JP2010166300A - High-speed level shifting circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To communicate variation in a gate potential to a substrate potential without attenuation and delay to enable a high-speed operation, and to reduce a parasitic diode leakage current in the case where the gate potential does not change. <P>SOLUTION: In a substrate potential control circuit 101, a SW1 connects a gate terminal of an MN1 with a substrate terminal. A SW2 connects the substrate terminal to 0V. A switching control circuit 102 controls to set the SW1 in a conductive state and set the SW2 in a non-conductive state during the gate terminal is 0V and for a predetermined time period after the gate terminal is changed from 0V to Vdd. In addition, the circuit 102 controls to set the SW1 in the non-conductive state and set the SW2 in the conductive state after a lapse of the predetermined time period. The circuit 102 controls to set the SW1 in the non-conductive state and set the SW2 in the conductive state at least during the potential of the gate terminal is Vdd. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

開示する技術は、半導体集積回路におけるレベルシフト回路に関する。   The disclosed technology relates to a level shift circuit in a semiconductor integrated circuit.

レベルシフト回路は、ADC(アナログデジタルコンバータ)回路やPLL(フェーズロックドループ)回路等のミクストシグナル回路にて、低電圧で動作する回路から高電圧で動作する回路にパルス信号を伝達するインターフェース回路として広く用いられている。   The level shift circuit is an interface circuit that transmits a pulse signal from a circuit that operates at a low voltage to a circuit that operates at a high voltage in a mixed signal circuit such as an ADC (analog-digital converter) circuit or a PLL (phase-locked loop) circuit. Widely used.

図11(a)に一般的なレベルシフト回路を示す。図11(a)の回路は、1.2V(ボルト)振幅のパルス信号(図11(b)参照)を3.3V振幅のパルス信号(図11(c)参照)に変換している。図11(a)において、MN1及びMN2はNMOSトランジスタ、MP1及びMP2はPMOSトランジスタ、INV1〜4はインバータ回路である。   FIG. 11A shows a general level shift circuit. The circuit of FIG. 11A converts a pulse signal having a 1.2V (volt) amplitude (see FIG. 11B) into a pulse signal having a 3.3V amplitude (see FIG. 11C). In FIG. 11A, MN1 and MN2 are NMOS transistors, MP1 and MP2 are PMOS transistors, and INV1 to INV4 are inverter circuits.

図11(a)に示されるようなレベルシフト回路では、入力電圧から出力電圧への伝播遅延の短縮(つまり高速化)が一般的な課題である。クリティカルパスは、以下の通りとなる。   In a level shift circuit as shown in FIG. 11A, it is a general problem to reduce the propagation delay (that is, speed up) from the input voltage to the output voltage. The critical path is as follows.

入力電圧Vi が0VからVdd(図11では1.2V)に変化する時、つまりMN1のゲート電圧Vg1が0VからVddに変化する時に、MN1がオフ状態からオン状態に遷移してノードaの電位をVddh (図11では3.3V)から0Vに変化させる。これにより、MP2がオフ状態からオン状態になってノードbを充電して、最終的に出力電圧Vo が0VからVddh に変化する。   When the input voltage Vi changes from 0V to Vdd (1.2V in FIG. 11), that is, when the gate voltage Vg1 of MN1 changes from 0V to Vdd, MN1 changes from the off state to the on state and the potential of the node a Is changed from Vddh (3.3V in FIG. 11) to 0V. As a result, MP2 changes from the off state to the on state to charge the node b, and the output voltage Vo finally changes from 0V to Vddh.

逆に、入力電圧Vi がVddから0Vに変化する時、つまり、INV1を介して供給されるMN2のゲート電圧Vg1が0VからVddに変化する時に、MN2がオフ状態からオン状態に遷移してノードbの電位をVddhから0Vに変化させる。また、MP1がオフ状態からオン状態になってノードaを充電して、MP2をオン状態からオフ状態に遷移させる。この結果、INV3及びINV4を介して出力される出力電圧Vo がVddh から0Vに変化する。   Conversely, when the input voltage Vi changes from Vdd to 0V, that is, when the gate voltage Vg1 of MN2 supplied via INV1 changes from 0V to Vdd, MN2 transitions from the off state to the on state and becomes a node. The potential of b is changed from Vddh to 0V. In addition, MP1 changes from the OFF state to the ON state, charges the node a, and causes MP2 to transition from the ON state to the OFF state. As a result, the output voltage Vo output via INV3 and INV4 changes from Vddh to 0V.

上述の動作にて、入力電圧Vi が0VからVddに変化するのに応答して出力電圧Vo が0VからVddh に変化する時、及び入力電圧Vi がVddから0Vに変化するのに応答して出力電圧Vo がVddh から0Vに変化する時の伝搬遅延がクリティカルパスとなる。   In the above operation, when the output voltage Vo changes from 0V to Vddh in response to the input voltage Vi changing from 0V to Vdd, and in response to the input voltage Vi changing from Vdd to 0V. Propagation delay when the voltage Vo changes from Vddh to 0 V becomes a critical path.

上述の課題を生む要因は、ノードa又はbの負荷容量の大きさや、MP1やMP2の駆動力不足もあるが、主要因はMN1とMN2として高耐圧トランジスタを用いなければならないことにある。高耐圧トランジスタは一般にコアトランジスタより閾値が高いにもかかわらず、ゲート電圧が最大でも低い電源電圧Vddまでしか供給されないので、明らかにMN1とMN2の駆動力は低い。これは、MN1とMN2の閾値が高くなる条件(slowプロセスや低温条件)で、かつVddが最小条件の時に最も顕著となる。   Factors that cause the above-described problems include the magnitude of the load capacity of the node a or b and the lack of driving power of MP1 and MP2. The main factor is that high voltage transistors must be used as MN1 and MN2. Although the high breakdown voltage transistor generally has a higher threshold value than the core transistor, it can supply only the power supply voltage Vdd having the lowest gate voltage, so obviously the driving power of MN1 and MN2 is low. This is most noticeable when the threshold values of MN1 and MN2 are high (slow process or low temperature condition) and Vdd is the minimum condition.

レベルシフト回路の高速化については、これまで色々な従来技術が提案されている。かかる従来技術の中には、出力端子(ノードaやb)の変化を感知して補助的な充電電流を供給する回路を付加する従来技術もある。しかし、このような従来技術では、MN1やMN2の駆動力不足は根本的に解決できず、また出力端子の負荷容量を増大させるため、前
述の通り伝播遅延への影響が残る。
Various conventional techniques have been proposed for speeding up the level shift circuit. Among such conventional techniques, there is also a conventional technique in which a circuit that senses a change in an output terminal (nodes a and b) and supplies an auxiliary charging current is added. However, such a conventional technique cannot fundamentally solve the deficiency of driving force of MN1 and MN2, and increases the load capacity of the output terminal, so that the influence on the propagation delay remains as described above.

