JP2012142839A - レベル変換回路及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各信号BDT1〜BDTmをレベルシフトする回路として、クロックトレベルシフト回路(CLS回路)36(361〜36m)を用いた。CLS回路361は、ダイナミックコンパレータ回路(DC回路)411と、ラッチ回路421とを備える。DC回路411は、Lレベルのクロック信号ACKに応答してリセット状態となり、Lレベルの信号CDTm,XCDTmを出力する。また、CLS回路361は、Hレベルのクロック信号ACKに応答して比較状態となり、H1レベルの信号BDTm,XBDTmをH2レベルの信号CDTm,XCDTmにレベル変換する。ラッチ回路421は、相補な信号CDTm、XCDTmに応じた信号ADTm,XADTmを出力し、Lレベルの信号CDTm,XCDTmに応答して出力レベルを保持する。
【選択図】図3
Description
図2に示すように、半導体集積回路(LSI)20は、第1の高電位電圧VD1により動作するロジック回路21(電源ドメイン)と、第2の高電位電圧VD2により動作する周辺回路22,23(電源ドメイン)とを有している。
なお、以下の説明において、同じ部材については同じ符号を付し、その部材の説明の全て又は一部を省略する。
図1に示すように、デジタル/アナログ変換回路(DAC回路)30は、第1の高電位電圧VDDレベルの入力信号を、第2の高電位電圧AVDレベルの信号にレベル変換するレベルシフト回路(レベル変換回路)31と、レベルシフト回路31の出力信号に応じてアナログ信号を生成するアナログ回路32とを備えている。
CLS回路361は、ダイナミックコンパレータ回路(以下、DC回路)411と、ラッチ回路421とを備えている。DC回路411には、相補信号BDT1,XBDT1と、クロック信号ACKが供給される。DC回路411は、クロック信号ACKに同期して動作し、相補信号BDT1,XBDT1のレベルを、第2の高電位電圧AVDレベルに変換した相補信号CDT1,XCDT1を生成する。ラッチ回路421は、相補信号CDT1,XCDT1をラッチし、ラッチしたレベルに応じた相補信号ADT1,XADT1を出力する。
尚、以下の説明において、低電位電圧GNDレベルを「Lレベル」、第1の高電位電圧VDDレベルを「H1レベル」、第2の高電位電圧AVDレベルを「H2レベル」として説明する。
例えば、信号BDT1がLレベル、信号XBDT1がH1レベルのとき、トランジスタTP3のオン抵抗値は、トランジスタTP4のオン抵抗値よりも小さくなる。すると、ノードN3の電位は、ノードN4の電位よりも高くなる。それに従い、ノードN1の電位がノードN2の電位よりも高くなる。そして、ノードN2の電位に従って、トランジスタTP5はオンし、トランジスタTN6はオフする。また、ノードN1の電位に従って、トランジスタTP6はオフし、トランジスタTN7はオンする。これにより、DC回路411は、Lレベルの信号CDT1と、H2レベルの反転信号XCDT1を出力する。
例えば、信号CDT1をH2レベル、反転信号XCDT1をLレベルとする。インバータ回路61は、H2レベルの信号CDT1に応答してLレベルの信号を出力し、インバータ回路62は、Lレベルの反転信号XCDT1に応答してH2レベルの信号を出力する。
このレベルシフト回路35aのインバータ回路71,72には、第1の高電位電圧VDDが動作電圧として供給される。また、インバータ回路71には、LレベルとH1レベルとを振幅範囲とするクロック信号CKが入力される。インバータ回路71は、クロック信号CKを論理反転した信号を出力する。インバータ回路72は、インバータ回路71の出力信号を受け、その信号を論理反転した信号を出力する。
レベルシフト回路35bのインバータ回路71の出力信号は、PチャネルMOSトランジスタTP21のゲートに供給される。インバータ回路72の出力信号は、PチャネルMOSトランジスタTP22のゲートに供給される。
