JP2019036818A - Output circuit - Google Patents

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太田 則一
Norikazu Ota
則一 太田
村田 香苗
Kanae Murata
香苗 村田
尾崎 貴志
Takashi Ozaki
貴志 尾崎
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Abstract

To provide an output circuit capable of restraining through current by simple configuration.SOLUTION: An output circuit 2 includes first through third transistors 21-23, and a resistive element 24. The first and second transistors 21, 22 are connected in series between a power supply 25 and a ground terminal 28. The resistive element 24 has one end connected with the power supply 25, and the other end connected with the gate G1 of the first transistor 21. The third transistor 23 is connected between the other end of the resistive element 24 and the ground terminal 28. A parasitic capacitance (capacitor 29) accompanies the first transistor 21. The parasitic capacitance and the resistive element 24 constitute a lowpass filter between the power supply 25 and the third transistor 23. Time constant of the lowpass filter constituted of the parasitic capacitance of the first transistor 21 and the resistive element 24 is larger than the switching time constant of the second transistor 22.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書が開示する技術は、出力回路に関する。特に、低電圧のパルス信号を高電圧のパルス信号にレベル変換する出力回路に関する。   The technology disclosed in this specification relates to an output circuit. In particular, the present invention relates to an output circuit for converting a level of a low voltage pulse signal into a high voltage pulse signal.

出力端の電圧がグランド電圧と電源電圧の間で切り換えられる出力回路が知られている。典型的な出力回路は、グランドと電源との間に直列に接続されている2個のスイッチング素子を備えており、その直列接続の中点が出力端に接続されている。以下、説明の便宜上、中点が出力端に接続されている2個のスイッチング素子のうち、高電位側のスイッチング素子を上スイッチング素子と称し、低電位側のスイッチング素子を下スイッチング素子と称する。上スイッチング素子をオン状態に切り換え、下スイッチング素子をオフ状態に切り換えると、出力端は電源電圧に保持される。上スイッチング素子をオフ状態に切り換え、下スイッチング素子をオン状態に切り換えると、出力端はグランド電圧に切り換えられる。出力端から出力される信号は、グランド電圧のLOWレベルと電源電圧のHIGHレベルを有するパルス信号となる。   An output circuit in which the voltage at the output terminal is switched between a ground voltage and a power supply voltage is known. A typical output circuit includes two switching elements connected in series between a ground and a power supply, and the midpoint of the series connection is connected to the output terminal. Hereinafter, of the two switching elements whose middle points are connected to the output terminal, the switching element on the high potential side is referred to as the upper switching element, and the switching element on the low potential side is referred to as the lower switching element. When the upper switching element is switched to the on state and the lower switching element is switched to the off state, the output terminal is held at the power supply voltage. When the upper switching element is switched to the off state and the lower switching element is switched to the on state, the output terminal is switched to the ground voltage. A signal output from the output terminal is a pulse signal having a LOW level of the ground voltage and a HIGH level of the power supply voltage.

一般に、上スイッチング素子にはpチャネル型のスイッチング素子が用いられ、下スイッチング素子にはnチャネル型のスイッチング素子が用いられる。pチャネル型のスイッチング素子では、高電圧側の電位を基準に電源電圧よりも低い電圧振幅のパルス信号でオンとオフが切り換えられる。nチャネル型のスイッチング素子では、低電圧側の電位を基準に電源電圧よりも低い電圧振幅の入力パルス信号でオンとオフが切り換えられる。したがって、グランドを基準に低電圧の入力パルス信号が供給されている場合には、nチャネル型のスイッチング素子のゲートに直接に入力パルス信号を接続することで、下スイッチング素子のオンオフ制御が可能である。他方、pチャネル型のスイッチング素子のゲート制御のためには、レベル変換回路(例えば特許文献1)を用いて入力パルス信号のHIGHレベルを電源電圧まで持ち上げた信号を生成して上スイッチング素子のゲート制御を行う必要がある。レベル変換回路には、複数素子が必要となる(特許文献1のレベル変換回路では4個のトランジスタが必要である)。上スイッチング素子にpチャネル型のMOS(Metal−Oxide−Semiconductor)トランジスタを用い、下スイッチング素子にnチャネル型のMOSトランジスタを用いた直列接続は、CMOS(Complementary MOS)回路あるいは、相補的MOS回路と呼ばれ、汎用されている(例えば特許文献1)。   In general, a p-channel switching element is used as the upper switching element, and an n-channel switching element is used as the lower switching element. In the p-channel type switching element, on / off is switched by a pulse signal having a voltage amplitude lower than the power supply voltage with reference to the potential on the high voltage side. In an n-channel type switching element, on and off are switched by an input pulse signal having a voltage amplitude lower than the power supply voltage with reference to the potential on the low voltage side. Therefore, when a low-voltage input pulse signal is supplied with reference to the ground, the on / off control of the lower switching element is possible by connecting the input pulse signal directly to the gate of the n-channel switching element. is there. On the other hand, in order to control the gate of the p-channel type switching device, a level conversion circuit (for example, Patent Document 1) is used to generate a signal in which the HIGH level of the input pulse signal is raised to the power supply voltage and It is necessary to control. The level conversion circuit requires a plurality of elements (the level conversion circuit disclosed in Patent Document 1 requires four transistors). A series connection in which a p-channel MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistor is used as the upper switching element and an n-channel MOS transistor is used as the lower switching element is a CMOS (Complementary MOS) circuit or a complementary MOS circuit. It is called and widely used (for example, Patent Document 1).

