JP2009027600A - レベルシフト回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】レベルシフト回路から出力される振幅信号の振幅を大きくする。
【解決手段】レベルシフト回路30には、バイアス電源1、クランプ回路2、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP3が設けられる。クランプ回路2には、Nch MOSトランジスタMP3、Nch MOSトランジスタMP4、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2が設けられる。入力信号Sinがハイレベルからローレベルに変化し、Pch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd―Vreg)−Vtp}にノードN4の電圧がクランプされたときに、Nch MOSトランジスタMN4がターンオンしてノードN4の電圧を(HVdd―Vreg)に設定し、出力信号Soutのローレベルの浮き上がりを抑制する。
【選択図】図1
【解決手段】レベルシフト回路30には、バイアス電源1、クランプ回路2、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP3が設けられる。クランプ回路2には、Nch MOSトランジスタMP3、Nch MOSトランジスタMP4、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2が設けられる。入力信号Sinがハイレベルからローレベルに変化し、Pch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd―Vreg)−Vtp}にノードN4の電圧がクランプされたときに、Nch MOSトランジスタMN4がターンオンしてノードN4の電圧を(HVdd―Vreg)に設定し、出力信号Soutのローレベルの浮き上がりを抑制する。
【選択図】図1
Description
本発明は、振幅信号を出力するレベルシフト回路に関する。
半導体素子の微細化、高集積度化、低電圧動作化の進展と伴に、半導体素子が搭載される半導体集積回路では、電圧の異なる複数の電源電圧が使用されている。このような半導体集積回路では、異なる電源電圧で動作し、複数の回路間の制御信号の伝達を行うレベルシフト回路が用いられる(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1などに記載されるMOSトランジスタから構成されるレベルシフト回路では、ロジックレベルで用いられる振幅信号(ハイレベルがVddレベル)を入力信号として入力し、高電圧のコンデンサを用いずに、クランプ回路を用いてVddレベルよりも高電圧の振幅信号(ハイレベルがHVddレベル)を出力している。ところが、クランプ回路を用いた場合、クランプ回路を構成するMOSトランジスタがターンオフするゲート−ソース間電圧分だけ出力信号の振幅レベルが減少するという問題点がある。また、出力信号の立ち下り或いは立ち上りが安定するまでに時間がかかるという問題点がある。
特開2007−116344号公報
本発明は、振幅の大きな振幅信号を出力できるレベルシフト回路を提供することにある。
本発明の一態様のレベルシフト回路は、ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートに接続され、ドレイン側から出力信号を出力する第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、+側が前記第2の高電位側電源に接続され、バイアス電圧を発生するバイアス電源と、ソースが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第3のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第4のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第4のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有するクランプ回路とを具備することを特徴とする。
更に、本発明の他態様のレベルシフト回路は、ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートに接続される第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、+側が前記第2の高電位側電源に接続され、バイアス電圧を発生するバイアス電源と、ソースが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第3のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第4のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有するクランプ回路と、ドレインが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのソースに接続され、ゲートが第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第4のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第5のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第5のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第5のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有し、前記第5のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインと前記第5のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインの間から出力信号を出力する波形整形インバータとを具備することを特徴とする。
本発明によれば、振幅レベルの大きな振幅信号を出力できるレベルシフト回路を提供することができる。
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の実施例1に係るレベルシフト回路について、図面を参照して説明する。図1はレベルシフト回路を示す回路図、図2は従来のレベルシフト回路を示す回路図である。本実施例では、出力振幅の低下を抑制するためにPch MOSトランジスタ回路から構成されるクランプ回路にNch MOSトランジスタを付加している。
図1に示すように、レベルシフト回路30には、バイアス電源1、クランプ回路2、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP3が設けられる。
レベルシフト回路30は、ロジック回路などに使用される高電位側電源Vdd電圧レベルの入力信号Sinを入力し、高電位側電源Vddよりも電圧の高い高電位側電源HVdd電圧レベルの出力信号Soutを出力する。レベルシフト回路30は、例えば比較的高い電圧で動作するモータドライバなどに搭載される。インバータINV1を除くレベルシフト回路30を構成するMOSトランジスタのソースードレイン間やゲートーソース間などには、高電圧が印加されるので、ここではMOSトランジスタにパワーMOSトランジスタであるDMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)トランジスタを用いている。なお、MOSFET、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタとも呼称される。
インバータINV1は、高電位側電源Vddと低電位側電源(接地電位)Vssの間に設けられ、ハイレベルがVddでローレベルがVssである入力信号Sinを入力し、その反転信号を出力する。
Nch MOSトランジスタMN1は、ドレインがノードN3に接続され、ソースが低電位側電源(接地電位)Vssに接続され、ゲートに入力信号Sinが入力される。入力信号Sinがハイレベルのときにオンし、ドレイン側のノードN3の電位を下げる。