図7に示すように、DAC回路30は、データ信号DTnとして、データD1〜D4を受け取る。一例として、データD1をH1レベル(単に「(H)」と表記)、データD2をLレベル、データD3をH1レベル、データD4をLレベルとする。
図1に示すFF回路33は、クロック信号CKがLレベルからH1レベルに立ち上がるタイミングでデータD1を取り込み、信号QDTnを出力する。図1に示す変換回路34は、信号QDTnをデコードして信号BDTmを出力する。
図3に示すDC回路411〜41mは、H2レベルのクロック信号ACKに応答して比較状態となり、信号BDTmを、H1レベルからH2レベルへとそれぞれレベル変換し、H2レベルの信号CDTmと、Lレベルの反転信号XCDTmを出力する。
図1に示すドライバ回路37は、信号ADTmに応答して駆動信号を生成する。そして、電流変換回路38は、駆動信号に応答して電流Ioを出力する。このように、DAC回路30は、データD1に応じた電流Ioを出力する。
(1)各信号BDT1〜BDTmをレベルシフトする回路として、クロックトレベルシフト回路(CLS回路)36(361〜36m)を用いた。CLS回路361は、ダイナミックコンパレータ回路(DC回路)411と、ラッチ回路421とを備える。DC回路411は、Lレベルのクロック信号ACKに応答してリセット状態となり、Lレベルの信号CDTm,XCDTmを出力する。また、CLS回路361は、Hレベルのクロック信号ACKに応答して比較状態となり、H1レベルの信号BDTm,XBDTmをH2レベルの信号CDTm,XCDTmにレベル変換する。ラッチ回路421は、相補な信号CDTm、XCDTmに応じた信号ADTm,XADTmを出力し、Lレベルの信号CDTm,XCDTmに応答して出力レベルを保持する。
図9に示すように、デジタル/アナログ変換回路(DAC回路)80は、入力信号DTnを信号ADTm,XADTmにレベル変換するレベルシフト回路31と、信号ADTmmXADTmに応じた電流Ioを生成するアナログ回路32と、レベルシフト回路31の状態を検出する検出回路81とを備えている。
図8に示すように、フリップフロップ回路(FF回路)33は、H1レベルのクロック信号CKに応答してデータDTnをラッチする。クロックトレベルシフト回路(CLS回路)36は、H2レベルのクロック信号ACKに応答して比較状態となり、H1レベルの入力信号BDTm,XBDTmをH2レベルの信号ADTm,XADTmに変換する。
図9に示すように、クロック信号CKは、バッファ回路91とカウンタ(「cont」と表記)92とに供給される。
尚、動作説明では、タイミングに関して説明するため、第1の高電位電圧VDDレベルと第2の高電位電圧AVDレベルをともに「Hレベル」として説明する。
(1)検出回路81は、フリップフロップ回路33とCLS回路36の動作タイミングを検出し、その検出結果に応じたエラー信号Errを生成する。このエラー信号Errにより、フリップフロップ回路33とCLS回路36の動作タイミングのエラーを確認することが可能となる。
図14に示すように、デジタル/アナログ変換回路(DAC回路)110は、レベルシフト回路31と、アナログ回路32と、検出回路81と、自己補正回路111とを備えている。
自己補正回路111は、エラー信号Errに基づいて、レベルシフト回路31の動作タイミングを補正する。詳しくは、自己補正回路111にはレベルシフト回路31のレベルシフト回路35とクロックトレベルシフト回路36との間に接続されている。自己補正回路111は、レベルシフト回路35から出力されるクロック信号ACKを受け取る。そして、自己補正回路111は、クロック信号ACKに対して、エラー信号Errに応じた遅延を付加した遅延クロック信号DACKを生成する。CLS回路36,94とバッファ回路95は、遅延クロック信号DACKに応答して動作する。
