入力信号と同一論理レベルの第1の信号に応じて、第7の絶縁ゲート型トランジスタは低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化し、反転入力信号と同一論理レベルの第2の信号に応じて、第8の絶縁ゲート型トランジスタは高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に変化する。第7の絶縁ゲート型トランジスタが高インピーダンス状態になると、第4の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と電源電圧の供給線との間のインピーダンスが高くなるので、第5の絶縁ゲート型トランジスタの低いインピーダンスにより、このゲート端子の電圧は基準電圧に向かって急速に低下する。これにより、第4の絶縁ゲート型トランジスタが低インピーダンス状態に変化し、第2のノードの電圧は電源電圧に近いレベルへ急速に上昇する。また、第4の絶縁ゲート型トランジスタおよび第8の絶縁ゲート型トランジスタを介して供給される電源電圧により、第2の絶縁ゲート型トランジスタは急速に高インピーダンス状態に変化するため、第2の絶縁ゲート型トランジスタと第1の絶縁ゲート型トランジスタとのインピーダンスの比で決まる第1のノードの電圧は、基準電圧に近いレベルへ急速に低下する。
【0020】
また、上記第1の信号出力回路は、上記第1の信号の出力端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記反転入力信号が入力された第1導電型の第9の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第1の信号の出力端子と上記電源電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記第2の信号が入力された第2導電型の第10の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第10の絶縁ゲート型トランジスタと上記電源電圧の供給線との接続ライン上に挿入された第1の負荷回路とを含んでも良い。上記第2の信号出力回路は、上記第2の信号の出力端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号が入力された第1導電型の第11の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第2の信号の出力端子と上記電源電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記第1の信号が入力された第2導電型の第12の絶縁ゲート型トランジスタと、上記第12の絶縁ゲート型トランジスタと上記電源電圧の供給線との接続ライン上に挿入された第2の負荷回路とを含んでも良い。
【0021】
また、上記第2の絶縁ゲート型トランジスタおよび上記第4の絶縁ゲート型トランジスタと上記電源電圧の供給線との接続ライン上に挿入され、ゲート端子に所定の電圧が供給された第2導電型の第13の絶縁ゲート型トランジスタを含んでも良い。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の4つの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図である。
図1に示すレベルシフト回路100は、n型MOSトランジスタQn1、p型MOSトランジスタQp2、n型MOSトランジスタQn3、p型MOSトランジスタQp4、n型MOSトランジスタQn5、n型MOSトランジスタQn6、p型MOSトランジスタQp7、p型MOSトランジスタQp8、第1の信号出力回路11および第2の信号出力回路12を有する。
第1の信号出力回路11は、n型MOSトランジスタQn9、p型MOSトランジスタQp10、p型MOSトランジスタQp14およびp型MOSトランジスタQp15を含む。
第2の信号出力回路12は、n型MOSトランジスタQn11、p型MOSトランジスタQp12、p型MOSトランジスタQp16およびp型MOSトランジスタQp17を含む。
n型MOSトランジスタQn1は、本発明の第1の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp2は、本発明の第2の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQn3は、本発明の第3の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp4は、本発明の第4の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQn5は、本発明の第5の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQn6は、本発明の第6の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp7は、本発明の第7の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp8は、本発明の第8の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQn9は、本発明の第9の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp10は、本発明の第10の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
n型MOSトランジスタQn11は、本発明の第11の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp12は、本発明の第12の絶縁ゲート型トランジスタの一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp14およびp型MOSトランジスタQp15で構成された回路は、本発明の第1の負荷回路の一実施形態である。
p型MOSトランジスタQp16およびp型MOSトランジスタQp17で構成された回路は、本発明の第2の負荷回路の一実施形態である。
【0023】
レベルシフト回路100の上述した構成要素の接続関係を説明する。
n型MOSトランジスタQn1は、ノードN1と基準電圧VSSの供給線との間に接続され、ゲート端子に低電圧系の信号SL1が入力される。
p型MOSトランジスタQp2は、ノードN1と高電圧系の電源電圧VDDHの供給線との間に接続される。
n型MOSトランジスタQn3は、ノードN2と基準電圧VSSの供給線との間に接続され、ゲート端子に低電圧系の信号SL2が入力される。
p型MOSトランジスタQp4は、ノードN2と電源電圧VDDHの供給線との間に接続される。
n型MOSトランジスタQn5は、p型MOSトランジスタQp4のゲート端子と基準電圧VSSの供給線との間に接続され、ゲート端子に信号SL1が入力される。
n型MOSトランジスタQn6は、p型MOSトランジスタQp2のゲート端子と基準電圧VSSの供給線との間に接続され、ゲート端子に信号SL2が入力される。
p型MOSトランジスタQp7は、ノードN1とp型MOSトランジスタQp4のゲート端子との間に接続される。
p型MOSトランジスタQp8は、ノードN2とp型MOSトランジスタQp2のゲート端子との間に接続される。
【0024】
n型MOSトランジスタQn9は、ノードN5と基準電圧VSSの供給線との間に接続され、ゲート端子に信号SL2が入力される。
p型MOSトランジスタQp10は、ノードN5と電源電圧VDDHの供給線との間に接続され、ゲート端子がノードN6に接続される。
また、p型MOSトランジスタQp10と電源電圧VDDHの供給線との接続ライン上には、p型MOSトランジスタQp14およびp型MOSトランジスタQp15の直列回路が挿入される。p型MOSトランジスタQp15のゲート端子は、p型MOSトランジスタQp15とp型MOSトランジスタQp14との接続点に接続される。p型MOSトランジスタQp14のゲート端子は、p型MOSトランジスタQp14とp型MOSトランジスタQp10との接続点に接続される。
【0025】
n型MOSトランジスタQn11は、ノードN6と基準電圧VSSの供給線との間に接続され、ゲート端子に信号SL1が入力される。
p型MOSトランジスタQp12は、ノードN6と電源電圧VDDHの供給線との間に接続され、ゲート端子がノードN5に接続される。
また、p型MOSトランジスタQp12と電源電圧VDDHの供給線との接続ライン上には、p型MOSトランジスタQp16およびp型MOSトランジスタQp17の直列回路が挿入される。p型MOSトランジスタQp17のゲート端子は、p型MOSトランジスタQp17とp型MOSトランジスタQp16との接続点に接続される。p型MOSトランジスタQp16のゲート端子は、p型MOSトランジスタQp16とp型MOSトランジスタQp12との接続点に接続される。
【0026】
このレベルシフト回路100には、互いに反対の論理レベルを有する低電圧系の信号SL1および信号SL2が入力されており、レベルシフト回路100においてこの信号がレベル・アップされて、高電圧系の信号SHに変換される。
信号SL1は、低電圧系の入力信号Sinが低電圧系の電源電圧VDDLで動作するインバータ回路INV1において論理反転されて生成された信号であり、n型MOSトランジスタQn1、n型MOSトランジスタQn5およびn型MOSトランジスタQn11のゲート端子に入力される。
信号SL2は、インバータ回路INV1の出力信号が低電圧系の電源電圧VDDLで動作するインバータ回路INV2において論理反転されて生成された信号であり、n型MOSトランジスタQn3、n型MOSトランジスタQn6およびn型MOSトランジスタQn9のゲート端子に入力される。
