JP2008124650A - レベル変換回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レベル変換回路は、第1高電圧電源と第1低電圧電源との間に接続され、入力信号の高電位側の電圧を変換する高電位側レベル変換部12と、前記第1高電圧電源よりも電圧が低い第2高電圧電源と前記第1低電圧電源よりも電圧が低い第2低電圧電源との間に接続され、入力信号の低電位側の電圧を変換する低電位側レベル変換部11と、前記高電位側レベル変換部の出力と前記低電位側レベル変換部の出力とが入力され、前記第1高電圧電源の電圧レベルと前記第2低電圧電源の電圧レベルとを出力する出力部13を具備する。
【選択図】 図1
Description
まず、図1および図2を用いてこの発明の第1の実施形態に係るレベル変換回路を説明する。図1は、この実施形態に係るレベル変換回路を示す回路図である。
まず、この実施形態に係るレベル変換回路の構成例について、図1を用いて説明する。
また、本例の場合、高電圧電源VDDHのレベル<低電圧電源VDDL のレベル、の場合であっても、レベル変換回路は動作可能である。
次に、この実施形態に係るレベル変換回路の動作について、図2を用いて説明する。図2は、この実施形態に係るレベル変換回路の動作波形を示す図である。
図示するように、まず時刻t1の際において、入力信号IN1 としてハイレベル(低電圧電源VDDL のレベル)が入力される。
続いて、時刻t2の際、入力信号IN1 がハイレベル(低電圧電源VDDL)から、ローレベル(接地電源VSSL)に遷移すると、トランジスタQP13 がオンし、内部ノードVN11 がハイレベル(低電圧電源VDDL)となるため、トランジスタQP12がオフする。従って、内部ノードVN13はローレベル(接地電源VSSM)からハイレベル(低電圧電源VDDL)へと遷移し、その電圧レベルがトランジスタQN12 のしきい値電圧よりも上回ると、トランジスタQN12 がオンして、内部ノードVN12がローレベル(接地電源VSSM)へと遷移し始め、その電圧レベルがトランジスタQN13 のしきい値電圧よりも下回るとトランジスタQN13がオフする。また、トランジスタQN15 がオフし、内部ノードVN11 がハイレベル(低電圧電源VDDL)となってトランジスタQN14 がオンする。
ここで、入力信号IN1 がローレベル(接地電源VSSL)の際(時刻t2の際)における、トランジスタQP16 、QN16 のゲート−ソース間電圧VGS と、ソース−ドレイン間電圧VDS の耐圧について説明する。本例では、一例として説明にあたり各電源端子、およびゲート−ソース間電圧VGS、ソース−ドレイン間電圧VDS の値を以下に示す値とする。
ゲート−ソース間電圧VGS 、ソース−ドレイン間電圧VDS の耐圧:4v
尚、トランジスタQP16、QN16 の耐圧は、出力部13以外の回路を構成するレベル変換部11、12等のその他のMOS型トランジスタと同値である。
再び、本例のレベル変換回路の動作について続いて説明する。図示するように、時刻t3の際に、入力信号IN1 がローレベル(接地電源VSSL)からハイレベル(低電圧電源VDDL)に遷移すると、トランジスタQP13 がオフし、インバータVN11の出力 がローレベル(接地電源VSSL)となって、トランジスタQP12 がオンする。従って、内部ノードVN12 はローレベル(接地電源VSSL)からハイレベル(低電圧電源VDDL)へと遷移し、その電圧レベルがトランジスタQN13 のしきい値電圧よりも上回るとトランジスタQN13 がオン状態となる。そのため、内部ノードVN13がローレベル(接地電源VSSL)へと遷移し、その電圧レベルがトランジスタQN12 のしきい値電圧よりも下回ると、トランジスタQN12 がオフ状態となる。また、トランジスタQN15 がオンし、インバータVN11 がローレベル(接地電源VSSL)となってトランジスタQN14 がオフする。