図16に示すように、先ず、時刻T1において、クロック信号CKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK1はHレベルになる。次に、クロック信号CKの立ち上がりタイミングからクロック遅延delayCK経過後、クロック信号ACK(遅延クロック信号DACK)がLレベルからHレベルに変化し、信号ACCK1はHレベル、信号ACCK2はLレベルとなり、検出信号CPはHレベルになる。その後、遅延クロック信号DCKがLレベルからHレベルに変化し、信号CCK2はHレベルになる。
(1)自己補正回路111は、検出回路81のエラー信号Errに基づいて、第2のクロック信号ACKに基づいて生成する遅延クロック信号DACKの遅延時間を補正する。つまり、クロック遅延delayCKがデータ遅延delayDTよりも短いとき、第2のクロック信号ACKに対する遅延クロック信号DACKの遅延時間を大きくする。これにより、レベルシフト回路31の動作タイミングを補正することができる。
図17に示すように、デジタル/アナログ変換回路(DAC回路)120は、レベルシフト回路31と、アナログ回路32と、検出回路121と、自己補正回路111とを備えている。
AND回路122には、エラー信号Errと、検出信号CPが供給される。AND回路122は、エラー信号Errと検出信号CPとを論理積演算し、演算結果のレベルに応じた第2のエラー信号Err2を生成する。AND回路122は演算回路の一例である。
その遅延クロック信号DACKのタイミングにより、タイミングエラーが解消された場合、FF回路97はLレベルの検出信号CPをラッチしてLレベルの信号FCKを出力する。そして、FF回路98は、Hレベルのエラー信号Errを継続して出力する。
つまり、第2のエラー信号Err2は、検出回路121がタイミングエラーを検出するとHレベルとなり、自己補正回路111がタイミングエラーを解消するとLレベルとなる。なお、図示はしないが、自己補正回路111がタイミングエラーを解消できないとき、検出信号CPはLレベルにならないため、AND回路122はHレベルの第2のエラー信号Err2を継続して出力する。
(1)AND回路122は、検出信号CPとエラー信号Errとを論理演算して第2のエラー信号Err2を生成する。自己補正回路111によりタイミングエラーが解消された場合、EOR回路96からLレベルの検出信号CPが出力されるため、第2のエラー信号Err2はLレベルとなる。従って、第2のエラー信号Err2により、タイミングエラーの発生と、発生したタイミングエラーが解消されたか否かを判定することができる。
図19に示すように、デジタル/アナログ変換回路(DAC回路)130は、レベルシフト回路31と、アナログ回路32と、検出回路131とを備えている。
図20に示すように、先ず、時刻T1において、クロック信号CKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK1はHレベルになる。次に、遅延クロック信号DCKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK2はHレベルになる。
次に、クロック信号CKの立ち上がりタイミング(時刻T2)からクロック遅延delayCK経過後、クロック信号ACKがLレベルからHレベルに変化し、信号ACCK1はHレベル、信号ACCK2はLレベルとなる。すると、検出信号CP2はLレベルのままである。
(1)検出回路131は、フリップフロップ回路33とCLS回路36の動作タイミングを検出し、その検出結果に応じたエラー信号Err3を生成する。このエラー信号Err3により、フリップフロップ回路33とCLS回路36の動作タイミングのエラー発生を確認することができる。
図23に示すように、デジタル/アナログ変換回路(DAC回路)140は、レベルシフト回路31と、アナログ回路32と、検出回路141と、自己補正回路142(「自己補正回路2」と表記)を備えている。