信号SHは、レベルシフト回路100のノードN2から出力される。図1に示す例では、この信号SHが高電圧系の電源電圧VDDHで動作するインバータ回路INV3において論理反転されて、出力信号Soutが生成されている。
【0027】
上述したレベルシフト回路100の動作について、入力信号Sinの論理レベルがローレベルからハイレベルへ変化する場合を例に、6つの状態に分けて説明する。
【0028】
初期状態:
入力信号Sinがローレベルの初期状態において、レベルシフト回路100の各トランジスタの状態は次のようになっている。
(n型MOSトランジスタQn1,Qn5,Qn11・・・導通)
信号SL1がハイレベルであるため、導通状態になっている。
(n型MOSトランジスタQn3,Qn6,Qn9・・・開放)
信号SL2がローレベルであるため、開放状態になっている。
(p型MOSトランジスタQp10・・・導通)
n型MOSトランジスタQn11が導通状態のため、ゲート電圧が基準電圧VSSまで引き下げられて、導通状態になっている。
(p型MOSトランジスタQp12・・・開放)
n型MOSトランジスタQn9が開放状態、p型MOSトランジスタQp10が導通状態のため、ノードN5の電圧が電源電圧VDDHに向かって引き上げられて、開放状態になっている。
(p型MOSトランジスタQp8・・・導通)
n型MOSトランジスタQn11が導通状態のため、ゲート電圧が基準電圧VSSまで引き下げられて、導通状態になっている。
(p型MOSトランジスタQp7・・・開放)
n型MOSトランジスタQn9が開放状態、p型MOSトランジスタQp10が導通状態のため、ノードN5の電圧が電源電圧VDDHに向かって引き上げられて、開放状態になっている。
(p型MOSトランジスタQp4・・・導通)
n型MOSトランジスタQn5が導通状態であるため、ゲート電圧が基準電圧VSSまで引き下げられて、導通状態になっている。
(n型MOSトランジスタQn2・・・開放)
n型MOSトランジスタQn3およびn型MOSトランジスタQn6が開放状態、p型MOSトランジスタQp4およびp型MOSトランジスタQp8が導通状態のため、ゲート電圧が電源電圧VDDHに向かって引き上げられて、開放状態になっている。
【0029】
状態1:
入力信号Sinがローレベルからハイレベルへ変化すると、n型MOSトランジスタQn1、n型MOSトランジスタQn5およびn型MOSトランジスタQn11が低インピーダンス状態から高インピーダンス状態へ変化する。また、n型MOSトランジスタQn3、n型MOSトランジスタQn6およびn型MOSトランジスタQn9が高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へ変化する。
【0030】
状態2:
ノードN2には、p型MOSトランジスタQp4とn型MOSトランジスタQn3との抵抗比に応じて電源電圧VDDHが分圧された電圧が生じている。n型MOSトランジスタQn3が低インピーダンス状態へ変化すると、この分圧電圧は基準電圧VSSに向かって低下するが、p型MOSトランジスタQp4のインピーダンスがまだ低い状態なので、その電圧低下速度はあまり速くない。
また、n型MOSトランジスタQn6が低インピーダンス状態へ変化すると、p型MOSトランジスタQp2のゲート電圧が引き下げられるので、p型MOSトランジスタQp2は低インピーダンス状態へ変化し、ノードN1の電圧は電源電圧VDDHに向かって上昇する。
n型MOSトランジスタQn9が低インピーダンス状態へ変化すると、ノードN5の電圧が引き下げられるので、p型MOSトランジスタQp12は低インピーダンス状態へ変化し、ノードN6の電圧は電源電圧VDDHに向かって上昇する。
【0031】
状態3:
ノードN5の電圧が低下し、p型MOSトランジスタQp12が低インピーダンス状態へ変化することにより、ノードN6の電圧が電源電圧VDDHに向かって上昇すると、p型MOSトランジスタQp10のゲート電圧が引き上げられるため、p型MOSトランジスタQp10が高インピーダンス状態へ変化し、ノードN5の電圧が更に低下する。このような正帰還動作によって、ノードN5の電圧低下およびノードN6の電圧上昇が加速される。
ノードN5の電圧低下に伴ってp型MOSトランジスタQp7は急速に低インピーダンス状態に変化し、ノードN6の電圧上昇に伴ってp型MOSトランジスタQp8は急速に高インピーダンス状態に変化する。
【0032】
状態4:
p型MOSトランジスタQp8が高インピーダンス状態になると、ノードN4はp型MOSトランジスタQp4から切り離された状態になるので、ノードN4と電源電圧VDDHの供給線との間のインピーダンスが高くなる。このため、ノードN4の電圧低下が加速され、p型MOSトランジスタQp2は急速に低インピーダンス状態になる。
【0033】
状態5:
p型MOSトランジスタQp2が低インピーダンス状態になると、ノードN3がp型MOSトランジスタQp2およびp型MOSトランジスタQp7を介して電源電圧VDDHの供給線に接続されることになり、p型MOSトランジスタQp4のゲート電圧が上昇して、そのインピーダンスが高くなる。このため、p型MOSトランジスタQp4およびn型MOSトランジスタQn3の抵抗比で決まるノードN2の電圧は急速に低下する。
【0034】
状態6:
ノードN2の電圧が、インバータ回路INV3のしきい電圧よりも下回ると、インバータ回路INV3の出力信号Soutはローレベルからハイレベルへ変化する。
【0035】
以上説明したように、図1のレベルシフト回路100によれば、ノードN2がハイレベルからローレベルへ変化する際に、p型MOSトランジスタQp8が開放状態になってノードN2とノードN4との接続が切り離され、ノードN4と電源電圧VDDHの供給線との間のインピーダンスが高くなる。同様に、ノードN1がハイレベルからローレベルへ変化する際に、p型MOSトランジスタQp7が開放状態になってノードN1とノードN3との接続が切り離され、ノードN3と電源電圧VDDHの供給線との間のインピーダンスが高くなる。
したがって、低電圧系と高電圧系の電圧差が大きいために、信号SL1および信号SL2のハイレベル時の電圧をn型MOSトランジスタQn5およびn型MOSトランジスタQn6のしきい電圧に比べて十分に大きくすることができず、これらのトランジスタの導通インピーダンスを小さくすることができない場合でも、ノードN3およびノードN4の電源電圧VDDHに対するインピーダンスを高くすることによって、ノードN3およびノードN4の電圧を素早く低下させることができるので、レベルシフト動作を高速化することができる。
また、ノードN3およびノードN4の電源電圧VDDHに対するインピーダンスが高くなることから、ノードN3およびノードN4の電圧を十分に低くすることができ、p型MOSトランジスタQp2およびp型MOSトランジスタQp4の導通インピーダンスを低くすることができるので、この点からもレベルシフト動作を高速化することができる。
【0036】
また、第1の信号出力回路11におけるp型MOSトランジスタQp14およびp型MOSトランジスタQp15の直列回路、ならびに第2の出力回路12におけるp型MOSトランジスタQp16およびp型MOSトランジスタQp17の直列回路は、何れも定電流負荷として機能しており、ノードN5およびノードN6と電源電圧VDDHとの間のインピーダンスを高める働きを有している。これらの直列回路がない場合、第1の信号出力回路11と第2の信号出力回路とを合わせた回路は図5のレベルシフト回路LSと同等になるが、これらの直列回路を設けることでノードN5およびノードN6と電源電圧VDDHとの間のインピーダンスが高められるので、n型MOSトランジスタQn9およびn型MOSトランジスタQn11の導通インピーダンスを十分に低くすることができない場合でも、ノードN5およびノードN6の電圧を素早く低下させることができる。これにより、ノードN5およびノードN6の電圧変化が高速化され、p型MOSトランジスタQp7およびp型MOSトランジスタQp8の導通/開放動作が高速化されるので、レベルシフト動作を高速化することができる。
【0037】
なお、ノードN5から出力される信号S1のハイレベル時の電圧は、p型MOSトランジスタQp10による電圧降下を無視すると、2つのp型MOSトランジスタ(Qp14,Qp15)のしきい電圧だけ電源電圧VDDHよりも低い電圧になる。また、ノードN6から出力される信号S2のハイレベル時の電圧も同様に、p型MOSトランジスタQp12による電圧降下を無視すると、2つのp型MOSトランジスタ(Qp16,Qp17)のしきい電圧だけ電源電圧VDDHよりも低い電圧になる。しかしながら、負荷回路として直列接続されたp型MOSトランジスタの段数を調節したり、これらのp型MOSトランジスタのゲート端子に供給するバイアス電圧を調節することによって、信号S1および信号S2のハイレベル時の電圧を適切に設定すれば、p型MOSトランジスタQp7およびp型MOSトランジスタQp8の導通/開放状態を正常に制御することは可能である。信号S1および信号S2のハイレベル時の電圧は、たとえば低電圧系の電源電圧VDDLより大きくなるように設定される。
高電圧系の電源電圧VDDHが、この直列接続されたp型MOSトランジスタによる電圧降下分よりも小さくなった場合には、ノードN5およびノードN6の電圧レベルが不定になり、p型MOSトランジスタQp7およびp型MOSトランジスタQp8の導通/開放状態を正常に制御することができなくなるが、この場合でも、ノードN1〜ノードN4の電圧はn型MOSトランジスタ(Qn1,Qn3,Qn5,Qn6)によって独立して制御されるので、レベルシフト動作は正常に行われる。またこの場合、高電圧系の電源電圧VDDHが低下することから、たとえば貫通電流による信頼性低下など回路動作条件が緩和されるので、p型MOSトランジスタQp7およびp型MOSトランジスタQp8の導通/開放状態を制御できなくなることによる不利益は低減される。
【0038】
図1に示すレベルシフト回路100を用いれば、たとえば図5に示すような従来のレベルシフト回路を用いる場合に比べて、低電圧系の電源電圧を低くすることができるので、回路の消費電力を低減させることができる。