Nch MOSトランジスタMN2は、ドレインがノードN5に接続され、ソースが低電位側電源(接地電位)Vssに接続され、ゲートに入力信号Sinの反転信号が入力される。入力信号Sinの反転信号がハイレベルのときにオンし、ドレイン側のノードN5の電位を下げる。
Pch MOSトランジスタMP3は、ソースが高電位側電源HVddに接続され、ドレインがノードN2に接続される。Pch MOSトランジスタMP4は、ソースが高電位側電源HVddに接続され、ゲートがPch MOSトランジスタMP3のドレイン(ノードN2)に接続され、ドレインがノードN4及びPch MOSトランジスタMP3のゲートに接続される。Pch MOSトランジスタMP3及びMP4は、ラッチ回路(たすき掛け回路とも呼称される)を構成する。ノードN2(Pch MOSトランジスタMP4のドレイン側)から、レベルシフト回路30の出力信号Soutが出力される。
バイアス電源1は、+側が高電位側電源HVddに接続され、−側がクランプ回路2のノードN1に接続され、バイアス電圧Vregを発生し、ノードN1の電圧を(HVdd−Vreg)に設定する。
クランプ回路2には、Nch MOSトランジスタMN3、Nch MOSトランジスタMN4、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2が設けられる。クランプ回路2は、ノードN2及びノードN4の電圧レベルをクランプする機能を有する。
Pch MOSトランジスタMP1は、ソースがノードN2に接続され、ドレインがノードN3に接続され、ゲートがバイアス電源1の−側(ノードN1)に接続される。Nch MOSトランジスタMN3は、ドレインがノードN2に接続され、ソースがバイアス電源1の−側(ノードN1)に接続され、ゲートがノードN4に接続される。Pch MOSトランジスタMP2は、ソースがノードN4に接続され、ドレインがノードN5に接続され、ゲートがバイアス電源1の−側(ノードN1)に接続される。Nch MOSトランジスタMN4は、ドレインがノードN4に接続され、ソースがバイアス電源1の−側(ノードN1)に接続され、ゲートがノードN2に接続される。
図2に示すように、従来のレベルシフト回路40には、バイアス電源1、クランプ回路3、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。本実施例のレベルシフト回路30と従来のレベルシフト回路40では、クランプ回路の構成が異なる。従来のレベルシフト回路40のクランプ回路3は、Pch MOSトランジスタMP1とPch MOSトランジスタMP2から構成される。
次に、レベルシフト回路の動作について図3及び図4を参照して説明する。図3はレベルシフト回路の動作を示すタイミングチャート、図4はレベルシフト回路の出力信号の立ち下り特性を示す図である。ここで、図3及び図4の破線で示す特性が従来の特性波形、図3及び図4の実線で示す特性が本実施例の特性波形である。なお、高電位側電源HVdd電圧は34V、バイアス電圧Vregは5V、バイアス電源1の−側(ノードN1)の電圧を29V、Pch MOSトランジスタの閾値電圧Vtpの絶対値は0.8Vにそれぞれ設定される。
図3に示すように、入力信号Sinがハイレベル(高電位側電源Vdd電圧)からローレベル(低電位側電源(接地電位)Vss電圧)に変化すると、Nch MOSトランジスタMN2がターンオンし、ドレイン側の電圧(ノードN5)が下降し、Nch MOSトランジスタMN1がターンオフする。ノードN5が下降するとクランプ回路のPch MOSトランジスタMP2がターンオンし、ノードN4が下降する。ノードN4が下降すると、Pch MOSトランジスタMP3がターンオンしてノードN2がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Pch MOSトランジスタMP4がターンオフする。
このとき、従来では、ノードN4の電圧レベルをクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}にクランプする。ここで、Vregはバイアス電源1が発生するバイアス電圧、VptはPch MOSトランジスタMP2のゲート−ソース間電圧の閾値である。一方、本実施例では、クランプ回路2のNch MOSトランジスタMN4もオンするので、ノードN4の電圧レベルを(HVdd−Vreg)にクランプする。つまり、本実施例では、出力信号Soutのローレベルの浮き上がりを抑制することができる。
次に、入力信号Sinがローレベル(低電位側電源(接地電位)Vss電圧)からハイレベル(高電位側電源Vdd電圧)に変化すると、Nch MOSトランジスタMN1がターンオンし、ドレイン側の電圧(ノードN3)が下降し、Nch MOSトランジスタMN2がターンオフする。ノードN3が下降するとクランプ回路のPch MOSトランジスタMP1がターンオンし、ノードN2が下降する。ノードN2が下降すると、Pch MOSトランジスタMP4がターンオンしてノードN4がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Pch MOSトランジスタMP3がターンオフする。この結果、従来及び本実施例ともハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)の出力信号Soutが出力される。
このとき、従来では、ノードN2の電圧レベルをクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP1がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}にクランプする。ここで、Vregはバイアス電源1が発生するバイアス電圧、VptはPch MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧の閾値である。一方、本実施例では、クランプ回路2のNch MOSトランジスタMN3もオンするので、ノードN2の電圧レベルを(HVdd−Vreg)にクランプする。
この結果、従来の出力信号Soutの振幅(Vreg−Vtp)に対して、本実施例の出力信号Soutの振幅(Vreg)を大きくすることができる。しかも、本実施例の出力信号Soutの振幅は、Vtpというプロセスによって変動する要素を含まないので安定した振幅を維持することができる。
図4に示すように、入力信号Sinがハイレベルからローレベルに変化し、Nch MOSトランジスタMN2がターンオンし、レベルシフト回路の出力信号が立ち下るとき、従来では、0.1μs以内にハイレベル(出力電圧が高電位側電源HVddの34V)から30Vに達するが、その後徐々に電圧降下し、Pch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}レベルまでに長時間を要する(略4μs程度要する)。
一方、本実施例では、Nch MOSトランジスタMN4がオンし、0.2μs以内に設定値の(HVdd−Vreg)に達し、安定したローレベルに達する時間を従来よりも短縮することができる。
ここで、レベルシフト回路30から出力される出力信号Soutは、例えば比較的高い電圧で動作するモータドライバの出力部に設けられる出力トランジスタのゲートに入力されるので、出力トランジスタのゲート−ソース間電圧Vgsを十分確保できるという利点がある。
上述したように、本実施例のレベルシフト回路では、バイアス電源1、クランプ回路2、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。クランプ回路2には、Nch MOSトランジスタMN3、Nch MOSトランジスタMN4、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2が設けられる。入力信号Sinがハイレベル(Vddレベル)からローレベル(Vssレベル)に変化し、Pch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd―Vreg)−Vtp}にノードN4の電圧がクランプされたときに、Nch MOSトランジスタMN4がターンオンし、短時間にノードN4の電圧を(HVdd―Vreg)に設定する。入力信号Sinがローレベル(Vssレベル)からハイレベル(Vddレベル)に変化したときに、Nch MOSトランジスタMN1、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP4がターンオンし、ノードN4がハイレベル(HVddレベル)となる。