図24に示すように、先ず、時刻T1において、クロック信号CKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK1はHレベルになる。次に、遅延クロック信号DCKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK2はHレベルになる。その後、時刻T2において、クロック信号CKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK1はLレベルになる。次に、遅延クロック信号DCKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK2はLレベルになる。
次に、遅延クロック信号ACKDがLレベルからHレベルになると、信号CCKAがHレベルからLレベルに変化する。FF回路133はラッチ動作を行わないため、エラー信号Err3はHレベルに維持される。
この後、信号CCKAは反転を繰り返すが、検出信号CP2がLレベルに維持されるため、第3のエラー信号Err3はLレベルに維持され、第4のエラー信号Err4と第5のエラー信号Err5が変化することはない。
(1)検出回路141は、レベルシフト回路31に必要な条件(delayCK<1/fCK+delayDT)を監視することができる。
図25に示すように、デジタル/アナログ変換回路(DAC回路)150は、レベルシフト回路31と、アナログ回路32と、検出回路141と、自己補正回路(「自己補正回路3」と表記)151を備えている。
自己補正回路151は、第4のエラー信号Err4に応答して、クロック遅延delayCKを調整する。詳しくは、第4のエラー信号Err4は、レベルシフト回路31においてタイミングエラーが発生していないときにLレベルであり、タイミングエラーの発生時にHレベルとなる。自己補正回路151は、第4のエラー信号Err4がHレベルのとき、そのエラー信号Err4がLレベルの時と比べ、クロック遅延delayCKを減少させる。その結果、データ遅延delayDTが相対的に大きくなり、タイミングエラーが解消される。
この自己補正回路151aは、図5に示すレベルシフト回路35aに対応する。つまり、図26に示すように、自己補正回路151aは、スイッチSW31,SW32と、トランジスタMN1,MN2を有している。スイッチSW31,SW32は、高耐圧NチャネルMOSトランジスタである。トランジスタMN1,MN2は、高耐圧NチャネルMOSトランジスタである。
この自己補正回路151bは、図6に示すレベルシフト回路35bに対応する。つまり、図27に示すように、自己補正回路151bは、トランジスタMP1と、スイッチSW33と、インバータ回路152を有している。トランジスタMP1は、高耐圧PチャネルMOSトランジスタである。スイッチSW33は、高耐圧PチャネルMOSトランジスタである。
図28に示すように、先ず、時刻T1において、クロック信号CKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK1はHレベルになる。
次に、時刻T2において、クロック信号CKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK1はLレベルになる。次に、遅延クロック信号DCKがLレベルからHレベルに変化すると、信号CCK2はLレベルになる。
第4のエラー信号Err4がHレベルになると、自己補正回路151が遅延時間をdCだけ短くするためクロック信号ACKが早くなり、クロック遅延delayCKが短くなるので、図25に示すCLS回路36がデータを取り込むタイミングが早くなる。
次に、遅延クロック信号ACKDがLレベルからHレベルになると信号CCKAがHレベルからLレベルに変化するがFF回路133のエラー信号Err3はHレベルのままである。
この後、信号CCKAは反転を繰り返すが、検出信号CP2がLレベルに維持されるため、エラー信号Err3はLレベルに維持され、第4のエラー信号Err4と第5のエラー信号Err5が変化することはない。
