JP2012060624A - レベルシフト回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な回路構成にて、３．３Ｖのハイレベルと０Ｖローレベルとを有する第１制御信号を、５Ｖのハイレベルと０Ｖのローレベルとを有する第２制御信号に変換して出力する。
【解決手段】 レベルシフト回路１は、抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１、Ｃ２と、トランジスタＱ１〜Ｑ４とを備える。レベルシフト回路１は、マイコンからの第１制御信号がローレベルのときにコンデンサＣ１、Ｃ２を、＋３．３Ｖ電源電圧によって別個に充電させ、かつ、ローレベルの第２制御信号を出力する。レベルシフト回路１は、第１制御信号がハイレベルのときにコンデンサＣ１、Ｃ２の充電電圧を加算した値のハイレベルの第２制御信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の値のハイレベルとローレベルとを有する第１制御信号を、第１の値よりも大きい第２の値のハイレベルとローレベルとを有する第２制御信号に変換して出力するレベルシフト回路に関する。

レベルシフト回路は、第１の値（本例では＋３．３Ｖ）の電源電圧が供給されて、マイコンから供給される第１の値のハイレベルと所定（本例では０Ｖ）のローレベルとを有する第１制御信号を、第１の値よりも大きい第２の値（本例では＋５Ｖ）のハイレベルとローレベルとを有する第２制御信号に変換して、外部に出力するものである。従来では、＋３．３Ｖ電源電圧の電源回路と、＋５Ｖ電源電圧の電源回路との両方を電子機器に設ける必要があり、電子機器の部品点数が多くなり、コストが増大するという問題がある。

下記特許文献１には、１つの直流電源を用いてその２倍の振幅を有するパルスを出力するレベル変換回路が提案されている。しかし、このレベル変換回路によると、部品点数が多くなるという問題がある。

特開平３−１８６００９号公報

本発明の目的は、簡単な回路構成にて、第１の値の電源電圧が供給されて、第１の値のハイレベルと所定のローレベルとを有する第１制御信号を、第１の値よりも大きい第２の値のハイレベルとローレベルとを有する第２制御信号に変換して出力するレベルシフト回路を提供することである。

本発明の好ましい実施形態によるレベルシフト回路は、電源電圧が供給されて、第１の値のハイレベルと、所定のローレベルとを有する第１制御信号を、前記第１の値よりも大きい第２の値のハイレベルと、前記ローレベルとを有する第２制御信号に変換して出力するレベルシフト回路であって、前記電源電圧によって充電される第１コンデンサと、前記電源電圧によって充電される第２コンデンサと、前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサを、前記電源電圧によって充電させ、前記ローレベルの前記第２制御信号を出力し、前記第１制御信号がハイレベルのとき、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力するスイッチ素子とを備える。

好ましい実施形態においては、前記スイッチ素子が、第１トランジスタ、第２トランジスタ、及び、第３トランジスタを含み、前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第１トランジスタがオン状態、前記第２トランジスタがオフ状態になることによって、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサから開放させ、かつ、接地電位に接続させ、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサとは別個に前記電源電圧によって充電させ、前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第３トランジスタがオフ状態になることによって、ローレベルの前記第２制御信号を出力し、前記第１制御信号がハイレベルのとき、前記第１トランジスタがオフ状態、前記第２トランジスタがオン状態になることによって、前記第１コンデンサを接地電位から開放させ、かつ、前記第２コンデンサに直列接続させ、前記第１制御信号がハイレベルのとき、前記第３トランジスタがオン状態になることによって、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力する。

好ましい実施形態においては、前記第１トランジスタの第１端子が接地電位に接続され、前記第１トランジスタの第２端子がコンデンサＣ１の一端と前記第２トランジスタの第１端子とに接続され、前記第２トランジスタの第２端子が前記第２コンデンサの一端に接続され、前記第２コンデンサの他端が接地電位に接続され、前記第３トランジスタの第１端子が、前記レベルシフト回路の出力端に接続され、前記第３トランジスタの第２端子が前記第１コンデンサの他端に接続されている。

本発明の別の好ましい実施形態によるレベルシフト回路は、電源電圧が供給されて、第１の値のハイレベルと所定のローレベルとを有する第１制御信号と、第３の値のハイレベルと所定のローレベルとを有する第３制御信号とに基づいて、前記第１の値および前記第３の値よりも大きい第２の値のハイレベルと、所定のローレベルと、中間レベルとを有する第２制御信号を出力するレベルシフト回路であって、前記電源電圧によって充電される第１コンデンサと、前記電源電圧によって充電される第２コンデンサと、前記第３制御信号がローレベルのときに、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサを、前記電源電圧によって充電させ、前記ローレベルの前記第２制御信号を出力し、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がローレベルのときに、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサを、前記電源電圧によって充電させ、前記中間レベルの前記第２制御信号を出力し、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がハイレベルのときに、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力するスイッチ素子とを備える。