このため、ローレベルの出力信号Soutの浮き上がりを抑制することができ、出力信号の振幅を従来よりも大きくすることができる。また、出力信号の立ち下り時間を従来よりも短縮することができる。
なお、本実施例では、高電位側電源HVdd電圧を略34Vに設定し、レベルシフト回路30にDMOSトランジスタを用いているが、高電位側電源HVdd電圧を比較的に低い電圧に設定した場合、レベルシフト回路にゲート−ソース間やソース−ドレイン間の耐圧が比較的低いMISトランジスタ(MISFETとも呼称される)を用いてもよい。また、ESD耐量を向上させる目的で、カソードがノードN2に接続され、アノードがバイアス電源1の−側(ノードN1)に接続される第1のダイオードを設け、カソードがノードN4に接続され、アノードがバイアス電源1の−側(ノードN1)に接続される第2のダイオードを設けもよい。この場合、第1及び第2のダイオードには、ベース接地のバイポーラトランジスタ、ゲート接地のMOSトランジスタ、或いはPNダイオードなどを用いる。
次に、本発明の実施例2に係るレベルシフト回路について、図面を参照して説明する。図5はレベルシフト回路を示す回路図である。本実施例では、出力振幅の低下を抑制するために出力側に波形整形用インバータを設けている。
図5に示すように、レベルシフト回路30aには、バイアス電源1、クランプ回路3、波形整形インバータ4、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Nch MOSトランジスタMN11、Nch MOSトランジスタMN12、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP3が設けられる。
レベルシフト回路30aは、ロジック回路などに使用される高電位側電源Vdd電圧レベルの入力信号Sinを入力し、高電位側電源Vddよりも電圧の高い高電位側電源HVdd電圧レベルの出力信号を出力する。レベルシフト回路30aは、例えば比較的高い電圧で動作するモータドライバなどに搭載される。インバータINV1を除くレベルシフト回路30aを構成するMOSトランジスタのソースードレイン間やゲートーソース間などには、高電圧が印加されるので、ここではMOSトランジスタにパワーMOSトランジスタであるDMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)トランジスタを用いている。
ここで、バイアス電源1、クランプ回路3、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4は、実施例1の従来と同一構成なので説明を省略する。
Nch MOSトランジスタMN12は、ドレインが高電位側電源HVddに接続され、ゲートがノードN2に接続され、ソースがノードN6に接続される。Nch MOSトランジスタMN11は、ドレインがノードN6に接続され、ゲートがノードN4に接続され、ソースがバイアス電源1の−側に接続される。
波形整形インバータ4には、Pch MOSトランジスタMP21とNch MOSトランジスタMN21が設けられる。波形整形インバータ4は、ノードN2及びノードN4の信号を入力し、波形整形した反転信号をノードN7から出力信号Soutとして出力する。
Pch MOSトランジスタMP21は、ソースが高電位側電源HVddに接続され、ゲートがノードN2に接続され、ドレインがノードN7に接続される。Nch MOSトランジスタMN21は、ドレインがノードN7に接続され、ゲートがノードN6に接続され、ソースがバイアス電源1の−側(ノードN1)に接続される。
次に、レベルシフト回路の動作について図6及び図7を参照して説明する。図6はレベルシフト回路の動作を示すタイミングチャート、図7はレベルシフト回路の出力信号の立ち下り特性を示す図である。ここで、高電位側電源HVdd電圧は34V、バイアス電圧Vregは5V、バイアス電源1の−側(ノードN1)の電圧を29V、Nch MOSトランジスタの閾値電圧Vtnは0.8V、Pch MOSトランジスタの閾値電圧Vtpの絶対値は0.8Vにそれぞれ設定される。
図6に示すように、入力信号Sinがハイレベル(高電位側電源Vdd電圧)からローレベル(低電位側電源(接地電位)Vss電圧)に変化すると、Nch MOSトランジスタMN2がターンオンし、ドレイン側の電圧(ノードN5)が下降し、Nch MOSトランジスタMN1がターンオフする。ノードN5が下降するとクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP2がターンオンし、ノードN4が下降する。ノードN4が下降すると、Pch MOSトランジスタMP3がターンオンしてノードN2がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Pch MOSトランジスタMP4がターンオフする。
このとき、ノードN4の電圧レベルをクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}にクランプする(実施例1の従来と同様)。ノードN2がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Nch MOSトランジスタMN12がオンする。ノードN4がローレベル{(HVdd−Vreg)+Vtp}となり、Nch MOSトランジスタMN11がオフする。
Nch MOSトランジスタMN12がオンすることにより、ノードN6は、高電位側電源HVdd電圧からNch MOSトランジスタMN12の閾値Vtn分低下し、電圧レベルが(HVdd−Vtn)となる。
ハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)のノードN2の信号がPch MOSトランジスタMP21のゲートに入力し、ハイレベル(HVdd−Vtn)のノードN6の信号がNch MOSトランジスタMN21のゲートに入力する。この結果、高電位側電源HVddとバイアス電源1の−側(ノードN1)の間に設けられる波形整形インバータ4から、ローレベル(HVdd−Vreg)の出力信号SoutがノードN7から出力される。本実施例では、実施例1と同様に、出力信号Soutのローレベルの浮き上がりを抑制することができる。
次に、入力信号Sinがローレベル(低電位側電源(接地電位)Vss電圧)からハイレベル(高電位側電源Vdd電圧)に変化すると、Nch MOSトランジスタMN1がターンオンし、ドレイン側の電圧(ノードN3)が下降し、Nch MOSトランジスタMN2がターンオフする。ノードN3が下降するとクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP1がターンオンし、ノードN2が下降する。ノードN2が下降すると、Pch MOSトランジスタMP4がターンオンしてノードN4がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Pch MOSトランジスタMP3がターンオフする。
このとき、ノードN2の電圧レベルをクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP1がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}にクランプする(実施例1の従来と同様)。ノードN2がローレベル{(HVdd−Vreg)+Vtp}となり、Nch MOSトランジスタMN12がオフし、ノードN4がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Nch MOSトランジスタMN11がオンする。
Nch MOSトランジスタMN11がオンすることにより、ノードN6は、高電位側電源HVdd電圧からバイアス電圧Vreg分低下し、電圧レベルが(HVdd−Vreg)となる。
