JP2567179B2 - レベル変換回路 - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/003—Modifications for increasing the reliability for protection
- H03K19/00315—Modifications for increasing the reliability for protection in field-effect transistor circuits
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
- H03K19/0944—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
- H03K19/0948—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET using CMOS or complementary insulated gate field-effect transistors
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば論理回路等に
適用されるレベル変換回路に関する。
適用されるレベル変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のレベル変換回路を示すも
のである。入力ノード1は、デプレッション型のNチャ
ネルトランジスタ2のドレインに接続されている。この
トランジスタ2のゲートは電源VDDに接続され、ソース
はCMOSインバータ回路3を構成するエンハンスメン
ト型Pチャネルトランジスタ4、エンハンスメント型N
チャネルトランジスタ5のゲートに接続されている。前
記トランジスタ4のソースは電源VDDに接続され、ドレ
インは出力ノード6に接続されている。また、前記トラ
ンジスタ5のドレインは出力ノード6に接続され、ソー
スは電源VSSに接続されている。
のである。入力ノード1は、デプレッション型のNチャ
ネルトランジスタ2のドレインに接続されている。この
トランジスタ2のゲートは電源VDDに接続され、ソース
はCMOSインバータ回路3を構成するエンハンスメン
ト型Pチャネルトランジスタ4、エンハンスメント型N
チャネルトランジスタ5のゲートに接続されている。前
記トランジスタ4のソースは電源VDDに接続され、ドレ
インは出力ノード6に接続されている。また、前記トラ
ンジスタ5のドレインは出力ノード6に接続され、ソー
スは電源VSSに接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
レベル変換回路は、インバータ回路3をスタティック動
作させるために、デプレッション型のNチャネルトラン
ジスタ2の閾値電圧VTHを0V以下に設定する必要があ
る。しかも、この閾値電圧VTHはトランジスタ4、5の
ゲートに高電位がかからないように、−0.3 Vあるいは
−0.4 V以上となるようにしなければならず、設計マー
ジンが小さいものである。このため、製造プロセスのば
らつきや温度変化により、トランジスタ2の閾値電圧V
THが変化し易く、安定した動作を保障することが困難で
あった。
レベル変換回路は、インバータ回路3をスタティック動
作させるために、デプレッション型のNチャネルトラン
ジスタ2の閾値電圧VTHを0V以下に設定する必要があ
る。しかも、この閾値電圧VTHはトランジスタ4、5の
ゲートに高電位がかからないように、−0.3 Vあるいは
−0.4 V以上となるようにしなければならず、設計マー
ジンが小さいものである。このため、製造プロセスのば
らつきや温度変化により、トランジスタ2の閾値電圧V
THが変化し易く、安定した動作を保障することが困難で
あった。
【0004】また、エンハンスメント型トランジスタと
デプレッション型トランジスタを含む集積回路は、エン
ハンスメント型トランジスタのみによって構成された集
積回路に比べて製造工程が増加するため、コストが上昇
するという問題を有している。
デプレッション型トランジスタを含む集積回路は、エン
ハンスメント型トランジスタのみによって構成された集
積回路に比べて製造工程が増加するため、コストが上昇
するという問題を有している。
【0005】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、電源電圧
より高い電圧が入力された場合においもレベル変換で
き、しかも、1種類のトランジスタのみによって構成す
ることができ、設計マージンを増大できるとともに、製
造工程を削減でき、コストの高騰を抑えることが可能な
レベル変換回路を提供しようとするものである。
されたものであり、その目的とするところは、電源電圧
より高い電圧が入力された場合においもレベル変換で
き、しかも、1種類のトランジスタのみによって構成す
ることができ、設計マージンを増大できるとともに、製
造工程を削減でき、コストの高騰を抑えることが可能な
