JP2019050550A - Level shift circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、レベルシフト回路に関する。 The present embodiment relates to a level shift circuit.
レベルシフト回路は、例えば、伝送されるデータ又はクロックのデューティが受信性能に関わる送受信方式に利用される。 The level shift circuit is used, for example, in a transmission / reception system in which the duty of data or clock to be transmitted is related to the reception performance.
一つの実施形態は、デューティを改善できるレベルシフト回路を提供することを目的とする。 One embodiment aims to provide a level shift circuit that can improve the duty.
一つの実施形態によれば、第1のPMOSトランジスタと第1のNMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタと第3のPMOSトランジスタと第2のNMOSトランジスタと第4のPMOSトランジスタと電位調整回路とを有するレベルシフト回路が提供される。第1のPMOSトランジスタは、第1のノードがゲートに電気的に接続され、第2のノードがソースに電気的に接続され、出力端子がドレインに電気的に接続されている。第1のノードは、第1の電源電位の振幅を有する第1信号が入力される。出力端子は、第2の電源電位の振幅を有する信号が出力される。第2の電源電位は、第1の電源電位と異なる。第1のNMOSトランジスタは、第1のノードがゲートに電気的に接続され、出力端子がドレインに電気的に接続されている。第2のPMOSトランジスタは、第3のノードがゲートに電気的に接続され、第2の電源電位がソースに電気的に接続され、第2のノードがドレインに電気的に接続されている。第3のPMOSトランジスタは、第4のノードがゲートに電気的に接続され、第5のノードがソースに電気的に接続され、第3のノードがドレインに電気的に接続されている。第4のノードは、第1の電源電位の振幅を有し、第2信号が入力される。第2信号は、第1信号に対して論理反転した信号である。第2のNMOSトランジスタは、第4のノードがゲートに電気的に接続され、第3のノードがドレインに電気的に接続されている。第4のPMOSトランジスタは、出力端子がゲートに電気的に接続され、第2の電源電位がソースに電気的に接続され、第5のノードがドレインに電気的に接続されている。電位調整回路は、少なくとも第2のノードに電気的に接続されている。 According to one embodiment, a first PMOS transistor, a first NMOS transistor, a second PMOS transistor, a third PMOS transistor, a second NMOS transistor, a fourth PMOS transistor, and a potential adjustment circuit A level shift circuit is provided. The first PMOS transistor has a first node electrically connected to the gate, a second node electrically connected to the source, and an output terminal electrically connected to the drain. The first node receives a first signal having an amplitude of a first power supply potential. The output terminal outputs a signal having the amplitude of the second power supply potential. The second power supply potential is different from the first power supply potential. In the first NMOS transistor, the first node is electrically connected to the gate, and the output terminal is electrically connected to the drain. The second PMOS transistor has a third node electrically connected to the gate, a second power supply potential electrically connected to the source, and a second node electrically connected to the drain. The third PMOS transistor has a fourth node electrically connected to the gate, a fifth node electrically connected to the source, and a third node electrically connected to the drain. The fourth node has the amplitude of the first power supply potential, and receives the second signal. The second signal is a signal that is logically inverted with respect to the first signal. In the second NMOS transistor, the fourth node is electrically connected to the gate, and the third node is electrically connected to the drain. The fourth PMOS transistor has an output terminal electrically connected to the gate, a second power supply potential electrically connected to the source, and a fifth node electrically connected to the drain. The potential adjustment circuit is electrically connected to at least the second node.
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるレベルシフト回路を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。 The level shift circuit according to the embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited by these embodiments.
(第1の実施形態)
第1の実施形態にかかるレベルシフト回路1について説明する。レベルシフト回路1は、入力された信号のレベルを所定のレベルにシフトさせ、そのシフトさせた信号を出力する。このとき、出力先の回路の初動を安定動作させるためには、レベルシフト回路1の初動を安定して動作させることが望まれる。
First Embodiment
The level shift circuit 1 according to the first embodiment will be described. The level shift circuit 1 shifts the level of the input signal to a predetermined level, and outputs the shifted signal. At this time, in order to stably operate the initial movement of the output destination circuit, it is desired to operate the initial movement of the level shift circuit 1 stably.
例えば、レベルシフト回路1は、図1に示すように構成される。図1は、レベルシフト回路1の構成を示す回路図である。レベルシフト回路1は、入力バッファ10及びレベルシフタ20を有する。
For example, the level shift circuit 1 is configured as shown in FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of level shift circuit 1. The level shift circuit 1 includes an
入力バッファ10は、差動入力・差動出力で構成され、正側のインバータINV1と負側のインバータINV2とを有する。インバータINV1とインバータINV2とは、電源電位VDDAと接地電位GNDとの間に互いに並列に接続されている。
The
インバータINV1は、PMOSトランジスタPM1及びNMOSトランジスタNM1を有する。PMOSトランジスタPM1は、入力端子Tin1がゲートに電気的に接続され、電源電位VDDAがソースに電気的に接続され、ノードN1がドレインに電気的に接続されている。NMOSトランジスタNM1は、入力端子Tin1がゲートに電気的に接続され、グランド電位GNDがソースに電気的に接続され、ノードN1がドレインに電気的に接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM1のドレインとNMOSトランジスタNM1のドレインとは電気的に接続されている。 The inverter INV1 has a PMOS transistor PM1 and an NMOS transistor NM1. In the PMOS transistor PM1, the input terminal Tin1 is electrically connected to the gate, the power supply potential VDDA is electrically connected to the source, and the node N1 is electrically connected to the drain. In the NMOS transistor NM1, the input terminal Tin1 is electrically connected to the gate, the ground potential GND is electrically connected to the source, and the node N1 is electrically connected to the drain. That is, the drain of the PMOS transistor PM1 and the drain of the NMOS transistor NM1 are electrically connected.
インバータINV2は、PMOSトランジスタPM4及びNMOSトランジスタNM3を有する。PMOSトランジスタPM4は、入力端子Tin2がゲートに電気的に接続され、電源電位VDDAがソースに電気的に接続され、ノードN3がドレインに電気的に接続されている。NMOSトランジスタNM3は、入力端子Tin2がゲートに電気的に接続され、グランド電位GNDがソースに電気的に接続され、ノードN3がドレインに電気的に接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM4のドレインとNMOSトランジスタNM3のドレインとは電気的に接続されている。 The inverter INV2 has a PMOS transistor PM4 and an NMOS transistor NM3. In the PMOS transistor PM4, the input terminal Tin2 is electrically connected to the gate, the power supply potential VDDA is electrically connected to the source, and the node N3 is electrically connected to the drain. In the NMOS transistor NM3, the input terminal Tin2 is electrically connected to the gate, the ground potential GND is electrically connected to the source, and the node N3 is electrically connected to the drain. That is, the drain of the PMOS transistor PM4 and the drain of the NMOS transistor NM3 are electrically connected.
レベルシフタ20は、差動入力・シングル出力で構成され、PMOSトランジスタPM6、インバータINV4、PMOSトランジスタPM3、インバータINV3を有する。PMOSトランジスタPM6及びインバータINV4が直列接続された構成とPMOSトランジスタPM3及びインバータINV3が直列接続された構成とは、電源電位VDDBと接地電位GNDとの間に互いに並列に接続されている。電源電位VDDBは、電源電位VDDAと異なる電位である。また、PMOSトランジスタPM6及びインバータINV3とPMOSトランジスタPM3及びインバータINV4とがクロスカップル接続されている。
The
PMOSトランジスタPM6は、インバータINV3のノードN0がゲートに電気的に接続され、電源電位VDDBがソースに電気的に接続され、インバータINV4のノードN5がドレインに電気的に接続されている。 In the PMOS transistor PM6, the node N0 of the inverter INV3 is electrically connected to the gate, the power supply potential VDDB is electrically connected to the source, and the node N5 of the inverter INV4 is electrically connected to the drain.