好ましい実施形態においては、前記スイッチ素子が、第１トランジスタ、第２トランジスタ、第３トランジスタ、及び、第４トランジスタを含み、前記第３制御信号がローレベルのとき、及び、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がローレベルのときに、前記第１トランジスタがオン状態に、前記第２トランジスタがオフ状態になることによって、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサから開放させ、かつ、接地電位に接続させ、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサとは別個に前記電源電圧によって充電させ、前記第３制御信号がローレベルのとき、前記第３トランジスタがオフ状態、前記第４トランジスタがオフ状態になることによって、ローレベルの前記第２制御信号を出力し、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第３トランジスタがオフ状態、前記第４トランジスタがオン状態になることによって、前記第２コンデンサの充電電圧である中間レベルの前記第２制御信号を出力し、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がハイレベルのときに、前記第１トランジスタがオフ状態、前記第２トランジスタがオン状態になることによって、前記第１コンデンサを接地電位から開放させ、かつ、前記第２コンデンサに直列接続させ、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がハイレベルのときに、前記第３トランジスタがオン状態、前記第４トランジスタがオフ状態になることによって、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力する。

好ましい実施形態においては、前記第１トランジスタの第１端子が接地電位に接続され、前記第１トランジスタの第２端子が前記第１コンデンサの一端と前記第２トランジスタの第１端子とに接続され、前記第２トランジスタの第２端子が前記第２コンデンサの一端に接続され、前記第２コンデンサの他端が接地電位に接続され、前記第３トランジスタの第１端子が前記レベルシフト回路の出力端に接続され、前記第３トランジスタの第２端子が前記第１コンデンサの他端に接続され、前記第４トランジスタの第１端子が前記レベルシフト回路の出力端に接続され、前記第４トランジスタの第２端子が前記第２コンデンサの一端に接続されている。

簡単な回路構成にて、第１の値の電源電圧が供給されて、第１の値のハイレベルと所定のローレベルとを有する第１制御信号を、第１の値よりも大きい第２の値のハイレベルとローレベルとを有する第２制御信号に変換して出力するレベルシフト回路を提供することができる。

本発明の好ましい実施形態によるレベルシフト回路１を示す回路図である。 レベルシフト回路１の動作を示すシミュレーション結果である。 本発明の別の好ましい実施形態によるレベルシフト回路１１を示す回路図である。 本発明の別の好ましい実施形態によるレベルシフト回路２１を示す回路図である。 第１制御信号と第３制御信号とのレベルに対する、各トランジスタの状態と、出力端ＯＵＴからの出力電圧との関係を示す。 レベルシフト回路２１の動作波形を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態のレベルシフト回路１を示す回路図である。

レベルシフト回路１は、例えば第１の値（本例では＋３．３Ｖ）の電源電圧が供給されて、図示しないマイコンから供給される第１の値のハイレベルと所定（本例では０Ｖ）のローレベルとを有する第１制御信号を、第１の値よりも大きい第２の値（本例では＋５Ｖ）のハイレベルとローレベルとを有する第２制御信号に変換して、レベルシフト回路１が搭載される電子機器の外部に接続される外部機器に供給する。

レベルシフト回路１は、抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１（第１コンデンサ）と、コンデンサＣ２（第２コンデンサ）と、トランジスタＱ１（第１トランジスタ）と、トランジスタＱ２と、トランジスタＱ３（第２トランジスタ）と、トランジスタＱ４（第３トランジスタ）とを備える。レベルシフト回路１は、マイコンからの第１制御信号がローレベルのときにコンデンサＣ１、Ｃ２を、＋３．３Ｖ電源電圧によって別個に充電させ、かつ、ローレベルの第２制御信号を出力する。レベルシフト回路１は、第１制御信号がハイレベルのときにコンデンサＣ１、Ｃ２の充電電圧を加算した値のハイレベルの第２制御信号を出力する。

詳細には、レベルシフト回路１は、第１制御信号がローレベルのときに、トランジスタＱ１がオン状態に、トランジスタＱ３がオフ状態になることによって、コンデンサＣ１をコンデンサＣ２から開放させ、かつ、接地電位に接続させ、コンデンサＣ１をコンデンサＣ２とは別個に＋３．３Ｖ電源電圧によって充電させる。別個に充電させるとは、コンデンサＣ１、Ｃ２を＋３．３Ｖ電源電圧と接地電位との間に並列接続させて、コンデンサＣ１、Ｃ２をそれぞれ＋３．３Ｖ電源電圧によって充電させることである。また、レベルシフト回路１は、第１制御信号がローレベルのときに、トランジスタＱ４がオフ状態になり、コンデンサＣ１、Ｃ２の充電電圧が出力される経路を断つことによって、ローレベルの第２制御信号を出力する。