【0039】
たとえば、図1に示すレベルシフト回路100を集積回路のインターフェース部に適用すれば、現状において多数存在している電源電圧3.3V程度の集積回路と、このようなインターフェース部を有する電源電圧1.0V程度の集積回路とを配線基板上で直接接続することができる。このため、レベルシフト用の特別な集積回路を設ける必要がなくなり、部品点数の削減と装置サイズの縮小を図ることができる。
【0040】
また、レベルシフト可能な電圧範囲が広いため、回路に特別な変更を加えることなく様々な電圧系のレベルシフトを行うことが可能になる。このようなレベルシフト回路を集積回路の中に設けることにより、集積回路の用途を広げることができる。
【0041】
<第2の実施形態>
図2は、本発明の第2の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図であり、図2と図1の同一符号は同一の構成要素を示している。
図2のレベルシフト回路100Aは、図1のレベルシフト回路100と同一の構成を有しているとともに、p型MOSトランジスタQp13を有している。
p型MOSトランジスタQp13は、p型MOSトランジスタQp2およびp型MOSトランジスタQp4と電源電圧VDDHの供給線との接続ライン上に挿入されており、ゲート端子に基準電圧VSSが入力されている。
【0042】
p型MOSトランジスタQp13は、ゲート端子に一定の電圧(図2の例では基準電圧VSS)が入力されていることから、定電流源として機能する。このため、p型MOSトランジスタQp2およびp型MOSトランジスタQp4に流れる電流の総和が一定値に制限されるので、一方のトランジスタに流れる電流の減少分が他方のトランジスタに流れる電流の増加分と等しくなる。すなわち、一方のトランジスタに流れる電流に生じた変化が他方のトランジスタに流れる電流に変化をもたらすので、p型MOSトランジスタQp2およびp型MOSトランジスタQp4の電流変化が高速化し、レベルシフト動作が更に高速化される。
【0043】
<第3の実施形態>
図3は、本発明の第3の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図であり、図3と図1の同一符号は同一の構成要素を示している。
図3のレベルシフト回路100Bは、図1のレベルシフト回路100における第1の信号出力回路11および第2の信号出力回路12が簡略化されたものである。すなわち、p型MOSトランジスタQp7のゲート端子は、第1の信号出力回路11の信号S1が入力される代わりに、ノードN4へ接続されている。また、p型MOSトランジスタQp8のゲート端子は、第2の信号出力回路11の信号S2が入力される代わりに、ノードN3へ接続されている。
【0044】
図1のレベルシフト回路100において、n型MOSトランジスタQn9およびn型MOSトランジスタQn6はゲート端子に同一の信号SL2が入力されているので、両者はほぼ等しいタイミングで導通または開放する。また、n型MOSトランジスタQn11およびn型MOSトランジスタQn5もゲート端子に同一の信号SL1が入力されているので、両者はほぼ等しいタイミングで導通または開放する。したがって、図3のレベルシフト回路100Bのように、p型MOSトランジスタQp7のゲート端子をn型MOSトランジスタQn6で駆動し、p型MOSトランジスタQp8のゲート端子をn型MOSトランジスタQn5で駆動しても、図1のレベルシフト回路100と同様なレベルシフト動作が行われる。
【0045】
レベルシフト回路100と比較して、レベルシフト回路100BのノードN3およびノードN4と電源電圧VDDHとの間のインピーダンスは、p型MOSトランジスタQp7およびp型MOSトランジスタQp8のゲート端子のインピーダンスが付加されるだけの違いしかなく、図3のレベルシフト回路100Bにおいても高いインピーダンスが維持される。したがって、図1のレベルシフト回路100と同様に、レベルシフト回路の動作を高速化することが可能である。
【0046】
レベルシフト回路100と比較して、p型MOSトランジスタQp7およびp型MOSトランジスタQp8のゲート端子に加わるハイレベルの電圧を高められるので、これらの導通インピーダンスをさらに低減することができる。これにより、レベルシフト動作の高速化を図ることができる。
また、レベルシフト回路100と比較して、回路を構成するトランジスタの数を少なくすることができる。
【0047】
<第4の実施形態>
図4は、本発明の第4の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図であり、図4と図3の同一符号は同一の構成要素を示している。
図4のレベルシフト回路100Cは、図3のレベルシフト回路100Bと同一の構成を有しているとともに、p型MOSトランジスタQp13を有している。p型MOSトランジスタQp13は、p型MOSトランジスタQp2およびp型MOSトランジスタQp4と電源電圧VDDHの供給線との接続ライン上に挿入されており、ゲート端子が基準電圧VSSの供給線に接続されている。
【0048】
p型MOSトランジスタQp13は、ゲート端子に一定の電圧(図2の例では基準電圧VSS)が供給されていることから、図2のレベルシフト回路100Aと同様に定電流源として機能する。したがって、レベルシフト回路100Aと同様にp型MOSトランジスタQp2およびp型MOSトランジスタQp4に流れる電流の変化が高速化されるので、レベルシフトの動作速度を更に高速化することができる。
【0049】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。
例えば、上述した実施形態では、絶縁ゲート型トランジスタとしてn型MOSトランジスタおよびp型MOSトランジスタを用いているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、IGBT(insulated gate bipolar transistor)などの絶縁ゲート型トランジスタを用いても本発明は実現可能である。
【0050】
図1および図2において、p型MOSトランジスタQp14およびp型MOSトランジスタQp15の直列回路、ならびにp型MOSトランジスタQp16およびp型MOSトランジスタQp17の直列回路は、いずれも2段のトランジスタの直列回路であるが、このトランジスタの段数は任意である。また、負荷としてトランジスタ素子の代わりに抵抗素子を用いても良い。
【0051】
図2および図4において、p型MOSトランジスタQp13のゲート端子には基準電圧VSSが供給されているが、この電圧は任意に設定可能である。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、動作速度の低下や消費電力の増加を抑制しながら、広い電圧範囲で低電圧系から高電圧系へのレベルシフトを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図である。
【図3】本発明の第3の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図である。
【図4】本発明の第4の実施形態に係るレベルシフト回路の構成の一例を示す回路図である。
【図5】低電圧系の信号を高電圧系の信号へレベル・アップするための一般的なレベルシフト回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
Qn1,Qn3,Qn5,Qn6,Qn9,Qn11…n型MOSトランジスタ、Qp2,Qp4,Qp7,Qp8,Qp10,Qp12,Qp13〜Qp17…p型MOSトランジスタ、INV1〜INV3…インバータ回路。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a level shift circuit, and more particularly to a level shift circuit for level-up a low-voltage signal to a high-voltage signal.
[0002]
[Prior art]
The power supply voltage used inside an integrated circuit tends to be lower and lower with the progress of the semiconductor manufacturing process. In recent years, an integrated circuit having a voltage lower than 1 V is not uncommon. However, since the power supply voltage of about 3.3 V is still used in many integrated circuits, the power supply voltage used in an external interface circuit for transmitting and receiving signals between the integrated circuits has been much reduced. Not in. Therefore, when a signal is transferred between a low voltage system circuit and an external interface circuit in an integrated circuit, a level shift circuit for leveling up the low voltage system signal to a high voltage system signal is required. .