出力側に2個のスイッチング素子の直列接続を用いた出力回路では、上下のスイッチング素子が切り換わる際、電源からグランドにダイレクトに電流が流れる。そのような電流は「貫通電流」と呼ばれる。貫通電流が大きいと回路にダメージを与えるおそれがある。特許文献2に開示された出力回路は、一方のスイッチング素子をオンからオフへの切り換えた後、そのターンオフ信号を受けて他方のスイッチング素子をオフからオンに切り換える。そうして、両スイッチング素子が共にオンする期間が生じることを回避し、貫通電流を抑える。   In an output circuit using a series connection of two switching elements on the output side, when the upper and lower switching elements are switched, a current flows directly from the power supply to the ground. Such a current is called a “through current”. If the through current is large, the circuit may be damaged. The output circuit disclosed in Patent Document 2 switches one switching element from on to off and then receives the turn-off signal to switch the other switching element from off to on. Thus, the occurrence of a period during which both switching elements are turned on is avoided, and the through current is suppressed.

特開2006−94301号公報JP 2006-94301 A 特開2014−27515号公報JP 2014-27515 A

特許文献2に開示された出力回路は、CMOS回路の前段に複雑な回路を備えることによって、貫通電流が少なくなるように、上下のスイッチング素子の切り換えタイミングを調整する。本明細書は、極めて簡単な回路構成で貫通電流を抑制することができる出力回路を提供する。   The output circuit disclosed in Patent Document 2 is provided with a complicated circuit in front of the CMOS circuit to adjust the switching timing of the upper and lower switching elements so that the through current is reduced. The present specification provides an output circuit capable of suppressing a through current with a very simple circuit configuration.

本明細書が開示する出力回路は、3個のnチャネル型のスイッチング素子(第1−第3スイッチング素子)と、抵抗素子と、出力端と、入力端を備えている。第1及び第2スイッチング素子は、電源とグランドの間で直列に接続されている。説明の便宜上、直列に接続された2個のスイッチング素子のうち、高電位側を第1スイッチング素子と称し、低電位側を第2スイッチング素子と称する。第1及び第2スイッチング素子の直列接続の中点に出力端が接続されている。抵抗素子は、一端が電源に接続されており、他端が第1スイッチング素子のゲートに接続されている。抵抗素子の他端とグランドの間に第3スイッチング素子が接続されている。入力端は、第2スイッチング素子のゲートと第3スイッチング素子のゲートに接続されている。第1スイッチング素子には寄生容量が付随する。その寄生容量と抵抗素子は、電源と第1スイッチング素子のゲートの間でローパスフィルタを構成する。本明細書が開示する出力回路では、第1スイッチング素子の寄生容量と抵抗素子で構成されるローパスフィルタの時定数が、第2スイッチング素子のスイッチング時定数よりも大きい。   The output circuit disclosed in the present specification includes three n-channel switching elements (first to third switching elements), a resistance element, an output terminal, and an input terminal. The first and second switching elements are connected in series between the power supply and the ground. For convenience of explanation, of the two switching elements connected in series, the high potential side is referred to as a first switching element, and the low potential side is referred to as a second switching element. An output end is connected to the midpoint of the series connection of the first and second switching elements. The resistance element has one end connected to the power supply and the other end connected to the gate of the first switching element. A third switching element is connected between the other end of the resistance element and the ground. The input end is connected to the gate of the second switching element and the gate of the third switching element. A parasitic capacitance is associated with the first switching element. The parasitic capacitance and the resistance element constitute a low-pass filter between the power supply and the gate of the first switching element. In the output circuit disclosed in this specification, the time constant of the low-pass filter including the parasitic capacitance of the first switching element and the resistance element is larger than the switching time constant of the second switching element.