一方、レベルシフト回路１は、第１制御信号がハイレベルのときに、トランジスタＱ１がオフ状態に、トランジスタＱ３がオン状態になることによって、コンデンサＣ１を接地電位から開放させ、かつ、コンデンサＣ２に直列接続させる。さらに、レベルシフト回路１は、トランジスタＱ４がオン状態になり、コンデンサＣ１、Ｃ２の充電電圧が出力される経路を形成することによって、コンデンサＣ１、Ｃ２充電電圧を加算した値のハイレベルの第２制御信号を出力する。

次に、レベルシフト回路１の接続構成について説明する。
抵抗Ｒ１の一端は＋３．３Ｖ電源電圧ラインに接続されており、他端はダイオオードＤ１のアノードと、コンデンサＣ２の一端と、トランジスタＱ３のエミッタとに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ１の一端と、トランジスタＱ４のエミッタとに接続されている。コンデンサＣ１の他端は、トランジスタＱ１のエミッタと、トランジスタＱ３のコレクタとに接続されている。

トランジスタＱ１のベースは、図示しないマイコンに接続されており、マイコンからの第１制御信号が供給される。また、トランジスタＱ１のエミッタは、コンデンサＣ１の他端とトランジスタＱ３のコレクタとに接続され、コレクタは接地電位（グランド）に接続されている。

トランジスタＱ２のベースは、図示しないマイコンに接続されており、マイコンからの第１制御信号が供給される。また、トランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ３のベースとトランジスタＱ４のベースとに接続され、エミッタは接地電位に接続されている。

トランジスタＱ３のベースは、トランジスタＱ２のコレクタに接続され、コレクタはコンデンサＣ１の他端とトランジスタＱ１のエミッタとに接続され、エミッタはコンデンサＣ２の一端と抵抗Ｒ１の他端とに接続されている。

トランジスタＱ４のベースは、トランジスタＱ２のコレクタに接続され、コレクタは抵抗Ｒ２の一端に接続され、エミッタはダイオードＤ１のカソードとコンデンサＣ１の一端とに接続されている。

コンデンサＣ２は、一端が抵抗Ｒ１の他端と、トランジスタＱ３のエミッタとに接続され、他端が接地電位に接続されている。

抵抗Ｒ２〜Ｒ４、及び、ツェナーダイオードＤ２は、第２制御信号を外部機器に出力するための出力回路を構成している（この回路は本発明にとって必須ではない）。抵抗Ｒ２は、一端がトランジスタＱ４のコレクタに接続され、他端が抵抗Ｒ３、Ｒ４の各一端とツェナーダイオードＤ２のカソードとに接続されている。ツェナーダイオードＤ２のアノードと抵抗Ｒ３の他端とは接地電位に接続され、抵抗Ｒ４の他端は第２制御信号を出力する端子になっている。

以上の構成を有するレベルシフト回路１についてその動作を説明する。図２は、レベルシフト回路１の動作波形を示す実測値である。図２のＡ〜Ｃは、図１のＡ〜Ｃの各点における電圧波形を示す。

図２の時刻ｔ０〜ｔ１においては、マイコンからレベルシフト回路１に供給される第１制御信号（Ｂ点波形参照。）はローレベル（０Ｖ）である。なお、抵抗Ｒ１の一端には＋３．３Ｖ電源電圧が供給されている。トランジスタＱ１のベースにはローレベル（０Ｖ）の第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ１はオン状態になる。トランジスタＱ２のベースにはローレベルの第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ２はオフ状態になる。従って、トランジスタＱ３、Ｑ４もオフ状態になる。

これにより、コンデンサＣ１の他端は、接地電位に接続され、コンデンサＣ２からは開放された状態になる。従って、＋３．３Ｖ電源電圧による電流がダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１へと流れ、コンデンサＣ１を充電させる。詳細には、コンデンサＣ１を、約２．７Ｖ（＋３．３Ｖ−（ダイオードＤ１の両端電圧０．６Ｖ））に充電させる（Ａ点波形参照）。

コンデンサＣ２には、抵抗Ｒ１を介して＋３．３Ｖ電源電圧による電流が供給されるので、コンデンサＣ２は約３．３Ｖに充電される。

また、トランジスタＱ４がオフ状態であるので、コンデンサＣ１、Ｃ２の充電電圧がレベルシフト回路１から出力される経路が断たれ、出力回路は、ローレベル（０Ｖ）の第２制御信号を出力する（Ｃ点波形参照。）。