インバータINV4は、PMOSトランジスタPM5及びNMOSトランジスタNM4を有する。PMOSトランジスタPM5は、インバータINV2のノードN3がゲートに電気的に接続され、ノードN5がソースに電気的に接続され、ノードN4がドレインに電気的に接続されている。NMOSトランジスタNM4は、インバータINV2のノードN3がゲートに電気的に接続され、グランド電位GNDがソースに電気的に接続され、ノードN4がドレインに電気的に接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM5のドレインとNMOSトランジスタNM4のドレインとは電気的に接続されている。 The inverter INV4 has a PMOS transistor PM5 and an NMOS transistor NM4. In the PMOS transistor PM5, the node N3 of the inverter INV2 is electrically connected to the gate, the node N5 is electrically connected to the source, and the node N4 is electrically connected to the drain. In the NMOS transistor NM4, the node N3 of the inverter INV2 is electrically connected to the gate, the ground potential GND is electrically connected to the source, and the node N4 is electrically connected to the drain. That is, the drain of the PMOS transistor PM5 and the drain of the NMOS transistor NM4 are electrically connected.
PMOSトランジスタPM3は、インバータINV4のノードN4がゲートに電気的に接続され、電源電位VDDBがソースに電気的に接続され、インバータINV3のノードN2がドレインに電気的に接続されている。 In the PMOS transistor PM3, the node N4 of the inverter INV4 is electrically connected to the gate, the power supply potential VDDB is electrically connected to the source, and the node N2 of the inverter INV3 is electrically connected to the drain.
インバータINV3は、PMOSトランジスタPM2及びNMOSトランジスタNM2を有する。PMOSトランジスタPM2は、インバータINV1のノードN1がゲートに電気的に接続され、ノードN2がソースに電気的に接続され、ノードN0がドレインに電気的に接続されている。NMOSトランジスタNM2は、インバータINV1のノードN1がゲートに電気的に接続され、グランド電位GNDがソースに電気的に接続され、ノードN0がドレインに電気的に接続されている。ノードN0は、出力端子Toutに電気的に接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM2のドレインとNMOSトランジスタNM2のドレインとは電気的に接続されている。 The inverter INV3 has a PMOS transistor PM2 and an NMOS transistor NM2. In the PMOS transistor PM2, the node N1 of the inverter INV1 is electrically connected to the gate, the node N2 is electrically connected to the source, and the node N0 is electrically connected to the drain. In the NMOS transistor NM2, the node N1 of the inverter INV1 is electrically connected to the gate, the ground potential GND is electrically connected to the source, and the node N0 is electrically connected to the drain. The node N0 is electrically connected to the output terminal Tout. That is, the drain of the PMOS transistor PM2 and the drain of the NMOS transistor NM2 are electrically connected.
レベルシフト回路1では、入力バッファ10において、インバータINV1は、入力端子Tin1に入力されたクロックφCKを論理反転させた電圧信号VN1としてノードN1から出力する。インバータINV2は、入力端子Tin2に入力されたクロックφCKBを論理反転させた電圧信号VN3としてノードN3から出力する。クロックφCKBは、クロックφCKに対して論理的に反転した関係にあり、電圧信号VN3は、電圧信号VN1に対して論理的に反転した関係にある(図3参照)。
In the level shift circuit 1, in the
レベルシフタ20は、PMOSトランジスタPM6及びインバータINV3とPMOSトランジスタPM3及びインバータINV4とのクロスカップル接続により、差動で受けたクロックφCK,φCKBのHレベルを電源電位VDDAに応じたレベルから電源電位VDDBに応じたレベルに変換する。このとき、クロスカップル接続におけるPMOSトランジスタPM6とPMOSトランジスタPM3との接続相手をトランジスタではなくインバータINV3,INV4とすることで、この変換の動作を高速に行うことができる。レベルシフタ20は、変換後のクロックφCKoutを出力端子Toutから出力する。
The
レベルシフト回路1は、例えば、信号処理回路の信号レベル(VDDA)をインターフェースの信号レベル(VDDB)に高速で変換する場合に利用される。このとき、1クロック目のデューティとそれ以降のデューティとが受信性能にかかわる送受信方式の場合は、デューティが50%であることが望まれる。 The level shift circuit 1 is used, for example, when converting the signal level (VDDA) of the signal processing circuit to the signal level (VDDB) of the interface at high speed. At this time, in the case of the transmission and reception method in which the duty of the first clock and the duty thereafter are related to the reception performance, it is desirable that the duty is 50%.
しかし、レベルシフト回路1において、入力されるクロックφCK,φCKBの信号レベルの遷移がない状態(粗な状態)から急にクロックφCK,φCKBの信号レベルが遷移する状態(密な状態)に移行すると、出力クロックφCKoutの1クロック目のデューティが電圧条件により変動する。 However, in the level shift circuit 1, when transitioning to a state (dense state) in which the signal levels of the clocks φCK and φCKB are suddenly transitioned from a state (rough state) in which there is no transition of signal levels of the input clocks φCK and φCKB. The duty of the first clock of the output clock φCKout fluctuates due to the voltage condition.
これは、レベルシフト回路1におけるノードN2の電位が不安定であることに起因する。例えば、PMOSトランジスタPM2の閾値電圧をVthPとするとき、電源電位VDDA<電源電位VDDB且つVDDB−VDDA<VthPである場合、初期状態でHレベルであるクロックφCKをゲートに受けるPMOSトランジスタPM2は、ゲート・ソース間の電位差が十分に確保できずにオフ状態になり、ノードN2はハイインピーダンス状態となる。 This is because the potential of the node N2 in the level shift circuit 1 is unstable. For example, assuming that the threshold voltage of PMOS transistor PM2 is VthP, if power supply potential VDDA <power supply potential VDDB and VDDB−VDDA <VthP, PMOS transistor PM2 receiving at its gate clock φCK, which is at the H level in the initial state, The potential difference between the sources can not be sufficiently secured, and the node N2 is in a high impedance state.
これにより、クロックφCKがLレベルからHレベルに遷移したタイミング(動作開始時)では、ノードN2の電位が不安定で例えば0V近くであった場合、出力クロックφCKoutがすぐにたちあがらずに、ノードN2に電荷が充電されるのに必要な分遅延したタイミングで立ち上がる傾向にある。これにより、出力クロックφCKoutの1周期目(1クロック目)においてHパルス幅が小さくなりその分デューティが小さくなるので、例えば、出力先の回路で1クロック目のデータをラッチする場合におけるセットアップ時間又はホールド時間が十分に確保できずに誤ったデータ値をラッチしてしまう可能性がある。 Thus, at the timing when the clock φCK transitions from L level to H level (at the start of operation), when the potential of the node N2 is unstable and is, for example, near 0 V, the output clock φCKout does not immediately come on It tends to rise at a timing delayed by the amount necessary to charge N 2. As a result, the H pulse width becomes smaller in the first cycle (first clock) of output clock φCKout, and the duty becomes smaller accordingly. For example, the setup time in the case of latching the first clock data in the circuit of the output destination The hold time may not be sufficiently secured, and an erroneous data value may be latched.
そこで、本実施形態では、出力クロックφCKoutのデータ遷移が行われるべきタイミングの直前にノードN2に電荷を充電可能な充電回路(電位調整回路)30を設けることで、出力クロックφCKoutの1クロック目のデューティ改善を図る。 Therefore, in the present embodiment, the charging circuit (potential adjustment circuit) 30 capable of charging the node N2 immediately before the timing at which the data transition of the output clock φCKout is to be performed provides the first clock of the output clock φCKout. Improve duty.