[0003]
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a general level shift circuit for raising the level of a low-voltage signal to a high-voltage signal.
The level shift circuit LS shown in FIG. 5 has an n-type MOS transistor QnA, an n-type MOS transistor QnB, a p-type MOS transistor QpA, and a p-type MOS transistor QpB.
[0004]
N-type MOS transistor QnA is connected between node N_A and a supply line of reference voltage VSS. N-type MOS transistor QnB is connected between node N_B and a supply line of reference voltage VSS. P-type MOS transistor QpA is connected between node N_A and a supply line of power supply voltage VDDH. P-type MOS transistor QpB is connected between node N_B and a supply line of power supply voltage VDDH. The gate terminal of p-type MOS transistor QpA is connected to node N_B, and the gate terminal of p-type MOS transistor QpB is connected to node N_A.
[0005]
Low-level signals SL1 and SL2 having opposite logic levels (high level or low level) are input to the level shift circuit LS, and the level shift circuit LS raises the level of these signals. , Is converted into a high-voltage signal SH.
The signal SL1 is a signal generated by logically inverting the low-voltage input signal Sin in the inverter circuit INV_A operating at the low-voltage power supply voltage VDDL, and is input to the gate terminal of the n-type MOS transistor QnA.
The signal SL2 is a signal generated by logically inverting the output signal of the inverter circuit INV_A in the inverter circuit INV_B operating at the low-voltage power supply voltage VDDL, and is input to the gate terminal of the n-type MOS transistor QnB.
Signal SH is output from node N_B of level shift circuit LS. In the example shown in FIG. 5, this signal SH is logically inverted in the inverter circuit INV_C that operates with the power supply voltage VDDH of the high voltage system, and the output signal Sout is generated.
[0006]
The operation of the above-described level shift circuit LS will be described for four states, taking as an example a case where the logic level of the input signal Sin changes from a low level to a high level.
[0007]
initial state:
Since the input signal Sin is at the low level, the signal SL1 is at the high level and the signal SL2 is at the low level, the n-type MOS transistor QnA and the p-type MOS transistor QpB conduct, and the n-type MOS transistor QnB and the p-type MOS The transistor QpA is open. The signal SH is at a high level at a voltage close to the power supply voltage VDDH because the p-type MOS transistor QpB is conducting.
[0008]
State 1:
When the input signal Sin changes from the low level to the high level, the signal SL1 changes to the low level, so that the n-type MOS transistor QnA changes from the low impedance state to the high impedance state. At this time, the signal SL2 goes high, so that the n-type MOS transistor QnB changes from the high impedance state to the low impedance state.
[0009]
State 2:
The node N_B has a voltage generated by dividing the power supply voltage VDDH according to the resistance ratio between the p-type MOS transistor QpB and the n-type MOS transistor QnB. When the n-type MOS transistor QnB changes to the low impedance state, the divided voltage decreases toward the reference voltage VSS, so that the gate voltage of the p-type MOS transistor QpA is reduced, and the high-impedance state changes to the low-impedance state. I do.
[0010]
State 3:
When the p-type MOS transistor QpA changes to the low impedance state, the voltage of the node N_A increases toward the power supply voltage VDDH. As a result, the gate voltage of the p-type MOS transistor QpB can be raised, so that the impedance increases. When the impedance of p-type MOS transistor QpB increases, the divided voltage generated at node N_B further decreases, and the impedance of p-type MOS transistor QpA further decreases. Thus, the change of the p-type MOS transistor QpA to the low impedance state and the change of the p-type MOS transistor QpB to the high impedance state are accelerated, and the voltage of the node NB is changed from a high level close to the power supply voltage VDDH to a reference voltage VSS. Declines rapidly toward low level.
[0011]
State 4:
When the voltage of the node NB is lower than the threshold voltage of the inverter circuit INV_C, the output signal Sout of the inverter circuit INV_C changes from a low level to a high level.
In this way, the level shift circuit LS shifts the level of the low voltage signal to the high voltage signal.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in order for the level shift circuit LS shown in FIG. 5 to operate stably, the impedance of the p-type MOS transistor (QpA, QpB) is initially reduced when the logic level of the signal SH is inverted. It is necessary to sufficiently lower the impedance of (QnA, QnB). Therefore, it is necessary to supply a voltage sufficiently higher than the threshold voltage to the gate terminals of the n-type MOS transistors (QnA, QnB).
[0013]
On the other hand, as the size of transistors and the degree of integration are improved, the threshold voltage of transistors is being restricted by the gate breakdown voltage. That is, it is becoming more difficult for a transistor with a high gate breakdown voltage to keep the threshold voltage low as compared with a transistor with a low gate breakdown voltage. In a general-purpose semiconductor manufacturing process, the threshold voltage of a transistor having a high gate withstand voltage is often set to a higher value than the threshold voltage of a transistor having a high gate withstand voltage.
[0014]
Therefore, in the level shift circuit LS shown in FIG. 5, when the voltage difference between the low-voltage system and the high-voltage system increases, the threshold voltage of the n-type MOS transistor QnA and the n-type MOS transistor QnB using transistors having a high gate breakdown voltage increases. , The output voltages of the inverter circuits INV_A and INV_B at the time of the high level become relatively high, and the impedances of the n-type MOS transistor QnA and the n-type MOS transistor QnB cannot be sufficiently reduced.
[0015]
In this state, the positive feedback operation when the logic level inversion occurs does not work sufficiently.Therefore, the period from when the logic level inversion starts to when it reaches the stable state is rapidly increased, and the operation speed is reduced. Disadvantages occur.
Further, when the level of the output signal SH of the level shift circuit LS is unstable for a long time, a penetrating current flowing from the power supply voltage VDDH to the reference voltage VSS increases, so that power consumption increases. Deterioration of transistor characteristics is accelerated by the influence of carriers, resulting in a disadvantage that circuit reliability is impaired.
[0016]
In order to avoid such disadvantages, for example, a method may be considered in which the channel width of the n-type MOS transistors (QnA, QnB) is widened to lower the impedance at the time of conduction, but this method reduces the power supply voltage. In addition, there is a problem that the area of the level shift circuit must be very large.
Further, a method of increasing the impedance when the p-type MOS transistors (QpA, QpB) are turned on to increase the divided voltage generated at the nodes N_A and N_B can be considered. In this method, the output signal of the level shift circuit is used. There is a problem that the time for changing the signal from low level to high level becomes long.
[0017]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to perform a level shift from a low-voltage system to a high-voltage system in a wide voltage range while suppressing a decrease in operation speed and an increase in power consumption. It is an object of the present invention to provide a level shift circuit.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a level shift circuit according to the present invention is a level shift circuit that outputs a signal having a second amplitude larger than the first amplitude according to an input signal having a first amplitude. The first and second nodes from which the signal having the second amplitude is output are connected to the first node and a reference voltage supply line, and the input signal is connected to a gate terminal. A first insulated gate transistor of a first conductivity type that is input, a second insulated gate transistor of a second conductivity type connected between the first node and a supply line of a power supply voltage, A third insulated gate transistor of a first conductivity type, connected between a second node and the supply line of the reference voltage, and having an inverted input signal having an inverted logic level of the input signal input to a gate terminal; And the second node and the A second conductive type fourth insulated gate transistor connected between the supply voltage supply line and a gate terminal of the fourth insulated gate transistor and the reference voltage supply line; A fifth conductive insulated gate transistor of the first conductivity type having the gate terminal to which the input signal is input, connected between a gate terminal of the second insulated gate transistor and a supply line of the reference voltage; A sixth insulated gate transistor of the first conductivity type having the gate terminal to which the inverted input signal is input, and a sixth insulated gate transistor connected between the first node and a gate terminal of the fourth insulated gate transistor. A second conductivity type seventh insulated gate transistor, and a second conductivity type eighth insulated gate transistor connected between the second node and the gate terminal of the second insulated gate transistor. A first signal output circuit for outputting a first signal having the same logic level as the input signal to the seventh insulated gate transistor, and a second signal having the same logic level as the inverted input signal To the eighth insulated gate transistor.