上記の出力回路では、入力端に入力される入力パルス信号は、HIGHレベルの電圧が電源電圧にレベル変換されて出力端から出力される(入力パルス信号のHIGHレベルの電圧は出力回路の電源電圧よりも低くてよい)。入力端の電圧がHIGHレベルからLOWレベルに切り換わるとき、第2、第3スイッチング素子は直ちにオンからオフに切り換わる。第3スイッチング素子がオフになるので、第1スイッチング素子のゲート(以下、第1ゲート)がグランドから切り離され、抵抗素子を通じて電源から第1ゲートへ電流が流れる。電源と第1ゲートの間のローパスフィルタの時定数が第2スイッチング素子のスイッチング時定数よりも大きいので、第1ゲートの電圧がオン電圧まで上昇するのは、第2スイッチング素子がオフした後となる。従って貫通電流が抑制される。入力端の電圧がLOWレベルからHIGHレベルに切り換わるときは、第2、第3スイッチング素子がオフからオンに切り換わる。第1ゲートとグランドの間には第3スイッチング素子のみが接続されており、第1ゲートとグランドの間のインピーダンスは、一般に、出力端に接続されている負荷のインピーダンスよりも小さい。このことから、入力端の電圧がHIGHレベルからLOWレベルに切り換わると、第1スイッチング素子も遅滞なくオフする。従って、このときも、貫通電流が抑えられる。   In the above output circuit, the input pulse signal input to the input terminal is output from the output terminal after the HIGH level voltage is converted to the power supply voltage (the HIGH level voltage of the input pulse signal is the power supply voltage of the output circuit). May be lower). When the voltage at the input terminal is switched from HIGH level to LOW level, the second and third switching elements are immediately switched from ON to OFF. Since the third switching element is turned off, the gate of the first switching element (hereinafter referred to as the first gate) is disconnected from the ground, and current flows from the power source to the first gate through the resistance element. Since the time constant of the low-pass filter between the power source and the first gate is larger than the switching time constant of the second switching element, the voltage of the first gate rises to the ON voltage after the second switching element is turned off. Become. Accordingly, the through current is suppressed. When the voltage at the input terminal is switched from the LOW level to the HIGH level, the second and third switching elements are switched from OFF to ON. Only the third switching element is connected between the first gate and the ground, and the impedance between the first gate and the ground is generally smaller than the impedance of the load connected to the output terminal. For this reason, when the voltage at the input terminal is switched from the HIGH level to the LOW level, the first switching element is also turned off without delay. Therefore, also at this time, the through current is suppressed.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。   Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.

実施例の出力回路の回路図である。It is a circuit diagram of the output circuit of an Example. 出力回路の各部のタイミングチャート図である。It is a timing chart figure of each part of an output circuit.

図面を参照して実施例の出力回路を説明する。図1に、出力回路2の回路図を示す。出力回路2は、入力端26とグランド端28の間に入力されるパルス信号(入力パルス信号)を、電圧レベルを変換して出力する回路である。なお、図1の回路では、出力パルス信号は入力パルス信号の反転信号となる。非反転信号を出力したい場合には、入力端26あるいは出力端27にインバータ素子を加えればよい。   The output circuit of the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit diagram of the output circuit 2. The output circuit 2 is a circuit that converts a voltage level and outputs a pulse signal (input pulse signal) input between the input terminal 26 and the ground terminal 28. In the circuit of FIG. 1, the output pulse signal is an inverted signal of the input pulse signal. In order to output a non-inverted signal, an inverter element may be added to the input terminal 26 or the output terminal 27.

出力回路2は、3個のトランジスタ21−23、抵抗素子24、電源25、入力端26、出力端27、グランド端28を備えている。3個のトランジスタ21−23は全てNチャネル型の電圧駆動型素子である。より具体的には、3個のトランジスタ21−23は、Nチャネル型のMOSトランジスタ(Metal−Oxide−Semiconductor Transistor)である。nチャネル型のMOSトランジスタがオフからオンに切り換わる閾値電圧を記号「Vth」で表す。なお、説明の便宜上、3個のトランジスタを、第1トランジスタ21、第2トランジスタ22、第3トランジスタと称する。   The output circuit 2 includes three transistors 21-23, a resistance element 24, a power supply 25, an input terminal 26, an output terminal 27, and a ground terminal 28. All of the three transistors 21-23 are N-channel type voltage driven elements. More specifically, the three transistors 21-23 are N-channel MOS transistors (Metal-Oxide-Semiconductor Transistors). The threshold voltage at which the n-channel MOS transistor switches from off to on is represented by the symbol “Vth”. For convenience of explanation, the three transistors are referred to as a first transistor 21, a second transistor 22, and a third transistor.