具体的には、図1に示すように、レベルシフト回路1は、充電回路30をさらに有する。充電回路30は、レベルシフタ20のノードN2に電気的に接続されている。充電回路30は、スイッチSWを有する。スイッチSWは、電源電位VDDBとノードN2との間に電気的に挿入されているとともにその制御ノードが制御端子Tspに電気的に接続されている。スイッチSWは、制御端子Tspを介して制御ノードで受けた制御信号φEN1に応じて、オン・オフする。スイッチSWは、オンすることで電源電位VDDBをノードN2に接続し、オフすることで電源電位VDDBをノードN2から電気的に遮断する。
Specifically, as shown in FIG. 1, the level shift circuit 1 further includes a charging
スイッチSWは、例えば、図2に示すように構成される。図2は、スイッチSWの構成例を示す図である。スイッチSWは、PMOSトランジスタPM11、NMOSトランジスタNM11、及びPMOSトランジスタPM12を有する。PMOSトランジスタPM11及びNMOSトランジスタNM11は、電源電位VDDB及び接地電位GNDの間でインバータ接続され、制御端子Tspがそれぞれのゲートに共通接続されており、PMOSトランジスタPM12のゲートがそれぞれのドレインに共通接続されている。PMOSトランジスタPM11のソースは電源電位VDDBに電気的に接続され、NMOSトランジスタNM11のソースは接地電位GNDに電気的に接続されている。PMOSトランジスタPM12は、電源電位VDDBがソースに電気的に接続され、レベルシフタ20のノードN2がドレインに電気的に接続されている。
The switch SW is configured, for example, as shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the switch SW. The switch SW includes a PMOS transistor PM11, an NMOS transistor NM11, and a PMOS transistor PM12. The PMOS transistor PM11 and the NMOS transistor NM11 are inverter-connected between the power supply potential VDDB and the ground potential GND, the control terminal Tsp is commonly connected to their respective gates, and the gate of the PMOS transistor PM12 is commonly connected to their respective drains. ing. The source of the PMOS transistor PM11 is electrically connected to the power supply potential VDDB, and the source of the NMOS transistor NM11 is electrically connected to the ground potential GND. The power supply potential VDDB of the PMOS transistor PM12 is electrically connected to the source, and the node N2 of the
充電回路30を含むレベルシフト回路1は、例えば、図3に示すように動作する。図3は、レベルシフト回路1の動作例を示す波形図である。
The level shift circuit 1 including the charging
入力されるクロックφCKの1クロック目の立ち上がりタイミングt2に対する直前のタイミングt1において、制御信号φEN1は、LレベルからHレベルに遷移する。これにより、充電回路30におけるスイッチSWがオンしてノードN2に電荷を充電するので、ノードN2の電位VN2がLレベルからHレベルへ上昇し、タイミングt12以降Hレベルで安定するようになる。ここでHレベルは、VDDBである。
At timing t1 immediately before the rising timing t2 of the first clock of the input clock φCK, the control signal φEN1 transitions from the L level to the H level. As a result, the switch SW in the charging
タイミングt2において、制御信号φEN1がHレベルからLレベルに遷移し、ノードN2が電源電位VDDBと電気的に遮断されるが、ノードN2の電位VN2が既にHレベルで安定しているので、クロックφCKがLレベルからHレベルに遷移すると、出力クロックφCKoutの立ちあがりを早くすることができる。これにより、出力クロックφCKoutの1クロック目のデューティを改善できる。 At timing t2, control signal φEN1 transitions from H level to L level, and node N2 is electrically disconnected from power supply potential VDDB, but since potential V N2 of node N2 is already stable at H level, the clock When φCK transitions from L level to H level, rising of output clock φCKout can be made faster. Thereby, the duty of the first clock of the output clock φCKout can be improved.
その後、PMOSトランジスタPM2のリークやゲート電圧値などによりノードN2の電位VN2が(Lレベル及びHレベルの間の)中間レベルへ減衰し得るが、クロックφCKの2クロック目の立ち上がりタイミングt4に対する直前のタイミングt3において、制御信号φEN1は、再びLレベルからHレベルに遷移する。これにより、充電回路30におけるスイッチSWがオンしてノードN2に電荷を充電するので、ノードN2の電位VN2が中間レベルからHレベルへ再び上昇し、タイミングt34以降Hレベルで安定するようになる。
Thereafter, the potential V N2 of the node N2 may be attenuated to an intermediate level (between L level and H level) due to leakage or gate voltage value of the PMOS transistor PM2, but immediately before the rising timing t4 of the second clock of the clock φCK. At timing t3 of, the control signal .phi.EN1 transitions from L level to H level again. As a result, the switch SW in the charging
タイミングt4において、制御信号φEN1がHレベルからLレベルに遷移し、ノードN2が電源電位VDDBと電気的に遮断されるが、ノードN2の電位VN2が既にHレベルで安定しているので、クロックφCKがLレベルからHレベルに遷移すると、出力クロックφCKoutの立ちあがりを早くすることができる。これにより、出力クロックφCKoutの2クロック目のデューティも改善できる。 At timing t4, control signal φEN1 transitions from H level to L level, and node N2 is electrically disconnected from power supply potential VDDB, but since potential V N2 of node N2 is already stable at H level, the clock When φCK transitions from L level to H level, rising of output clock φCKout can be made faster. Thus, the duty of the second clock of the output clock φCKout can also be improved.
なお、クロックφCKの3クロック目以降についての動作(例えば、タイミングt5〜t6における動作)は、クロックφCKの2クロック目についての動作(すなわち、タイミングt3〜t4における動作)と同様の動作になる。また、ノードN1、N3、N4の電位VN1、VN3、VN4は、図3に示すように安定的に変化している。 The operation (for example, the operation at timing t5 to t6) for the third and subsequent clocks of clock φCK is the same as the operation for the second clock of clock φCK (that is, the operation at timing t3 to t4). Further, the potentials V N1 , V N3 and V N4 of the nodes N1, N3 and N4 change stably as shown in FIG.
以上のように、実施形態では、出力クロックφCKoutのデータ遷移が行われるべきタイミングの直前にノードN2に電荷を充電可能な充電回路30を設ける。これにより、出力クロックφCKoutの1クロック目のデューティとそれ以降のクロックのデューティとを改善できる。
As described above, in the embodiment, the charging
また、実施形態では、充電回路30は、電源電位VDDBとノードN2との間に電気的に挿入されたスイッチSWを有する。これにより、充電回路30を簡易な構成で実現できる。
In the embodiment, charging
なお、スイッチSWは、レベルシフト回路1に内蔵させてもよい。これにより、スイッチSWの寄生容量値を削減でき、ノードN2の寄生容量を削減できる。 The switch SW may be incorporated in the level shift circuit 1. Thereby, the parasitic capacitance value of the switch SW can be reduced, and the parasitic capacitance of the node N2 can be reduced.