そこで、MN1やMN2の駆動力を改善する手法として、図12(a)に示されるように、トランジスタのゲート(G)端子と基板(B)端子が接続された、いわゆるDTMOS(Dynamic Threshold voltage MOS)をベースとした高速化手法がいくつか提案されている。なお、DTMOSは、下記非特許文献1にその詳細が記載されている。DTMOSは、ゲート電位Vg が0VからVddに変化する時に基板電位も上昇して順バイアスされるため、NMOSトランジスタの閾値が減少してその結果、駆動力が上昇するという特長がある。一方で、ゲート電位がVddに固定されている時(例えばパルスのHiレベル期間)に、図12(b)に示されるように、基板とソース間のPN接合で形成される寄生ダイオードDp が順方向バイアスされて電源からグランドへの電流(以下、寄生ダイオードリーク電流と表現する)が流れ、消費電力が増大するという課題がある。特にこの電流は低速動作で問題となりやすい。   Therefore, as a technique for improving the driving power of MN1 and MN2, as shown in FIG. 12A, a so-called DTMOS (Dynamic Threshold voltage MOS) in which the gate (G) terminal and the substrate (B) terminal of the transistor are connected to each other. ) Based speedup methods have been proposed. The details of DTMOS are described in Non-Patent Document 1 below. The DTMOS has a feature that, when the gate potential Vg changes from 0 V to Vdd, the substrate potential also rises and is forward-biased, so that the threshold value of the NMOS transistor decreases and as a result, the driving force increases. On the other hand, when the gate potential is fixed at Vdd (for example, the high level period of the pulse), as shown in FIG. 12B, the parasitic diode Dp formed by the PN junction between the substrate and the source is in order. There is a problem that a current (hereinafter referred to as a parasitic diode leakage current) flows from the power source to the ground by being directionally biased, and power consumption increases. In particular, this current is likely to be a problem at low speed operation.

DTMOSをベースに寄生ダイオードリーク電流を低減させる手法として、以下の従来技術が提案されている。
図13は、下記特許文献1に記載の第1の従来技術の構成図である。トランジスタTN1のゲート端子と基板端子が容量素子C1で接続される。このC1と、基板端子に寄生する容量(例えばPwellとDeepNwelllなど)との比で、ゲート電位から基板電位への信号伝達が減衰させられる。これにより、TN1のゲート電位がVddになっても基板電位はVddまで上昇しなくなる。このため、寄生ダイオードリーク電流を低減することができる。
The following conventional techniques have been proposed as a technique for reducing parasitic diode leakage current based on DTMOS.
FIG. 13 is a configuration diagram of the first conventional technique described in Patent Document 1 below. The gate terminal of the transistor TN1 and the substrate terminal are connected by the capacitive element C1. Signal transmission from the gate potential to the substrate potential is attenuated by the ratio between C1 and the parasitic capacitance (for example, Pwell and DeepNwelll) on the substrate terminal. As a result, even if the gate potential of TN1 becomes Vdd, the substrate potential does not rise to Vdd. For this reason, the parasitic diode leakage current can be reduced.

図14は、下記特許文献2に記載の第2の従来技術の構成図である。トランジスタ33のゲート端子と基板端子がトリガ回路で接続される。トリガ回路は、ゲート電位が0VからVddに変化する時を感知して短いHi幅のパルス信号を発生する回路である。基板端子は、このパルス信号の短いHi幅の期間だけ電位が上昇する。このため、寄生ダイオードリーク電流を低減することができる。   FIG. 14 is a configuration diagram of a second prior art described in Patent Document 2 below. The gate terminal of the transistor 33 and the substrate terminal are connected by a trigger circuit. The trigger circuit is a circuit that detects when the gate potential changes from 0 V to Vdd and generates a short Hi-width pulse signal. The potential of the substrate terminal rises only during the short Hi width period of this pulse signal. For this reason, the parasitic diode leakage current can be reduced.

図15は、下記特許文献3に記載の第3の従来技術の構成図である。トランジスタ24のゲート端子と基板端子がNMOSトランジスタ26のみで接続される。NMOSトランジスタ26の閾値をVthとすると、このトランジスタはVdd−Vthの電位までしか伝達できない。このため、Vthの分だけトランジスタ24の基板電位の上昇が抑えられ、寄生ダイオードリーク電流を低減することができる。   FIG. 15 is a configuration diagram of a third conventional technique described in Patent Document 3 below. The gate terminal and the substrate terminal of the transistor 24 are connected only by the NMOS transistor 26. When the threshold value of the NMOS transistor 26 is Vth, this transistor can transmit only to the potential of Vdd-Vth. For this reason, an increase in the substrate potential of the transistor 24 is suppressed by Vth, and the parasitic diode leakage current can be reduced.

特開2006−287309号公報JP 2006-287309 A 特許3962383号公報Japanese Patent No. 3962383 特開2003−273723号公報JP 2003-273723 A

”A Dynamic Threshold Voltage MOSFET(DTMOS) for Ultra−Low Voltage”,F.Assaderaghi et.al,Electron Device Letters,IEEE,Dec.1994“A Dynamic Threshold Voltage MOSFET (DTMOS) for Ultra-Low Voltage”, F.A. Assaderahi et. al, Electron Device Letters, IEEE, Dec. 1994

しかし、前述の第1の従来技術においては、ゲート電位から基板電位への信号伝達が容
量比で減衰させられている。このため、減衰が行われない場合に比べて、閾値の減少効果が弱くなり、高速性も減少するという問題点を有している。また、容量素子の追加は、回路面積やプロセスコストの増大につながる点でも不利である。
However, in the first prior art described above, signal transmission from the gate potential to the substrate potential is attenuated by the capacitance ratio. For this reason, compared with the case where attenuation is not performed, there is a problem that the effect of reducing the threshold value is weakened and the high speed is also reduced. Moreover, the addition of the capacitive element is disadvantageous in that it leads to an increase in circuit area and process cost.

また、前述の第2の従来技術においては、図14に示されるトリガ回路のOUT信号が0VからVddに変化するタイミングは、IN信号が0VからVddに変化するタイミングよりも論理ゲート33の遅延分だけ必ず遅くなってしまう。このため、その分だけ高速性が減少してしまうという問題点を有している。   In the second prior art described above, the timing at which the OUT signal of the trigger circuit shown in FIG. 14 changes from 0 V to Vdd is greater than the delay of the logic gate 33 than the timing at which the IN signal changes from 0 V to Vdd. Only sure will be slow. For this reason, there is a problem that the high-speed performance is reduced accordingly.

更に、前述の第3の従来技術においては、図15に示されるNMOSトランジスタ26の閾値が減少する条件、例えばfastプロセスや高温条件では、基板電位の上昇の抑圧量が小さくなる。このため、寄生ダイオードリーク電流の低減効果が小さくなってしまうという問題点を有している。   Further, in the third prior art described above, the amount of suppression of the increase in the substrate potential is small under the condition that the threshold value of the NMOS transistor 26 shown in FIG. For this reason, there is a problem that the effect of reducing the parasitic diode leakage current is reduced.

開示する技術が解決しようとする課題は、ゲート電位の変動を“減衰させずに”かつ“遅延なく”基板電位に伝達させて高速動作を可能とし、かつゲート電位の変動が無い時における寄生ダイオードリーク電流を低減させることにある。   A problem to be solved by the disclosed technology is that a parasitic diode is used when a gate potential fluctuation is transmitted to a substrate potential “without attenuation” and “without delay” to enable high-speed operation and there is no gate potential fluctuation. It is to reduce the leakage current.

開示する技術は、低電圧振幅のパルス信号の反転及び非反転信号を各ゲート端子に供給し相互に逆相で動作する2つのNMOSトランジスタと、それら2つのNMOSトランジスタの各ドレイン端子間の電位差を増幅するためにPMOSトランジスタのクロスカップル構成を有する正帰還回路とを含むレベルシフト回路を前提とする。   In the disclosed technique, an inversion and non-inversion signal of a pulse signal having a low voltage amplitude is supplied to each gate terminal, and a potential difference between each drain terminal of the two NMOS transistors is operated. In order to amplify, a level shift circuit including a positive feedback circuit having a cross-coupled configuration of PMOS transistors is assumed.