第1トランジスタ21と第2トランジスタ22は、電源25とグランド端28の間に直列に接続されている。直列接続の高電位側のトランジスタが第1トランジスタ21であり、低電位側のトランジスタが第2トランジスタ22である。第1トランジスタ21と第2トランジスタ22の直列接続の中点に出力端27が接続されている。2個のスイッチング素子の直列接続の中点を出力端とする回路の場合、高電位側にPチャネル型スイッチング素子を配し、低電位側にNチャネル型スイッチング素子を配する相補型と呼ばれる接続が通常である。しかし本実施例の出力回路2の場合、2個ともNチャネル型のスイッチング素子(トランジスタ)を採用している点に特徴がある。詳しくは後述するが、2個ともNチャネル型のスイッチング素子を採用することで、貫通電流を抑制するための仕組みが簡単に構成できる。   The first transistor 21 and the second transistor 22 are connected in series between the power supply 25 and the ground terminal 28. The high-potential side transistor connected in series is the first transistor 21, and the low-potential side transistor is the second transistor 22. An output terminal 27 is connected to the midpoint of the series connection of the first transistor 21 and the second transistor 22. In the case of a circuit having the output point at the midpoint of the series connection of two switching elements, a connection called a complementary type in which a P-channel type switching element is arranged on the high potential side and an N-channel type switching element is arranged on the low potential side Is normal. However, the output circuit 2 of this embodiment is characterized in that both of them employ N-channel type switching elements (transistors). As will be described in detail later, a mechanism for suppressing the through current can be easily configured by adopting both N-channel switching elements.

抵抗素子24は、その一端が電源25に接続されており、他端が第1トランジスタ21のゲートに接続されている。説明の便宜上、以下では、第1トランジスタ21のゲートを第1ゲートG1と称する場合がある。また、第1トランジスタ21のソースを第1ソースS1と称する場合がある。   The resistance element 24 has one end connected to the power supply 25 and the other end connected to the gate of the first transistor 21. For convenience of explanation, the gate of the first transistor 21 may be referred to as a first gate G1 below. In addition, the source of the first transistor 21 may be referred to as a first source S1.

図1おいて、第1ゲートG1と第1ソースS1の間にコンデンサ29が接続されている。コンデンサ29は、単独の素子ではなく、第1トランジスタ21の寄生容量である。寄生容量であることを表すため、図1においてコンデンサ29は破線で描いてある。コンデンサ29の容量を記号Cで表し、抵抗素子24の抵抗値を記号Rで表す。第2トランジスタ22、第3トランジスタ23にも寄生容量は存在するが、それらについては本実施例では無視する。 In FIG. 1, a capacitor 29 is connected between the first gate G1 and the first source S1. The capacitor 29 is not a single element but a parasitic capacitance of the first transistor 21. In order to represent the parasitic capacitance, the capacitor 29 is drawn by a broken line in FIG. Represents the capacitance of the capacitor 29 by the symbol C L, represents the resistance value of the resistance element 24 by the symbol R L. There are parasitic capacitances in the second transistor 22 and the third transistor 23, but they are ignored in this embodiment.

抵抗素子24とコンデンサ29は、電源25と第1ゲートG1の間でローパスフィルタを構成する。その時定数は、R・Cで表される。実施例の出力回路2では、ローパスフィルタの時定数(R・C)が第2トランジスタ22のスイッチング時定数よりも大きくなるように、抵抗値Rが選定されている。なお、寄生容量Cは第1トランジスタ21を選定すれば決まってしまうので調整の余地がない。 The resistance element 24 and the capacitor 29 constitute a low-pass filter between the power supply 25 and the first gate G1. The time constant is represented by R L · C L. In the output circuit 2 of the embodiment, the resistance value R L is selected so that the time constant (R L · C L ) of the low-pass filter is larger than the switching time constant of the second transistor 22. Since the parasitic capacitance CL is determined by selecting the first transistor 21, there is no room for adjustment.

第3トランジスタ23は、抵抗素子24の他端(即ち、第1ゲートG1)とグランド端28の間に接続されている。第3トランジスタ23のドレインが抵抗素子24の他端に接続され、ソースがグランド端28に接続される。   The third transistor 23 is connected between the other end (that is, the first gate G1) of the resistance element 24 and the ground end 28. The drain of the third transistor 23 is connected to the other end of the resistance element 24, and the source is connected to the ground terminal 28.