あるいは、レベルシフト回路1iに消費電力低減のための工夫を加えてもよい。図3を見ると、ノードN2の電位VN2は、クロックφCKの1クロック目の直前に比べると、クロックφCKの2クロック目以降に不安定になりにくい。そのため、スイッチSWがクロックφCKの1クロック目の直前に選択的にオンするように構成しても、ノードN2の電位VN2を十分に安定できると考えられる。
Alternatively, a device for reducing power consumption may be added to the
そのような考えに基づき、レベルシフト回路1iは、例えば、図4に示すように構成され得る。図4は、第2の実施形態に係るレベルシフト回路1iの構成を示す図である。レベルシフト回路1iは、充電回路30(図1参照)に代えて充電回路30iを有する。充電回路30iは、パルスジェネレータPGをさらに有する。パルスジェネレータPGは、制御端子TspとスイッチSWとの間に電気的に挿入されている。パルスジェネレータPGは、制御端子Tspを介して受けた制御信号φEN2を用いてパルス(1パルス)を生成しノードN6経由でスイッチSWの制御ノードへ供給する。
Based on such an idea, the
例えば、パルスジェネレータPGは、図5に示すように構成される。図5は、第2の実施形態におけるパルスジェネレータPGの構成を示す図である。パルスジェネレータPGは、ラインL1、ディレイラインL2、アンドゲートAND、インバータINV14を有する。アンドゲートANDは、入力ノードANDa及び入力ノードANDbを有する。ラインL1は、制御端子Tspと入力ノードANDaとの間に電気的に接続されている。ディレイラインL2は、制御端子Tspと入力ノードANDbとの間に電気的に接続されている。ディレイラインL2は、インバータINV11〜INV13及び容量素子C1,C2を有し、インバータINV11〜INV13及び容量素子C1,C2を用いて制御信号φEN2を遅延させる。 For example, the pulse generator PG is configured as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a pulse generator PG in the second embodiment. The pulse generator PG has a line L1, a delay line L2, an AND gate AND, and an inverter INV14. The AND gate AND has an input node ANDa and an input node ANDb. The line L1 is electrically connected between the control terminal Tsp and the input node ANDa. The delay line L2 is electrically connected between the control terminal Tsp and the input node ANDb. The delay line L2 includes inverters INV11 to INV13 and capacitive elements C1 and C2, and delays the control signal φEN2 using the inverters INV11 to INV13 and capacitive elements C1 and C2.
制御信号φEN2のレベルがHレベルである状態で、パルスジェネレータPGは、ラインL1でほぼ遅延なしに伝達させた制御信号φEN2とディレイラインL2で遅延させた制御信号φEN2との論理積をアンドゲートANDで取りインバータINV14で論理反転させることでパルス(1パルス)を生成できる。 With the level of control signal .phi.EN2 at H level, pulse generator PG AND-gates the logical product of control signal .phi.EN2 transmitted almost without delay by line L1 and control signal .phi.EN2 delayed by delay line L2. The pulse (one pulse) can be generated by inverting the logic with the inverter INV14.
スイッチSWの構成は、図6に示すように簡略化できる。図6は、第2の実施形態におけるスイッチSWの構成を示す図である。すなわち、スイッチSWは、図2に示す構成のうちPMOSトランジスタPM11及びNMOSトランジスタNM11を省略し、図6に示すようにPMOSトランジスタPM12単独で動作する構成とすることができる。 The configuration of the switch SW can be simplified as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the switch SW in the second embodiment. That is, the switch SW can be configured such that the PMOS transistor PM11 and the NMOS transistor NM11 are omitted from the configuration shown in FIG. 2 and the PMOS transistor PM12 operates alone as shown in FIG.
このとき、レベルシフト回路1iは、例えば、図7に示すように動作する。図7は、第2の実施形態に係るレベルシフト回路1iの動作を示す波形図である。
At this time, the
タイミングt101で制御信号φEN2がLレベルからHレベルになり、タイミングt101以降において制御信号φEN2がHレベルに固定される。これにより、パルスジェネレータPGにおいて、ノードN7(図5参照)の電位VN7がHレベルからLレベルに下がっていき、ノードN8(図5参照)の電位VN8がLレベルからHレベルに上がっていく。これに応じて、タイミングt101から遅延したタイミングt102において、ノードN9(図5参照)の電位VN9がHレベルからLレベルに遷移し、制御信号φEN2のレベルと電位VN9との論理積及び論理反転の結果として、ノードN6の電位VN6の波形をローアクティブのパルス状にすることができる。 At timing t101, the control signal φEN2 changes from L level to H level, and after timing t101, the control signal φEN2 is fixed at H level. Thereby, in pulse generator PG, potential V N7 at node N 7 (see FIG. 5) falls from H level to L level, and potential V N8 at node N 8 (see FIG. 5) rises from L level to H level. Go. Accordingly, at timing t102 delayed from timing t101, potential V N9 at node N9 (see FIG. 5) transitions from H level to L level, and the logical product and logic of the level of control signal φ EN2 and potential V N9. As a result of the inversion, the waveform of the potential V N6 of the node N6 can be pulsed low-active.
これにより、クロックφCKの立ち上がりタイミングt103の直前におけるタイミングt101〜t102の期間に、スイッチSWを選択的にオンさせることができる。すなわち、制御信号φEN2のレベルが変化してからのスイッチSWのオン動作の回数を1回に低減できる(1クロック目の立ち上がりタイミングt103の直前にスイッチSWをオンさせ、2クロック目以降の立ち上がりタイミングt104,t105等の直前にスイッチSWをオンさせない)ので、レベルシフト回路1iの消費電力を容易に低減できる。
Thus, the switch SW can be selectively turned on in a period from timing t101 to timing t102 immediately before the rising timing t103 of the clock φCK. That is, the number of ON operations of switch SW after the change of the level of control signal φEN2 can be reduced to one (switch SW is turned on immediately before the rising timing t103 of the first clock, rising timing after the second clock). Since the switch SW is not turned on immediately before t104, t105, etc.), the power consumption of the
あるいは、図8に示すように、パルスジェネレータPGにおける容量素子C1,C2をPMOSトランジスタPM21,PM22、及びNMOSトランジスタNM21,NM22で置き換えてもよい。図8は、第3の実施形態におけるパルスジェネレータPGの構成を示す回路図である。このとき、PMOSトランジスタPM21,PM22とNMOSトランジスタNM21,NM22との一方が省略されていてもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 8, the capacitive elements C1 and C2 in the pulse generator PG may be replaced with PMOS transistors PM21 and PM22 and NMOS transistors NM21 and NM22. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a pulse generator PG in the third embodiment. At this time, one of the PMOS transistors PM21 and PM22 and the NMOS transistors NM21 and NM22 may be omitted.
PMOSトランジスタPM21は、ソース・ドレインが電源電位VDDBに電気的に共通接続されゲートがノードN7に電気的に接続されており、等価的に容量素子として機能し得る。NMOSトランジスタNM21は、ソース・ドレインが接地電位GNDに電気的に共通接続されゲートがノードN7に電気的に接続されており、等価的に容量素子として機能し得る。PMOSトランジスタPM22は、ソース・ドレインが電源電位VDDBに電気的に共通接続されゲートがノードN8に電気的に接続されており、等価的に容量素子として機能し得る。NMOSトランジスタNM22は、ソース・ドレインが接地電位GNDに電気的に共通接続されゲートがノードN8に電気的に接続されており、等価的に容量素子として機能し得る。これにより、第2の実施形態の容量素子C1,C2を用いてパルスジェネレータPGを構成する場合に比べて、パルスジェネレータPGのレイアウト面積を低減できる。 The PMOS transistor PM21 has a source and a drain electrically connected in common to the power supply potential VDDB and a gate electrically connected to the node N7, and can equivalently function as a capacitive element. The NMOS transistor NM21 has a source and a drain electrically connected in common to the ground potential GND and a gate electrically connected to the node N7, and can equivalently function as a capacitive element. In the PMOS transistor PM22, the source and drain are electrically connected in common to the power supply potential VDDB, and the gate is electrically connected to the node N8, and can equivalently function as a capacitive element. The NMOS transistor NM22 has a source and a drain electrically connected in common to the ground potential GND and a gate electrically connected to the node N8, and can equivalently function as a capacitive element. Thus, the layout area of the pulse generator PG can be reduced as compared to the case where the pulse generator PG is configured using the capacitive elements C1 and C2 of the second embodiment.