[0019]
According to the level shift circuit of the present invention, when the first and fifth insulated gate transistors change from the low impedance state to the high impedance state according to the input signal, the third and sixth insulated gate transistors change according to the inverted input signal. The insulated gate transistor changes from a high impedance state to a low impedance state. The seventh insulated gate transistor changes from a high impedance state to a low impedance state in response to the first signal at the same logic level as the input signal, and responds to the second signal at the same logic level as the inverted input signal. Thus, the eighth insulated gate transistor changes from the low impedance state to the high impedance state. When the eighth insulated gate transistor is in the high impedance state, the impedance between the gate terminal of the second insulated gate transistor and the supply line of the power supply voltage is high, so that the low impedance of the sixth insulated gate transistor is low. As a result, the voltage of the gate terminal rapidly decreases toward the reference voltage. As a result, the second insulated gate transistor changes to a low impedance state, and the voltage of the first node rapidly rises to a level close to the power supply voltage. In addition, the power supply voltage supplied through the second insulated gate transistor and the seventh insulated gate transistor causes the fourth insulated gate transistor to rapidly change to a high impedance state. The voltage at the second node, which is determined by the ratio of the impedance between the transistor and the third insulated gate transistor, rapidly drops to a level close to the reference voltage.
The same applies to the case where the first and fifth insulated gate transistors change from the high impedance state to the low impedance state according to the input signal. In this case, the third and sixth insulated gate transistors change from the low impedance state to the high impedance state according to the inverted input signal. The seventh insulated gate transistor changes from a low impedance state to a high impedance state in response to the first signal having the same logic level as the input signal, and responds to the second signal having the same logic level as the inverted input signal. Thus, the eighth insulated gate transistor changes from a high impedance state to a low impedance state. When the seventh insulated gate transistor is in a high impedance state, the impedance between the gate terminal of the fourth insulated gate transistor and the supply line of the power supply voltage is high, so that the low impedance of the fifth insulated gate transistor is low. As a result, the voltage of the gate terminal rapidly decreases toward the reference voltage. As a result, the fourth insulated gate transistor changes to a low impedance state, and the voltage of the second node rapidly rises to a level close to the power supply voltage. In addition, the power supply voltage supplied through the fourth insulated gate transistor and the eighth insulated gate transistor causes the second insulated gate transistor to rapidly change to a high impedance state. The voltage at the first node, which is determined by the ratio of the impedance between the transistor and the first insulated gate transistor, rapidly drops to a level close to the reference voltage.
[0020]
The first signal output circuit is connected between an output terminal of the first signal and a supply line of the reference voltage, and has a first conductivity type having a gate terminal to which the inverted input signal is input. 9 is connected between the output terminal of the first signal and the supply line of the power supply voltage, and is connected to the tenth terminal of the second conductivity type having the gate terminal to which the second signal is input. The semiconductor device may include an insulated gate transistor and a first load circuit inserted on a connection line between the tenth insulated gate transistor and the power supply voltage supply line. The second signal output circuit is connected between an output terminal of the second signal and a supply line of the reference voltage, and is connected to a gate terminal of the first conductive type eleventh insulation. A twelfth insulated gate type of a second conductivity type, which is connected between a gate transistor and an output terminal of the second signal and a supply line of the power supply voltage, and has a gate terminal to which the first signal is input. It may include a transistor, and a second load circuit inserted on a connection line between the twelfth insulated gate transistor and the power supply voltage supply line.
[0021]
In addition, a second conductive type transistor, which is inserted on a connection line between the second insulated gate transistor and the fourth insulated gate transistor and the power supply voltage supply line and whose gate terminal is supplied with a predetermined voltage, is provided. A thirteenth insulated gate transistor may be included.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Four embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a configuration of the level shift circuit according to the first embodiment of the present invention.
The level shift circuit 100 shown in FIG. 1 includes an n-type MOS transistor Qn1, a p-type MOS transistor Qp2, an n-type MOS transistor Qn3, a p-type MOS transistor Qp4, an n-type MOS transistor Qn5, an n-type MOS transistor Qn6, and a p-type MOS transistor. Qp7, p-type MOS transistor Qp8, first signal output circuit 11 and second signal output circuit 12 are provided.
First signal output circuit 11 includes an n-type MOS transistor Qn9, a p-type MOS transistor Qp10, a p-type MOS transistor Qp14, and a p-type MOS transistor Qp15.
Second signal output circuit 12 includes an n-type MOS transistor Qn11, a p-type MOS transistor Qp12, a p-type MOS transistor Qp16, and a p-type MOS transistor Qp17.
The n-type MOS transistor Qn1 is an embodiment of the first insulated gate transistor of the present invention.
The p-type MOS transistor Qp2 is an embodiment of the second insulated gate transistor of the present invention.
The n-type MOS transistor Qn3 is an embodiment of the third insulated gate transistor of the present invention.
The p-type MOS transistor Qp4 is one embodiment of the fourth insulated gate transistor of the present invention.
The n-type MOS transistor Qn5 is an embodiment of the fifth insulated gate transistor of the present invention.
The n-type MOS transistor Qn6 is an embodiment of the sixth insulated gate transistor of the present invention.
The p-type MOS transistor Qp7 is an embodiment of the seventh insulated gate transistor of the present invention.
The p-type MOS transistor Qp8 is an embodiment of the eighth insulated gate transistor of the present invention.
The n-type MOS transistor Qn9 is an embodiment of the ninth insulated gate transistor of the present invention.
The p-type MOS transistor Qp10 is an embodiment of the tenth insulated gate transistor of the present invention.
The n-type MOS transistor Qn11 is an embodiment of the eleventh insulated gate transistor of the present invention.
The p-type MOS transistor Qp12 is an embodiment of the twelfth insulated gate transistor of the present invention.
The circuit including the p-type MOS transistor Qp14 and the p-type MOS transistor Qp15 is an embodiment of the first load circuit of the present invention.
The circuit including the p-type MOS transistor Qp16 and the p-type MOS transistor Qp17 is an embodiment of the second load circuit of the present invention.
[0023]
The connection relationship of the above-described components of the level shift circuit 100 will be described.
The n-type MOS transistor Qn1 is connected between the node N1 and a supply line of the reference voltage VSS, and a low-voltage signal SL1 is input to a gate terminal.
The p-type MOS transistor Qp2 is connected between the node N1 and a supply line of a high-voltage power supply voltage VDDH.
The n-type MOS transistor Qn3 is connected between the node N2 and a supply line of the reference voltage VSS, and a low-voltage signal SL2 is input to a gate terminal.
P-type MOS transistor Qp4 is connected between node N2 and a supply line of power supply voltage VDDH.
The n-type MOS transistor Qn5 is connected between the gate terminal of the p-type MOS transistor Qp4 and the supply line of the reference voltage VSS, and receives the signal SL1 at the gate terminal.
The n-type MOS transistor Qn6 is connected between the gate terminal of the p-type MOS transistor Qp2 and the supply line of the reference voltage VSS, and receives the signal SL2 at the gate terminal.
P-type MOS transistor Qp7 is connected between node N1 and the gate terminal of p-type MOS transistor Qp4.
P-type MOS transistor Qp8 is connected between node N2 and the gate terminal of p-type MOS transistor Qp2.
[0024]
The n-type MOS transistor Qn9 is connected between the node N5 and a supply line of the reference voltage VSS, and receives a signal SL2 at a gate terminal.
P-type MOS transistor Qp10 is connected between node N5 and a supply line of power supply voltage VDDH, and has a gate terminal connected to node N6.
A series circuit of a p-type MOS transistor Qp14 and a p-type MOS transistor Qp15 is inserted on a connection line between the p-type MOS transistor Qp10 and a supply line of the power supply voltage VDDH. The gate terminal of p-type MOS transistor Qp15 is connected to a connection point between p-type MOS transistor Qp15 and p-type MOS transistor Qp14. The gate terminal of p-type MOS transistor Qp14 is connected to a connection point between p-type MOS transistor Qp14 and p-type MOS transistor Qp10.
