JP2014104248A - 半導体回路及び該半導体回路を備える生体組織刺激装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体回路は、第1電源ラインと第1接地ラインを持つ第1回路の第1レベルの信号を,第2電源ラインと第2接地ラインを持つ第2回路の第2レベルの信号に変換するレベルシフト回路は、第1電源ラインに接続されて電流を出力する第1電流源と、第1レベルの信号に基づく導通と非導通の切り換えによって、第1電流源からの電流の出力の有無を切り換える高耐圧トランジスタと、電流を電圧に変換して前記第2レベルの信号を得る電流電圧変換手段と、電流電圧変換手段で変換される電圧が第2電源ラインの電圧以下となるように,高耐圧トランジスタを介して供給された電流を調整する第1低耐圧トランジスタからなるクランプ回路とを持つ。
【選択図】 図1
Description
しかし回路が電気的に切り離されると、切り離された回路の電位がフローティングとなり変動しうる。切り離された回路の電位が上昇すると回路の破損につながる。一方、生体組織刺激装置のように、フローティングによる電位変動の程度を予測することが困難な装置では、図7の従来技術に示されるように、回路の電位変動に十分に耐え得る耐圧を確保するため、複数の大型の高耐圧トランジスタを用いてレベルシフト回路が構成されている。しかし生体組織刺激装置のように、装置(回路)が置かれるスペースが限られている場合、大型の高耐圧トランジスタの組み合わせで構成されたレベルシフト回路を用いることは、装置の小型化に不利になる課題がある。
(2) 前記クランプ回路において、前記第1低耐圧トランジスタは、前記高耐圧のトランジスタと同極性であって、前記第1低耐圧トランジスタの第1ソースは前記高耐圧トランジスタのドレインに接続され,前記第1低耐圧トランジスタの第1ドレインは前記電流電圧変換手段に接続され、前記第1低耐圧トランジスタの前記第1ドレインから出力された電流が前記電流電圧変換手段で電圧に変換される(1)に記載の半導体回路。
(3) 前記クランプ回路は、前記第1低耐圧トランジスタと同極性の第2低耐圧トランジスタであって、前記第1ソースと前記第2低耐圧トランジスタの第2ソースを接続し,前記第2低耐圧トランジスタの第2ドレインを前記第2接地ラインに接続することで、前記第1電流源から供給される電流のうち前記第1低耐圧トランジスタへの流入量を超えた電流を流入させる前記第2低耐圧トランジスタと、を備える(2)に記載の半導体回路。
(4) 前記クランプ回路は、前記第2接地ラインに接続される第2電流源と、前記第1低耐圧トランジスタと同極性であって、第3ソースが前記第2電源ラインに接続され、第3ゲートならびに第3ドレインが共通に接続された第3低耐圧トランジスタと、前記第2電源ラインより前記クランプ回路の電位を低くする電位下降手段であって,一端が前記第3低耐圧トランジスタの前記第3ゲートと第3ドレインの共通接続点に接続され,他端が前記第2電流源に接続される電位下降手段と、を備える(3)に記載の半導体回路。
(5) 前記第1回路と前記第2回路の接続と非接続を切り換えるスイッチ手段を備え、前記レベルシフト回路は、前記スイッチ手段で前記第1回路と前記第2回路が接続されたときに,前記第1レベルの信号を前記第2レベルの信号に変換する(1)〜(4)のいずれかに記載の半導体回路。
(6) 前記第1接地ラインと前記第2接地ラインの電位は、前記スイッチ手段で前記第1回路と前記第2回路が接続されたときに等しくなる(1)〜(5)のいずれかに記載の半導体回路。
(7) 前記半導体回路は、前記第1レベルの信号がオンの時に前記高耐圧トランジスタを導通させて前記電流を前記クランプ回路に流入させ、前記第1レベルの信号がオフの時に前記高耐圧トランジスタを非導通として,前記電流を前記クランプ回路に流入させない(1)〜(6)のいずれかに記載の半導体回路。
(8) 前記第1低耐圧トランジスタは、前記高耐圧トランジスタよりも小型である(1)〜(7)に記載のいずれかの半導体回路。
(9) 前記第2低耐圧トランジスタは前記高耐圧トランジスタよりも小型である(3)〜(7)に記載のいずれかの半導体回路。
(10) 前記電流電圧変換手段は抵抗である(1)〜(9)のいずれかに記載の半導体回路。
(11) 前記電位下降手段は抵抗である(4)〜(9)のいずれかに記載の半導体回路。
(12) 前記第1電源ラインに交流電力を供給する交流電源と、前記交流電力を直流電力に整流する整流回路を備え,前記第2電源ラインに直流電力を供給する直流電源と、を備える(1)〜(11)のいずれかに記載の半導体回路を備える生体組織刺激装置。
(13) 生体組織を電気刺激する複数の刺激電極と、前記刺激電極から出力される刺激電流を制御するデマルチプレクサと、前記信号に基づき前記デマルチプレクサの動作制御をする制御手段と、を備える(12)に記載の生体組織刺激装置。