あるいは、レベルシフト回路1jにクロックのデューティ精度をさらに向上するための構成を設けてもよい。図3に示したように、タイミングt2に充電回路30による充電(電位のHレベルへの一時的なプルアップ)が休止されるので、ノードN2の電位VN2は、タイミングt2以降に(Lレベル及びHレベルの間の)中間レベルへ減衰し得る。しかし、タイミングt2以降もノードN2の電位VN2を継続的にHレベルへプルアップし続ければ、中間レベルへの減衰を抑制でき、1クロック目以降においても、1クロック目と同様にノードN2の電位を安定化でき、クロックφCKoutの立ち上がりを早くすることができる。したがって、出力クロックφCKoutの1クロック目のデューティとそれ以降のデューティとの精度をさらに向上できると考えられる。
Alternatively, the
このような考えに基づき、レベルシフト回路1jは、例えば、図9に示すように構成され得る。図9は、第4の実施形態に係るレベルシフト回路1jの構成を示す図である。レベルシフト回路1jは、充電回路30(図1参照)に代えてプルアップ回路(電位調整回路)30jを有する。プルアップ回路30jは、クロックφCKの1クロック目より前から継続的にノードN2の電位VN2をプルアップ可能である。プルアップ回路30jは、ノードN2に電気的に接続されている。プルアップ回路30jは、PMOSトランジスタPM31を含むプルアップスイッチPSW1を有する。PMOSトランジスタPM31は、電源電位VDDBとノードN2との間に電気的に挿入されている。PMOSトランジスタPM31は、ノードN11がゲートに電気的に接続され、電源電位VDDBがソースに電気的に接続され、ノードN2がドレインに電気的に接続されている。
Based on such an idea, the
回路的なバランスを考慮し、プルアップ回路30jは、ノードN5にも電気的に接続されている。プルアップ回路30jは、PMOSトランジスタPM32を含むプルアップスイッチPSW2をさらに有する。PMOSトランジスタPM32は、電源電位VDDBとノードN5との間に電気的に挿入されている。PMOSトランジスタPM32は、ノードN11がゲートに電気的に接続され、電源電位VDDBがソースに電気的に接続され、ノードN5がドレインに電気的に接続されている。
The pull-up
また、電源電位VDDAと電源電位VDDBの電圧条件が複数ある場合がある。例えば、PMOSトランジスタPM2の閾値電圧をVthPとするとき、電源電位VDDA<電源電位VDDB且つVDDB−VDDA<VthPである場合、初期状態がHレベルである電圧信号VN1(図11参照)をゲートに受けるPMOSトランジスタPM2は、ゲート・ソース間の電位差が十分に確保できずにオフ状態になり、ノードN2はハイインピーダンス状態となる。一方、電源電位VDDA<電源電位VDDB且つVDDB−VDDA>VthPである場合、PMOSトランジスタPM2は、ゲート・ソース間の電位差が十分に確保できオン状態になり、ノードN2は安定した電位となる。すなわち、電源電位VDDAと電源電位VDDBとの関係に応じてノードN2の電位VN2のプルアップの有無を切り換えることで、クロックのデューティ精度を向上できる。 In addition, there may be a plurality of voltage conditions of the power supply potential VDDA and the power supply potential VDDB. For example, assuming that the threshold voltage of PMOS transistor PM2 is VthP, voltage signal V N1 (see FIG. 11) whose initial state is H level is used as the gate when power supply potential VDDA <power supply potential VDDB and VDDB−VDDA <VthP. The received PMOS transistor PM2 is turned off because the potential difference between the gate and the source can not be sufficiently secured, and the node N2 is in a high impedance state. On the other hand, when the power supply potential VDDA <the power supply potential VDDB and VDDB−VDDA> VthP, the PMOS transistor PM2 can be sufficiently turned on because the potential difference between the gate and the source can be maintained, and the node N2 has a stable potential. That is, by switching the pull-up potential V N2 at the node N2 in accordance with the relationship between the power supply potential VDDA and the power supply potential VDDB, it can improve the duty precision clock.
このような考えに基づき、レベルシフト回路1jは、制御回路40jをさらに有する。制御回路40jは、電源電位VDDAと電源電位VDDBとの電位差に応じて、プルアップスイッチPSW1とプルアップスイッチPSW2とをオンさせる。制御回路40jは、電源電位VDDAと電源電位VDDBとの電位差が閾値より小さいことに応じて(例えば、電源電位VDDA<電源電位VDDB且つVDDB−VDDA<VthPである場合)、プルアップスイッチPSW1とプルアップスイッチPSW2とをオンさせる。制御回路40jは、電源電位VDDAと電源電位VDDBとの電位差が閾値より大きいことに応じて(例えば、電源電位VDDA<電源電位VDDB且つVDDB−VDDA>VthPである場合)、プルアップスイッチPSW1とプルアップスイッチPSW2とをオフさせる。
Based on such an idea, the
具体的には、制御回路40jは、電位差検出器41jを有する。電位差検出器41jは、入力されるクロックφCKの1クロック目の立ち上がりの直前までに動作を開始する。電位差検出器41jは、バイアス電位VBNを受け、バイアス電位VBNを用いて、電源電位VDDA及び電源電位VDDBの電位差を検出する。
Specifically, the
電位差検出器41jは、VDDB−VDDA<VthPであればLレベル(プルアップON)を電圧信号VN11としてノードN11から継続的に出力する。これに応じて、PMOSトランジスタPM31,PM32が、ともにオンし、電圧信号VN11がLレベルになっている期間にPMOSトランジスタPM31,PM32がオン状態を維持する。これにより、ノードN2,N5の電位が電源電位VDDBに対応したHレベルへプルアップされる。
電位差検出器41jは、VDDB−VDDA>VthPであればHレベル(プルアップOFF)を電圧信号VN11としてノードN11から継続的に出力する。これに応じて、PMOSトランジスタPM31,PM32が、ともにオフし、電圧信号VN11がHレベルになっている期間にPMOSトランジスタPM31,PM32がオフ状態を維持する。これにより、ノードN2,N5の電位がプルアップされない。
例えば、制御回路40jにおける電位差検出器41jは、図10に示すように構成される。図10は、第4の実施形態における制御回路40jの構成を示す回路図である。制御回路40jにおける電位差検出器41jは、PMOSトランジスタPM41、NMOSトランジスタNM41、及びシュミットトリガ41jを有する。
For example, the
PMOSトランジスタPM41及びNMOSトランジスタNM41は、電源電位VDDA,VDDB及び接地電位GNDの間に電気的に挿入されている。PMOSトランジスタPM41は、電源電位VDDAがゲートに接続されており、電源電位VDDBがソースに接続されており、ノードN12がドレインに接続されている。NMOSトランジスタNM41は、バイアス電位VBNがゲートに接続されており、グランド電位GNDがソースに接続され、ノードN12がドレインに接続されている。シュミットトリガ41jは、PMOSトランジスタPM41及びNMOSトランジスタNM41の間のノードN12とノートN11との間に電気的に挿入されている。シュミットトリガ41jは、ノードN12が入力ノードに接続され、ノードN11が出力ノードに接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM41のドレインとNMOSトランジスタNM41のドレインとは電気的に接続されている。
The PMOS transistor PM41 and the NMOS transistor NM41 are electrically inserted between the power supply potentials VDDA and VDDB and the ground potential GND. The power supply potential VDDA is connected to the gate of the PMOS transistor PM41, the power supply potential VDDB is connected to the source, and the node N12 is connected to the drain. The bias potential VBN is connected to the gate of the NMOS transistor NM41, the ground potential GND is connected to the source, and the node N12 is connected to the drain. The
シュミットトリガ41jは、L→H及びH→Lの回路閾値を変えることによって電源ノイズに起因する検出器の誤判定防止効果がある。 The Schmitt trigger 41 j has an effect of preventing the erroneous determination of the detector due to the power supply noise by changing the circuit threshold of L → H and H → L.