時刻ｔ１〜ｔ２においては、マイコンからレベルシフト回路１に供給される第１制御信号（Ｂ点波形参照。）はハイレベル（＋３．３Ｖ）である。なお、抵抗Ｒ１の一端には＋３．３Ｖ電源電圧が供給されている。コンデンサＣ２には、抵抗Ｒ１を介して＋３．３Ｖ電源電圧による電流が供給されるので、コンデンサＣ２は約３．３Ｖに充電されている。

トランジスタＱ１のベースにはハイレベル（＋３．３Ｖ）の第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ１はオフ状態になる。トランジスタＱ２のベースにはハイレベルの第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ２はオン状態になる。従って、トランジスタＱ３、Ｑ４は、ベースが接地電位に接続されて、オン状態になる。

従って、抵抗Ｒ２の一端から、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ、コンデンサＣ１、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ、コンデンサＣ２、接地電位へと繋がる経路が形成される。その結果、Ａ点の電圧は、コンデンサＣ２の充電電圧に、マイコンからの制御信号がローレベル（ｔ０〜ｔ１）の期間にコンデンサＣ１に充電された充電電圧が加算された電圧となる。つまり、コンデンサＣ１の充電電圧が２．７Ｖ、コンデンサＣ２の充電電圧が３．３Ｖであれば、Ａ点電圧は約６Ｖとなる（実際にはトランジスタＱ３の電圧降下を減算した電圧値となる）。

出力回路においては、コンデンサＣ１の充電電圧と、コンデンサＣ２の充電電圧とが加算された電圧が供給されるが、ツェナーダイオードＤ２によって、定電圧（５Ｖ）の電圧が生成されて、外部に出力される（Ｃ点波形参照）。

以上の動作によって、第１制御信号がローレベルの期間に、コンデンサＣ１、Ｃ２を＋３．３Ｖ電源電圧で充電し、ローレベル（０Ｖ）の制御信号を出力し、第１制御信号がハイレベルの期間に、コンデンサＣ１の充電電圧と、コンデンサＣ２の充電電圧とを加算して、ハイレベルの制御信号を出力することによって、０Ｖと＋３．３Ｖの２値を有するマイコンからの第１制御信号を、０Ｖと+５Ｖの２値を有する第２制御信号にレベルシフトシフトして出力することができる。

次に、本発明の別の好ましい実施形態を説明する。図３は、本例のレベルシフト回路１１を示す回路図である。図１のレベルシフト回路１と比較し、波線で囲んだ回路（トランジスタＱ５〜Ｑ７、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ３、ダイオードＤ３）が追加されている。つまり、本発明はコンデンサやトランジスタを含む回路を多段に接続し、第１制御信号がハイレベルの期間に３つ以上のコンデンサの充電電圧を加算して出力することもできる。

トランジスタＱ５のベースは、図示しないマイコンに接続されており、マイコンからの第１制御信号が供給される。また、トランジスタＱ５のコレクタは、抵抗Ｒ５の一端とトランジスタＱ６のベースとに接続され、エミッタは接地電位に接続されている。

トランジスタＱ６のベースは、トランジスタＱ５のコレクタと抵抗Ｒ５の一端とに接続され、コレクタはコンデンサＣ３の一端とトランジスタＱ４のコレクタとに接続され、エミッタは接地電位に接続されている。

トランジスタＱ７のベースは、トランジスタＱ３ベースとトランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ４のベースとの接続点に接続され、エミッタはダイオードＤ３のカソードとコンデンサＣ３の他端とに接続され、コレクタは抵抗Ｒ２の一端に接続されている。

コンデンサＣ３の一端は、トランジスタＱ６のコレクタとトランジスタＱ４のコレクタとに接続され、他端はダイオードＤ３のカソードとトランジスタＱ７のエミッタとに接続されている。ダイオードＤ３のアノードは、抵抗Ｒ１の他端に接続されている。

以上の構成を有するレベルシフト回路１についてその動作を説明する。
まず、マイコンからレベルシフト回路１に供給される第１制御信号がローレベル（０Ｖ）の期間について説明する。抵抗Ｒ１の一端には＋３．３Ｖ電源電圧が供給されている。トランジスタＱ１のベースにはローレベル（０Ｖ）の第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ１はオン状態である。トランジスタＱ２のベースにはローレベルの第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ２はオフ状態である。従って、トランジスタＱ３、Ｑ４もオフ状態である。