第2トランジスタ22のゲートと第3トランジスタ23のゲートが入力端26に接続されている。   The gate of the second transistor 22 and the gate of the third transistor 23 are connected to the input terminal 26.

以上の通り、出力回路2は、極めて簡単な構造である。出力回路2は、簡単な構造で貫通電流を抑制することができる。「貫通電流」とは、直列に接続された2個のトランジスタ(第1トランジスタ21と第2トランジスタ22)の夫々が切り換わる際に高電位端(即ち電源25)から低電位端(即ちグランド端28)へダイレクトに流れる電流である。以下、出力回路2の動作とともに、貫通電流が抑制できる仕組みを説明する。   As described above, the output circuit 2 has a very simple structure. The output circuit 2 can suppress a through current with a simple structure. “Through current” refers to a high potential end (ie, power supply 25) to a low potential end (ie, ground end) when each of two transistors (first transistor 21 and second transistor 22) connected in series is switched. 28) is a current that flows directly. Hereinafter, a mechanism capable of suppressing the through current as well as the operation of the output circuit 2 will be described.

図2は、出力回路2の各部のタイミングチャートである。図1とともに図2を参照しつつ出力回路2の動作を説明する。図2のグラフGr1は、入力端26に印加される入力パルス信号VINのタイミングチャートである。グラフGr2は、第2トランジスタ22と第3トランジスタ23のタイミングチャートである。図2の記号Tr2は第2トランジスタ22を表しており、記号Tr3は第3トランジスタ23を表している。なお、第2トランジスタ22のゲートと第3トランジスタ23のゲートはともに入力端26に接続されているので、第2トランジスタ22と第3トランジスタ23は同期して動作する。   FIG. 2 is a timing chart of each part of the output circuit 2. The operation of the output circuit 2 will be described with reference to FIG. 2 together with FIG. A graph Gr1 in FIG. 2 is a timing chart of the input pulse signal VIN applied to the input terminal 26. The graph Gr2 is a timing chart of the second transistor 22 and the third transistor 23. The symbol Tr2 in FIG. 2 represents the second transistor 22, and the symbol Tr3 represents the third transistor 23. Since the gates of the second transistor 22 and the third transistor 23 are both connected to the input terminal 26, the second transistor 22 and the third transistor 23 operate in synchronization.

グラフGr3は第1ゲートG1(第1トランジスタ21のゲート)の電圧VGのタイミングチャートである。グラフGr4は、第1トランジスタ21のタイミングチャートである。図2の記号Tr1は第1トランジスタ21を表している。グラフGr5は、出力端27から出力される信号(出力パルス信号VOUT)のタイミングチャートである。図2における「LOW」の電圧レベルは図1のグランド端28の電位に相当する。図2における「HIGH_1」の電圧レベルは、入力パルス信号のHIGHレベルを表している。入力パルス信号のHIGHレベル(HIGH_1)は、出力回路2の電源電圧VHよりも低い。   A graph Gr3 is a timing chart of the voltage VG of the first gate G1 (the gate of the first transistor 21). The graph Gr4 is a timing chart of the first transistor 21. A symbol Tr <b> 1 in FIG. 2 represents the first transistor 21. A graph Gr5 is a timing chart of a signal (output pulse signal VOUT) output from the output terminal 27. The voltage level “LOW” in FIG. 2 corresponds to the potential of the ground terminal 28 in FIG. The voltage level of “HIGH_1” in FIG. 2 represents the HIGH level of the input pulse signal. The HIGH level (HIGH_1) of the input pulse signal is lower than the power supply voltage VH of the output circuit 2.

図2のタイミングチャートでは、時刻T1に入力パルス信号VINがLOWレベルからHIGH_1レベルに切り換わり、時刻T2にHIGH_1レベルからLOWレベルに切り換わる。入力パルス信号VINは時刻T3に再びLOWレベルからHIGH_1レベルに切り換わり、時刻T4にHIGH_1レベルからLOWレベルに切り換わる。   In the timing chart of FIG. 2, the input pulse signal VIN switches from the LOW level to the HIGH_1 level at time T1, and switches from the HIGH_1 level to the LOW level at time T2. The input pulse signal VIN switches from the LOW level to the HIGH_1 level again at time T3, and switches from the HIGH_1 level to the LOW level at time T4.