このとき、レベルシフト回路1jは、例えば、図11に示すように動作する。図11は、第4の実施形態に係るレベルシフト回路1jの動作を示す波形図であり、VDDB−VDDA<VthPである場合の動作を例示する。
At this time, the
入力されるクロックφCKの1クロック目の立ち上がりタイミングt202より前のタイミングt201において、制御回路40jにおける電位差検出器41jは、VDDB−VDDA<VthPであることを検出しており、それに応じて、ノードN11にLレベルの電圧信号VN11を継続的に出力している。これにより、プルアップ回路30jにおけるプルアップスイッチPSW1,PSW2がそれぞれオン状態を維持してノードN2,N5をプルアップしている。これにより、ノードN2,N5の電位VN2,VN5は、電源電位VDDB側へプルアップされ、安定したHレベルの電位となっている。
At timing t201 before the rising timing t202 of the first clock of the clock φCK to be input, the
タイミングt202において、ノードN2,N5の電位VN2,VN5がHレベルで安定しているので、クロックφCKがLレベルからHレベルに遷移する際の、出力クロックφCKoutの立ちあがりを早くすることができる。これにより、出力クロックφCKoutの1クロック目のデューティを改善できる。 At timing t202, potentials V N2 and V N5 of nodes N2 and N5 are stable at H level, so that rising of output clock φ CKout can be quickened when clock φ CK transitions from L level to H level. . Thereby, the duty of the first clock of the output clock φCKout can be improved.
その後、PMOSトランジスタPM2のリークやゲート電圧値などがあっても、プルアップスイッチPSW1,PSW2がノードN2,N5をプルアップしているので、ノードN2の電位がHレベルに安定的に維持され得る。 Thereafter, even if there is a leak or a gate voltage value of the PMOS transistor PM2, the potential of the node N2 can be stably maintained at the H level because the pull-up switches PSW1 and PSW2 pull up the nodes N2 and N5. .
タイミングt203においても、ノードN2,N5の電位VN2,VN5がHレベルで安定しているので、クロックφCKがLレベルからHレベルに遷移する際の、出力クロックφCKoutの立ちあがりを早くすることができる。これにより、出力クロックφCKoutの2クロック目のデューティを改善できる。 Also at timing t203, potentials V N2 and V N5 of nodes N2 and N5 are stable at H level, so that rising of output clock φ CKout can be made faster when clock φ CK transitions from L level to H level. it can. Thus, the duty of the second clock of the output clock φCKout can be improved.
なお、クロックφCKの3クロック目以降についての動作(例えば、タイミングt204における動作)は、クロックφCKの2クロック目についての動作(すなわち、タイミングt203における動作)と同様の動作になる。また、ノードN1、N3、N4の電位VN1、VN3、VN4は、図11に示すように安定的に変化している。 The operation for the third and subsequent clocks of clock φCK (for example, the operation at timing t204) is the same as the operation for the second clock of clock φCK (that is, the operation at timing t203). Further, the potentials V N1 , V N3 and V N4 of the nodes N1, N3 and N4 change stably as shown in FIG.
あるいは、レベルシフト回路1jは、例えば、図12に示すように動作する。図12は、第4の実施形態に係るレベルシフト回路1jの他の動作を示す波形図であり、VDDB−VDDA>VthPである場合の動作を例示する。
Alternatively, the
入力されるクロックφCKの1クロック目の立ち上がりタイミングt302より前のタイミングt301において、制御回路40jにおける電位差検出器41jは、VDDB−VDDA>VthPであることを検出しており、それに応じて、ノードN11にHレベルの電圧信号VN11を継続的に出力している。これにより、プルアップ回路30jにおけるプルアップスイッチPSW1,PSW2がそれぞれオフ状態を維持してノードN2,N5をプルアップしないが、PMOSトランジスタPM2は、ゲート・ソース間の電位差が十分に確保できオン状態になっており、ノードN2は安定したHレベルの電位となっている。それに応じて、ノードN5は安定したHレベルの電位となっている。
At timing t301 before the rising timing t302 of the first clock of the clock φCK to be input, the
タイミングt302において、ノードN2,N5の電位VN2,VN5がHレベルで安定しているので、クロックφCKがLレベルからHレベルに遷移する際の、出力クロックφCKoutの立ちあがりを早くすることができる。これにより、出力クロックφCKoutの1クロック目のデューティを改善できる。 At timing t302, potentials V N2 and V N5 of nodes N2 and N5 are stable at H level, so that rising of output clock φ CKout can be quickened when clock φ CK transitions from L level to H level. . Thereby, the duty of the first clock of the output clock φCKout can be improved.
その後、PMOSトランジスタPM2は、ゲート・ソース間の電位差が十分に確保でき安定的にオフ状態になっているので、ノードN2の電位がHレベルに安定的に維持され得る。 Thereafter, since the PMOS transistor PM2 is in a stable off state since a sufficient potential difference between the gate and the source can be maintained, the potential of the node N2 can be stably maintained at the H level.
タイミングt303において、ノードN2,N5の電位VN2,VN5がHレベルで安定しているので、クロックφCKがLレベルからHレベルに遷移する際の、出力クロックφCKoutの立ちあがりを早くすることができる。これにより、出力クロックφCKoutの2クロック目のデューティを改善できる。 At timing t303, potentials V N2 and V N5 of nodes N2 and N5 are stable at H level, so that rising of output clock φ CKout can be quickened when clock φ CK transitions from L level to H level. . Thus, the duty of the second clock of the output clock φCKout can be improved.
なお、クロックφCKの3クロック目以降についての動作(例えば、タイミングt304における動作)は、クロックφCKの2クロック目についての動作(すなわち、タイミングt303における動作)と同様の動作になる。また、ノードN1、N3、N4の電位VN1、VN3、VN4は、図12に示すように安定的に変化している。 The operation for the third and subsequent clocks of clock φCK (for example, the operation at timing t304) is the same as the operation for the second clock of clock φCK (that is, the operation at timing t303). Further, the potentials V N1 , V N3 and V N4 of the nodes N1, N3 and N4 change stably as shown in FIG.