レベル変換回路を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するため、ゲートが信号入力端に接続され、電流通
路の一端が第1の電位に接続された第1導電型の第1の
トランジスタと、電流通路の一端が前記第1のトランジ
スタの電流通路の他端に接続され、電流通路の他端が出
力端に接続された第1導電型の第2のトランジスタと、
電流通路の一端が前記出力端に接続され、電流通路の他
端が第2の電位に接続された第2導電型の第1のトラン
ジスタと、ゲートが前記第1の電位に接続され、電流通
路の一端が前記信号入力端に接続され、他端が前記第1
導電型の第2のトランジスタのゲート、および第2導電
型の第1のトランジスタのゲートに接続された第2導電
型の第2のトランジスタとを設けている。
解決するため、ゲートが信号入力端に接続され、電流通
路の一端が第1の電位に接続された第1導電型の第1の
トランジスタと、電流通路の一端が前記第1のトランジ
スタの電流通路の他端に接続され、電流通路の他端が出
力端に接続された第1導電型の第2のトランジスタと、
電流通路の一端が前記出力端に接続され、電流通路の他
端が第2の電位に接続された第2導電型の第1のトラン
ジスタと、ゲートが前記第1の電位に接続され、電流通
路の一端が前記信号入力端に接続され、他端が前記第1
導電型の第2のトランジスタのゲート、および第2導電
型の第1のトランジスタのゲートに接続された第2導電
型の第2のトランジスタとを設けている。
【0007】また、ゲートが信号入力端に接続され、電
流通路の一端が第1の電位に接続された第1導電型の第
1のトランジスタと、電流通路の一端が前記第1のトラ
ンジスタの電流通路の他端に接続され、電流通路の他端
が出力端に接続された第1導電型の第2のトランジスタ
と、電流通路の一端が前記出力端に接続され、電流通路
の他端が第2の電位に接続された第2導電型の第1のト
ランジスタと、ゲートが前記第1の電位に接続され、電
流通路の一端が前記信号入力端に接続され、他端が前記
第1導電型の第2のトランジスタのゲート、および第2
導電型の第1のトランジスタのゲートに接続された第2
導電型の第2のトランジスタと、電流通路の一端および
ゲートに前記第1の電位が接続され、電流通路の他端が
前記第1導電型の第1のトランジスタの電流通路の他端
に接続された第2導電型の第3のトランジスタと、電流
通路の一端およびゲートに前記第1の電位が接続され、
電流通路の他端が前記第2導電型の第2のトランジスタ
の電流通路の他端に接続された第1導電型の第3のトラ
ンジスタとを設けている。
流通路の一端が第1の電位に接続された第1導電型の第
1のトランジスタと、電流通路の一端が前記第1のトラ
ンジスタの電流通路の他端に接続され、電流通路の他端
が出力端に接続された第1導電型の第2のトランジスタ
と、電流通路の一端が前記出力端に接続され、電流通路
の他端が第2の電位に接続された第2導電型の第1のト
ランジスタと、ゲートが前記第1の電位に接続され、電
流通路の一端が前記信号入力端に接続され、他端が前記
第1導電型の第2のトランジスタのゲート、および第2
導電型の第1のトランジスタのゲートに接続された第2
導電型の第2のトランジスタと、電流通路の一端および
ゲートに前記第1の電位が接続され、電流通路の他端が
前記第1導電型の第1のトランジスタの電流通路の他端
に接続された第2導電型の第3のトランジスタと、電流
通路の一端およびゲートに前記第1の電位が接続され、
電流通路の他端が前記第2導電型の第2のトランジスタ
の電流通路の他端に接続された第1導電型の第3のトラ
ンジスタとを設けている。
【0008】
【作用】すなわち、この発明は、入力端に第1の電位よ
り高い電位が供給された場合、第1導電型の第1のトラ
ンジスタはオフし、第1導電型の第2のトランジスタ、
および第2導電型の第1のトランジスタは第2導電型の
第2のトランジスタを介してそれぞれオフ状態、オン状
態となる。したがって、出力端は第2の電位となる。ま
た、入力端に第2の電位と同等の電位が供給された場
合、第1導電型の第1のトランジスタがオンするととも
に、第2導電型の第2のトランジスタを介して第1導電
型の第2のトランジスタをオン状態とするとともに、第
2導電型の第1のトランジスタをオフとする。したがっ
て、出力端は第1の電位となる。このように、入力端に
第1の電位よりも高い電位が供給された場合において
も、確実にレベルを変換できる。
り高い電位が供給された場合、第1導電型の第1のトラ
ンジスタはオフし、第1導電型の第2のトランジスタ、
および第2導電型の第1のトランジスタは第2導電型の
第2のトランジスタを介してそれぞれオフ状態、オン状
態となる。したがって、出力端は第2の電位となる。ま
た、入力端に第2の電位と同等の電位が供給された場
合、第1導電型の第1のトランジスタがオンするととも
に、第2導電型の第2のトランジスタを介して第1導電
型の第2のトランジスタをオン状態とするとともに、第
2導電型の第1のトランジスタをオフとする。したがっ