ローレベル{(HVdd−Vreg)+Vtp}のノードN2の信号がPch MOSトランジスタMP21のゲートに入力し、ローレベル(HVdd−Vreg)のノードN6の信号がNch MOSトランジスタMN21のゲートに入力する。この結果、高電位側電源HVddとバイアス電源1の−側(ノードN1)の間に設けられる波形整形インバータ4から、ハイレベル(HVdd)の出力信号SoutがノードN7から出力される。このため、実施例1の従来の出力信号Soutの振幅(Vreg−Vtp)に対して、本実施例の出力信号Soutの振幅(Vreg)を大きくすることができる。しかも、実施例1と同様に、本実施例の出力信号Soutの振幅は、Vtpというプロセスによって変動する要素を含まないので安定した振幅を維持することができる。
図7に示すように、入力信号Sinがハイレベルからローレベルに変化し、Nch MOSトランジスタMN2がオンし、レベルシフト回路の出力信号が立ち下るとき、従来では、0.1μs以内にハイレベル(出力電圧が高電位側電源HVddの34V)から30Vに達するが、その後徐々に電圧降下し、Pch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}レベルまでに長時間を要する(略4μs程度要する)。
一方、本実施例では、ターンオフし始める時間が若干遅れるが、0.03μS後に設定値の(HVdd−Vreg)に達し(実施例1よりも早い)、安定したローレベルに達する時間を従来よりも短縮することができる。
ここで、レベルシフト回路30aから出力される出力信号Soutは、例えば比較的高い電圧で動作するモータドライバの出力部に設けられる出力トランジスタのゲートに入力されるので、出力トランジスタのゲート−ソース間電圧Vgsを十分確保できるという利点がある。
上述したように、本実施例のレベルシフト回路では、バイアス電源1、クランプ回路3、波形整形インバータ4、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Nch MOSトランジスタMN11、Nch MOSトランジスタMN12、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。クランプ回路3には、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2が設けられる。入力信号Sinがハイレベル(Vddレベル)からローレベル(Vssレベル)に変化したときに、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP2、及びPch MOSトランジスタMP3がターンオンしてノードN4の電圧がPch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd―Vreg)−Vtp}になり、ノードN2の電圧がHVddとなる。Nch MOSトランジスタMN12がオンし、Nch MOSトランジスタMN11がオフする。Pch MOSトランジスタMP21のゲートがハイレベル(HVdd)、Nch MOSトランジスタMN21のゲートはハイレベル(HVdd−Vtn)となり波形整形インバータ4からローレベル(HVdd−Vreg)の出力信号が出力される。入力信号Sinがローレベル(Vssレベル)からハイレベル(Vddレベル)に変化したときに、Nch MOSトランジスタMN1、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP4がターンオンしてノードN2の電圧がPch MOSトランジスタMP1がターンオフする電圧{(HVdd―Vreg)−Vtp}になり、ノードN4の電圧がHVddとなる。Nch MOSトランジスタMN12がオフし、Nch MOSトランジスタMN11がオンする。Pch MOSトランジスタMP21のゲートがローレベル{(HVdd―Vreg)−Vtp}、Nch MOSトランジスタMN21のゲートはローレベル(HVdd−Vreg)となり波形整形インバータ4からハイレベル(HVdd)の出力信号が出力される。
このため、ローレベルの出力信号Soutの浮き上がりを抑制することができ、出力信号の振幅を従来よりも大きくすることができる。また、出力信号の立ち下り時間を従来よりも短縮することができる。
なお、本実施例では、高電位側電源HVdd電圧を略34Vに設定し、レベルシフト回路30aにDMOSトランジスタを用いているが、高電位側電源HVdd電圧を比較的に低い電圧に設定した場合、レベルシフト回路にゲート−ソース間やソース−ドレイン間の耐圧が比較的低いMISトランジスタ(MISFETとも呼称される)を用いてもよい。
次に、本発明の実施例3に係るレベルシフト回路について、図面を参照して説明する。図8はレベルシフト回路を示す回路図である。本実施例では、出力振幅幅の低下を抑制するためにPch MOSトランジスタ回路から構成されるクランプ回路にNch MOSトランジスタ及び抵抗を付加している。
図8に示すように、レベルシフト回路30bには、バイアス電源1、クランプ回路5、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。
レベルシフト回路30bは、ロジック回路などに使用される高電位側電源Vdd電圧レベルの入力信号Sinを入力し、高電位側電源Vddよりも電圧の高い高電位側電源HVdd電圧レベルの出力信号を出力する。レベルシフト回路30bは、例えば比較的高い電圧で動作するモータドライバなどに搭載される。
ここで、バイアス電源1、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4は、実施例1と同一構成なので説明を省略する。
クランプ回路5には、抵抗R1、抵抗R2、Nch MOSトランジスタMN3、Nch MOSトランジスタMN4、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2が設けられる。クランプ回路5は、ノードN2及びノードN4の電圧レベルをクランプする機能を有する。なお、Nch MOSトランジスタMN3、Nch MOSトランジスタMN4、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2は、実施例1と同一構成なので説明を省略する。
抵抗R1は、一端がノードN2に接続され、他端がNch MOSトランジスタMN3のドレインに接続される。抵抗R2は一端がノードN4に接続され、他端がNch MOSトランジスタMN4に接続される。抵抗R1及びR2は、Pch MOSトランジスタMP3及びMP4から構成されるラッチ回路のゲインを調整するために設けられたものであり、抵抗値を、例えば数kΩ以上、好ましくは数十kΩ程度に設定するのが好ましい。ここでは、抵抗R1をNch MOSトランジスタMN3のドレイン側に、抵抗R2をNch MOSトランジスタMN4のドレイン側にそれぞれ設けているが、抵抗R1をNch MOSトランジスタMN3のソース側に、抵抗R2をNch MOSトランジスタMN4のソース側にそれぞれ設けてもよい。
上述したように、本実施例のレベルシフト回路では、バイアス電源1、クランプ回路5、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。クランプ回路5には、抵抗R1、抵抗R2、Nch MOSトランジスタMN3、Nch MOSトランジスタMN4、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP2が設けられる。入力信号Sinがハイレベル(Vddレベル)からローレベル(Vssレベル)に変化し、Pch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd―Vreg)−Vtp}にノードN4の電圧がクランプされたときに、Nch MOSトランジスタMN4がターンオンし、短時間にノードN4の電圧を(HVdd―Vreg)に設定する。入力信号Sinがローレベル(Vssレベル)からハイレベル(Vddレベル)に変化したときに、Nch MOSトランジスタMN1、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP4がターンオンし、ノードN4がハイレベル(HVddレベル)となる。ノードN2とNch MOSトランジスタMN3のドレインの間に設けられる抵抗R1と、ノードN4とNch MOSトランジスタMN4のドレインの間に設けられる抵抗R2とは、Pch MOSトランジスタMP3及びMP4から構成されるラッチ回路のゲインを調整する。
このため、実施例1の効果の他に、抵抗R1及びR2を所定の抵抗値に設定することにより、Pch MOSトランジスタMP3及びMP4から構成されるラッチ回路のゲインを最適化することができる。