[0025]
The n-type MOS transistor Qn11 is connected between the node N6 and a supply line of the reference voltage VSS, and receives a signal SL1 at a gate terminal.
P-type MOS transistor Qp12 is connected between node N6 and a supply line of power supply voltage VDDH, and has a gate terminal connected to node N5.
A series circuit of a p-type MOS transistor Qp16 and a p-type MOS transistor Qp17 is inserted on a connection line between the p-type MOS transistor Qp12 and the supply line of the power supply voltage VDDH. The gate terminal of p-type MOS transistor Qp17 is connected to a connection point between p-type MOS transistor Qp17 and p-type MOS transistor Qp16. The gate terminal of p-type MOS transistor Qp16 is connected to a connection point between p-type MOS transistor Qp16 and p-type MOS transistor Qp12.
[0026]
The level shift circuit 100 receives the low-voltage signal SL1 and the signal SL2 having opposite logic levels, and the level shift circuit 100 raises the level of the signal to output a high-voltage signal SH. Is converted to
The signal SL1 is a signal generated by logically inverting the low-voltage input signal Sin in the inverter circuit INV1 operating at the low-voltage power supply voltage VDDL, and includes an n-type MOS transistor Qn1, n-type MOS transistors Qn5, and n It is input to the gate terminal of the type MOS transistor Qn11.
The signal SL2 is a signal generated by logically inverting the output signal of the inverter circuit INV1 in the inverter circuit INV2 operating at the low-voltage power supply voltage VDDL, and includes an n-type MOS transistor Qn3, an n-type MOS transistor Qn6, and an n-type Input to the gate terminal of MOS transistor Qn9.
Signal SH is output from node N2 of level shift circuit 100. In the example shown in FIG. 1, the signal SH is logically inverted in the inverter circuit INV3 operating at the power supply voltage VDDH of the high voltage system, and the output signal Sout is generated.
[0027]
The operation of the above-described level shift circuit 100 will be described by dividing into six states, taking as an example a case where the logic level of the input signal Sin changes from a low level to a high level.
[0028]
initial state:
In the initial state where the input signal Sin is at the low level, the state of each transistor of the level shift circuit 100 is as follows.
(N-type MOS transistors Qn1, Qn5, Qn11 ... conductive)
Since the signal SL1 is at a high level, it is in a conductive state.
(N-type MOS transistors Qn3, Qn6, Qn9 ... open)
Since the signal SL2 is at a low level, it is in an open state.
(P-type MOS transistor Qp10 ... conductive)
Since the n-type MOS transistor Qn11 is conductive, the gate voltage is reduced to the reference voltage VSS, and the transistor is conductive.
(P-type MOS transistor Qp12 ... open)
Since the n-type MOS transistor Qn9 is open and the p-type MOS transistor Qp10 is conductive, the voltage at the node N5 is increased toward the power supply voltage VDDH, and the node N5 is open.
(P-type MOS transistor Qp8 ... conductive)
Since the n-type MOS transistor Qn11 is conductive, the gate voltage is reduced to the reference voltage VSS, and the transistor is conductive.
(P-type MOS transistor Qp7 ... open)
Since the n-type MOS transistor Qn9 is open and the p-type MOS transistor Qp10 is conductive, the voltage at the node N5 is increased toward the power supply voltage VDDH, and the node N5 is open.
(P-type MOS transistor Qp4... Conduction)
Since the n-type MOS transistor Qn5 is conductive, the gate voltage is reduced to the reference voltage VSS, and the transistor is conductive.
(N-type MOS transistor Qn2 ... open)
Since n-type MOS transistor Qn3 and n-type MOS transistor Qn6 are open and p-type MOS transistor Qp4 and p-type MOS transistor Qp8 are conductive, the gate voltage is increased toward power supply voltage VDDH and the state is opened. I have.
[0029]
State 1:
When the input signal Sin changes from a low level to a high level, the n-type MOS transistors Qn1, Qn5 and Qn11 change from a low impedance state to a high impedance state. Further, n-type MOS transistor Qn3, n-type MOS transistor Qn6 and n-type MOS transistor Qn9 change from the high impedance state to the low impedance state.
[0030]
State 2:
The node N2 has a voltage generated by dividing the power supply voltage VDDH in accordance with the resistance ratio between the p-type MOS transistor Qp4 and the n-type MOS transistor Qn3. When the n-type MOS transistor Qn3 changes to the low impedance state, the divided voltage decreases toward the reference voltage VSS. However, since the impedance of the p-type MOS transistor Qp4 is still low, the voltage drop speed is not very fast.
Further, when the n-type MOS transistor Qn6 changes to the low impedance state, the gate voltage of the p-type MOS transistor Qp2 is reduced, so that the p-type MOS transistor Qp2 changes to the low impedance state, and the voltage of the node N1 changes to the power supply voltage VDDH. Rise towards.
When the n-type MOS transistor Qn9 changes to the low impedance state, the voltage of the node N5 is reduced, so that the p-type MOS transistor Qp12 changes to the low impedance state, and the voltage of the node N6 increases toward the power supply voltage VDDH.
[0031]
State 3:
When the voltage of the node N5 decreases and the voltage of the node N6 increases toward the power supply voltage VDDH due to the p-type MOS transistor Qp12 changing to the low impedance state, the gate voltage of the p-type MOS transistor Qp10 is increased. The p-type MOS transistor Qp10 changes to the high impedance state, and the voltage of the node N5 further decreases. By such a positive feedback operation, the voltage drop of the node N5 and the voltage rise of the node N6 are accelerated.
The p-type MOS transistor Qp7 rapidly changes to a low impedance state as the voltage of the node N5 decreases, and the p-type MOS transistor Qp8 rapidly changes to a high impedance state as the voltage of the node N6 increases.
[0032]
State 4:
When the p-type MOS transistor Qp8 enters the high impedance state, the node N4 is disconnected from the p-type MOS transistor Qp4, so that the impedance between the node N4 and the supply line of the power supply voltage VDDH increases. Therefore, the voltage drop of the node N4 is accelerated, and the p-type MOS transistor Qp2 rapidly enters a low impedance state.
[0033]
State 5:
When the p-type MOS transistor Qp2 enters the low impedance state, the node N3 is connected to the supply line of the power supply voltage VDDH via the p-type MOS transistor Qp2 and the p-type MOS transistor Qp7, and the gate of the p-type MOS transistor Qp4 The voltage increases and its impedance increases. Therefore, the voltage at node N2 determined by the resistance ratio between p-type MOS transistor Qp4 and n-type MOS transistor Qn3 rapidly drops.
[0034]
State 6:
When the voltage of the node N2 becomes lower than the threshold voltage of the inverter circuit INV3, the output signal Sout of the inverter circuit INV3 changes from low level to high level.
[0035]
As described above, according to the level shift circuit 100 of FIG. 1, when the node N2 changes from the high level to the low level, the p-type MOS transistor Qp8 is in the open state and the connection between the node N2 and the node N4 is established. Is disconnected, and the impedance between the node N4 and the supply line of the power supply voltage VDDH increases. Similarly, when the node N1 changes from the high level to the low level, the p-type MOS transistor Qp7 is opened, the connection between the node N1 and the node N3 is cut off, and the node N3 is connected to the supply line of the power supply voltage VDDH. The impedance between them becomes higher.
Therefore, since the voltage difference between the low voltage system and the high voltage system is large, the voltage at the time of high level of signal SL1 and signal SL2 is sufficiently larger than the threshold voltage of n-type MOS transistor Qn5 and n-type MOS transistor Qn6. Therefore, even if the conduction impedance of these transistors cannot be reduced, the impedance of the nodes N3 and N4 with respect to the power supply voltage VDDH is increased, so that the voltages of the nodes N3 and N4 can be quickly reduced. Therefore, the speed of the level shift operation can be increased.
Further, since the impedance of power supply voltage VDDH at nodes N3 and N4 is increased, the voltages at nodes N3 and N4 can be sufficiently reduced, and the conduction impedance of p-type MOS transistor Qp2 and p-type MOS transistor Qp4 can be reduced. Since it can be lowered, the level shift operation can be speeded up also from this point.