あるいは、図13に示すように、図9,10に示した制御回路40jよりも構成を簡略化した制御回路40kを設けてもよい。図13は、第5の実施形態に係るレベルシフト回路の構成を示す回路図である。電源電位VDDAと電源電位VDDBとの関係があらかじめ決まっていて、外部制御できる場合に適用可能である。
Alternatively, as shown in FIG. 13, a
このような考えに基づき、制御回路40kは、PMOSトランジスタPM41、NMOSトランジスタNM41、及びシュミットトリガ41j(図10参照)に代えて、PMOSトランジスタPM42及びNMOSトランジスタNM42を有する。PMOSトランジスタPM42及びNMOSトランジスタNM42は、インバータ接続され、電源電位VDDB及びグランド電位GNDの間に電気的に挿入されている。PMOSトランジスタPM42は、ノードN13がゲートに接続され、電源電位VDDBがソースに接続され、ノードN12がドレインに接続されている。NMOSトランジスタNM42は、ノードN13がゲートに接続され、グランド電位GNDがソースに接続され、ノードN12がドレインに接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM42のドレインとNMOSトランジスタNM42のドレインとは電気的に接続されている。ノードN13には、制御信号φEN3が外部から供給されている。制御信号φEN3は、VDDB−VDDA>VthPである期間にLレベルを維持しVDDB−VDDA<VthPである期間にHレベルを維持するように外部で生成され制御回路40kに供給され得る。ノードN12には、ノードN13に供給される制御信号φEN3の極性が反転した信号が出力される。
Based on such an idea, the
このような構成によっても、制御回路40kは、VDDB−VDDA<VthPであればLレベル(プルアップON)を電圧信号VN11としてノードN11から継続的に出力でき、VDDB−VDDA>VthPであればHレベル(プルアップOFF)を電圧信号VN11としてノードN11から継続的に出力できる。また、図9,10に示した制御回路40jよりも構成を簡略化した制御回路40kを設けるので、制御回路40kの回路面積を削減できる。
With such a configuration, the
図13に示すレベルシフト回路1kには電源電位VDDA<電源電位VDDB且つVDDB−VDDA<VthPである場合、初期状態でHレベルである電圧信号VN1をゲートに受けるPMOSトランジスタPM2は、ゲート・ソース間の電位差が十分に確保できずに不完全なオフ状態(弱いオン状態)になる。この場合、PMOSトランジスタPM2とともにインバータINV3を構成するNMOSトランジスタNM2がON状態であると、PM2の不完全なオフ状態により、リーク電流が増加する懸念がある。
In
そのようなリーク電流低減のため、レベルシフト回路1pは、例えば、図14に示すように構成され得る。図14は、第6の実施形態に係るレベルシフト回路1pの構成を示す図である。レベルシフト回路1pは、レベルシフタ20(図9参照)に代えてレベルシフタ20pを有する。レベルシフタ20pは、レベルシフタ20(図9参照)に対して、PMOSトランジスタPM2p及びPMOSトランジスタPM3pの接続位置が入れ替わっており、PMOSトランジスタPM5p及びPMOSトランジスタPM6pの接続位置が入れ替わっている。すなわち、インバータINV3pにおけるPMOSトランジスタPM2p及びNMOSトランジスタNM2の間にPMOSトランジスタPM3pが電気的に挿入され、インバータINV4pにおけるPMOSトランジスタPM5p及びNMOSトランジスタNM4の間にPMOSトランジスタPM6pが電気的に挿入されている。
In order to reduce such leakage current, the level shift circuit 1p can be configured, for example, as shown in FIG. FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the level shift circuit 1p according to the sixth embodiment. The level shift circuit 1p has a
インバータINV3pにおいて、PMOSトランジスタPM2pは、ノードN1がゲートに接続され、電源電位VDDBがソースに接続され、ノードN2pがドレインに接続されている。PMOSトランジスタPM3pは、ノードN4pがゲートに接続され、ノードN2pがソースに接続され、ノードN0pがドレインに接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM2pのドレインとPMOSトランジスタPM3pのソースとは電気的に接続されている。また、インバータINV4pにおいて、PMOSトランジスタPM5pは、ノードN3がゲートに接続され、電源電位VDDBがソースに接続され、ノードN5pがドレインに接続されている。PMOSトランジスタPM6pは、ノードN0pがゲートに接続され、ノードN5pがソースに接続され、ノードN4pがドレインに接続されている。すなわち、PMOSトランジスタPM5pのドレインとPMOSトランジスタPM6pのソースとは電気的に接続されている。 In the inverter INV3p, the PMOS transistor PM2p has the gate connected to the node N1, the power supply potential VDDB connected to the source, and the node N2p connected to the drain. In the PMOS transistor PM3p, the node N4p is connected to the gate, the node N2p is connected to the source, and the node N0p is connected to the drain. That is, the drain of the PMOS transistor PM2p and the source of the PMOS transistor PM3p are electrically connected. In the inverter INV4p, the PMOS transistor PM5p has the gate connected to the node N3, the power supply potential VDDB connected to the source, and the node N5p connected to the drain. In the PMOS transistor PM6p, the node N0p is connected to the gate, the node N5p is connected to the source, and the node N4p is connected to the drain. That is, the drain of the PMOS transistor PM5p and the source of the PMOS transistor PM6p are electrically connected.
これにより、インバータINV3p,INV4pに対するクロスカップル接続の相手であるPMOSトランジスタPM3p,PM6pをVDDB電位で確実にオフさせてリーク電流を低減できる。 As a result, the PMOS transistors PM3p and PM6p, which are the counterparts of the cross coupling connection to the inverters INV3p and INV4p, can be reliably turned off at the VDDB potential to reduce the leakage current.
あるいは、図15に示すように、図9,10に示した制御回路40jよりも構成を簡略化した制御回路40kを設けてもよい。図15は、第7の実施形態に係るレベルシフト回路1qの構成を示す回路図である。レベルシフト回路1qは、制御回路40j(図14参照)に代えて制御回路40kを有する。制御回路40kは、PMOSトランジスタPM41、NMOSトランジスタNM41、及びシュミットトリガ41j(図10参照)に代えて、PMOSトランジスタPM42及びNMOSトランジスタNM42を有する。PMOSトランジスタPM42及びNMOSトランジスタNM42は、インバータ接続され、電源電位VDDB及びグランド電位GNDの間に電気的に挿入されている。PMOSトランジスタPM42は、ノードN13がゲートに接続され、電源電位VDDBがソースに接続され、ノードN12がドレインに接続されている。NMOSトランジスタNM42は、ノードN13がゲートに接続され、グランド電位GNDがソースに接続され、ノードN12がドレインに接続されている。ノードN13には、制御信号φEN3が外部(ホスト又はコア)から供給されている。制御信号φEN3は、VDDB−VDDA>VthPである期間にLレベルを維持しVDDB−VDDA<VthPである期間にHレベルを維持するように外部で生成され制御回路40kに供給され得る。
Alternatively, as shown in FIG. 15, a
このような構成によっても、制御回路40kは、VDDB−VDDA<VthPであればLレベル(プルアップON)を電圧信号VN11としてノードN11から継続的に出力でき、VDDB−VDDA>VthPであればHレベル(プルアップOFF)を電圧信号VN11としてノードN11から継続的に出力できる。また、図9,10に示した制御回路40jよりも構成を簡略化した制御回路40kを設けるので、制御回路40kの回路面積を削減できる。
With such a configuration, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1,1i,1j,1k,1p,1q レベルシフト回路、30,30i 充電回路、30j プルアップ回路、40j,40k 制御回路、PG パルスジェネレータ、PSW1,PSW2 プルアップスイッチ、SW スイッチ。 1, 1i, 1j, 1k, 1p, 1q Level shift circuit, 30, 30i charge circuit, 30j pull-up circuit, 40j, 40k control circuit, PG pulse generator, PSW1, PSW2 pull-up switch, SW switch.
Claims (20)
前記第1のノードがゲートに電気的に接続され、前記出力端子がドレインに電気的に接続された第1のNMOSトランジスタと、
第3のノードがゲートに電気的に接続され、前記第2の電源電位がソースに電気的に接続され、前記第2のノードがドレインに電気的に接続された第2のPMOSトランジスタと、
前記第1の電源電位の振幅を有し前記第1信号に対して論理反転した第2信号が入力される第4のノードがゲートに電気的に接続され、第5のノードがソースに電気的に接続され、前記第3のノードがドレインに電気的に接続された第3のPMOSトランジスタと、
前記第4のノードがゲートに電気的に接続され、前記第3のノードがドレインに電気的に接続された第2のNMOSトランジスタと、
前記出力端子がゲートに電気的に接続され、前記第2の電源電位がソースに電気的に接続され、前記第5のノードがドレインに電気的に接続された第4のPMOSトランジスタと、
少なくとも前記第2のノードに電気的に接続された電位調整回路と、
を備えたレベルシフト回路。 A first node to which a first signal having an amplitude of the first power supply potential is input is electrically connected to the gate, and a second node is electrically connected to the source, which is different from the first power supply potential A first PMOS transistor of which the output terminal to which a signal having the amplitude of the second power supply potential is output is electrically connected to the drain;
A first NMOS transistor having the first node electrically connected to the gate and the output terminal electrically connected to the drain;
A second PMOS transistor having a third node electrically connected to its gate, said second power supply potential electrically connected to its source, and said second node electrically connected to its drain;
A fourth node having an amplitude of the first power supply potential and receiving a second signal logically inverted with respect to the first signal is electrically connected to a gate, and a fifth node is electrically connected to a source A third PMOS transistor connected to the third PMOS transistor and the third node electrically connected to the drain;
A second NMOS transistor in which the fourth node is electrically connected to the gate and the third node is electrically connected to the drain;
A fourth PMOS transistor in which the output terminal is electrically connected to the gate, the second power supply potential is electrically connected to the source, and the fifth node is electrically connected to the drain;
A potential adjusting circuit electrically connected to at least the second node;
Level shift circuit with.