ここで、入力信号IN1 がハイレベル(低電圧電源VDDL)の際(時刻t3の際)におけるトランジスタQP16 、QN16 のソース−ゲート間電圧VGS と、ソース−ドレイン間電圧VDS の耐圧について説明する。この説明において、各電源端子、ゲート−ソース間電圧VGS、ソース−ドレイン間電圧VDS の値は、上記と同様である。
上記の場合のように、耐圧を大きく出来ればその分だけ高電圧電源VDDH の電圧値を大きくでき、接地電源VSSM の電圧値を小さくすることが可能である。
この実施形態に係るレベル変換回路によれば、少なくとも下記(1)および(2)の効果が得られる。
次に、第2の実施形態に係るレベル変換回路について、図3および図4を用いて説明する。この実施形態は、出力部13のその他の一例に関するものである。この説明において、上記第1の実施形態と重複する部分の詳細な説明を省略する。
まず、この実施形態に係るレベル変換回路の構成例について、図3を用いて説明する。図示するように、この実施形態に係るレベル変換回路は、出力部13を構成するP型MOSトランジスタQP26とN型MOSトランジスタQN26のゲートが共通にインバータVN12の出力(内部ノードVN21)に接続されている点で上記第1の実施形態と相違している。
次に、この実施形態に係るレベル変換回路の動作について、図4を用いて説明する。図4は、この実施形態に係るレベル変換回路の動作波形を示す図である。図示するように、上記第1の実施形態に係るレベル変換回路と実質的に同様の動作である。
一方、本例に係るレベル変換回路においては、出力部13を構成するトランジスタQP26、QN26 のゲートは、インバータVN21の出力(内部ノードVN21)に接続されている。そのため、トランジスタQP26、QN26 のゲートに印加される電圧は、入力信号IN2に基づき低電圧電源VDDL から接地電源VSSL の間で振幅する。
従って、本例によれば、出力可能な負論理出力電位(VSSM)の幅を広くすることができる。
上記のように、この実施形態に係るレベル変換回路によれば、上記(1)および(2)と同様の効果が得られる。さらに、本例によれば、少なくとも下記(3)の効果が得られる。
このように、本例によれば、出力可能な負論理出力電位(VSSM)の幅を広くすることができる点で有利である。
次に、第3の実施形態に係るレベル変換回路について、図5および図6を用いて説明する。この実施形態は、負荷軽減部IN33,IN34を更に備えた一例に関するものである。この説明において、上記第1の実施形態と重複する部分の詳細な説明を省略する。
この実施形態に係るレベル変換回路の構成例について、図5を用いて説明する。
また、以下の電圧値の関係であっても、動作可能である。
これは、本例の場合には、インバータIV32を備えているため、何らかの事情により、接地電源VSSMの電圧レベルが接地電源VSSLの電圧レベルよりも高くなった場合(VSSMのレベル>VSSL のレベル)であっても、動作することが可能だからである。
次に、この実施形態に係るレベル変換回路の動作について、図6を用いて説明する。図6は、この実施形態に係るレベル変換回路の動作波形を示す図である。
まず、図示するように、入力信号IN3としてハイレベル(低電圧電源VDDL)が入力されている際(時刻t1の際)、インバータIV31 の出力ノードVN31 はローレベル(接地電源VSSL)、インバータIV32 の出力ノードVN32 はハイレベル(低電圧電源VDDL)であり、トランジスタQP33 はオフ状態、トランジスタQP34 はオン状態となる。
続いて、入力信号IN3 がハイレベル(VDDL)からローレベル(VSSL)に遷移した場合の動作を説明する。
続いて、入力信号IN3 がローレベル(VSSL)からハイレベル(VDDL)に遷移する際(時刻t3の際)の動作について説明する。
上記のように、この実施形態に係るレベル変換回路によれば、上記(1)および(2)と同様の効果が得られる。さらに、本例によれば、少なくとも下記(4)の効果が得られる。