入力パルス信号VINがLOWレベルのとき、即ち、入力端26の電圧がLOWレベルのとき、第2トランジスタ22と第3トランジスタ23はオフ状態である(グラフGr2の時刻T1以前を参照)。第3トランジスタ23のドレインはソースから遮断され、第1トランジスタ21のゲート(第1ゲートG1)の電圧VGは電源電圧VHにプルアップされる。その結果、第1トランジスタ21はオン状態となる(グラフGr3、G4の時刻T1以前を参照)。先に述べたようにnチャネル型のMOSトランジスタである第1トランジスタ21の閾値電圧が電圧Vthであるので、第1トランジスタ21のソース(第1ソースS1)の電圧は、電圧(VH−Vth)まで上昇し、保持される(グラフGr5の時刻T1以前を参照)。この電圧(VH−Vth)が、出力端27のHIGHレベルに相当する。以後、電圧(VH−Vth)を、「電圧VHO」と表記する。   When the input pulse signal VIN is at the LOW level, that is, when the voltage at the input terminal 26 is at the LOW level, the second transistor 22 and the third transistor 23 are in the off state (see time T1 before the graph Gr2). The drain of the third transistor 23 is cut off from the source, and the voltage VG of the gate (first gate G1) of the first transistor 21 is pulled up to the power supply voltage VH. As a result, the first transistor 21 is turned on (see graphs Gr3 and G4 before time T1). As described above, since the threshold voltage of the first transistor 21 which is an n-channel MOS transistor is the voltage Vth, the voltage of the source (first source S1) of the first transistor 21 is the voltage (VH−Vth). And is held (refer to time before time T1 in graph Gr5). This voltage (VH−Vth) corresponds to the HIGH level of the output terminal 27. Hereinafter, the voltage (VH−Vth) is expressed as “voltage VHO”.

入力パルス信号VIN、即ち入力端26の電圧は、時刻T1にLOWレベルからHIGH_1レベルに切り換わる(グラフGr1の時刻T1参照)。第2トランジスタ22と第3トランジスタ23のゲート電圧がHIGH_1となり、第2トランジスタ22と第3トランジスタ23はオフからオンに切り換わる(グラフGr2参照)。第3トランジスタ23がオン状態になると、第1トランジスタ21のゲート(第1ゲートG1)がグランド端28と接続され、電圧VGがグランドレベル(LOWレベル)に下がり、第1トランジスタ21がオンからオフに切り換わる。   The input pulse signal VIN, that is, the voltage at the input terminal 26 switches from the LOW level to the HIGH_1 level at time T1 (see time T1 in the graph Gr1). The gate voltages of the second transistor 22 and the third transistor 23 become HIGH_1, and the second transistor 22 and the third transistor 23 are switched from off to on (see graph Gr2). When the third transistor 23 is turned on, the gate (first gate G1) of the first transistor 21 is connected to the ground terminal 28, the voltage VG falls to the ground level (LOW level), and the first transistor 21 is turned off from on. Switch to.

時刻T1のタイミングで、第1トランジスタ21は、遅延なくオンからオフに切り換わる。これは次の理由による。第1トランジスタ21のゲート(第1ゲートG1)とグランド端28の間には第3トランジスタ23のみが接続されている。第1ゲートG1とグランド端28の間のインピーダンスは第3トランジスタ23のドレイン/ソース間のインピーダンスが支配的となる。一方、出力端27には負荷3が接続されている。負荷3は、出力端27から供給される電力で動作するデバイスが含まれている。一般に、負荷に含まれているデバイスのインピーダンスの方が、1個のトランジスタ(第3トランジスタ23)のインピーダンスよりも大きい。第1ゲートG1とグランド端28の間のインピーダンスが、出力端27、即ち、第2トランジスタ22のドレインに接続されている負荷3のインピーダンスよりも小さいので、第1ゲートG1の電圧VGは速やかに立下り、第1トランジスタ21は速やかにオフに切り換わる。時刻T1に第2トランジスタ22と第3トランジスタ23がオフからオンに切り換わる際に第1トランジスタ21が遅滞なくオンからオフに切り換わるので、貫通電流(第1トランジスタ21と第2トランジスタ22を介して電源25からグランド端28へダイレクトに流れる電流)は大きくならない。   At the timing of time T1, the first transistor 21 switches from on to off without delay. This is due to the following reason. Only the third transistor 23 is connected between the gate (first gate G 1) of the first transistor 21 and the ground terminal 28. The impedance between the first gate G1 and the ground end 28 is dominated by the drain / source impedance of the third transistor 23. On the other hand, a load 3 is connected to the output end 27. The load 3 includes a device that operates with electric power supplied from the output terminal 27. Generally, the impedance of a device included in a load is larger than the impedance of one transistor (third transistor 23). Since the impedance between the first gate G1 and the ground terminal 28 is smaller than the impedance of the load 3 connected to the output terminal 27, that is, the drain of the second transistor 22, the voltage VG of the first gate G1 is quickly increased. At the fall, the first transistor 21 is quickly turned off. When the second transistor 22 and the third transistor 23 are switched from OFF to ON at the time T1, the first transistor 21 is switched from ON to OFF without delay, so that a through current (via the first transistor 21 and the second transistor 22). Current flowing directly from the power supply 25 to the ground terminal 28) does not increase.