これにより、コンデンサＣ１の他端は、接地電位に接続され、コンデンサＣ２からは開放された状態になる。従って、＋３．３Ｖ電源電圧による電流がダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１へと流れ、コンデンサＣ１を充電させる。詳細には、コンデンサＣ１を、約２．７Ｖ（＋３．３Ｖ−（ダイオードＤ１の両端電圧０．６Ｖ））に充電させる。

コンデンサＣ２には、抵抗Ｒ１を介して３．３Ｖ電源電圧による電流が供給されるので、コンデンサＣ２は約３．３Ｖに充電される。

トランジスタＱ５のベースにはローレベルの第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ５はオフ状態である。従って、トランジスタＱ６は、ベースに＋３．３Ｖ電源電圧が供給され、オン状態である。従って、＋３．３Ｖ電源電圧による電流がダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３へと流れ、コンデンサＣ３を約２．７Ｖ（＋３．３Ｖ−（ダイオードＤ１の電圧０．６Ｖ））に充電させる。

トランジスタＱ２がオフ状態であるので、トランジスタＱ７もオフ状態である。従って、レベルシフト回路１から出力回路にはコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の充電電圧が出力されず、その結果、出力回路は、ローレベル（０Ｖ）の第２制御信号を出力する。

次に、マイコンからレベルシフト回路１に供給される第１制御信号がハイレベル（３．３Ｖ）の期間について説明する。なお、抵抗Ｒ１の一端には＋３．３Ｖ電源電圧が供給されている。トランジスタＱ１のベースにはハイレベル（３．３Ｖ）の第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ１はオフ状態である。

トランジスタＱ２のベースにはハイレベルの第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ２はオン状態である。従って、トランジスタＱ３、Ｑ４は、ベースが接地電位に接続されて、オン状態になる。

トランジスタＱ５のベースにはハイレベルの第１制御信号が供給されるので、トランジスタＱ５はオン状態である。従って、トランジスタＱ６のベースは接地電位に接続されて、オフ状態になる。トランジスタＱ２がオン状態であるので、トランジスタＱ７のベースは接地電位に接続されて、オン状態になる。

従って、抵抗Ｒ２の一端から、トランジスタＱ７のコレクタ−エミッタ、コンデンサＣ３、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ、コンデンサＣ１、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ、コンデンサＣ２、接地電位へと繋がる経路が形成される。その結果、トランジスタＱ７のエミッタの電圧は、コンデンサＣ２の充電電圧に、マイコンからの制御信号がローレベルの期間にコンデンサＣ１、Ｃ３に充電された充電電圧が加算された電圧となる。つまり、コンデンサＣ１、Ｃ３の充電電圧が２．７Ｖ、コンデンサＣ２の充電電圧が３．３Ｖであれば、トランジスタＱ７のエミッタの電圧は約８．７Ｖとなる（実際にはトランジスタＱ３、Ｑ４の電圧降下を減算した電圧値となる）。

出力回路においては、コンデンサＣ１の充電電圧と、コンデンサＣ２の充電電圧、コンデンサＣ３の充電電圧とが加算された電圧が供給されるが、ツェナーダイオードＤ２によって、定電圧が出力される。

以上の動作によって、第１制御信号がローレベルの期間に、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を３．３Ｖ電源電圧で充電し、ローレベル（０Ｖ）の第２制御信号を出力し、かつ、第１制御信号がハイレベルの期間に、コンデンサＣ１の充電電圧と、コンデンサＣ２の充電電圧と、コンデンサＣ３の充電電圧とを加算して、ハイレベルの第２制御信号を出力することによって、第１制御信号を第２制御信号にレベルシフトシフトして出力することができる。

次に、本発明のさらに別の好ましい実施形態を説明する。図４は、本例のレベルシフト回路２１を示す回路図である。図１のレベルシフト回路１と比較し、波線で囲んだ回路（トランジスタＱ８（第４トランジスタ）、Ｑ９、ＡＮＤ回路Ｑ１０、Ｑ１１、インバータ回路Ｑ１２）が追加されている。レベルシフト回路２１は、第１制御信号に加えて第３制御信号が入力され、第１制御信号と第３制御信号とに基づいて、ハイレベルとローレベルと中間レベルとの３値を有する第２制御信号を出力する。

第１制御信号Ｂは、図１のレベルシフト回路１における第１制御信号と同じであり、第１の値のハイレベルと所定（本例では０Ｖ）のローレベルとを有する。第３制御信号Ｄは、第３の値のハイレベルと所定（本例では０Ｖ）のローレベルとを有する。第３の値は第１の値と同じでもよく、異なっていてもよい。第２の制御信号のハイレベルの第２の値は、第１の値及び第３の値よりも大きい。第２の制御信号の中間レベルは、ハイレベルとローレベルとの間の電圧レベルである。