て、出力端は第1の電位となる。このように、入力端に
第1の電位よりも高い電位が供給された場合において
も、確実にレベルを変換できる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【0010】図1はこの発明の第1実施例を示すもので
ある。図1において、全てのトランジスタはエンハンス
メント型である。入力ノード11は、Pチャネルトラン
ジスタ12のゲートに接続されるとともに、Nチャネル
トランジスタ13のドレインに接続されている。このト
ランジスタ13のソースはCMOSインバータ回路14
を構成するPチャネルトランジスタ15のゲート、およ
びNチャネルトランジスタ16のゲートに接続されてい
る。前記トランジスタ15のドレインは出力ノード17
に接続され、ソースは前記トランジスタ12のドレイン
に接続されている。このトランジスタ12のソースは電
源VDDに接続されている。また、前記トランジスタ16
のドレインは出力ノード17に接続され、ソースは電源
VSS(接地レベル)に接続されている。
ある。図1において、全てのトランジスタはエンハンス
メント型である。入力ノード11は、Pチャネルトラン
ジスタ12のゲートに接続されるとともに、Nチャネル
トランジスタ13のドレインに接続されている。このト
ランジスタ13のソースはCMOSインバータ回路14
を構成するPチャネルトランジスタ15のゲート、およ
びNチャネルトランジスタ16のゲートに接続されてい
る。前記トランジスタ15のドレインは出力ノード17
に接続され、ソースは前記トランジスタ12のドレイン
に接続されている。このトランジスタ12のソースは電
源VDDに接続されている。また、前記トランジスタ16
のドレインは出力ノード17に接続され、ソースは電源
VSS(接地レベル)に接続されている。
【0011】上記構成において、例えば電源VDD=3.0
Vで、入力ノード11に5.0 Vの電圧が入力された場
合、トランジスタ13のソースとトランジスタ15、1
6のゲートが接続されたノード18の電位は、VDD=3.
0 Vからトランジスタ13の閾値電圧(VTHN )分下が
っている。このため、トランジスタ16はオン、トラン
ジスタ15はオフとなり、出力ノード17からは0Vが
出力される。このとき、トランジスタ12のゲートには
5.0 Vが印加されるため、このトランジスタ12はオフ
であり、トランジスタ12のドレインとトランジスタ1
5のソースが接続されたノード19の電位は、ノード1
8の電位よりトランジスタ15の閾値電圧(V THP )分
だけ高くなり、約電源電圧V DD となる。すなわち、ノー
ド19の電位はトランジスタ12がオフすることによ
り、電源電圧V DD 以上とならないように設定される。ま
た、トランジスタ12がオフしているため、トランジス
タ15が仮に導通した場合においても、トランジスタ1
5、16を介して貫通電流が流れることはない。
Vで、入力ノード11に5.0 Vの電圧が入力された場
合、トランジスタ13のソースとトランジスタ15、1
6のゲートが接続されたノード18の電位は、VDD=3.
0 Vからトランジスタ13の閾値電圧(VTHN )分下が
っている。このため、トランジスタ16はオン、トラン
ジスタ15はオフとなり、出力ノード17からは0Vが
出力される。このとき、トランジスタ12のゲートには
5.0 Vが印加されるため、このトランジスタ12はオフ
であり、トランジスタ12のドレインとトランジスタ1
5のソースが接続されたノード19の電位は、ノード1
8の電位よりトランジスタ15の閾値電圧(V THP )分
だけ高くなり、約電源電圧V DD となる。すなわち、ノー
ド19の電位はトランジスタ12がオフすることによ
り、電源電圧V DD 以上とならないように設定される。ま
た、トランジスタ12がオフしているため、トランジス
タ15が仮に導通した場合においても、トランジスタ1
5、16を介して貫通電流が流れることはない。
【0012】一方、入力ノード11に0Vが入力された
場合、前記ノード18の電位は0Vとなり、トランジス
タ16はオフ、トランジスタ12およびトランジスタ1
5はオンとなる。したがって、出力ノード17からは電
源電圧VDDが出力される。
場合、前記ノード18の電位は0Vとなり、トランジス
タ16はオフ、トランジスタ12およびトランジスタ1
5はオンとなる。したがって、出力ノード17からは電
源電圧VDDが出力される。
【0013】上記実施例によれば、入力ノード11に例
えば0Vから電源電圧VDDより高い5.0 Vの振幅の信号
が入力された場合においても、出力ノード17から0〜
3.0V(VSS〜VDD)の信号を出力することができ、確
実にレベル変換できる。 また、入力信号がハイレベルの
場合、トランジスタ12がオフしているため、仮にトラ
ンジスタ15がオンした場合においても、トランジスタ
15、16を介して貫通電流が流れることを防止でき
る。このため、エンハンスメント型のトランジスタのみ
によって回路を構成でき、しかも、各トランジスタの閾