次に、本発明の実施例4に係るレベルシフト回路について、図面を参照して説明する。図9はレベルシフト回路を示す回路図、図10は従来のレベルシフト回路を示す回路図である。本実施例では、高電位側電源側から第1の出力信号を出力し、低電位側電源側から第2の出力信号を出力している。第1及び第2の出力信号の出力振幅の低下を抑制するために、第1の出力信号側に設けられるPch MOSトランジスタから構成される第1のクランプ回路にNch MOSトランジスタを付加し、第2の出力信号側に設けられるNch MOSトランジスタから構成される第2のクランプ回路にPch MOSトランジスタを付加している。
図9に示すように、レベルシフト回路30cには、バイアス電源1、バイアス電源11、クランプ回路部12、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。
レベルシフト回路30cは、ロジック回路などに使用される高電位側電源Vdd電圧レベルの入力信号Sinを入力し、高電位側電源Vddよりも電圧の高い高電位側電源HVdd電圧レベルの第1の出力信号Sout1とバイアス電圧レベルの第2の出力信号Sout2とを出力する。第1の出力信号Sout1はノードN4から出力され、第2の出力信号Sout2はノードN15から出力される。
レベルシフト回路30cは、例えば比較的高い電圧で動作するモータドライバなどに搭載される。第1の出力信号Sout1はモータドライバの出力部を構成するハイサイド側のパワーMOSトランジスタのゲートに入力され、第2の出力信号Sout2はモータドライバの出力部を構成するローサイド側のパワーMOSトランジスタのゲートに入力される。インバータINV1を除くレベルシフト回路30cを構成するMOSトランジスタのソースードレイン間やゲートーソース間などには、高電圧が印加されるので、ここではMOSトランジスタにパワーMOSトランジスタであるDMOSトランジスタを用いている。
クランプ回路部12には、クランプ回路2とクランプ回路6が設けられる。クランプ回路2は、ノードN2及びノードN4の電圧レベルをクランプする機能を有し、クランプ回路6はノードN13とノードN15の電圧レベルをクランプする機能を有する。
ここで、レベルシフト回路30cは、実施例1のレベルシフト回路30にクランプ回路6を挿入(クランプ回路2とNch MOSトランジスタMN1及びMN2の間に挿入)したものである。レベルシフト回路30cを構成するバイアス電源1、クランプ回路2、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4は、実施例1のレベルシフト回路30と同様な構成なので、異なる部分のみ説明する。
バイアス電源11は、+側がノードN11に接続され、−側が低電位側電源(接地電位)に接続され、バイアス電圧Vregを発生し、ノードN11の電圧を(Vreg)に設定する。ここでは、バイアス電源11から生成されるバイアス電圧をバイアス電源1から生成されるバイアス電圧Vregと同じにしているが、異なる電圧に設定してもよい。
クランプ回路6には、Nch MOSトランジスタMN31、Nch MOSトランジスタMN32、Pch MOSトランジスタMP31、及びPch MOSトランジスタMP32が設けられる。
Nch MOSトランジスタMN31は、ドレインがノードN12(Pch MOSトランジスタMP1のドレイン)に接続され、ゲートがバイアス源11の+側(ノードN11)に接続され、ソースがノードN13(Nch MOSトランジスタMN1のドレイン)に接続される。Pch MOSトランジスタMP31は、ソースがバイアス源11の+側(ノードN11)に接続され、ゲートがノードN14(Pch MOSトランジスタMP2のドレイン)に接続され、ドレインがノードN13(Nch MOSトランジスタMN1のドレイン)に接続される。Nch MOSトランジスタMN32は、ドレインがノードN14(Pch MOSトランジスタMP2のドレイン)に接続され、ゲートがバイアス源11の+側(ノードN11)に接続され、ソースがノードN15(Nch MOSトランジスタMN2のドレイン)に接続される。Pch MOSトランジスタMP32は、ソースがバイアス源11の+側(ノードN11)に接続され、ゲートがノードN12(Pch MOSトランジスタMP1のドレイン)に接続され、ドレインがノードN15(Nch MOSトランジスタMN2のドレイン)に接続される。
図10に示すように、従来のレベルシフト回路40cには、バイアス電源1、バイアス電源11、クランプ回路部13、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。本実施例のレベルシフト回路30cと従来のレベルシフト回路40cでは、クランプ回路部の構成が異なる。従来のレベルシフト回路40cのクランプ回路部13は、Pch MOSトランジスタMP1及びPch MOSトランジスタMP2から構成されるクランプ回路3と、Nch MOSトランジスタMN31及びNch MOSトランジスタMN32から構成されるクランプ回路7とから構成される。
次に、レベルシフト回路の動作について図11を参照して説明する。図11はレベルシフト回路の動作を示すタイミングチャートである。ここで、図11の破線で示す特性が従来の特性波形、図11の実線で示す特性が本実施例の特性波形である。ここでは、例えば高電位側電源HVdd電圧は34V、バイアス電圧Vregは5V、バイアス電源1の−側(ノードN1)の電圧を29V、バイアス源11の+側(ノードN11)の電圧を5V、Pch MOSトランジスタの閾値電圧Vtpの絶対値は0.8V、Nch MOSトランジスタの閾値電圧Vtnは0.8Vにそれぞれ設定される。
図11に示すように、入力信号Sinがハイレベル(高電位側電源Vdd電圧)からローレベル(低電位側電源(接地電位)Vss電圧)に変化すると、Nch MOSトランジスタMN2がターンオンし、ドレイン側の電圧(ノードN15)が下降し、Nch MOSトランジスタMN1がターンオフする。ノードN15が下降するとクランプ回路のNch MOSトランジスタMN32とPch MOSトランジスタMP2がターンオンし、ノードN14及びノードN4が下降する。ノードN4が下降すると、Pch MOSトランジスタMP3がターンオンしてノードN2がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Pch MOSトランジスタMP4がターンオフする。
このとき、従来では、ノードN4の電圧レベルをクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}にクランプする。ここで、Vregはバイアス電源1が発生するバイアス電圧、VptはPch MOSトランジスタMP2のゲート−ソース間電圧の閾値である。ノードN2がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)なので、クランプ回路のPch MOSトランジスタMP1及びNch MOSトランジスタMN31がターンオンし、ノードN13の電圧レベルをNch MOSトランジスタMN31がターンオフする電圧(Vreg−Vtn)にクランプする。ここで、Vregはバイアス電源11が発生するバイアス電圧、VpnはNch MOSトランジスタMN31のゲート−ソース間電圧の閾値である。
一方、本実施例では、クランプ回路2のNch MOSトランジスタMN4もオンするので、ノードN4の電圧レベルを(HVdd−Vreg)にクランプする。ノードN14がローレベルなのでクランプ回路6のPch MOSトランジスタMP31がオンし、従来よりも迅速にノードN13の電圧レベルをVregにクランプする。つまり、本実施例では、第1の出力信号Sout1のローレベルの浮き上がりを抑制することができる。
次に、入力信号Sinがローレベル(低電位側電源(接地電位)Vss電圧)からハイレベル(高電位側電源Vdd電圧)に変化すると、Nch MOSトランジスタMN1がターンオンし、ドレイン側の電圧(ノードN13)が下降し、Nch MOSトランジスタMN2がターンオフする。ノードN13が下降するとクランプ回路のNch MOSトランジスタMN31及びPch MOSトランジスタMP1がターンオンし、ノードN12及びノードN2が下降する。ノードN2が下降すると、Pch MOSトランジスタMP4がターンオンしてノードN4がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)となり、Pch MOSトランジスタMP3がターンオフする。この結果、従来及び本実施例ともハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)の第1の出力信号Sout1が出力される。