(1)自己補正回路151は、エラー信号Err4に応答してレベルシフト回路35の動作時間を補正する。つまり、タイミングエラーが発生していないときと比べ、タイミングエラーが発生しているときに、レベルシフト回路35の動作速度を早くする。その結果、クロック遅延delayCKが短くなるため、レベルシフト回路31の動作タイミングを補正することができる。
・上記各実施形態は、アナログ回路としてDAC回路を説明したが、例えばアナログ/デジタル変換回路(ADC回路)等のアナログ回路に具体化してもよい。そして、例えば、ADC回路の場合には変換回路34をエンコーダとする、等、具体化する回路に応じて変換回路34の構成を変更することはいうまでもない。
例えば、図29に示すように、DAC回路160は、図23に示す検出回路141と、第2の自己補正回路142と、第3の自己補正回路151を備える。第2の自己補正回路142はFF回路33のラッチタイミングを遅らせ、第3の自己補正回路151は、CLS回路36がリセット状態から比較状態となるタイミングを早める。従って、タイミングの調整範囲が広くなり、タイミングエラーを容易に解消することができるようになる。
(付記1)
第1の電圧を信号レベルとする第1のクロック信号を第2の電圧を信号レベルとする第2のクロック信号に変換する第1の変換回路と、
前記第1の電圧が動作電圧として供給され、前記第1のクロック信号に基づいて前記第1の電圧を信号レベルとする信号をラッチ及び出力するフリップフロップ回路と、
前記第2の電圧が動作電圧として供給され、前記第2のクロック信号に同期して前記フリップフロップ回路の出力信号に基づく信号のレベルを第2の電圧の信号レベルに変換する第2の変換回路と、
を含むレベル変換回路。
(付記2)
前記第2の変換回路は、
前記第2のクロック信号に基づいて、第1の動作状態と、第2の動作状態とを交互に繰り返し、第1の動作状態において前記第1の電圧を信号レベルとする入力信号を前記第2の電圧を信号レベルとする出力信号に変換し、第2の動作状態においてリセットレベルの前記出力信号を生成する変換部と、
前記第1の動作状態の前記変換部の出力信号をラッチしたレベルに応じた信号を生成し、前記リセットレベルの前記出力信号に基づいて前記ラッチしたレベルを維持するラッチ部と、
を含む、付記1に記載のレベル変換回路。
(付記3)
前記変換部は、
相補な信号をゲートに受ける一対の第1のPチャネルMOSトランジスタ及び第2のPチャネルMOSトランジスタと、
前記第2のクロック信号を反転した反転クロック信号がゲートに供給され、ソースに前記第2の電圧が供給され、ドレインが前記一対のPチャネルMOSトランジスタのソースに接続された第3のPチャネルMOSトランジスタと、
電源端子が前記一対のPチャネルMOSトランジスタのドレインにそれぞれ接続され、クロスカップル接続され、前記第2の電圧を信号レベルとする出力信号を生成する一対のインバータ回路と、
前記反転クロック信号がゲートに供給され、前記一対のインバータ回路の出力端子及び電源端子と、リセット電圧が供給される配線とをそれぞれ接離する複数のNチャネルMOSトランジスタと、
を含む、付記2に記載のレベル変換回路。
(付記4)
前記ラッチ部は、
前記変換回路から出力される相補な信号のそれぞれを受け取る一対のインバータ回路と、
前記一対のインバータ回路の出力信号を受け取り、出力端子が互いの入力端子に接続された一対のAND回路と、
前記一対のAND回路の出力端子がそれぞれ接続された一対のインバータ回路と、
を含む、付記2又は3に記載のレベル変換回路。
(付記5)
前記第2の変換回路は、
前記第2のクロック信号を論理反転して前記反転クロック信号を生成する少なくとも1つのインバータ回路と、
前記相補な信号のビット数に応じた数の変換部と
を含む、付記3又は4に記載のレベル変換回路。
(付記6)
前記フリップフロップ回路は、nビット(nは正数)の入力信号をそれぞれラッチしてnビットの信号を出力し、