トランジスタＱ８のベースは、トランジスタＱ９のコレクタに接続されている。トランジスタＱ８のコレクタはトランジスタＱ４のコレクタに接続され、かつ、レベルシフト回路２１の出力端ＯＵＴ（実際には図１の抵抗Ｒ２の入力側）に接続されている。トランジスタＱ８のエミッタは、トランジスタＱ３のエミッタと、コンデンサＣ２と、抵抗Ｒ１とに接続されている。

トランジスタＱ９のベースは、ＡＮＤ回路Ｑ１１の出力端に接続されている。トランジスタＱ９のコレクタは、トランジスタＱ８のベースに接続されている。トランジスタＱ９のエミッタは接地電位に接続されている。

ＡＮＤ回路Ｑ１０の一方の入力端には第１制御信号Ｂが入力され、他方の入力端には第３制御信号Ｄが入力されている。ＡＮＤ回路Ｑ１０の出力端は、トランジスタＱ１のベースに接続されている。ＡＮＤ回路Ｑ１１の一方の入力端はインバータ回路Ｑ１２の出力端が接続され、他方の入力端には第３制御信号Ｄが入力されている。インバータ回路Ｑ１２の入力端には第１制御信号Ｂが入力されている。従って、ＡＮＤ回路Ｑ１１の一方の入力端には、第１制御信号Ｂを反転した信号が入力されている。ＡＮＤ回路Ｑ１１の出力端は、トランジスタＱ９のベースに接続されている。

以上の構成を有するレベルシフト回路２１についてその動作を説明する。図５は、第１制御信号Ｂと第３制御信号Ｄとのレベルに対する、各トランジスタの状態と、出力端ＯＵＴからの出力電圧との関係を示す。図６は、レベルシフト回路２１の動作波形を示す図である。

図６の時刻ｔ０〜ｔ１において、マイコンからレベルシフト回路２１に供給される第３制御信号Ｄはローレベルであり、第１制御信号Ｂはローレベルである。なお、抵抗Ｒ１の一端には＋３．３Ｖ電源電圧が供給されている。ＡＮＤ回路Ｑ１０の両入力端にはローレベルの信号が入力されるので、ＡＮＤ回路Ｑ１０の出力信号はローレベルである。従って、トランジスタＱ１は、ベースにはローレベルの信号が供給され、オン状態である。トランジスタＱ２は、ベースにローレベルの信号が供給され、オフ状態である。従って、トランジスタＱ３、Ｑ４もオフ状態になる。

これにより、コンデンサＣ１の他端は、接地電位に接続され、コンデンサＣ２からは開放された状態になる。従って、＋３．３Ｖ電源電圧による電流がダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１へと流れ、コンデンサＣ１を充電させる。詳細には、コンデンサＣ１を、約２．７Ｖ（＋３．３Ｖ−（ダイオードＤ１の両端電圧０．６Ｖ））に充電させる。

コンデンサＣ２には、抵抗Ｒ１を介して＋３．３Ｖ電源電圧による電流が供給されるので、コンデンサＣ２は約３．３Ｖに充電される。

トランジスタＱ４がオフ状態であるので、コンデンサＣ１の充電電圧とＣ２の充電電圧とを加算した電圧がトランジスタＱ４を介して、レベルシフト回路２１から出力される経路が断たれる。

ＡＮＤ回路Ｑ１１の出力信号は、ローベルである。従って、トランジスタＱ９は、ベースにローレベルの信号が供給され、オフ状態になる。トランジスタＱ８は、ベースが接地電位から開放された状態になり、オフ状態になる。従って、コンデンサＣ２の充電電圧が、トランジスタＱ８を介してレベルシフト回路２１から出力される経路が断たれる。以上の動作により、出力端ＯＵＴからはローレベルの第２制御信号が出力される。

なお、第３制御信号がローレベル、第１制御信号がハイレベルの場合も、第３制御信号がローレベル、第１制御信号がローレベルの場合と同じであり、出力端ＯＵＴからはローレベルの第２制御信号が出力される。

時刻ｔ１〜ｔ２においては、マイコンからレベルシフト回路２１に供給される第３制御信号Ｄはハイレベルであり、第１制御信号Ｂはローレベルである。なお、抵抗Ｒ１の一端には＋３．３Ｖ電源電圧が供給されている。ＡＮＤ回路Ｑ１０の出力信号はローレベルである。従って、トランジスタＱ１は、ベースにローレベルの信号が供給され、オン状態である。トランジスタＱ２は、ベースにローレベルの信号が供給され、オフ状態である。従って、トランジスタＱ３、Ｑ４もオフ状態である。