そして、以下の構成が少なくとも一方のNMOSトランジスタに対してそれぞれ設けられる。
第1のスイッチ回路は、NMOSトランジスタのゲート端子と基板端子を導通させる。
The following configuration is provided for at least one NMOS transistor.
The first switch circuit makes the gate terminal of the NMOS transistor and the substrate terminal conductive.

第2のスイッチ回路は、基板端子をローレベル電位に導通させる。
そして、スイッチ制御回路は、ゲート端子がローレベル電位である期間及びローレベル電位からハイレベル電位に変化した後の所定期間、第1のスイッチ回路を導通状態にすると共に第2のスイッチ回路を非導通状態に制御する。また、スイッチ制御回路は、所定期間の経過後に第1のスイッチ回路を非導通状態にすると共に第2のスイッチ回路を導通状態に制御する。スイッチ制御回路は、少なくともゲート端子の電位がハイレベル電位である期間は第1のスイッチ回路を非導通状態にすると共に第2のスイッチ回路を導通状態に制御する。
The second switch circuit conducts the substrate terminal to a low level potential.
The switch control circuit turns on the first switch circuit and turns off the second switch circuit during a period when the gate terminal is at the low level potential and for a predetermined period after the low level potential is changed to the high level potential. Control to the conduction state. In addition, the switch control circuit sets the first switch circuit in a non-conductive state and controls the second switch circuit in a conductive state after a predetermined period. The switch control circuit sets the first switch circuit to a non-conductive state and controls the second switch circuit to a conductive state at least during a period when the potential of the gate terminal is at a high level potential.

開示する技術によれば、レベルシフト回路を高速化しながら、かつ寄生ダイオードリーク電流を低減させることが可能となる。
開示する技術によれば、ゲート電位がローレベル電位の時、及びローレベル電位からハイレベル電位に変化しても、しばらくの期間CMOSスイッチを経由してゲート端子と基板端子が接続されている。これにより、第1の従来技術のように減衰させられたり、第2の従来技術のように論理ゲートの遅延が存在することなく、ゲート電位の変動を基板電位に伝達することが可能となり、高速動作が実現される。
According to the disclosed technique, it is possible to reduce the parasitic diode leakage current while speeding up the level shift circuit.
According to the disclosed technique, the gate terminal and the substrate terminal are connected via the CMOS switch for a while for a while even when the gate potential is the low level potential and even when the gate potential changes from the low level potential to the high level potential. As a result, it becomes possible to transmit the fluctuation of the gate potential to the substrate potential without being attenuated as in the first prior art or the delay of the logic gate as in the second prior art. Operation is realized.

開示する技術によれば、ゲート電位がローレベル電位からハイレベル電位に変化してしばらくの期間を経て基板電位がローレベル電位に接続される。このため、スイッチトランジスタの閾値を利用する第3の従来技術に比べて、あらゆるPVT(プロセス、電源電圧、温度)条件において、安定して寄生ダイオードリーク電流を低減することが可能となる。また、追加回路には容量素子が含まれないため、第1の従来技術に比べて、回路面積とプロセスコスト面で有利である。   According to the disclosed technique, the gate potential is changed from the low level potential to the high level potential, and the substrate potential is connected to the low level potential after a while. For this reason, it is possible to stably reduce the parasitic diode leakage current under all PVT (process, power supply voltage, temperature) conditions as compared with the third conventional technique using the threshold value of the switch transistor. Further, since the additional circuit does not include a capacitive element, it is advantageous in terms of circuit area and process cost as compared with the first prior art.

レベルシフト回路の実施形態の構成図である。It is a block diagram of embodiment of a level shift circuit. スイッチ制御回路102の詳細回路の第1の実施形態の構成図である。2 is a configuration diagram of a first embodiment of a detailed circuit of a switch control circuit 102. FIG. スイッチ制御回路102の詳細回路の第1の実施形態の動作を示す動作タイミングチャートである。3 is an operation timing chart showing the operation of the detailed circuit of the switch control circuit 102 according to the first embodiment. スイッチ制御回路102の詳細回路の第2の実施形態の構成図である。5 is a configuration diagram of a second embodiment of a detailed circuit of a switch control circuit 102. FIG. スイッチ制御回路102の詳細回路の第2及び第3の実施形態の動作を示す動作タイミングチャートである。6 is an operation timing chart showing the operation of the detailed circuit of the switch control circuit 102 in the second and third embodiments. スイッチ制御回路102の詳細回路の第3の実施形態の構成図である。6 is a configuration diagram of a third embodiment of a detailed circuit of a switch control circuit 102. FIG. 実施形態と従来技術の高速性の比較を示すシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result which shows the comparison of high speed of embodiment and a prior art. 実施形態と従来技術の寄生ダイオードリーク電流の比較を示すシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result which shows the comparison of the parasitic diode leakage current of embodiment and a prior art. 実施形態をA/D変換器に適用した回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the circuit which applied embodiment to the A / D converter. 実施形態を適用したA/D変換器を含む無線通信機の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the radio | wireless communication apparatus containing the A / D converter to which embodiment is applied. 一般的なレベルシフト回路の構成図及び動作波形図である。FIG. 2 is a configuration diagram and an operation waveform diagram of a general level shift circuit. DTMOSを用いた従来技術の構成とその課題の説明図である。It is explanatory drawing of the structure of the prior art which used DTMOS, and its subject. 第1の従来技術の構成図である。It is a block diagram of the 1st prior art. 第2の従来技術の構成図である。It is a block diagram of the 2nd prior art. 第3の従来技術の構成図である。It is a block diagram of the 3rd prior art.

以下、実施形態について詳細に説明する。
図1は、レベルシフト回路の実施形態の構成図である。
図1において、MN1及びMN2はNMOSトランジスタであり、MP1及びMP2はPMOSトランジスタである。また、INV1〜4はそれぞれインバータ回路である。
Hereinafter, embodiments will be described in detail.
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a level shift circuit.
In FIG. 1, MN1 and MN2 are NMOS transistors, and MP1 and MP2 are PMOS transistors. INV1 to INV4 are inverter circuits.

レベルシフト回路のコア部はMN1、MN2、MP1、MP2であり、高耐圧トランジスタが用いられる。MN1、MN2、MP1、MP2、及びINV1〜4より構成される部分は、図11に示される一般構成と同じである。   The cores of the level shift circuit are MN1, MN2, MP1, and MP2, and high voltage transistors are used. The portion configured by MN1, MN2, MP1, MP2, and INV1 to INV4 is the same as the general configuration shown in FIG.

MN1とMN2のゲート端子には、入力電圧Vi である低電圧振幅のパルス信号の非反転及び反転信号がそれぞれ供給され、両トランジスタが逆相で交互にオン・オフすることで、それぞれのドレイン電圧の大小関係が入力電圧Viに応じて変化する。その大小関係(つまりドレイン間の電位差)が、MP1とMP2で構成した正帰還回路(クロスカップル構成)によって、論理レベル(0/Vddh )まで増幅される。   The gate terminals of MN1 and MN2 are supplied with non-inverted and inverted signals of a low-voltage amplitude pulse signal, which is the input voltage Vi, respectively. The magnitude relationship changes depending on the input voltage Vi. The magnitude relationship (that is, the potential difference between the drains) is amplified to a logic level (0 / Vddh) by a positive feedback circuit (cross-coupled configuration) composed of MP1 and MP2.