このとき、従来では、ノードN2の電圧レベルをクランプ回路3のPch MOSトランジスタMP1がターンオフする電圧{(HVdd−Vreg)+Vtp}にクランプする。ここで、Vregはバイアス電源1が発生するバイアス電圧、VptはPch MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧の閾値である。ノードN4がハイレベル(高電位側電源HVdd電圧)なので、クランプ回路のPch MOSトランジスタMP2及びNch MOSトランジスタMN32がターンオンし、ノードN15の電圧レベルをNch MOSトランジスタMN32がターンオフする電圧(Vreg−Vtn)にクランプする。ここで、Vregはバイアス電源11が発生するバイアス電圧、VpnはNch MOSトランジスタMN32のゲート−ソース間電圧の閾値である。
一方、本実施例では、クランプ回路2のNch MOSトランジスタMN3もオンするので、ノードN2の電圧レベルを(HVdd−Vreg)にクランプする。ノードN12がローレベルなのでクランプ回路6のPch MOSトランジスタMP32がオンし、従来よりも迅速にノードN15の電圧レベルをVregにクランプする。つまり、本実施例では、第2の出力信号Sout2のハイレベルの低下を抑制することができる。
この結果、従来の第1の出力信号Sout1の振幅(Vreg−Vtp)に対して、本実施例の第1の出力信号Sout1の振幅(Vreg)を大きくすることができる。従来の第2の出力信号Sout2の振幅(Vreg−Vtn)に対して、本実施例の第2の出力信号Sout2の振幅(Vreg)を大きくすることができる。しかも、本実施例の第1の出力信号Sout1及び第2の出力信号Sout2の振幅は、VtpやVtnというプロセスによって変動する要素を含まないので安定した振幅を維持することができる。
上述したように、本実施例のレベルシフト回路では、バイアス電源1、バイアス電源11、クランプ回路部12、インバータINV1、Nch MOSトランジスタMN1、Nch MOSトランジスタMN2、Pch MOSトランジスタMP3、及びPch MOSトランジスタMP4が設けられる。クランプ回路部12には、クランプ回路2とクランプ回路6が設けられる。入力信号Sinがハイレベル(Vddレベル)からローレベル(Vssレベル)に変化し、Nch MOSトランジスタMN2がオン(ノードN15がローレベル)し、Pch MOSトランジスタMP2がターンオフする電圧{(HVdd―Vreg)−Vtp}にノードN4の電圧がクランプされたときに、Nch MOSトランジスタMN4がターンオンし、短時間にノードN4の電圧を(HVdd―Vreg)に設定する。入力信号Sinがローレベル(Vssレベル)からハイレベル(Vddレベル)に変化したときに、Nch MOSトランジスタMN1、Pch MOSトランジスタMP1、及びPch MOSトランジスタMP4がターンオンし、ノードN4がハイレベル(HVddレベル)となる。クランプ回路6のPch MOSトランジスタMP32がオンし、短時間にノードN15の電圧をVregに設定する。
このため、第1の出力信号Sout1のローレベルの浮き上がりを抑制でき、第2の出力信号Sout2のハイレベルの低下を抑制することができ、第1の出力信号Sout1及び第2の出力信号Sout2の振幅を従来よりも大きくすることができる。また、第1の出力信号Sout1の立ち下り時間と第2の出力信号Sout2の立ち上がり時間とを従来よりも短縮することができる。
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
例えば、実施例4では、第1の出力信号のローレベルの浮き上がりを抑制するために高電位側電源側のクランプ回路にNch MOSトランジスタを付加し、第2の出力信号のハイレベルの低下を抑制するために低電位側電源側のクランプ回路にPch MOSトランジスタを付加しているが、実施例2と同様に、高電位側電源側のクランプ回路と低電位側電源側のクランプ回路にそれぞれMOSトランジスタと波形整形インバータを設けてもよい。
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
(付記1) ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch DMOSトランジスタと、前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch DMOSトランジスタと、ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch DMOSトランジスタと、ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch DMOSトランジスタのゲートに接続され、ドレイン側から出力信号を出力する第2のPch DMOSトランジスタと、+側が前記第2の高電位側電源に接続され、バイアス電圧を発生するバイアス電源と、ソースが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第1のNch DMOSトランジスタのドレイン側に接続される第3のPch DMOSトランジスタと、ドレインが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第3のNch DMOSトランジスタと、ソースが前記第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第2のNch DMOSトランジスタのドレイン側に接続される第4のPch DMOSトランジスタと、ドレインが前記第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第4のNch DMOSトランジスタとを有するクランプ回路とを具備するレベルシフト回路。
(付記1) ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch DMOSトランジスタと、前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch DMOSトランジスタと、ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch DMOSトランジスタと、ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch DMOSトランジスタのゲートに接続され、ドレイン側から出力信号を出力する第2のPch DMOSトランジスタと、+側が前記第2の高電位側電源に接続され、バイアス電圧を発生するバイアス電源と、ソースが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第1のNch DMOSトランジスタのドレイン側に接続される第3のPch DMOSトランジスタと、ドレインが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第3のNch DMOSトランジスタと、ソースが前記第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第2のNch DMOSトランジスタのドレイン側に接続される第4のPch DMOSトランジスタと、ドレインが前記第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第4のNch DMOSトランジスタとを有するクランプ回路とを具備するレベルシフト回路。