これにより、コンデンサＣ１の他端は、接地電位に接続され、コンデンサＣ２からは開放された状態になる。従って、＋３．３Ｖ電源電圧による電流がダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１へと流れ、コンデンサＣ１を充電させる。詳細には、コンデンサＣ１を、約２．７Ｖ（＋３．３Ｖ−（ダイオードＤ１の両端電圧０．６Ｖ））に充電させる。

コンデンサＣ２には、抵抗Ｒ１を介して＋３．３Ｖ電源電圧による電流が供給されるので、コンデンサＣ２は約３．３Ｖに充電される。

トランジスタＱ４がオフ状態であるので、コンデンサＣ１の充電電圧とＣ２の充電電圧とを加算した電圧がトランジスタＱ４を介して、レベルシフト回路２１から出力される経路が断たれる。

ＡＮＤ回路Ｑ１１の出力信号は、ハイベルである。従って、トランジスタＱ９は、ベースにハイレベルの信号が供給され、オン状態になる。トランジスタＱ８は、ベースが接地電位に接続された状態になり、オン状態になる。従って、コンデンサＣ２の充電電圧が、トランジスタＱ８を介してレベルシフト回路２１から出力される経路が形成される。以上の動作により、出力端ＯＵＴからは、コンデンサＣ２の充電電圧である中間レベル（約３．３Ｖ）の第２制御信号が出力される。

時刻ｔ２〜ｔ３においては、マイコンからレベルシフト回路２１に供給される第３制御信号Ｄはハイレベルであり、第１制御信号Ｂもハイレベルである。なお、抵抗Ｒ１の一端には＋３．３Ｖ電源電圧が供給されている。コンデンサＣ２には、抵抗Ｒ１を介して＋３．３Ｖ電源電圧による電流が供給されるので、コンデンサＣ２は約３．３Ｖに充電されている。

ＡＮＤ回路Ｑ１０の出力信号はハイレベルである。従って、トランジスタＱ１は、ベースにハイレベルの信号が供給され、オフ状態になる。トランジスタＱ２は、ベースにハイレベルの信号が供給され、オン状態になる。従って、トランジスタＱ３、Ｑ４は、ベースが接地電位に接続されて、オン状態になる。

従って、出力端ＯＵＴから、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ、コンデンサＣ１、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ、コンデンサＣ２、接地電位へと繋がる経路が形成される。その結果、出力電圧は、コンデンサＣ２の充電電圧にコンデンサＣ１の充電電圧が加算された電圧となる。つまり、コンデンサＣ１の充電電圧が２．７Ｖ、コンデンサＣ２の充電電圧が３．３Ｖであれば、約６Ｖとなる（実際にはトランジスタＱ３、Ｑ４の電圧降下を減算した電圧値となる）。

ＡＮＤ回路Ｑ１１の出力信号は、ローベルである。従って、トランジスタＱ９は、ベースにローレベルの信号が供給され、オフ状態になる。トランジスタＱ８は、ベースが接地電位から開放された状態になり、オフ状態になる。従って、コンデンサＣ２の充電電圧が、トランジスタＱ８を介してレベルシフト回路２１から出力される経路が断たれる。以上の動作により、出力端ＯＵＴからはコンデンサＣ１の充電電圧とコンデンサＣ２の充電電圧を加算した電圧であるハイレベル（約６Ｖ）の第２制御信号が出力される。

以上のように、レベルシフト回路２１によると、第３制御信号がローレベルのときに、コンデンサＣ１、Ｃ２を電源電圧によって充電させ、ローレベルの第２制御信号を出力し、第３制御信号がハイレベル、かつ、第１制御信号がローレベルのときに、コンデンサＣ１、Ｃ２を電源電圧によって充電させ、コンデンサＣ２の充電電圧である中間レベルの第２制御信号を出力し、第３制御信号がハイレベル、かつ、第１制御信号がハイレベルのときに、コンデンサＣ１、Ｃ２の充電電圧を加算したハイレベルの第２制御信号を出力することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

本発明は、アンプ、ＤＶＤプレーヤ等のオーディオ機器に好適に採用され得る。

１ レベルシフト回路
１１ レベルシフト回路
２１ レベルシフト回路

Claims (6)