上述のレベルシフト回路のMN1とMN2の少なくとも一方に対して、そのゲート端子と基板端子の間に基板電位制御回路101(#1又は#2)が挿入される。
基板電位制御回路101について、例えばMN1に接続される場合(図中101(#1))で説明をすると、同回路101はまず、ゲート端子と基板端子を接続するCMOSスイッチSW1を備える。SW1は、ゲート電位Vg1=0V(ボルト)の時だけでなく、Vg1が0VからVddに変化した後も一定の時間Td だけ継続して導通する。これにより、ゲート端子の変動は遅延なく基板端子に伝達される。
A substrate potential control circuit 101 (# 1 or # 2) is inserted between the gate terminal and the substrate terminal of at least one of the above-described level shift circuits MN1 and MN2.
For example, when the substrate potential control circuit 101 is connected to MN1 (101 (# 1) in the figure), the circuit 101 first includes a CMOS switch SW1 that connects the gate terminal and the substrate terminal. SW1 continues to conduct for a certain time Td not only when the gate potential Vg1 = 0 V (volt) but also after Vg1 changes from 0 V to Vdd. Thereby, the fluctuation of the gate terminal is transmitted to the substrate terminal without delay.

また、基板電位制御回路101は、基板端子を0Vに導通させるスイッチSW2も備え
る。SW2は、SW1がオフ状態にある時のみ導通する。SW1とSW2により、MN1の基板電位は、0VからVddに変化した直後のTd の時間を除いて、常に0Vの電位となる。
The substrate potential control circuit 101 also includes a switch SW2 that makes the substrate terminal conductive to 0V. SW2 conducts only when SW1 is in the off state. By SW1 and SW2, the substrate potential of MN1 is always 0V except for the time Td immediately after the change from 0V to Vdd.

更に、基板電位制御回路101は、SW1とSW2を制御するスイッチ制御回路102を備える。このスイッチ制御回路102は、ゲート電位Vg1が0VからVddに変化する前及び変化後の所定期間Td の間だけSW1をオン状態かつSW2をオフ状態に制御する。また、スイッチ制御回路102は、所定期間Td の経過後にSW1をオフ状態かつSW2をオン状態に制御し、少なくともVg1がVddの状態にある間は、SW1のオフ状態及びSW2のオン状態が維持されるように制御する。   Further, the substrate potential control circuit 101 includes a switch control circuit 102 that controls SW1 and SW2. This switch control circuit 102 controls SW1 to be in an on state and SW2 to be in an off state only during a predetermined period Td before and after the gate potential Vg1 changes from 0V to Vdd. Further, the switch control circuit 102 controls SW1 to be in an OFF state and SW2 to be in an ON state after a lapse of a predetermined period Td, and at least as long as Vg1 is in a Vdd state, the SW1 OFF state and the SW2 ON state are maintained. To control.

このように、ゲート電位Vg1が0Vの時、及び0VからVddに変化してもしばらくの期間Td はCMOSスイッチSW1を経由してゲート端子と基板端子が接続され、ゲート端子の変動にすばやく基板が追従する。これにより、第1の従来技術のように減衰したり、また第2の従来技術のように論理ゲートの遅延が存在することなく、ゲート電位の変動を基板電位に伝達することできる。この結果、高速なレベルシフト回路が実現される。   As described above, when the gate potential Vg1 is 0V and even when the gate potential Vg1 changes from 0V to Vdd, the gate terminal and the substrate terminal are connected via the CMOS switch SW1 for a while period Td, and the substrate quickly changes due to the change of the gate terminal. Follow. As a result, the fluctuation of the gate potential can be transmitted to the substrate potential without being attenuated as in the first prior art and without the delay of the logic gate as in the second prior art. As a result, a high-speed level shift circuit is realized.

また、ゲート電位Vg1が0VからVddに変化してしばらくの期間Td を経て基板電位が0Vに接続され、Vg1=VddになってもVb からグランドへの電流、即ち寄生ダイオードリーク電流が流れない。これにより、スイッチトランジスタの閾値を利用する第3の従来技術に比べて、あらゆるPVT(プロセス、電源電圧、温度)条件において、安定して寄生ダイオードリーク電流を低減することができる。また、追加回路には容量素子を含まない点で、第1の従来技術に比べて、回路面積とプロセスコスト面で有利である。   Further, the gate potential Vg1 changes from 0V to Vdd, and after a period of time Td, the substrate potential is connected to 0V. Even when Vg1 = Vdd, the current from Vb to the ground, that is, the parasitic diode leakage current does not flow. As a result, the parasitic diode leakage current can be stably reduced under all PVT (process, power supply voltage, temperature) conditions as compared with the third conventional technique using the threshold value of the switch transistor. Further, the additional circuit is advantageous in terms of circuit area and process cost compared to the first prior art in that it does not include a capacitive element.

図2は、図1のスイッチ制御回路102の第1の詳細回路構成図、図3は、その動作タイミングを示す動作タイミングチャートである。
図2に示されるスイッチ制御回路102は、遅延回路201と、インバータ回路202及び203とを備える。この構成の動作は、以下の通りである。
2 is a first detailed circuit configuration diagram of the switch control circuit 102 of FIG. 1, and FIG. 3 is an operation timing chart showing the operation timing thereof.
The switch control circuit 102 shown in FIG. 2 includes a delay circuit 201 and inverter circuits 202 and 203. The operation of this configuration is as follows.

遅延回路201は、図3(a)に示されるゲート電位Vg1を所定期間Td だけ遅延させ、図3(b)に示される電圧値Vd を出力する。インバータ回路202は、図3(b)に示される電圧値Vd を反転させ、図3(c)に示される電圧値Vc1を出力する。インバータ回路203は、図3(c)に示される電圧値Vc1を反転させ、図3(d)に示される電圧値Vc2を出力する。電圧値Vc1及びVc2はそれぞれ、SW1及びSW2のオン/オフを制御する。   The delay circuit 201 delays the gate potential Vg1 shown in FIG. 3A by a predetermined period Td and outputs a voltage value Vd shown in FIG. 3B. The inverter circuit 202 inverts the voltage value Vd shown in FIG. 3B and outputs the voltage value Vc1 shown in FIG. The inverter circuit 203 inverts the voltage value Vc1 shown in FIG. 3C and outputs the voltage value Vc2 shown in FIG. The voltage values Vc1 and Vc2 control ON / OFF of SW1 and SW2, respectively.

Vg1が0VからVddに変化する時点t1 の前及び変化後Td が経過しVd がVddに立ち上がる時点t2 まで(図3(a)(b))、Vd の反転出力であるVc1がVddを維持することで(図3(c))、SW1がオンされる(図3(f))。またこの間、Vc1の反転出力であるVc2が0Vを維持することで(図3(d))、SW2がオフされる(図3(g))。   Before and after time t1 when Vg1 changes from 0V to Vdd and until time t2 when Td elapses and Vd rises to Vdd (FIGS. 3A and 3B), Vc1 which is the inverted output of Vd maintains Vdd. (FIG. 3C), SW1 is turned on (FIG. 3F). During this time, Vc2, which is the inverted output of Vc1, is maintained at 0V (FIG. 3 (d)), and SW2 is turned off (FIG. 3 (g)).

Vd がVddに立ち上がった時点t2 から、時点t3 でVg1が0Vに立ち下がりTd が経過しVd が0Vに立ち下がる時点t4 まで(図3(a)(b))、Vd の反転出力であるVc1が0Vを維持することで(図3(c))、SW1がオフされる(図3(f))。またこの間、Vc1の反転出力である図3(d)に示されるVc2がVddを維持することで(図3(d))、SW2がオンされる(図3(g))。   From time t2 when Vd rises to Vdd until time t4 when Vg1 falls to 0V and Td elapses and Vd falls to 0V at time t3 (FIGS. 3A and 3B), Vc1 is the inverted output of Vd. Is maintained at 0 V (FIG. 3C), SW1 is turned off (FIG. 3F). During this time, Vc2 shown in FIG. 3D, which is an inverted output of Vc1, maintains Vdd (FIG. 3D), and SW2 is turned on (FIG. 3G).