時刻T2に入力パルス信号VIN、即ち、入力端26の電圧がHIGH_1レベルからLOWレベルに切り換わる。第2トランジスタ22と第3トランジスタ23がオンからオフに切り換わる。第3トランジスタ23がオフに切り換わると、第1トランジスタ21のゲート(第1ゲートG1)がグランド端28から遮断される。第1ゲートG1には、抵抗素子24を介して電源25から電流が流れ込む。ここで、先に述べたように、第1トランジスタ21の寄生容量(コンデンサ29)と抵抗素子24がローパスフィルタを構成する。そして、その時定数(R・C)は、第2トランジスタ22のスイッチング時定数よりも大きい。従って、第1トランジスタ21のゲート電圧VGは、第2トランジスタ22の切り換わり速度よりも緩やかに立ち上がる。即ち、第2トランジスタ22がオンからオフに切り換わるタイミングに対して第1トランジスタ21がオフからオンに切り換わるタイミングが遅延する。その結果、貫通電流が抑えられる。図2において記号dTが示す時間差がこの遅延を表している。なお、図2では、第2トランジスタ22のスイッチング速度は無限大と仮定してタイミングチャートを描いてある。第2トランジスタ22のスイッチング速度によるオンからオフへの切り換えの時間遅延(即ちスイッチング時定数)は、上記したローパスフィルタの時定数(R・C)よりも小さい。 At time T2, the input pulse signal VIN, that is, the voltage at the input terminal 26 is switched from the HIGH_1 level to the LOW level. The second transistor 22 and the third transistor 23 are switched from on to off. When the third transistor 23 is switched off, the gate (first gate G1) of the first transistor 21 is disconnected from the ground terminal 28. A current flows from the power source 25 into the first gate G <b> 1 through the resistance element 24. Here, as described above, the parasitic capacitance (capacitor 29) of the first transistor 21 and the resistance element 24 constitute a low-pass filter. The time constant (R L · C L ) is larger than the switching time constant of the second transistor 22. Accordingly, the gate voltage VG of the first transistor 21 rises more slowly than the switching speed of the second transistor 22. That is, the timing at which the first transistor 21 switches from off to on is delayed with respect to the timing at which the second transistor 22 switches from on to off. As a result, the through current is suppressed. The time difference indicated by the symbol dT in FIG. 2 represents this delay. In FIG. 2, the timing chart is drawn on the assumption that the switching speed of the second transistor 22 is infinite. The time delay (that is, the switching time constant) of switching from on to off depending on the switching speed of the second transistor 22 is smaller than the time constant (R L · C L ) of the low-pass filter described above.

時刻T2において、第2トランジスタ22がオンからオフに切り換わり、第1トランジスタ21がオフからオンに切り換わる。その結果、出力端27はグランド端28から遮断され、LOWレベルからHIGHレベル(電圧VHO)に上昇する(グラフGr5、時刻T2参照)。   At time T2, the second transistor 22 is switched from on to off, and the first transistor 21 is switched from off to on. As a result, the output terminal 27 is disconnected from the ground terminal 28, and rises from the LOW level to the HIGH level (voltage VHO) (see graph Gr5, time T2).

時刻T3で入力パルス信号VIN(即ち、入力端26)の電圧が再びLOWレベルからHIGH_1レベルに切り換わり、時刻T4で再びHIGH_1レベルからLOWレベルに切り換わる。時刻T3、T4における動作は、それぞれ、上記した時刻T1、T2における動作と同じである。   At time T3, the voltage of the input pulse signal VIN (that is, the input terminal 26) switches from the LOW level to the HIGH_1 level again, and at time T4, the voltage switches from the HIGH_1 level to the LOW level again. The operations at times T3 and T4 are the same as the operations at times T1 and T2, respectively.