値電圧はデプレッション型トランジスタを使用する場合
に比べて厳密に設定する必要がない。したがって、設計
マージンを増大できるとともに、各トランジスタの閾値
電圧の制御が容易であるため、製造工程を削減でき、コ
ストの高騰を抑えることができる。 尚、この回路の動作
マージンは、トランジスタ13とトランジスタ16の閾
値電圧の和(2V THN )が電源電圧V DD 以下であればよ
いため、容易に設計できる。 また、各トランジスタのゲ
ート・ソース間、ゲート・ドレイン間、ドレイン・ソー
ス間の電圧は電源電圧V DD 以上とはならないため、各ト
ランジスタの信頼性を保障できる。
えば0Vから電源電圧VDDより高い5.0 Vの振幅の信号
が入力された場合においても、出力ノード17から0〜
3.0V(VSS〜VDD)の信号を出力することができ、確
実にレベル変換できる。 また、入力信号がハイレベルの
場合、トランジスタ12がオフしているため、仮にトラ
ンジスタ15がオンした場合においても、トランジスタ
15、16を介して貫通電流が流れることを防止でき
る。このため、エンハンスメント型のトランジスタのみ
によって回路を構成でき、しかも、各トランジスタの閾
値電圧はデプレッション型トランジスタを使用する場合
に比べて厳密に設定する必要がない。したがって、設計
マージンを増大できるとともに、各トランジスタの閾値
電圧の制御が容易であるため、製造工程を削減でき、コ
ストの高騰を抑えることができる。 尚、この回路の動作
マージンは、トランジスタ13とトランジスタ16の閾
値電圧の和(2V THN )が電源電圧V DD 以下であればよ
いため、容易に設計できる。 また、各トランジスタのゲ
ート・ソース間、ゲート・ドレイン間、ドレイン・ソー
ス間の電圧は電源電圧V DD 以上とはならないため、各ト
ランジスタの信頼性を保障できる。
【0014】図2はこの発明の第2の実施例を示すもの
である。図2において、図1と同一部分には同一符号を
付し、異なる部分についてのみ説明する。
である。図2において、図1と同一部分には同一符号を
付し、異なる部分についてのみ説明する。
【0015】前記トランジスタ12のドレインには、P
チャネルトランジスタ21のドレインが接続されてい
る。このトランジスタ21のソースおよびゲートは電源
VDDに接続されている。また、前記トランジスタ13の
ソースには、Pチャネルトランジスタ22のドレインが
接続されている。このトランジスタ22のソースおよび
ゲートは電源VDDに接続されている。
チャネルトランジスタ21のドレインが接続されてい
る。このトランジスタ21のソースおよびゲートは電源
VDDに接続されている。また、前記トランジスタ13の
ソースには、Pチャネルトランジスタ22のドレインが
接続されている。このトランジスタ22のソースおよび
ゲートは電源VDDに接続されている。
【0016】上記構成において、トランジスタ21はト
ランジスタ12を保護し、トランジスタ22はトランジ
スタ16を保護している。すなわち、ノード19の電位
は、トランジスタ15、出力ノード17を介してリーク
し、接地レベルまで低下する可能性を有している。この
場合、入力ノード11に高電位が印加されると、トラン
ジスタ12のゲート・ドレイン間の電圧が許容値以上と
なることがある。そこで、トランジスタ21によってノ
ード19の電位、即ち、トランジスタ12のドレインの
電位が、トランジスタ21の閾値電圧(VTHN )以下に
低下しないようにしている。したがって、トランジスタ
12を保護することができる。
ランジスタ12を保護し、トランジスタ22はトランジ
スタ16を保護している。すなわち、ノード19の電位
は、トランジスタ15、出力ノード17を介してリーク
し、接地レベルまで低下する可能性を有している。この
場合、入力ノード11に高電位が印加されると、トラン
ジスタ12のゲート・ドレイン間の電圧が許容値以上と
なることがある。そこで、トランジスタ21によってノ
ード19の電位、即ち、トランジスタ12のドレインの
電位が、トランジスタ21の閾値電圧(VTHN )以下に
低下しないようにしている。したがって、トランジスタ
12を保護することができる。
【0017】また、ノード18の電位はトランジスタ1
3を介して入力ノード11から印加される電荷によって
上昇することがある。この場合、トランジスタ16のゲ
ート・ソース間の電圧が許容値以上となることがある。
そこで、トランジスタ22によってノード18の電位、
即ち、トランジスタ16のゲート・ソース間の電位がト
ランジスタ22の閾値電圧(VTHP )以上に上昇しない
ようにしている。したがって、トランジスタ16を保護
することができる。この実施例によれば、一層回路の信
頼性を向上できる。尚、この発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の要旨を変えない範囲にお
いて、種々変形実施可能なことは勿論である。
3を介して入力ノード11から印加される電荷によって
上昇することがある。この場合、トランジスタ16のゲ
ート・ソース間の電圧が許容値以上となることがある。