[0036]
The series circuit of the p-type MOS transistor Qp14 and the p-type MOS transistor Qp15 in the first signal output circuit 11 and the series circuit of the p-type MOS transistor Qp16 and the p-type MOS transistor Qp17 in the second output circuit 12 Also functions as a constant current load, and has a function of increasing the impedance between the nodes N5 and N6 and the power supply voltage VDDH. When these series circuits are not provided, a circuit obtained by combining the first signal output circuit 11 and the second signal output circuit is equivalent to the level shift circuit LS of FIG. 5. Since the impedance between N5 and node N6 and power supply voltage VDDH is increased, even if the conduction impedance of n-type MOS transistor Qn9 and n-type MOS transistor Qn11 cannot be sufficiently reduced, the voltage of node N5 and node N6 Can be reduced quickly. Thereby, the voltage change at nodes N5 and N6 is accelerated, and the conduction / opening operation of p-type MOS transistor Qp7 and p-type MOS transistor Qp8 is accelerated, so that the level shift operation can be accelerated.
[0037]
Note that, when the voltage of the signal S1 output from the node N5 at the high level is neglecting the voltage drop due to the p-type MOS transistor Qp10, the threshold voltage of the two p-type MOS transistors (Qp14, Qp15) is higher than the power supply voltage VDDH. Is also a low voltage. Similarly, when the voltage of the signal S2 output from the node N6 at the high level is neglecting the voltage drop due to the p-type MOS transistor Qp12, the power supply voltage is equal to the threshold voltage of the two p-type MOS transistors (Qp16, Qp17). The voltage becomes lower than VDDH. However, by adjusting the number of stages of the p-type MOS transistors connected in series as a load circuit or by adjusting the bias voltage supplied to the gate terminals of these p-type MOS transistors, the signal S1 and the signal S2 at the time of the high level are adjusted. By properly setting the voltage, it is possible to normally control the conduction / open state of the p-type MOS transistors Qp7 and Qp8. The voltage of the signal S1 and the signal S2 at the time of the high level is set to be higher than, for example, the power supply voltage VDDL of the low voltage system.
If the power supply voltage VDDH of the high voltage system is smaller than the voltage drop caused by the p-type MOS transistors connected in series, the voltage levels of the nodes N5 and N6 become indefinite, and the p-type MOS transistors Qp7 and Although the conduction / opening state of p-type MOS transistor Qp8 cannot be controlled normally, even in this case, the voltages of nodes N1 to N4 are independently controlled by n-type MOS transistors (Qn1, Qn3, Qn5, Qn6). As a result, the level shift operation is performed normally. In this case, since the power supply voltage VDDH of the high-voltage system is reduced, circuit operating conditions such as a reduction in reliability due to a through current are relaxed, so that the conduction / open state of the p-type MOS transistor Qp7 and the p-type MOS transistor Qp8 is reduced. The disadvantages of not being able to control is reduced.
[0038]
When the level shift circuit 100 shown in FIG. 1 is used, the power supply voltage of the low-voltage system can be reduced as compared with, for example, the case where a conventional level shift circuit as shown in FIG. 5 is used. Can be reduced.
[0039]
For example, if the level shift circuit 100 shown in FIG. 1 is applied to an interface section of an integrated circuit, a large number of integrated circuits having a power supply voltage of about 3.3 V which exist at present, and a power supply voltage 1. An integrated circuit of about 0 V can be directly connected on the wiring board. Therefore, it is not necessary to provide a special integrated circuit for level shift, and the number of components and the size of the device can be reduced.
[0040]
Further, since the voltage range in which the level can be shifted is wide, it is possible to perform level shift of various voltage systems without making any special change to the circuit. By providing such a level shift circuit in an integrated circuit, applications of the integrated circuit can be expanded.
[0041]
<Second embodiment>
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the level shift circuit according to the second embodiment of the present invention, and the same reference numerals in FIGS. 2 and 1 indicate the same components.
The level shift circuit 100A in FIG. 2 has the same configuration as the level shift circuit 100 in FIG. 1, and has a p-type MOS transistor Qp13.
The p-type MOS transistor Qp13 is inserted on a connection line between the p-type MOS transistor Qp2 and the p-type MOS transistor Qp4 and the supply line of the power supply voltage VDDH, and the gate terminal is supplied with the reference voltage VSS.
[0042]
The p-type MOS transistor Qp13 functions as a constant current source because a constant voltage (the reference voltage VSS in the example of FIG. 2) is input to the gate terminal. Therefore, the sum of the currents flowing through p-type MOS transistor Qp2 and p-type MOS transistor Qp4 is limited to a constant value, so that the decrease in the current flowing in one transistor is equal to the increase in the current flowing in the other transistor. . That is, a change in the current flowing in one transistor causes a change in the current flowing in the other transistor, so that the current change of the p-type MOS transistor Qp2 and the p-type MOS transistor Qp4 speeds up, and the level shift operation further speeds up. Is done.
[0043]
<Third embodiment>
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the level shift circuit according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals in FIGS. 3 and 1 denote the same components.
The level shift circuit 100B of FIG. 3 is obtained by simplifying the first signal output circuit 11 and the second signal output circuit 12 of the level shift circuit 100 of FIG. That is, the gate terminal of the p-type MOS transistor Qp7 is connected to the node N4 instead of receiving the signal S1 of the first signal output circuit 11. The gate terminal of the p-type MOS transistor Qp8 is connected to the node N3 instead of receiving the signal S2 of the second signal output circuit 11.
[0044]
In the level shift circuit 100 of FIG. 1, the same signal SL2 is input to the gate terminals of the n-type MOS transistor Qn9 and the n-type MOS transistor Qn6, so that both of them conduct or open at substantially the same timing. Since the same signal SL1 is input to the gate terminals of the n-type MOS transistor Qn11 and the n-type MOS transistor Qn5, they both conduct or open at substantially the same timing. Therefore, as in the level shift circuit 100B of FIG. 3, the gate terminal of the p-type MOS transistor Qp7 is driven by the n-type MOS transistor Qn6, and the gate terminal of the p-type MOS transistor Qp8 is driven by the n-type MOS transistor Qn5. A level shift operation similar to that of the level shift circuit 100 of FIG. 1 is performed.
[0045]
Compared to the level shift circuit 100, the impedance between the nodes N3 and N4 of the level shift circuit 100B and the power supply voltage VDDH is added to the impedance of the gate terminals of the p-type MOS transistors Qp7 and Qp8. And the high impedance is maintained also in the level shift circuit 100B of FIG. Therefore, as in the case of the level shift circuit 100 in FIG. 1, the operation of the level shift circuit can be speeded up.
[0046]
Compared with the level shift circuit 100, the high-level voltage applied to the gate terminals of the p-type MOS transistor Qp7 and the p-type MOS transistor Qp8 can be increased, so that their conduction impedance can be further reduced. As a result, the speed of the level shift operation can be increased.
Further, compared to the level shift circuit 100, the number of transistors included in the circuit can be reduced.
[0047]
<Fourth embodiment>
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a level shift circuit according to a fourth embodiment of the present invention, and the same reference numerals in FIGS. 4 and 3 denote the same components.
The level shift circuit 100C in FIG. 4 has the same configuration as the level shift circuit 100B in FIG. 3, and has a p-type MOS transistor Qp13. The p-type MOS transistor Qp13 is inserted on a connection line between the p-type MOS transistor Qp2 and the p-type MOS transistor Qp4 and the supply line of the power supply voltage VDDH, and has a gate terminal connected to the supply line of the reference voltage VSS. .
[0048]
Since a constant voltage (the reference voltage VSS in the example of FIG. 2) is supplied to the gate terminal of the p-type MOS transistor Qp13, the p-type MOS transistor Qp13 functions as a constant current source similarly to the level shift circuit 100A of FIG. Therefore, similarly to the level shift circuit 100A, the change in current flowing through the p-type MOS transistor Qp2 and the p-type MOS transistor Qp4 is increased, so that the operation speed of the level shift can be further increased.