前記第1の電圧が動作電圧として供給され、前記フリップフロップ回路から出力されるnビットの信号を、前記第1の電圧を信号レベルとするmビット(mは正数)の信号に変換する第3の変換回路を含み、
前記第2の変換回路は、前記第3の変換回路により変換されたmビットの信号のレベルをそれぞれ前記第2の電圧の信号レベルに変換する、
付記1〜5のうちの何れか一に記載のレベル変換回路。
(付記7)
前記第3の変換回路は、前記フリップフロップ回路から出力されるnビットの信号を、前記第1の電圧を信号レベルとするmビット(mは正数)の信号とmビットの反転信号に変換し、
前記第2の変換回路は、前記第2の変換回路にて生成される信号と反転信号とを互いに比較して前記第2の電圧を信号レベルとする相補信号を生成する、
付記6に記載のレベル変換回路。
(付記8)
前記フリップフロップ回路と前記第2の変換回路の動作タイミングを検出し、検出結果に応じたエラー信号を生成する検出回路を含む、付記1〜7のうちの何れか一に記載のレベル変換回路。
(付記9)
前記検出回路は、
前記フリップフロップ回路の出力信号に対する前記第2の変換回路の入力信号の第1の遅延時間と、前記第1のクロック信号に対する前記第2のクロック信号の第2の遅延時間と、の大小関係に応じたエラー信号を生成する、付記8に記載のレベル変換回路。
(付記10)
前記検出回路は、
前記フリップフロップ回路の出力信号に対する前記第2の変換回路の入力信号の第1の遅延時間と前記第1のクロック信号の1周期との合計値と、前記第1のクロック信号に対する前記第2のクロック信号の第2の遅延時間と、の大小関係に応じたエラー信号を生成する、付記8又は9に記載のレベル変換回路。
(付記11)
前記エラー信号に基づいて、前記フリップフロップ回路と前記第2の変換回路のうちの少なくとも一方の動作タイミングを補正する自己補正回路を含む、付記8〜10のうちの何れか一に記載のレベル変換回路。
(付記12)
前記エラー信号に基づいて、前記第2のクロック信号のタイミングを補正した補正クロック信号を生成する第1の自己補正回路を含み、
前記第2の変換回路は、前記補正クロック信号に同期してレベルシフトする、付記8又は9に記載のレベル変換回路。
(付記13)
前記エラー信号に基づいて、前記第1のクロック信号のタイミングを補正した補正クロック信号を生成する第2の自己補正回路を含み、
前記フリップフロップ回路は、前記補正クロック信号に同期して入力信号をラッチする、付記8又は10に記載のレベル変換回路。
(付記14)
前記エラー信号に基づいて、前記第1の変換回路の動作速度を補正する第3の自己補正回路を含む、付記8又は10に記載のレベル変換回路。
(付記15)
前記検出回路は、
前記フリップフロップ回路から前記第2の変換回路までの信号伝達経路に応じた時間、前記第1のクロック信号を遅延させた第1の遅延クロック信号を生成する第1の遅延回路と、
前記第1のクロック信号を分周した第1の分周信号を生成する第1の分周回路と、
前記第1の遅延クロック信号を分周した第2の分周信号を生成する第2の分周回路と、
前記第2の変換回路と同じ構成を有し、前記第2のクロック信号に同期して、前記第1の分周信号を前記第2の電圧を信号レベルとする第1のシフト分周信号に変換する第1の分周信号変換回路と、
前記第2の変換回路と同じ構成を有し、前記第2のクロック信号に同期して、前記第2の分周信号を前記第2の電圧を信号レベルとする第2のシフト分周信号に変換する第2の分周信号変換回路と、
前記第1の分周信号変換回路の動作に応じた時間、前記第2のクロック信号を遅延させた第2の遅延クロック信号を生成する第2の遅延回路と、
前記第1のシフト分周信号と前記第2のシフト分周信号とを排他的論理和演算して検出信号を生成する演算回路と、
前記第2の遅延クロック信号に同期して、前記演算回路の出力信号をラッチする第1のフリップフロップ回路と、
前記第1のフリップフロップ回路の出力信号に同期して、前記変換回路の出力信号をラッチしてエラー信号を生成する第2のフリップフロップ回路と、
を含む、付記8〜10のうちの何れか一に記載のレベル変換回路。
