JP2789911B2 - Level conversion circuit - Google Patents

Level conversion circuit

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JP2789911B2 JP4042644A JP4264492A JP2789911B2 JP 2789911 B2 JP2789911 B2 JP 2789911B2 JP 4042644 A JP4042644 A JP 4042644A JP 4264492 A JP4264492 A JP 4264492A JP 2789911 B2 JP2789911 B2 JP 2789911B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレベル変換回路に関し、
特にエミッタ結合論理(ECL)回路の論理レベルを他
の論理レベルに変換する回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level conversion circuit,
In particular, it relates to a circuit for converting a logic level of an emitter-coupled logic (ECL) circuit to another logic level.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3はECL回路からトランジスタ・ト
ランジスタ・論理(TTL)回路への信号電圧のレベル
変換に用いられるレベル変換回路の一例の回路図であ
る。入力電圧V1,反転入力電圧V2を入力して、TT
Lインバータ6のインバータ入力端子7にレベル変換出
力電圧V3を供給するこのレベル変換回路は、ベースが
それぞれ入力端子1,反転入力端子2に接続されコレク
タが共にVC電源端子4に接続されエミッタがそれぞれ
抵抗R1,および抵抗部9aの抵抗Rの一端に接続され
た入力,反転入力トランジスタQ1,Q2と、抵抗R1
の残る一端にアノード側が接続された2直列のダイオー
ド抵抗11と、電流入力ダイオードD1のアノードがダ
イオード抵抗11のカソードに接続し電流出力トランジ
スタQ3のコレクタが抵抗部9aのダイオードD2のカ
ソードに接続しダイオードD1のカソードと出力トラン
ジスタQ3のエミッタが共に接地端子5に接続されたカ
レントミラー回路10とを有している。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a level conversion circuit used for level conversion of a signal voltage from an ECL circuit to a transistor / transistor / logic (TTL) circuit. Inputting the input voltage V1 and the inverted input voltage V2,
This level conversion circuit for supplying the level conversion output voltage V3 to the inverter input terminal 7 of the L inverter 6 has a base connected to the input terminal 1 and an inverting input terminal 2 respectively, a collector connected to the VC power supply terminal 4 and an emitter connected respectively. Input and inverting input transistors Q1 and Q2 connected to the resistor R1 and one end of the resistor R of the resistor section 9a;
A diode resistor 11 connected in series with the anode end connected to the other end, an anode of the current input diode D1 is connected to the cathode of the diode resistor 11, and a collector of the current output transistor Q3 is connected to the cathode of the diode D2 of the resistor 9a. It has a current mirror circuit 10 in which the cathode of the diode D1 and the emitter of the output transistor Q3 are both connected to the ground terminal 5.

【0003】次段のTTLインバータ6は、インバータ
入力端子7にレベル変換出力電圧V3を入力してショッ
トキートランジスタQ4などで論理処理されてインバー
タ出力電圧V8をインバータ出力端子8から出力する。
The TTL inverter 6 of the next stage inputs the level conversion output voltage V3 to the inverter input terminal 7, performs logical processing on the Schottky transistor Q4 and the like, and outputs the inverter output voltage V8 from the inverter output terminal 8.

【0004】次に図3の回路の動作について図4を用い
て説明する。ここで、端子4,5の電位をそれぞれV
C,GNDとし、入力端子1および反転入力端子2に入
力される電圧V1,V2の高レベルをVC、低レベルを
(VC−W)、即ちレベル変換回路の前段回路のECL
出力電圧の論理振幅をWとする。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. Here, the potentials of the terminals 4 and 5 are
C and GND, the high level of the voltages V1 and V2 input to the input terminal 1 and the inverting input terminal 2 is VC, and the low level is (VC-W), that is, the ECL of the circuit preceding the level conversion circuit.
The logical amplitude of the output voltage is W.

【0005】いま時点t1までの入力電圧V1が高レベ
ルのVCの時に、入力トランジスタQ1,抵抗R1とダ
イオード抵抗11を通ってカレントミラー回路10のダ
イオードD1に入力する高レベル電流をIHとおくと、
IHは(VC−4VF)/R1となる。ここでトランジ
スタQ1のベース・エミッタ電圧および各ダイオードの
順電圧降下電圧が全て等しい値VFであると仮定してい
る。この時反転入力トランジスタQ2および抵抗部9a
を流れるカレントミラー電流IMは入力電流IHと同じ
値となる。
When the input voltage V1 up to time t1 is a high level VC, a high level current input to the diode D1 of the current mirror circuit 10 through the input transistor Q1, the resistor R1 and the diode resistor 11 is set to IH. ,
IH is (VC-4VF) / R1. Here, it is assumed that the base-emitter voltage of the transistor Q1 and the forward voltage drop voltage of each diode are all the same value VF. At this time, the inverting input transistor Q2 and the resistor 9a
Has the same value as the input current IH.