1. 電源電圧が供給されて、第１の値のハイレベルと、所定のローレベルとを有する第１制御信号を、前記第１の値よりも大きい第２の値のハイレベルと、前記ローレベルとを有する第２制御信号に変換して出力するレベルシフト回路であって、
   前記電源電圧によって充電される第１コンデンサと、
   前記電源電圧によって充電される第２コンデンサと、
   前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサを、前記電源電圧によって充電させ、前記ローレベルの前記第２制御信号を出力し、前記第１制御信号がハイレベルのとき、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力するスイッチ素子とを備える、レベルシフト回路。
2. 前記スイッチ素子が、第１トランジスタ、第２トランジスタ、及び、第３トランジスタを含み、
   前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第１トランジスタがオン状態、前記第２トランジスタがオフ状態になることによって、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサから開放させ、かつ、接地電位に接続させ、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサとは別個に前記電源電圧によって充電させ、
   前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第３トランジスタがオフ状態になることによって、ローレベルの前記第２制御信号を出力し、
   前記第１制御信号がハイレベルのとき、前記第１トランジスタがオフ状態、前記第２トランジスタがオン状態になることによって、前記第１コンデンサを接地電位から開放させ、かつ、前記第２コンデンサに直列接続させ、
   前記第１制御信号がハイレベルのとき、前記第３トランジスタがオン状態になることによって、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力する、請求項１に記載のレベルシフト回路。
3. 前記第１トランジスタの第１端子が接地電位に接続され、前記第１トランジスタの第２端子がコンデンサＣ１の一端と前記第２トランジスタの第１端子とに接続され、
   前記第２トランジスタの第２端子が前記第２コンデンサの一端に接続され、
   前記第２コンデンサの他端が接地電位に接続され、
   前記第３トランジスタの第１端子が、前記レベルシフト回路の出力端に接続され、前記第３トランジスタの第２端子が前記第１コンデンサの他端に接続されている、請求項２に記載のレベルシフト回路。
4. 電源電圧が供給されて、第１の値のハイレベルと所定のローレベルとを有する第１制御信号と、第３の値のハイレベルと所定のローレベルとを有する第３制御信号とに基づいて、前記第１の値および前記第３の値よりも大きい第２の値のハイレベルと、所定のローレベルと、中間レベルとを有する第２制御信号を出力するレベルシフト回路であって、
   前記電源電圧によって充電される第１コンデンサと、
   前記電源電圧によって充電される第２コンデンサと、
   前記第３制御信号がローレベルのときに、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサを、前記電源電圧によって充電させ、前記ローレベルの前記第２制御信号を出力し、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がローレベルのときに、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサを、前記電源電圧によって充電させ、前記中間レベルの前記第２制御信号を出力し、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がハイレベルのときに、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力するスイッチ素子とを備える、レベルシフト回路。
5. 前記スイッチ素子が、第１トランジスタ、第２トランジスタ、第３トランジスタ、及び、第４トランジスタを含み、
   前記第３制御信号がローレベルのとき、及び、前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がローレベルのときに、前記第１トランジスタがオン状態に、前記第２トランジスタがオフ状態になることによって、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサから開放させ、かつ、接地電位に接続させ、前記第１コンデンサを前記第２コンデンサとは別個に前記電源電圧によって充電させ、
   前記第３制御信号がローレベルのとき、前記第３トランジスタがオフ状態、前記第４トランジスタがオフ状態になることによって、ローレベルの前記第２制御信号を出力し、
   前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がローレベルのとき、前記第３トランジスタがオフ状態、前記第４トランジスタがオン状態になることによって、前記第２コンデンサの充電電圧である中間レベルの前記第２制御信号を出力し、
   前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がハイレベルのときに、前記第１トランジスタがオフ状態、前記第２トランジスタがオン状態になることによって、前記第１コンデンサを接地電位から開放させ、かつ、前記第２コンデンサに直列接続させ、
   前記第３制御信号がハイレベル、かつ、前記第１制御信号がハイレベルのときに、前記第３トランジスタがオン状態、前記第４トランジスタがオフ状態になることによって、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの充電電圧を加算したハイレベルの前記第２制御信号を出力する、請求項３に記載のレベルシフト回路。
6. 前記第１トランジスタの第１端子が接地電位に接続され、前記第１トランジスタの第２端子が前記第１コンデンサの一端と前記第２トランジスタの第１端子とに接続され、
   前記第２トランジスタの第２端子が前記第２コンデンサの一端に接続され、
   前記第２コンデンサの他端が接地電位に接続され、
   前記第３トランジスタの第１端子が前記レベルシフト回路の出力端に接続され、前記第３トランジスタの第２端子が前記第１コンデンサの他端に接続され、
   前記第４トランジスタの第１端子が前記レベルシフト回路の出力端に接続され、前記第４トランジスタの第２端子が前記第２コンデンサの一端に接続されている、請求項５に記載のレベルシフト回路。