請求項1に記載のレベルシフト回路。 The level shift circuit according to claim 1, wherein the potential adjustment circuit is a charging circuit electrically connected to the second node.
請求項2に記載のレベルシフト回路。 The level shift circuit according to claim 2, wherein the charging circuit includes a switch electrically inserted between the second power supply potential and the second node.
請求項3に記載のレベルシフト回路。 The switch is maintained in an on state in a first period from a first timing at which the output terminal transitions from a first level to a second level to the first timing, and continues to the first period. The level shift circuit according to claim 3, maintained in the off state in the second period.
請求項4に記載のレベルシフト回路。 The switch is arranged in a third period prior to a second timing at which the output terminal transitions from the first level to the second level after the first timing. 5. The level shift circuit according to claim 4, wherein the level shift circuit is maintained in the on state, and is maintained in the off state in a fourth period following the third period.
請求項3又は4に記載のレベルシフト回路。 5. The level shift circuit according to claim 3, further comprising a pulse generator electrically connected to a control node of the switch.
第1の入力ノード及び第2の入力ノードを有する論理回路と、
前記第1の入力ノードに接続されたラインと、
前記第2の入力ノードに接続され、遅延素子と、負荷容量として機能するMOSトランジスタとを有するディレイラインと、
を有する
請求項6に記載のレベルシフト回路。 The pulse generator is
A logic circuit having a first input node and a second input node;
A line connected to the first input node;
A delay line connected to the second input node and including a delay element and a MOS transistor functioning as a load capacitance;
The level shift circuit according to claim 6, comprising
請求項3から7のいずれか1項に記載のレベルシフト回路。 The level shift circuit according to any one of claims 3 to 7, wherein a voltage corresponding to the second power supply potential is supplied to the second node via the switch.
請求項1に記載のレベルシフト回路。 The level shift circuit according to claim 1, wherein the potential adjustment circuit is a pull-up circuit electrically connected to the second node and the fifth node.
前記第2の電源電位と前記第2のノードとの間に電気的に挿入された第1のプルアップスイッチと、
前記第2の電源電位と前記第5のノードとの間に電気的に挿入された第2のプルアップスイッチと、
を有する
請求項9に記載のレベルシフト回路。 The pull-up circuit is
A first pull-up switch electrically inserted between the second power supply potential and the second node;
A second pull-up switch electrically inserted between the second power supply potential and the fifth node;
The level shift circuit according to claim 9, comprising:
請求項10に記載のレベルシフト回路。 The level shift circuit further includes a control circuit that turns on the first pull-up switch and the second pull-up switch according to a potential difference between the first power supply potential and the second power supply potential. The level shift circuit according to claim 10.
請求項11に記載のレベルシフト回路。 The control circuit turns on the first pull-up switch and the second pull-up switch in response to a potential difference between the first power supply potential and the second power supply potential being smaller than a threshold. 11. The level shift circuit according to 11.
請求項12に記載のレベルシフト回路。 The control circuit turns off the first pull-up switch and the second pull-up switch in response to a potential difference between the first power supply potential and the second power supply potential being greater than the threshold. Item 13. The level shift circuit according to item 12.
前記第1のノードがゲートに電気的に接続され、前記第1の電源電位と異なる第2の電源電位の振幅を有する信号が出力される出力端子がドレインに電気的に接続された第1のNMOSトランジスタと、
第3のノードがゲートに電気的に接続され、前記第2のノードがソースに電気的に接続され、前記出力端子がドレインに電気的に接続された第2のPMOSトランジスタと、
前記第1の電源電位の振幅を有し前記第1信号に対して論理反転した第2信号が入力される第4のノードがゲートに電気的に接続され、前記第2の電源電位がソースに電気的に接続され、第5のノードがドレインに電気的に接続された第3のPMOSトランジスタと、
前記第4のノードがゲートに電気的に接続され、前記第3のノードがドレインに電気的に接続された第2のNMOSトランジスタと、
前記出力端子がゲートに電気的に接続され、前記第5のノードがソースに電気的に接続され、前記第3のノードがドレインに電気的に接続された第4のPMOSトランジスタと、
前記第2のノードと前記第5のノードとに電気的に接続された電位調整回路と、
を備えたレベルシフト回路。 The first node to which the first signal having the amplitude of the first power supply potential is input is electrically connected to the gate, the second power supply potential is electrically connected to the source, and the second node is connected to the drain A first PMOS transistor electrically connected,
A first node having the first node electrically connected to the gate, and an output terminal outputting a signal having an amplitude of a second power supply potential different from the first power supply potential electrically connected to a drain NMOS transistor,
A second PMOS transistor having a third node electrically connected to the gate, the second node electrically connected to the source, and the output terminal electrically connected to the drain;
A fourth node having an amplitude of the first power supply potential and to which a second signal logically inverted with respect to the first signal is input is electrically connected to a gate, and the second power supply potential is a source. A third PMOS transistor electrically connected and the fifth node electrically connected to the drain;
A second NMOS transistor in which the fourth node is electrically connected to the gate and the third node is electrically connected to the drain;
A fourth PMOS transistor in which the output terminal is electrically connected to the gate, the fifth node is electrically connected to the source, and the third node is electrically connected to the drain;
A potential adjustment circuit electrically connected to the second node and the fifth node;
Level shift circuit with.
請求項14に記載のレベルシフト回路。 15. The level shift circuit according to claim 14, wherein the potential adjustment circuit is a pull-up circuit that pulls up the potential of the second node and pulls up the potential of the fifth node.
前記第2の電源電位と前記第2のノードとの間に電気的に挿入された第1のプルアップスイッチと、
前記第2の電源電位と前記第5のノードとの間に電気的に挿入された第2のプルアップスイッチと、
を有する
請求項15に記載のレベルシフト回路。 The pull-up circuit is
A first pull-up switch electrically inserted between the second power supply potential and the second node;
A second pull-up switch electrically inserted between the second power supply potential and the fifth node;
The level shift circuit according to claim 15, comprising
請求項16に記載のレベルシフト回路。 The level shift circuit further includes a control circuit that turns on the first pull-up switch and the second pull-up switch according to a potential difference between the first power supply potential and the second power supply potential. The level shift circuit according to claim 16.
請求項17に記載のレベルシフト回路。 The control circuit turns on the first pull-up switch and the second pull-up switch in response to a potential difference between the first power supply potential and the second power supply potential being smaller than a threshold. The level shift circuit according to 17.
請求項18に記載のレベルシフト回路。 The control circuit turns off the first pull-up switch and the second pull-up switch in response to a potential difference between the first power supply potential and the second power supply potential being greater than the threshold. Item 19. The level shift circuit according to item 18.
請求項1に記載のレベルシフト回路。 The level shift circuit according to claim 1, wherein the second power supply potential is higher than the first power supply potential.
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US16/123,266 US10560084B2 (en) | 2017-09-08 | 2018-09-06 | Level shift circuit |
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-
2018
- 2018-03-16 JP JP2018049762A patent/JP2019050550A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11515877B2 (en) | 2020-12-03 | 2022-11-29 | Kioxia Corporation | Semiconductor integrated circuit |
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