そこで、トランジスタ22によってノード18の電位、
即ち、トランジスタ16のゲート・ソース間の電位がト
ランジスタ22の閾値電圧(VTHP )以上に上昇しない
ようにしている。したがって、トランジスタ16を保護
することができる。この実施例によれば、一層回路の信
頼性を向上できる。尚、この発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の要旨を変えない範囲にお
いて、種々変形実施可能なことは勿論である。
【0018】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、電源電圧より高い電圧が入力された場合においもレ
ベル変換でき、しかも、1種類のトランジスタのみによ
って構成することができ、設計マージンを増大できると
ともに、製造工程を削減でき、コストの高騰を抑えるこ
とが可能なレベル変換回路を提供できる。
ば、電源電圧より高い電圧が入力された場合においもレ
ベル変換でき、しかも、1種類のトランジスタのみによ
って構成することができ、設計マージンを増大できると
ともに、製造工程を削減でき、コストの高騰を抑えるこ
とが可能なレベル変換回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す回路図。
【図2】この発明の第2の実施例を示す回路図。
【図3】従来のレベル変換回路を示す回路図。
【符号の説明】 11…入力ノード、12、15…Pチャネルトランジス
タ、13、16…Nチャネルトランジスタ、14…CM
OSインバータ回路、17…出力ノード。
タ、13、16…Nチャネルトランジスタ、14…CM
OSインバータ回路、17…出力ノード。
Claims (2)
- 【請求項1】 ゲートが信号入力端に接続され、電流通
路の一端が第1の電位に接続された第1導電型の第1の
トランジスタと、 電流通路の一端が前記第1のトランジスタの電流通路の
他端に接続され、電流通路の他端が出力端に接続された
第1導電型の第2のトランジスタと、 電流通路の一端が前記出力端に接続され、電流通路の他
端が第2の電位に接続された第2導電型の第1のトラン
ジスタと、 ゲートが前記第1の電位に接続され、電流通路の一端が
前記信号入力端に接続され、他端が前記第1導電型の第
2のトランジスタのゲート、および第2導電型の第1の
トランジスタのゲートに接続された第2導電型の第2の
トランジスタと、 を具備することを特徴とするレベル変換回路。 - 【請求項2】 ゲートが信号入力端に接続され、電流通
路の一端が第1の電位に接続された第1導電型の第1の
トランジスタと、 電流通路の一端が前記第1のトランジスタの電流通路の
他端に接続され、電流通路の他端が出力端に接続された
第1導電型の第2のトランジスタと、 電流通路の一端が前記出力端に接続され、電流通路の他
端が第2の電位に接続された第2導電型の第1のトラン
ジスタと、 ゲートが前記第1の電位に接続され、電流通路の一端が
前記信号入力端に接続され、他端が前記第1導電型の第
2のトランジスタのゲート、および第2導電型の第1の
トランジスタのゲートに接続された第2導電型の第2の
トランジスタと、 電流通路の一端およびゲートに前記第1の電位が接続さ
れ、電流通路の他端が前記第1導電型の第1のトランジ
スタの電流通路の他端に接続された第2導電型の第3の
トランジスタと、 電流通路の一端およびゲートに前記第1の電位が接続さ
れ、電流通路の他端が前記第2導電型の第2のトランジ
スタの電流通路の他端に接続された第1導電型の第3の
トランジスタと、 を具備することを特徴とするレベル変換回路。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4062508A JP2567179B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | レベル変換回路 |
KR1019930003875A KR930020850A (ko) | 1992-03-18 | 1993-03-15 | 레벨 변환회로 |
US08/435,325 US5495185A (en) | 1992-03-18 | 1995-05-05 | CMOS level conversion circuit with input protection |
KR2019970002225U KR0122246Y1 (ko) | 1992-03-18 | 1997-02-14 | 레벨변환회로 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4062508A JP2567179B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | レベル変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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