Vd が0Vに立ち下がった時点t4 以後(図3(b))、Vd の反転出力であるVc1がVddを維持することで(図3(c))、SW1がオンされる(図3(f))。またこの間
、Vc1の反転出力であるVc2が0Vを維持することで(図3(d))、SW2がオフされる(図3(g))。
After time t4 when Vd falls to 0V (FIG. 3 (b)), Vc1, which is the inverted output of Vd, maintains Vdd (FIG. 3 (c)), and SW1 is turned on (FIG. 3 (f)). )). During this time, Vc2, which is the inverted output of Vc1, is maintained at 0V (FIG. 3 (d)), and SW2 is turned off (FIG. 3 (g)).

この結果、ゲート電位Vg1が0VからVddに変化した時点t1 から所定期間Td が経過する時点t2 まで間、図3(e)に示されるように、基板電位Vb がVddになってゲート端子と基板端子が接続される。これにより、ゲート電位の変動が基板電位にすばやく伝達される。   As a result, from the time t1 when the gate potential Vg1 changes from 0V to Vdd to the time t2 when the predetermined period Td elapses, the substrate potential Vb becomes Vdd as shown in FIG. Terminal is connected. Thereby, the fluctuation of the gate potential is quickly transmitted to the substrate potential.

また、ゲート電位Vg1が0VからVddに変化してしばらくの期間Td を経た時点t2 以後、基板電位Vb が、図3(e)に示されるように、0Vに接続される。この結果、Vg1=VddになってもVb からグランドへの電流、即ち寄生ダイオードリーク電流が流れない結果となる。   Also, after time t2 when the gate potential Vg1 changes from 0V to Vdd and after a period of time Td, the substrate potential Vb is connected to 0V as shown in FIG. As a result, even if Vg1 = Vdd, a current from Vb to the ground, that is, a parasitic diode leakage current does not flow.

図4(a)及び(b)は、図1のスイッチ制御回路102の第2の詳細回路構成図、図5は、その動作タイミングを示す動作タイミングチャートである。
図4(a)に示されるスイッチ制御回路102は、遅延回路401と、NAND回路402と、インバータ回路403とを備える。図4(b)に示されるスイッチ制御回路102は、遅延回路404と、AND回路405と、インバータ回路406とを備える。これらの構成の動作は、以下の通りである。
4A and 4B are second detailed circuit configuration diagrams of the switch control circuit 102 of FIG. 1, and FIG. 5 is an operation timing chart showing the operation timing thereof.
The switch control circuit 102 shown in FIG. 4A includes a delay circuit 401, a NAND circuit 402, and an inverter circuit 403. The switch control circuit 102 shown in FIG. 4B includes a delay circuit 404, an AND circuit 405, and an inverter circuit 406. The operation of these configurations is as follows.

遅延回路401又は404は、図5(a)に示されるゲート電位Vg1を所定期間Td だけ遅延させ、図5(b)に示される電圧値Vd を出力する。図2の場合と同様にSW1のオン/オフを制御する電圧値Vc1は、図4(a)の場合はNAND回路402の出力、図4(b)の場合はAND回路405の出力を反転させるインバータ回路406の出力である。また、図2の場合と同様にSW2のオン/オフを制御する電圧値Vc2は、図4(a)の場合はNAND回路402の出力を反転させるインバータ回路403の出力、図4(b)の場合はAND回路405の出力である。   The delay circuit 401 or 404 delays the gate potential Vg1 shown in FIG. 5A by a predetermined period Td and outputs the voltage value Vd shown in FIG. 5B. As in the case of FIG. 2, the voltage value Vc1 for controlling on / off of SW1 inverts the output of the NAND circuit 402 in the case of FIG. 4A and the output of the AND circuit 405 in the case of FIG. 4B. This is the output of the inverter circuit 406. Similarly to the case of FIG. 2, the voltage value Vc2 for controlling the on / off of SW2 is the output of the inverter circuit 403 that inverts the output of the NAND circuit 402 in the case of FIG. The case is the output of the AND circuit 405.

Vc1は、Vg1とVd の各電位が共にVddとなる期間以外の期間で、VddとなってSW1をオンする。即ち、Vg1が0VからVddに変化する時点t1 の前及び変化後Td が経過しVd がVddに立ち上がる時点t2 までの期間(図3(a)(b))、及びVg1が0Vに立ち下がった時点t3 以後の期間(図3(b))で、Vc1がVddとなってSW1をオンする。Vc2は、図4(a)又は(b)に示されるように、Vc1の反転出力であるため、これらの期間で0VとなってSW2をオフする。   Vc1 becomes Vdd and turns on SW1 in a period other than the period in which both potentials Vg1 and Vd are Vdd. That is, before and after time t1 when Vg1 changes from 0V to Vdd, and after time Td elapses and until time t2 when Vd rises to Vdd (FIGS. 3A and 3B), and Vg1 falls to 0V. In a period after time t3 (FIG. 3B), Vc1 becomes Vdd and SW1 is turned on. Since Vc2 is an inverted output of Vc1 as shown in FIG. 4A or 4B, it becomes 0V during these periods and turns off SW2.

Vc1は、Vg1とVd の各電位が共にVddとなる期間で、0VとなってSW1をオフする。即ち、Vd がVddに立ち上がった時点t2 からVg1が0Vに立ち下がる時点t3 までの期間(図3(a)(b))で、Vc1が0VとなってSW1をオフする。Vc2は、図4(a)又は(b)に示されるように、Vc1の反転出力であるため、この期間でVddとなってSW2をオンする。   Vc1 becomes 0V and turns off SW1 during a period when both potentials Vg1 and Vd are Vdd. That is, during a period from time t2 when Vd rises to Vdd to time t3 when Vg1 falls to 0V (FIGS. 3A and 3B), Vc1 becomes 0V and SW1 is turned off. Since Vc2 is an inverted output of Vc1, as shown in FIG. 4A or 4B, it becomes Vdd during this period and turns on SW2.

この結果、図2及び図3の場合と同様に、時点t1 から時点t2 までの所定期間Td だけ、図5(e)に示されるように、基板電位Vb がVddになってゲート端子と基板端子が接続され、ゲート電位の変動が基板電位にすばやく伝達される。また、同じく、時点t2 以後、基板電位Vb が、図5(e)に示されるように、0Vに接続され、Vg1=VddになってもVb からグランドへの寄生ダイオードリーク電流が流れない結果となる。   As a result, as in FIGS. 2 and 3, as shown in FIG. 5E, the substrate potential Vb becomes Vdd and the gate terminal and the substrate terminal only during a predetermined period Td from time t1 to time t2. Are connected, and the fluctuation of the gate potential is quickly transmitted to the substrate potential. Similarly, after time t2, as shown in FIG. 5E, the substrate potential Vb is connected to 0 V, and even if Vg1 = Vdd, the parasitic diode leakage current from Vb to the ground does not flow. Become.