(付記16)
前記検出回路は、前記検出信号と前記エラー信号とを論理積演算して第2のエラー信号を生成する演算回路を含む、付記15に記載のレベル変換回路。
(付記17)
前記検出回路は、
前記フリップフロップ回路から前記第2の変換回路までの信号伝達経路に応じた時間、前記第1のクロック信号を遅延させた第1の遅延クロック信号を生成する第1の遅延回路と、
前記第1のクロック信号を分周した第1の分周信号を生成する第1の分周回路と、
前記第1の遅延クロック信号を分周した第2の信号を生成する第2の分周回路と、
前記第2の変換回路と同じ構成を有し、前記第2のクロック信号に同期して、前記第1の分周信号を前記第2の電圧を信号レベルとする第1のシフト分周信号に変換する第1の分周信号変換回路と、
前記第2の変換回路と同じ構成を有し、前記第2のクロック信号に同期して、前記第2の分周信号を前記第2の電圧を信号レベルとする第2のシフト分周信号に変換する第2の分周信号変換回路と、
前記第1の分周信号変換回路の動作に応じた時間、前記第2のクロック信号を遅延させた第2の遅延クロック信号を生成する第2の遅延回路と、
前記第1のシフト分周信号と前記第2のシフト分周信号とを否定論理和演算して第2の検出信号を生成する演算回路と、
前記第2の遅延クロック信号を分周した第3の分周信号を生成する第3の分周回路と、
前記第3の分周信号に同期して、前記演算回路の出力信号をラッチして第3のエラー信号を生成するフリップフロップ回路と、
を含む、付記8〜10のうちの何れか一に記載のレベル変換回路。
(付記18)
前記検出回路は、
前記第3のエラー信号を分周して第4のエラー信号を生成する第4の分周回路と、
前記第3のエラー信号と前記第4のエラー信号とを論理積演算して第5のエラー信号を生成する論理回路と、
を含む、付記17に記載のレベル変換回路。
(付記19)
第1電圧により動作する第1回路と、前記第1電圧よりと異なる第2電圧により動作する第2回路と、前記第1電圧を信号レベルとする入力信号を前記第2電圧を信号レベルとする信号に変換するレベル変換回路とを有する半導体装置であって、
前記レベル変換回路は、
前記第1の電圧を信号レベルとする第1のクロック信号を第2の電圧を信号レベルとする第2のクロック信号に変換する第1の変換回路と、
前記第1の電圧が動作電圧として供給され、前記第1のクロック信号に基づいて前記第1の電圧を信号レベルとする信号をラッチして生成した信号を出力するフリップフロップ回路と、
前記第2の電圧が動作電圧として供給され、前記第2のクロック信号に同期して前記フリップフロップ回路の出力信号に基づく信号のレベルを第2の電圧の信号レベルに変換し、変換後の信号を出力する第2の変換回路と、
を有することを特徴とする半導体装置。
31 レベルシフト回路(レベル変換回路)
33 フリップフロップ回路(FF回路)
34 変換回路
35 レベルシフト回路
36 クロックトレベルシフト回路(CLS回路)
361〜36m クロックトレベルシフト回路(CLS回路)
411〜41m ダイナミックコンパレータ回路
421〜42m ラッチ回路(ラッチ部)
101,102 ダイナミックコンパレータ回路
81 検出回路
Claims (11)
- 第1の電圧を信号レベルとする第1のクロック信号を第2の電圧を信号レベルとする第2のクロック信号に変換する第1の変換回路と、
前記第1の電圧が動作電圧として供給され、前記第1のクロック信号に基づいて前記第1の電圧を信号レベルとする信号をラッチ及び出力するフリップフロップ回路と、
前記第2の電圧が動作電圧として供給され、前記第2のクロック信号に同期して前記フリップフロップ回路の出力信号に基づく信号のレベルを第2の電圧の信号レベルに変換する第2の変換回路と、
を含むレベル変換回路。 - 前記第2の変換回路は、
前記第2のクロック信号に基づいて、第1の動作状態と、第2の動作状態とを交互に繰り返し、第1の動作状態において前記第1の電圧を信号レベルとする入力信号を前記第2の電圧を信号レベルとする出力信号に変換し、第2の動作状態においてリセットレベルの前記出力信号を生成する変換部と、