ここで、第1低耐圧トランジスタ212を流れる電流Id、第3低耐圧トランジスタ211に流れる電流(I3)による各トランジスタの電流密度を同程度とすると、式(1)の電圧降下Vgs211と電圧降下Vgs212は同程度になり、第1低耐圧トランジスタ212に電流Idが流れた時の接点p1の最大電圧(クランプ電圧)は、V3−Vr208となる。これによって、第1回路112aの電源電位V2よりも第2回路112bの電源電位V3の方が低い時でも、V2>V3−Vr208の範囲で、高耐圧トランジスタ210からの電流Iを第1低耐圧トランジスタ211に流すことができ、信号を伝送することができるようになる。
1 視覚再生補助装置
10 体外装置
20 体内装置
50a、50b、50c、50d 導線
100 刺激ユニット
100a 電力供給回路
100b 刺激電流供給回路
101 電極
112 デコーダ
112a 第1回路
112b 第2回路
120 デマルチプレクサ
200 レベルシフト回路
200a クランプ回路
201 入力端子
202 出力端子
205、206 定電流源
207、208 抵抗
210 高耐圧トランジスタ
211、212、213 低耐圧トランジスタ
Claims (13)
- 第1電源ラインと第1接地ラインを持つ第1回路の第1レベルの信号を,第2電源ラインと第2接地ラインを持つ第2回路の第2レベルの信号に変換するレベルシフト回路を備える半導体回路であって、
前記レベルシフト回路は、
前記第1電源ラインに接続されて電流を出力する第1電流源と、
前記第1レベルの信号に基づく導通と非導通の切り換えによって、前記第1電流源からの電流の出力の有無を切り換える高耐圧トランジスタと、
前記電流を電圧に変換して前記第2レベルの信号を得る電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段で変換される電圧が前記第2電源ラインの電圧以下となるように,前記高耐圧トランジスタを介して供給された電流を調整する第1低耐圧トランジスタとを備えるクランプ回路と、
を備えることを特徴とする半導体回路。 - 前記クランプ回路において、
前記第1低耐圧トランジスタは、前記高耐圧のトランジスタと同極性であって、
前記第1低耐圧トランジスタの第1ソースは前記高耐圧トランジスタのドレインに接続され,前記第1低耐圧トランジスタの第1ドレインは前記電流電圧変換手段に接続され、
前記第1低耐圧トランジスタの前記第1ドレインから出力された電流が前記電流電圧変換手段で電圧に変換される請求項1に記載の半導体回路。 - 前記クランプ回路は、
前記第1低耐圧トランジスタと同極性の第2低耐圧トランジスタであって、
前記第1ソースと前記第2低耐圧トランジスタの第2ソースを接続し,前記第2低耐圧トランジスタの第2ドレインを前記第2接地ラインに接続することで、
前記第1電流源から供給される電流のうち前記第1低耐圧トランジスタへの流入量を超えた電流を流入させる前記第2低耐圧トランジスタと、を備える請求項2に記載の半導体回路。 - 前記クランプ回路は、
前記第2接地ラインに接続される第2電流源と、
前記第1低耐圧トランジスタと同極性であって、第3ソースが前記第2電源ラインに接続され、第3ゲートならびに第3ドレインが共通に接続された第3低耐圧トランジスタと、
前記第2電源ラインより前記クランプ回路の電位を低くする電位下降手段であって,一端が前記第3低耐圧トランジスタの前記第3ゲートと第3ドレインの共通接続点に接続され,他端が前記第2電流源に接続される電位下降手段と、を備える請求項3に記載の半導体回路。 - 前記第1回路と前記第2回路の接続と非接続を切り換えるスイッチ手段を備え、
前記レベルシフト回路は、前記スイッチ手段で前記第1回路と前記第2回路が接続されたときに,前記第1レベルの信号を前記第2レベルの信号に変換する請求項1〜4のいずれかに記載の半導体回路。 - 前記第1接地ラインと前記第2接地ラインの電位は、前記スイッチ手段で前記第1回路と前記第2回路が接続されたときに等しくなる請求項1〜5のいずれかに記載の半導体回路。
- 前記半導体回路は、
前記第1レベルの信号がオンの時に前記高耐圧トランジスタを導通させて前記電流を前記クランプ回路に流入させ、前記第1レベルの信号がオフの時に前記高耐圧トランジスタを非導通として,前記電流を前記クランプ回路に流入させない請求項1〜6のいずれかに記載の半導体回路。 - 前記第1低耐圧トランジスタは、前記高耐圧トランジスタよりも小型である請求項1〜7に記載のいずれかの半導体回路。
- 前記第2低耐圧トランジスタは前記高耐圧トランジスタよりも小型である請求項3〜7に記載のいずれかの半導体回路。
- 前記電流電圧変換手段は抵抗である請求項1〜9のいずれかに記載の半導体回路。
- 前記電位下降手段は抵抗である請求項4〜9のいずれかに記載の半導体回路。
- 前記第1電源ラインに交流電力を供給する交流電源と、
前記交流電力を直流電力に整流する整流回路を備え,前記第2電源ラインに直流電力を供給する直流電源と、
を備える請求項1〜11のいずれかに記載の半導体回路を備える生体組織刺激装置。 - 生体組織を電気刺激する複数の刺激電極と、
前記刺激電極から出力される刺激電流を制御するデマルチプレクサと、
前記信号に基づき前記デマルチプレクサの動作制御をする制御手段と、
を備える請求項12に記載の生体組織刺激装置。
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