(付記2) ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch DMOSトランジスタと、前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch DMOSトランジスタと、ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch DMOSトランジスタと、ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch DMOSトランジスタのゲートに接続される第2のPch DMOSトランジスタと、+側が前記第2の高電位側電源に接続され、バイアス電圧を発生するバイアス電源と、ソースが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第1のNch DMOSトランジスタのドレイン側に接続される第3のPch DMOSトランジスタと、ソースが前記第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第2のNch DMOSトランジスタのドレイン側に接続される第4のPch DMOSトランジスタとを有するクランプ回路と、ドレインが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch DMOSトランジスタのドレインに接続される第3のNch DMOSトランジスタと、ドレインが前記第3のNch DMOSトランジスタのソースに接続され、ゲートが第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第4のNch DMOSトランジスタと、ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが第2のPch DMOSトランジスタのドレインに接続される第5のPch DMOSトランジスタと、ドレインが前記第5のPch DMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3のNch DMOSトランジスタのソースに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第5のNch DMOSトランジスタとを有し、前記第5のPch DMOSトランジスタのドレインと前記第5のNch DMOSトランジスタのドレインの間から出力信号を出力する波形整形インバータとを具備するレベルシフト回路。
(付記3) カソードが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、アノードが前記バイアス電源の−側に接続される第1のダイオードと、カソードが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、アノードが前記バイアス電源の−側に接続される第2のダイオードとを有し、前記第1及び第2のダイオードは、ベース接地のバイポーラトランジスタ、ゲート接地の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、或いはPNダイオードである付記2に記載のレベルシフト回路。
(付記4) 前記第2の高電位側電源の電圧をHVdd、前記バイアス電源の電圧をVregとすると、前記出力信号のハイレベルがHVdd、前記出力信号のローレベルが(HVdd−Vreg)である付記1乃至3のいずれかに記載のレベルシフト回路。
1、11 バイアス電源
2、3、5、6、7 クランプ回路
4 波形整形インバータ
12、13 クランプ回路部
30、30a、30b、30c、40、40c レベルシフト回路
HVdd、Vdd 高電位側電源
INV1 インバータ
MN1〜4、MN11、MN12、MN21、MN31、MN32 Nch MOSトランジスタ
MP1〜4、MP21、MP31、MP32 Pch MOSトランジスタ
N1〜6、N11〜15 ノード
R1、R2 抵抗
Sin 入力信号
Sout、Sout1、Sout2 出力信号
Vreg バイアス電圧
Vss 低電位側電源
2、3、5、6、7 クランプ回路
4 波形整形インバータ
12、13 クランプ回路部
30、30a、30b、30c、40、40c レベルシフト回路
HVdd、Vdd 高電位側電源
INV1 インバータ
MN1〜4、MN11、MN12、MN21、MN31、MN32 Nch MOSトランジスタ
MP1〜4、MP21、MP31、MP32 Pch MOSトランジスタ
N1〜6、N11〜15 ノード
R1、R2 抵抗
Sin 入力信号
Sout、Sout1、Sout2 出力信号
Vreg バイアス電圧
Vss 低電位側電源
Claims (5)
- ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートに接続され、ドレイン側から出力信号を出力する第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
+側が前記第2の高電位側電源に接続され、バイアス電圧を発生するバイアス電源と、
ソースが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第3のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第4のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第4のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有するクランプ回路と、
を具備することを特徴とするレベルシフト回路。 - 前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインと前記第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインの間に設けられた第1の抵抗と、前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインと前記第4のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインの間に設けられた第2の抵抗とを具備する請求項1に記載のレベルシフト回路。
- 前記第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのソースと前記バイアス電源の−側の間に設けられた第1の抵抗と、前記第4のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのソースと前記バイアス電源の−側の間に設けられた第2の抵抗とを具備する請求項1に記載のレベルシフト回路。
- ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートに接続される第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
+側が前記第2の高電位側電源に接続され、バイアス電圧を発生するバイアス電源と、
ソースが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第3のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記バイアス電源の−側に接続され、ドレインが前記第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側に接続される第4のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有するクランプ回路と、
ドレインが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ドレインが前記第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのソースに接続され、ゲートが第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第4のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第5のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第5のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記バイアス電源の−側に接続される第5のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有し、前記第5のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインと前記第5のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインの間から出力信号を出力する波形整形インバータと、