次に、上記第1乃至第3の実施形態に係るレベル変換回路と比較するために、比較例に係るレベル変換回路について、図7および図8を用いて説明する。この比較例は、負側レベル変換部および出力部を備えない一例に関するものである。この説明において、上記第1の実施形態と重複する部分の詳細な説明を省略する。
図示するように、この比較例に係るレベル変換回路は、負側レベル変換部11および出力部13を備えていない点で、上記第1の実施形態と相違している。
次に、この比較例に係るレベル変換回路の動作について、図8を用いて説明する。図8は、この比較例に係るレベル変換回路の動作波形を示す図である。
まず、図示するように、入力信号IN0としてハイレベル(VDDL のレベル)が入力されている際(時刻t1の際)、トランジスタQN02 はオン状態、インバータの出力ノードVN01はローレベル(VSSL のレベル)であり、トランジスタQN03 はオフ状態である。
続いて、時刻t2の際に、入力信号IN0 がハイレベル(VDDL)からローレベル(VSSL)に遷移すると、トランジスタQN02 がオフし、インバータの出力ノードVN01はハイレベル(VDDL)となって、トランジスタQN03 がオンする。
続いて、時刻t3の際、入力信号IN0 がローレベル(VSSL)からハイレベル(VDDL)に遷移すると、トランジスタQN02 がオンし、インバータの出力ノードVN01がローレベル(VSSL)となって、トランジスタQN03 がオフする。
Claims (5)
- 第1高電圧電源と第1低電圧電源との間に接続され、入力信号の高電位側の電圧を変換する高電位側レベル変換部と、
前記第1高電圧電源よりも電圧が低い第2高電圧電源と前記第1低電圧電源よりも電圧が低い第2低電圧電源との間に接続され、入力信号の低電位側の電圧を変換する低電位側レベル変換部と、
前記高電位側レベル変換部の出力と前記低電位側レベル変換部の出力とが入力され、前記第1高電圧電源の電圧レベルと前記第2低電圧電源の電圧レベルとを出力する出力部を具備すること
を特徴とするレベル変換回路。 - 第1高電圧電源と第1低電圧電源との間に接続され、入力信号の高電位側の電圧を変換する高電位側レベル変換部と、
前記第1高電圧電源よりも電圧が低い第2高電圧電源と前記第1低電圧電源よりも電圧が低い第2低電圧電源との間に接続され、入力信号の低電位側の電圧を変換する低電位側レベル変換部と、
前記高電位側レベル変換部の出力に基づき前記第1高電圧電源の電圧レベルまたは前記第1低電圧電源の電圧レベルを出力する第1負荷軽減部と、
前記低電位側レベル変換部の出力に基づき前記第2高電圧電源の電圧レベルまたは前記第2低電圧電源の電圧レベルを出力する第2負荷軽減部と、
前記第1負荷軽減部の出力と前記第2負荷軽減部の出力とが入力され、前記第1高電圧電源の電圧レベルと前記第2低電圧電源の電圧レベルとを出力する出力部を具備すること
を特徴とするレベル変換回路。 - 前記出力部の入力に前記第1低電圧電源を入力する入力部を更に具備すること
を特徴とする請求項1または2に記載のレベル変換回路。 - 前記出力部の入力に入力信号に基づいた信号を入力する入力部を更に具備すること
を特徴とする請求項1または2に記載のレベル変換回路。 - 前記出力部は、第1導電型の第1MISトランジスタと第2導電型の第2MISトランジスタとを備え、前記第1MISトランジスタと前記第2MISトランジスタの電流経路が直列に接続され、前記第1MISトランジスタと前記第2MISトランジスタの制御端子が共通に前記出力部の入力に接続され、前記第1MISトランジスタと前記第2MISトランジスタの電流経路の共通ノードが前記出力部の出力に接続され、前記第1MISトランジスタの基板電極は前記第1MISトランジスタの電流経路の他端に接続され、前記第2MISトランジスタの基板電極は前記第2MISトランジスタの電流経路の他端に接続されていること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレベル変換回路。
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