前記第1の動作状態の前記変換部の出力信号をラッチしたレベルに応じた信号を生成し、前記リセットレベルの前記出力信号に基づいて前記ラッチしたレベルを維持するラッチ部と、
を含む、請求項1に記載のレベル変換回路。 - 前記変換部は、
相補な信号をゲートに受ける一対の第1のPチャネルMOSトランジスタ及び第2のPチャネルMOSトランジスタと、
前記第2のクロック信号を反転した反転クロック信号がゲートに供給され、ソースに前記第2の電圧が供給され、ドレインが前記一対のPチャネルMOSトランジスタのソースに接続された第3のPチャネルMOSトランジスタと、
電源端子が前記一対のPチャネルMOSトランジスタのドレインにそれぞれ接続され、クロスカップル接続され、前記第2の電圧を信号レベルとする出力信号を生成する一対のインバータ回路と、
前記反転クロック信号がゲートに供給され、前記一対のインバータ回路の出力端子及び電源端子と、リセット電圧が供給される配線とをそれぞれ接離する複数のNチャネルMOSトランジスタと、
を含む、請求項2に記載のレベル変換回路。 - 前記フリップフロップ回路と前記第2の変換回路の動作タイミングを検出し、検出結果に応じたエラー信号を生成する検出回路を含む、請求項1〜3のうちの何れか一項に記載のレベル変換回路。
- 前記検出回路は、
前記フリップフロップ回路の出力信号に対する前記第2の変換回路の入力信号の第1の遅延時間と、前記第1のクロック信号に対する前記第2のクロック信号の第2の遅延時間と、の大小関係に応じたエラー信号を生成する、請求項4に記載のレベル変換回路。 - 前記検出回路は、
前記フリップフロップ回路の出力信号に対する前記第2の変換回路の入力信号の第1の遅延時間と前記第1のクロック信号の1周期との合計値と、前記第1のクロック信号に対する前記第2のクロック信号の第2の遅延時間と、の大小関係に応じたエラー信号を生成する、請求項4又は5に記載のレベル変換回路。 - 前記エラー信号に基づいて、前記フリップフロップ回路と前記第2の変換回路のうちの少なくとも一方の動作タイミングを補正する自己補正回路を含む、請求項4〜6のうちの何れか一項に記載のレベル変換回路。
- 前記エラー信号に基づいて、前記第2のクロック信号のタイミングを補正した補正クロック信号を生成する第1の自己補正回路を含み、
前記第2の変換回路は、前記補正クロック信号に同期してレベルシフトする、請求項4又は5に記載のレベル変換回路。 - 前記エラー信号に基づいて、前記第1のクロック信号のタイミングを補正した補正クロック信号を生成する第2の自己補正回路を含み、
前記フリップフロップ回路は、前記補正クロック信号に同期して入力信号をラッチする、請求項4又は6に記載のレベル変換回路。 - 前記エラー信号に基づいて、前記第1の変換回路の動作速度を補正する第3の自己補正回路を含む、請求項4又は6に記載のレベル変換回路。
- 第1電圧により動作する第1回路と、前記第1電圧よりと異なる第2電圧により動作する第2回路と、前記第1電圧を信号レベルとする入力信号を前記第2電圧を信号レベルとする信号に変換するレベル変換回路とを有する半導体装置であって、
前記レベル変換回路は、
前記第1の電圧を信号レベルとする第1のクロック信号を第2の電圧を信号レベルとする第2のクロック信号に変換する第1の変換回路と、
前記第1の電圧が動作電圧として供給され、前記第1のクロック信号に基づいて前記第1の電圧を信号レベルとする信号をラッチして生成した信号を出力するフリップフロップ回路と、
前記第2の電圧が動作電圧として供給され、前記第2のクロック信号に同期して前記フリップフロップ回路の出力信号に基づく信号のレベルを第2の電圧の信号レベルに変換し、変換後の信号を出力する第2の変換回路と、
を有することを特徴とする半導体装置。
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