を具備することを特徴とするレベルシフト回路。 - ハイレベルが第1の高電位側電源電圧で、ローレベルが低電位側電源電圧を有する入力信号がゲートに入力され、ソースが低電位側電源に接続される第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
前記入力信号を反転した信号がゲートに入力され、ソースが前記低電位側電源に接続される第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ソースが第1の高電位側電源よりも電圧の高い第2の高電位側電源に接続される第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
ソースが前記第2の高電位側電源に接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートに接続される第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、
+側が前記第2の高電位側電源に接続され、第1のバイアス電圧を発生する第1のバイアス電源と、
ソースが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1のバイアス電源の−側に接続される第3のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記第1のバイアス電源の−側に接続される第3のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1のバイアス電源の−側に接続される第4のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ソースが前記第1のバイアス電源の−側に接続される第4のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有する第1のクランプ回路と、
−側が前記低電位側電源に接続され、第2のバイアス電圧を発生する第2のバイアス電源と、
ドレインが前記第3のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2のバイアス電源の+側に接続され、ソースが前記第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第5のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2のバイアス電源の+側に接続され、ゲートが前記第4のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第5のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ドレインが前記第4のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2のバイアス電源の+側に接続され、ソースが前記第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第6のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ソースが前記第2のバイアス電源の+側に接続され、ゲートが前記第3のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに接続される第6のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを有する第2のクランプ回路と、
を具備し、前記第2のPch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側から第1の出力信号を出力し、前記第2のNch絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン側から第2の出力信号を出力することを特徴とするレベルシフト回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007190798A JP2009027600A (ja) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | レベルシフト回路 |
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JP2007190798A JP2009027600A (ja) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | レベルシフト回路 |
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JP2007190798A Withdrawn JP2009027600A (ja) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | レベルシフト回路 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017055306A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社東芝 | レベルシフト回路及びドライバ回路 |
CN109245535A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-18 | 广州市力驰微电子科技有限公司 | 适用于电源管理的电平转换模块 |
WO2022107655A1 (ja) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | ローム株式会社 | レベルシフト回路及び電源装置 |
WO2023073904A1 (ja) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 株式会社ソシオネクスト | レベルシフト回路 |
CN117254682A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 成都芯翼科技有限公司 | 一种抗干扰电压转换电路 |
-
2007
- 2007-07-23 JP JP2007190798A patent/JP2009027600A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017055306A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社東芝 | レベルシフト回路及びドライバ回路 |
CN109245535A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-18 | 广州市力驰微电子科技有限公司 | 适用于电源管理的电平转换模块 |
WO2022107655A1 (ja) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | ローム株式会社 | レベルシフト回路及び電源装置 |
WO2023073904A1 (ja) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 株式会社ソシオネクスト | レベルシフト回路 |
US11894843B2 (en) | 2021-10-29 | 2024-02-06 | Socionext Inc. | Level shift circuit |
CN117254682A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 成都芯翼科技有限公司 | 一种抗干扰电压转换电路 |
CN117254682B (zh) * | 2023-11-20 | 2024-03-12 | 成都芯翼科技有限公司 | 一种抗干扰电压转换电路 |
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