[0049]
Note that the present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, in the above-described embodiment, an n-type MOS transistor and a p-type MOS transistor are used as the insulated gate transistor, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be realized by using an insulated gate transistor such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor).
[0050]
1 and 2, a series circuit of a p-type MOS transistor Qp14 and a p-type MOS transistor Qp15 and a series circuit of a p-type MOS transistor Qp16 and a p-type MOS transistor Qp17 are each a series circuit of two-stage transistors. However, the number of stages of this transistor is arbitrary. Further, a resistance element may be used instead of the transistor element as the load.
[0051]
2 and 4, the reference voltage VSS is supplied to the gate terminal of the p-type MOS transistor Qp13, but this voltage can be set arbitrarily.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, a level shift from a low-voltage system to a high-voltage system can be performed in a wide voltage range while suppressing a decrease in operation speed and an increase in power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a level shift circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a level shift circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a level shift circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a level shift circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a general level shift circuit for level-up a low-voltage signal to a high-voltage signal.
[Explanation of symbols]
Qn1, Qn3, Qn5, Qn6, Qn9, Qn11 ... n-type MOS transistors, Qp2, Qp4, Qp7, Qp8, Qp10, Qp12, Qp13 to Qp17 ... p-type MOS transistors, INV1 to INV3 ... inverter circuits

Claims (6)

第1の振幅をもつ入力信号に応じて、上記第1の振幅より大きい第2の振幅をもつ信号を出力するレベルシフト回路であって、
上記第2の振幅をもつ信号が出力される第1のノードおよび第2のノードと、上記第1のノードと基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号が入力された第1導電型の第1の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第1のノードと電源電圧の供給線との間に接続された第2導電型の第2の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第2のノードと上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号の論理レベルが反転された反転入力信号が入力された第1導電型の第3の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第2のノードと上記電源電圧の供給線との間に接続された第2導電型の第4の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第4の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号が入力された第1導電型の第5の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第2の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記反転入力信号が入力された第1導電型の第6の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第1のノードと上記第4の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子との間に接続された第2導電型の第7の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第2のノードと上記第2の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子との間に接続された第2導電型の第8の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記入力信号と同一の論理レベルの第1の信号を上記第7の絶縁ゲート型トランジスタに出力する第1の信号出力回路と、
上記反転入力信号と同一の論理レベルの第2の信号を上記第8の絶縁ゲート型トランジスタに出力する第2の信号出力回路と
を有するレベルシフト回路。
A level shift circuit for outputting a signal having a second amplitude larger than the first amplitude according to an input signal having a first amplitude,
A first node and a second node, from which the signal having the second amplitude is output, are connected between the first node and a reference voltage supply line, and the input signal is input to a gate terminal. A first insulated gate transistor of a first conductivity type,
A second conductivity-type second insulated gate transistor connected between the first node and a power supply voltage supply line;
A third insulated gate type of the first conductivity type, which is connected between the second node and the supply line for the reference voltage and has a gate terminal to which an inverted input signal whose logic level of the input signal is inverted is input. Transistors and
A fourth insulated gate transistor of a second conductivity type connected between the second node and the supply voltage supply line,
A fifth insulated gate transistor of the first conductivity type, which is connected between the gate terminal of the fourth insulated gate transistor and the supply line of the reference voltage, and has the gate terminal input with the input signal;
A sixth insulated gate transistor of the first conductivity type, which is connected between the gate terminal of the second insulated gate transistor and the supply line for the reference voltage and has the gate terminal to which the inverted input signal is input;
A second conductivity type seventh insulated gate transistor connected between the first node and a gate terminal of the fourth insulated gate transistor;
An eighth insulated gate transistor of a second conductivity type connected between the second node and a gate terminal of the second insulated gate transistor;
A first signal output circuit that outputs a first signal having the same logic level as the input signal to the seventh insulated gate transistor;
A second signal output circuit for outputting a second signal having the same logic level as the inverted input signal to the eighth insulated gate transistor.
上記第1の信号出力回路は、
上記第1の信号の出力端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記反転入力信号が入力された第1導電型の第9の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第1の信号の出力端子と上記電源電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記第2の信号が入力された第2導電型の第10の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第10の絶縁ゲート型トランジスタと上記電源電圧の供給線との接続ライン上に挿入された第1の負荷回路とを含み、
上記第2の信号出力回路は、
上記第2の信号の出力端子と上記基準電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記入力信号が入力された第1導電型の第11の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第2の信号の出力端子と上記電源電圧の供給線との間に接続され、ゲート端子に上記第1の信号が入力された第2導電型の第12の絶縁ゲート型トランジスタと、
上記第12の絶縁ゲート型トランジスタと上記電源電圧の供給線との接続ライン上に挿入された第2の負荷回路とを含む、
請求項1に記載のレベルシフト回路。
The first signal output circuit includes:
A ninth insulated gate transistor of a first conductivity type, connected between the output terminal of the first signal and the supply line of the reference voltage, the gate terminal of which receives the inverted input signal;
A tenth insulated gate transistor of a second conductivity type connected between the output terminal of the first signal and the supply line of the power supply voltage, the gate terminal of which the second signal is input;
A first load circuit inserted on a connection line between the tenth insulated gate transistor and the supply voltage supply line,
The second signal output circuit includes:
An eleventh insulated gate transistor of a first conductivity type, connected between an output terminal of the second signal and a supply line of the reference voltage, the gate terminal receiving the input signal;
A twelfth insulated gate transistor of a second conductivity type, which is connected between the output terminal of the second signal and the supply line of the power supply voltage, and has the gate terminal to which the first signal is input;
A second load circuit inserted on a connection line between the twelfth insulated gate transistor and the power supply voltage supply line,
The level shift circuit according to claim 1.
上記第1の負荷回路および上記第2の負荷回路は、
直列に接続された複数の第2導電型の絶縁ゲート型トランジスタを含み、当該複数の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子が、それぞれ基準電圧側の次段のトランジスタとの接続点に接続された、
請求項2に記載のレベルシフト回路。
The first load circuit and the second load circuit include:
Including a plurality of second conductivity type insulated gate transistors connected in series, the gate terminals of the plurality of insulated gate transistors are respectively connected to the connection point with the next transistor on the reference voltage side,
The level shift circuit according to claim 2.
上記第2の絶縁ゲート型トランジスタおよび上記第4の絶縁ゲート型トランジスタと上記電源電圧の供給線との接続ライン上に挿入され、ゲート端子に所定の電圧が供給された第2導電型の第13の絶縁ゲート型トランジスタを含む、
請求項1に記載のレベルシフト回路。
The 13th of the second conductivity type, which is inserted on the connection line between the second insulated gate transistor and the fourth insulated gate transistor and the power supply voltage supply line and has a gate terminal supplied with a predetermined voltage. Including an insulated gate transistor of
The level shift circuit according to claim 1.
上記第1の信号出力回路は、上記第7の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と上記第2の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子とを接続する配線を含み、
上記第2の信号出力回路は、上記第8の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子と上記第4の絶縁ゲート型トランジスタのゲート端子とを接続する配線を含む、
請求項1に記載のレベルシフト回路。
The first signal output circuit includes a wiring connecting a gate terminal of the seventh insulated gate transistor and a gate terminal of the second insulated gate transistor,
The second signal output circuit includes a wiring connecting a gate terminal of the eighth insulated gate transistor and a gate terminal of the fourth insulated gate transistor.
The level shift circuit according to claim 1.
上記第2の絶縁ゲート型トランジスタおよび上記第4の絶縁ゲート型トランジスタと上記電源電圧の供給線との接続ライン上に挿入され、ゲート端子に所定の電圧が供給された第2導電型の第13の絶縁ゲート型トランジスタを含む、
請求項5に記載のレベルシフト回路。
The 13th of the second conductivity type, which is inserted on the connection line between the second insulated gate transistor and the fourth insulated gate transistor and the power supply voltage supply line and has a gate terminal supplied with a predetermined voltage. Including an insulated gate transistor of
A level shift circuit according to claim 5.
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