図6(a)及び(b)は、図1のスイッチ制御回路102の第3の詳細回路構成図である。
図6(a)のスイッチ制御回路102は、Vg1を反転させるインバータ回路601と、
その出力を遅延させる遅延回路602と、その出力とインバータ回路601の出力を入力とするNOR回路603と、その出力を反転させSW1を制御するインバータ回路604とを備える。また、NOR回路603の出力はSW2を制御する。
6A and 6B are third detailed circuit configuration diagrams of the switch control circuit 102 of FIG.
The switch control circuit 102 in FIG. 6A includes an inverter circuit 601 that inverts Vg1,
A delay circuit 602 that delays the output, an NOR circuit 603 that receives the output and the output of the inverter circuit 601, and an inverter circuit 604 that inverts the output and controls SW1 are provided. The output of the NOR circuit 603 controls SW2.

図6(a)に示されるインバータ回路601、遅延回路602、及びNOR回路603からなる回路群は、図4(b)に示される遅延回路404及びAND回路405からなる回路群と等価である。   The circuit group including the inverter circuit 601, the delay circuit 602, and the NOR circuit 603 illustrated in FIG. 6A is equivalent to the circuit group including the delay circuit 404 and the AND circuit 405 illustrated in FIG.

図6(b)のスイッチ制御回路102は、Vg1を反転させるインバータ回路605と、その出力を遅延させる遅延回路606と、その出力とインバータ回路601の出力を入力とするOR回路607と、その出力を反転させSW2を制御するインバータ回路608とを備える。また、OR回路607の出力はSW1を制御する。   The switch control circuit 102 in FIG. 6B includes an inverter circuit 605 that inverts Vg1, a delay circuit 606 that delays its output, an OR circuit 607 that receives the output and the output of the inverter circuit 601, and its output. And an inverter circuit 608 for controlling SW2. The output of the OR circuit 607 controls SW1.

図6(b)に示されるインバータ回路605、遅延回路606、及びOR回路607からなる回路群は、図4(a)に示される遅延回路401及びNAND回路402からなる回路群と等価である。   The circuit group including the inverter circuit 605, the delay circuit 606, and the OR circuit 607 illustrated in FIG. 6B is equivalent to the circuit group including the delay circuit 401 and the NAND circuit 402 illustrated in FIG.

従って、図6(a)又は(b)に示される回路は、図4(a)又は(b)に示される回路による図5の動作タイミングチャートで示される制御動作と同じ動作を実現する。
以上の構成及び動作を有する実施形態と従来技術との比較を示すシミュレーション結果を、図7及び図8に示す。
Therefore, the circuit shown in FIG. 6 (a) or (b) realizes the same operation as the control operation shown in the operation timing chart of FIG. 5 by the circuit shown in FIG. 4 (a) or (b).
Simulation results showing a comparison between the embodiment having the above-described configuration and operation and the prior art are shown in FIGS.

これらのシミュレーションでは、3.3Vトランジスタを全て同一のサイズとされ、前述した第1〜第3の従来技術における付加回路(スイッチサイズや論理ゲート数など)がほぼ同等のパラメータになるように設定されている。   In these simulations, all the 3.3V transistors have the same size, and the additional circuits (the switch size, the number of logic gates, etc.) in the first to third prior arts described above are set to have substantially the same parameters. ing.

図7は、高速性を比較したシミュレーション結果である。図7(a)(b)(c)はそれぞれ、第1、第2、第3の従来技術との比較結果である。これらのシミュレーションの条件としては、slowプロセス条件、高温条件、電源電圧=最小条件である。なお、前述した従来技術の説明では、NMOSトランジスタMN1やMN2の閾値が最大となる条件として低温条件が示されているが、レベルシフト回路全体で最も伝播遅延が大きくなるのはトランジスタのβが小さくなる高温条件であるため、シミュレーションは高温条件で行なった。これらの結果より、波形変化は、本実施形態のほうが第1、第2、及び第3の何れかの従来技術よりも急峻であり、高速性に優れることがわかる。   FIG. 7 shows simulation results comparing high speed. FIGS. 7A, 7B, and 7C show comparison results with the first, second, and third prior arts, respectively. These simulation conditions are slow process conditions, high temperature conditions, and power supply voltage = minimum conditions. In the above description of the prior art, the low temperature condition is shown as the condition for maximizing the threshold values of the NMOS transistors MN1 and MN2, but the propagation delay is the largest in the entire level shift circuit because the β of the transistor is small. The simulation was performed under a high temperature condition. From these results, it can be seen that the waveform change is steeper in the present embodiment than any of the first, second, and third prior arts, and is excellent in high speed.

図8は、寄生ダイオードリーク電流を第3の従来技術と比較したシミュレーション結果である。このシミュレーション条件としては、fastプロセス条件、高温条件、電源電圧=最大条件である。この結果では、本実施形態の寄生ダイオードリーク電流の平均値は、第3の従来技術の約20分の1となった。   FIG. 8 is a simulation result comparing the parasitic diode leakage current with the third prior art. The simulation conditions are fast process conditions, high temperature conditions, and power supply voltage = maximum conditions. As a result, the average value of the parasitic diode leakage current of this embodiment is about 1/20 of that of the third prior art.

図9は、図1と、図2、図4、又は図6の構成を用いた実施形態を、A/D変換器に適用した回路の構成例を示す図である。
A/D変換器の一部であるアナログ回路902は例えば、3.3V(ボルト)の高電圧で動作し、アナログ入力を処理するアナログ信号処理回路902−1や、閾値電圧との比較によりデジタル論理値を出力する比較器902−2などにより実現されている。一方、A/D変換器の一部であるデジタル回路903は例えば、1.2Vの低電圧で動作し、比較器902−2の出力をエンコードしてデジタル出力を出力するエンコーダロジック903−3や、クロックバッファ903−2、スイッチ制御信号生成回路903−3などにより実現されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit in which the embodiment using the configuration of FIG. 1 and FIG. 2, FIG. 4, or FIG. 6 is applied to an A / D converter.
The analog circuit 902 that is a part of the A / D converter operates at a high voltage of 3.3 V (volt), for example, and is compared with the analog signal processing circuit 902-1 that processes the analog input and the threshold voltage. This is realized by a comparator 902-2 that outputs a logical value. On the other hand, the digital circuit 903 which is a part of the A / D converter operates with a low voltage of 1.2 V, for example, and encodes the output of the comparator 902-2 to output a digital output. , A clock buffer 903-2, a switch control signal generation circuit 903-3, and the like.

このようなA/D変換器の構成において、実施形態によって実現できるレベルシフト回路901は、クロックバッファ903−2から出力される低電圧のクロック信号やスイッチ制御信号生成回路903−3から出力される低電圧のスイッチ制御信号をレベルシフトして高電圧のクロックやスイッチ制御信号を生成し、それらをアナログ回路902内のアナログ信号処理回路902−1や比較器902−2に供給する。   In such an A / D converter configuration, the level shift circuit 901 that can be realized by the embodiment is output from the low-voltage clock signal output from the clock buffer 903-2 or the switch control signal generation circuit 903-3. The low voltage switch control signal is level-shifted to generate a high voltage clock and switch control signal, which are supplied to the analog signal processing circuit 902-1 and the comparator 902-2 in the analog circuit 902.