以上の通り、実施例の出力回路2は、貫通電流を抑えることができる。そのポイントは、次の2点である。一つは、中点が出力端27に接続されている2個のトランジスタ(第1トランジスタ21と第2トランジスタ22)の直列接続として、2個ともNチャネル型のスイッチング素子を採用したことである。もう一つは、第1トランジスタ21のゲート(第1ゲートG1)に、電源25とグランド端28に直列接続された抵抗素子24と第3トランジスタ23の中点を接続したことである。ここで、抵抗素子24の抵抗値Rと第1トランジスタ21の寄生容量Cで構成されるローパスフィルタの時定数(R・C)が第2トランジスタ22のスイッチング時定数よりも大きくなるように抵抗値Rが選定されている。出力回路2は、上記の特徴により、簡単な構成で貫通電流を抑制することができる。 As described above, the output circuit 2 of the embodiment can suppress the through current. The points are the following two points. One is that two transistors (first transistor 21 and second transistor 22) whose midpoints are connected to the output terminal 27 are connected in series and both N-channel switching elements are employed. . The other is that the middle point of the third transistor 23 and the resistor 24 connected in series to the power supply 25 and the ground terminal 28 are connected to the gate of the first transistor 21 (first gate G1). Here, the time constant (R L · C L ) of the low-pass filter formed by the resistance value R L of the resistance element 24 and the parasitic capacitance C L of the first transistor 21 is larger than the switching time constant of the second transistor 22. Thus, the resistance value RL is selected. The output circuit 2 can suppress a through current with a simple configuration due to the above-described characteristics.

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図1の回路図は最小限の構成を示している。図1の構成に、ノイズ除去のための抵抗やコンデンサなどの受動素子を加えても良い。   Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. The circuit diagram of FIG. 1 shows a minimum configuration. Passive elements such as resistors and capacitors for noise removal may be added to the configuration of FIG.

実施例の出力回路2は、3個のNチャネル型MOSトランジスタを採用している。本明細書が開示する出力回路のスイッチング素子は、MOSトランジスタに限られない。出力回路のスイッチング素子は、Nチャネル型、かつ、電圧駆動型素子であればよい。   The output circuit 2 of the embodiment employs three N channel type MOS transistors. The switching element of the output circuit disclosed in this specification is not limited to a MOS transistor. The switching element of the output circuit may be an N channel type and voltage driven type element.

実施例の第1トランジスタ21、第2トランジスタ22、第3トランジスタ23が、それぞれ、第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子の一例に相当する。   The first transistor 21, the second transistor 22, and the third transistor 23 in the example correspond to an example of a first switching element, a second switching element, and a third switching element, respectively.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

2:出力回路
3:負荷
21:第1トランジスタ
22:第2トランジスタ
23:第3トランジスタ
24:抵抗素子
25:電源
26:入力端
27:出力端
28:グランド端
29:コンデンサ
G1:第1ゲート
S1:第1ソース
:抵抗値
:寄生容量
2: Output circuit 3: Load 21: First transistor 22: Second transistor 23: Third transistor 24: Resistive element 25: Power supply 26: Input terminal 27: Output terminal 28: Ground terminal 29: Capacitor G1: First gate S1 : First source R L : Resistance value C L : Parasitic capacitance

Claims (1)

電源とグランドとの間に直列に接続されている2個のnチャネル型の第1及び第2スイッチング素子と、
前記第1及び第2スイッチング素子の直列接続の中点に接続されている出力端と、
一端が前記電源に接続されており、他端が高電位側のスイッチング素子である第1スイッチング素子のゲートに接続されている抵抗素子と、
前記抵抗素子の他端と前記グランドとの間に接続されているnチャネル型の第3スイッチング素子と、
低電位側のスイッチング素子である前記第2スイッチング素子のゲートと前記第3スイッチング素子のゲートに接続されている入力端と、
を備えており、
前記第1スイッチング素子の寄生容量と前記抵抗素子で構成されるローパスフィルタの時定数が、前記第2スイッチング素子のスイッチング時定数よりも大きい、出力回路。
Two n-channel first and second switching elements connected in series between a power source and a ground;
An output terminal connected to a midpoint of series connection of the first and second switching elements;
A resistance element having one end connected to the power supply and the other end connected to the gate of a first switching element that is a high-potential side switching element;
An n-channel third switching element connected between the other end of the resistance element and the ground;
An input terminal connected to the gate of the second switching element and the gate of the third switching element, which are low-potential side switching elements;
With
An output circuit, wherein a time constant of a low-pass filter including the parasitic capacitance of the first switching element and the resistance element is larger than a switching time constant of the second switching element.
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