図10は、図9に示されるA/D変換器を含む無線通信機の構成例を示す図である。
アンテナ1002から入力した受信信号は、LNA(ロー・ノイズ・アンプ)1003−1、フィルタ1003−2、周波数変換回路1003−3などを含むRFフロントエンド回路1003で受信処理される。次に、例えば図9の構成を有するA/D変換器1001が、RFフロントエンド回路1003が出力するアナログ受信信号をデジタル受信信号に変換する。そして、デジタルベースバンド信号処理回路1004が、A/D変換器1001が出力するデジタル受信信号をベースバンド受信信号に変換し、後段の特には図示しない信号処理部に出力する。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication device including the A / D converter illustrated in FIG.
The reception signal input from the antenna 1002 is received and processed by an RF front end circuit 1003 including an LNA (low noise amplifier) 1003-1, a filter 1003-2, a frequency conversion circuit 1003-3, and the like. Next, for example, an A / D converter 1001 having the configuration of FIG. 9 converts an analog reception signal output from the RF front-end circuit 1003 into a digital reception signal. Then, the digital baseband signal processing circuit 1004 converts the digital reception signal output from the A / D converter 1001 into a baseband reception signal and outputs the baseband reception signal to a signal processing unit (not shown) in the subsequent stage.

以上の構成を有する無線通信機は、例えば地上波デジタルテレビの受信器として実現できる。
以上の構成例により、高速動作が可能で、かつ寄生ダイオードリーク電流も低減させることのできる性能の良いA/D変換器やそれを用いた無線通信機を実現することができる。
The wireless communication device having the above configuration can be realized as a receiver for terrestrial digital television, for example.
With the above configuration example, it is possible to realize a high-performance A / D converter capable of high-speed operation and reducing parasitic diode leakage current and a wireless communication device using the A / D converter.

以上の実施形態に関連して、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
低電圧振幅のパルス信号の反転及び非反転信号を各ゲート端子に供給し相互に逆相で動作する2つのNMOSトランジスタと、該2つのNMOSトランジスタの各ドレイン端子間の電位差を増幅するためにPMOSトランジスタのクロスカップル構成を有する正帰還回路とを含むレベルシフト回路において、
少なくとも一方の前記NMOSトランジスタに対してそれぞれ設けられ、
前記NMOSトランジスタのゲート端子と基板端子を導通させる第1のスイッチ回路と、
前記基板端子をローレベル電位に導通させる第2のスイッチ回路と、
前記ゲート端子が前記ローレベル電位である期間及び該ローレベル電位からハイレベル電位に変化した後の所定期間、前記第1のスイッチ回路を導通状態にすると共に前記第2のスイッチ回路を非導通状態に制御し、前記所定期間の経過後に前記第1のスイッチ回路を非導通状態にすると共に前記第2のスイッチ回路を導通状態に制御し、少なくとも前記ゲート端子の電位が前記ハイレベル電位である期間は前記第1のスイッチ回路を非導通状態にすると共に前記第2のスイッチ回路を導通状態に制御するスイッチ制御回路と、
を含むことを特徴とするレベルシフト回路。
(付記2)
前記スイッチ制御回路は、
前記ゲート端子の電位を遅延させる遅延回路と、
該遅延回路の出力電位を反転させ、その結果得られる出力電位が前記第1のスイッチ回路を制御する第1のインバータ回路と、
該第1のインバータ回路の出力電位を更に反転させ、その結果得られる出力電位が前記第2のスイッチ回路を制御する第2のインバータ回路と、
を含むことを特徴とする付記1に記載のレベルシフト回路。
(付記3)
前記スイッチ制御回路は、
前記ゲート端子の電位を遅延させる遅延回路と、
該遅延回路の出力電位と前記ゲート端子の電位とを入力してNAND演算を実行し、そ
の結果得られる出力電位が前記第1のスイッチ回路を制御するNAND回路と、
該NAND回路の出力を反転させ、その結果得られる出力電位が前記第2のスイッチ回路を制御するインバータ回路と、
を含むことを特徴とする付記1に記載のレベルシフト回路。
(付記4)
前記スイッチ制御回路は、
前記ゲート端子の電位を遅延させる遅延回路と、
該遅延回路の出力電位と前記ゲート端子の電位とを入力してAND演算を実行し、その結果得られる出力電位が前記第2のスイッチ回路を制御するAND回路と、
該AND等価回路の出力を反転させ、その結果得られる出力電位が前記第1のスイッチ回路を制御するインバータ回路と、
を含むことを特徴とする付記1に記載のレベルシフト回路。
(付記5)
前記スイッチ制御回路は、
前記ゲート端子の電位を反転させる第1のインバータ回路と、
該第1のインバータ回路の出力を遅延させる遅延回路と、
該遅延回路の出力電位と前記第1のインバータ回路の出力電位とを入力してNOR演算を実行し、その結果得られる出力電位が前記第2のスイッチ回路を制御するNOR回路と、
該NOR回路の出力を反転させ、その結果得られる出力電位が前記第1のスイッチ回路を制御する第2のインバータ回路と、
を含むことを特徴とする付記1に記載のレベルシフト回路。
(付記6)
前記スイッチ制御回路は、
前記ゲート端子の電位を反転させる第1のインバータ回路と、
該第1のインバータ回路の出力を遅延させる遅延回路と、
該遅延回路の出力電位と前記第1のインバータ回路の出力電位とを入力してOR演算を実行し、その結果得られる出力電位が前記第1のスイッチ回路を制御するOR回路と、
該OR回路の出力を反転させ、その結果得られる出力電位が前記第2のスイッチ回路を制御する第2のインバータ回路と、
を含むことを特徴とする付記1に記載のレベルシフト回路。
(付記7)
付記1乃至6の何れか1項に記載のレベルシフト回路を搭載したA/D変換装置。
(付記8)
付記1乃至6の何れか1項に記載のレベルシフト回路を搭載した無線通信装置。
In relation to the above embodiment, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
Two NMOS transistors that supply inverted and non-inverted signals of low voltage amplitude pulse signals to each gate terminal and operate in opposite phases to each other, and a PMOS for amplifying the potential difference between the drain terminals of the two NMOS transistors In a level shift circuit including a positive feedback circuit having a cross-coupled configuration of transistors,
Provided for at least one of the NMOS transistors,
A first switch circuit for conducting a gate terminal and a substrate terminal of the NMOS transistor;
A second switch circuit for conducting the substrate terminal to a low level potential;
The first switch circuit is turned on and the second switch circuit is turned off for a period during which the gate terminal is at the low level potential and for a predetermined period after the low level potential is changed to the high level potential. A period in which the first switch circuit is turned off and the second switch circuit is turned on after the predetermined period, and at least the potential of the gate terminal is the high-level potential. Is a switch control circuit for setting the first switch circuit to a non-conductive state and controlling the second switch circuit to a conductive state;
A level shift circuit comprising:
(Appendix 2)
The switch control circuit includes:
A delay circuit for delaying the potential of the gate terminal;
A first inverter circuit that inverts the output potential of the delay circuit, and the resulting output potential controls the first switch circuit;
A second inverter circuit that further inverts the output potential of the first inverter circuit, and the resulting output potential controls the second switch circuit;
The level shift circuit according to appendix 1, characterized by comprising:
(Appendix 3)
The switch control circuit includes:
A delay circuit for delaying the potential of the gate terminal;
A NAND circuit that inputs an output potential of the delay circuit and a potential of the gate terminal to perform a NAND operation, and an output potential obtained as a result controls the first switch circuit;
An inverter circuit that inverts an output of the NAND circuit, and an output potential obtained as a result controls the second switch circuit;
The level shift circuit according to appendix 1, characterized by comprising:
(Appendix 4)
The switch control circuit includes:
A delay circuit for delaying the potential of the gate terminal;
An AND circuit that inputs an output potential of the delay circuit and a potential of the gate terminal to perform an AND operation, and an output potential obtained as a result controls the second switch circuit;
An inverter circuit that inverts the output of the AND equivalent circuit, and the resulting output potential controls the first switch circuit;
The level shift circuit according to appendix 1, characterized by comprising:
(Appendix 5)
The switch control circuit includes:
A first inverter circuit for inverting the potential of the gate terminal;
A delay circuit for delaying the output of the first inverter circuit;
A NOR circuit that inputs an output potential of the delay circuit and an output potential of the first inverter circuit to perform a NOR operation, and an output potential obtained as a result controls the second switch circuit;
A second inverter circuit that inverts the output of the NOR circuit, and the resulting output potential controls the first switch circuit;
The level shift circuit according to appendix 1, which includes:
(Appendix 6)
The switch control circuit includes:
A first inverter circuit for inverting the potential of the gate terminal;
A delay circuit for delaying the output of the first inverter circuit;
An OR circuit that inputs an output potential of the delay circuit and an output potential of the first inverter circuit to perform an OR operation, and an output potential obtained as a result controls the first switch circuit;
A second inverter circuit that inverts the output of the OR circuit, and the resulting output potential controls the second switch circuit;
The level shift circuit according to appendix 1, which includes:
(Appendix 7)
An A / D converter equipped with the level shift circuit according to any one of appendices 1 to 6.
(Appendix 8)
A wireless communication device equipped with the level shift circuit according to any one of appendices 1 to 6.

開示する技術は、ADC(アナログデジタルコンバータ)回路やPLL(フェーズトロックループ)回路等のミクストシグナル回路にて、低電圧で動作する回路から高電圧で動作する回路にパルス信号を伝達するインターフェース回路として利用することができる。   The disclosed technology is an interface circuit for transmitting a pulse signal from a circuit operating at a low voltage to a circuit operating at a high voltage in a mixed signal circuit such as an ADC (analog-digital converter) circuit or a PLL (phase-locked loop) circuit. Can be used as

101 基板電位制御回路
102 スイッチ制御回路
201、401、404、602、606 遅延回路
202、203、403、406、601、604、605、608、INV1〜4 インバータ回路
402 NAND回路
405 AND回路
603 NOR回路
607 OR回路
901 レベルシフト回路
902 アナログ回路
902−1 アナログ信号処理回路
902−2 比較器
903 デジタル回路
903−1 エンコーダロジック
903−2 クロックバッファ
903−3 スイッチ制御信号生成回路
1001 A/D変換器
1002 アンテナ
1003 RFフロントエンド回路
1003−1 LNA(ロー・ノイズ・アンプ)
1003−2 フィルタ
1003−3 周波数変換回路
1004 デジタルベースバンド信号処理回路
MN1、MN2 NMOSトランジスタ
MP1、MP2 PMOSトランジスタ
SW1、SW2 スイッチ
101 Substrate Potential Control Circuit 102 Switch Control Circuit 201, 401, 404, 602, 606 Delay Circuit 202, 203, 403, 406, 601, 604, 605, 608, INV1-4 Inverter Circuit 402 NAND Circuit 405 AND Circuit 603 NOR Circuit 607 OR circuit 901 level shift circuit 902 analog circuit 902-1 analog signal processing circuit 902-2 comparator 903 digital circuit 903-1 encoder logic 903-2 clock buffer 903-3 switch control signal generation circuit 1001 A / D converter 1002 Antenna 1003 RF front-end circuit 1003-1 LNA (low noise amplifier)
1003-2 filter 1003-3 frequency conversion circuit 1004 digital baseband signal processing circuit MN1, MN2 NMOS transistor MP1, MP2 PMOS transistor SW1, SW2 switch

Claims (5)

低電圧振幅のパルス信号の反転及び非反転信号を各ゲート端子に供給し相互に逆相で動作する2つのNMOSトランジスタと、該2つのNMOSトランジスタの各ドレイン端子間の電位差を増幅するためにPMOSトランジスタのクロスカップル構成を有する正帰還回路とを含むレベルシフト回路において、
少なくとも一方の前記NMOSトランジスタに対してそれぞれ設けられ、
前記NMOSトランジスタのゲート端子と基板端子を導通させる第1のスイッチ回路と、
前記基板端子をローレベル電位に導通させる第2のスイッチ回路と、
前記ゲート端子が前記ローレベル電位である期間及び該ローレベル電位からハイレベル電位に変化した後の所定期間、前記第1のスイッチ回路を導通状態にすると共に前記第2のスイッチ回路を非導通状態に制御し、前記所定期間の経過後に前記第1のスイッチ回路を非導通状態にすると共に前記第2のスイッチ回路を導通状態に制御し、少なくとも前記ゲート端子の電位が前記ハイレベル電位である期間は前記第1のスイッチ回路を非導通状態にすると共に前記第2のスイッチ回路を導通状態に制御するスイッチ制御回路と、
を含むことを特徴とするレベルシフト回路。
Two NMOS transistors that supply inverted and non-inverted signals of low voltage amplitude pulse signals to each gate terminal and operate in opposite phases to each other, and a PMOS for amplifying the potential difference between the drain terminals of the two NMOS transistors In a level shift circuit including a positive feedback circuit having a cross-coupled configuration of transistors,
Provided for at least one of the NMOS transistors,
A first switch circuit for conducting a gate terminal and a substrate terminal of the NMOS transistor;
A second switch circuit for conducting the substrate terminal to a low level potential;
The first switch circuit is turned on and the second switch circuit is turned off for a period when the gate terminal is at the low level potential and for a predetermined period after the low level potential is changed to the high level potential. A period in which the first switch circuit is turned off and the second switch circuit is turned on after the predetermined period, and at least the potential of the gate terminal is the high-level potential. Is a switch control circuit for setting the first switch circuit to a non-conductive state and controlling the second switch circuit to a conductive state;
A level shift circuit comprising:
前記スイッチ制御回路は、
前記ゲート端子の電位を遅延させる遅延回路と、
該遅延回路の出力電位を反転させ、その結果得られる出力電位が前記第1のスイッチ回路を制御する第1のインバータ回路と、
該第1のインバータ回路の出力電位を更に反転させ、その結果得られる出力電位が前記第2のスイッチ回路を制御する第2のインバータ回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のレベルシフト回路。
The switch control circuit includes:
A delay circuit for delaying the potential of the gate terminal;
A first inverter circuit that inverts the output potential of the delay circuit, and the resulting output potential controls the first switch circuit;
A second inverter circuit that further inverts the output potential of the first inverter circuit, and the resulting output potential controls the second switch circuit;
The level shift circuit according to claim 1, comprising:
前記スイッチ制御回路は、
前記ゲート端子の電位を遅延させる遅延回路と、
該遅延回路の出力電位と前記ゲート端子の電位とを入力してNAND演算を実行し、その結果得られる出力電位が前記第1のスイッチ回路を制御するNAND回路と、
該NAND回路の出力を反転させ、その結果得られる出力電位が前記第2のスイッチ回路を制御するインバータ回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のレベルシフト回路。
The switch control circuit includes:
A delay circuit for delaying the potential of the gate terminal;
A NAND circuit that inputs an output potential of the delay circuit and a potential of the gate terminal to perform a NAND operation, and an output potential obtained as a result controls the first switch circuit;
An inverter circuit that inverts an output of the NAND circuit, and an output potential obtained as a result controls the second switch circuit;
The level shift circuit according to claim 1, comprising:
請求項1乃至3の何れか1項に記載のレベルシフト回路を搭載したA/D変換装置。   An A / D conversion device on which the level shift circuit according to any one of claims 1 to 3 is mounted. 請求項1乃至3の何れか1項に記載のレベルシフト回路を搭載した無線通信装置。   A wireless communication device equipped with the level shift circuit according to any one of claims 1 to 3.
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