【0006】従って、レベル変換出力端子3の電圧V3
は低レベル変換出力電圧VOLとなり、その電圧VOL
は、反転入力電圧V2は低レベルの(VC−W)が入力
されるので、その電圧VOLは、(VC−W)−VF−
R・IH−VF=〔1−(R/R1)〕VC−W+
〔(4R/R1)−2〕VFとなる。
Therefore, the voltage V3 of the level conversion output terminal 3
Becomes the low level conversion output voltage VOL, and the voltage VOL
Since the inverted input voltage V2 is a low level (VC-W), the voltage VOL is (VC-W) -VF-
R.IH-VF = [1- (R / R1)] VC-W +
[(4R / R1) -2] VF.

【0007】次に時点t2になって、入力電圧V1,V
2のレベルが前述の状態から反転し、入力電圧V1が
(VC−W)と低く、反転入力電圧V2がVCとなる
と、カレントミラー回路10の低レベル入力電流ILは
〔(VC−W)−4VF〕/R1となる。前述と同様に
して、この時のレベル変換出力端子3の電圧V3は高レ
ベル変換出力電圧VOHとなり、その電圧VOHは(V
C−VF−R・IL−VF)=〔1−(R/R1)〕V
C+(R/R1)W+〔(4R/R1)−2〕VFとな
る。
Next, at time t2, the input voltages V1, V
2 is inverted from the state described above, and when the input voltage V1 is as low as (VC-W) and the inverted input voltage V2 is at VC, the low-level input current IL of the current mirror circuit 10 becomes [(VC-W)- 4VF] / R1. Similarly to the above, the voltage V3 of the level conversion output terminal 3 at this time becomes the high level conversion output voltage VOH, and the voltage VOH is (V
C-VF-R.IL-VF) = [1- (R / R1)] V
C + (R / R1) W + [(4R / R1) -2] VF.

【0008】通常、ダイオード電圧VFは0.8
〔V〕、ECLの典型的な論理振幅Wは0.8〔V〕、
そして電源電圧VCは5.0〔V〕であり、抵抗Rおよ
びR1を等しい値に設定すると、前述の低レベル変換出
力電圧VOLは0.8〔V〕、高レベル変換出力電圧V
OHは2.4〔V〕となり、これらの値はTTL信号電
圧の入力規格に適合し、次段のTTLインバータ6を駆
動するのに適している。
Normally, the diode voltage VF is 0.8
[V], a typical logic amplitude W of ECL is 0.8 [V],
The power supply voltage VC is 5.0 [V], and when the resistors R and R1 are set to the same value, the above-mentioned low-level conversion output voltage VOL becomes 0.8 [V] and the high-level conversion output voltage V
OH becomes 2.4 [V], and these values conform to the input standard of the TTL signal voltage, and are suitable for driving the TTL inverter 6 in the next stage.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレベル
変換回路においては、入力電圧の周波数が高くて電圧の
変化が急峻な場合には、カレントミラー回路の動作が追
従できなくなる等の理由により、低レベル変換出力電圧
が設計論理値よりも上昇してしまうので、レベル変換出
力電圧におけるデューティ比が変動し、ひいては次段の
TTL回路が誤動作を引き起こすという問題があった。
In the above-described conventional level conversion circuit, if the frequency of the input voltage is high and the voltage changes steeply, the operation of the current mirror circuit cannot be followed. Since the low-level converted output voltage rises above the design logical value, the duty ratio of the level-converted output voltage fluctuates, and the next-stage TTL circuit may malfunction.

【0010】また、一般的な回路定数を用いると高レベ
ル変換出力電圧は2.4〔V〕程度にしか上らないた
め、TTL回路以外の高レベルしきい値電圧がより高
い、例えばCMOSインバータ回路を駆動できなくなっ
た。
When a general circuit constant is used, the high-level conversion output voltage is only about 2.4 [V], so that the high-level threshold voltage other than the TTL circuit is higher, for example, a CMOS inverter. The circuit can no longer be driven.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のレベル変換回路
は、ベースがそれぞれ入力端子,反転入力端子に接続さ
れコレクタが共に高位側電源端子に接続されエミータが
それぞれ抵抗および抵抗部の一端に接続された入力およ
び反転入力トランジスタと、分圧点Nを介して前記抵抗
の他端と接地端子間に接続された分圧抵抗と、ベースが
前記分圧点に接続されエミッタが前記接地端子に接続さ
れコレクタがレベル変換出力端子を介して前記抵抗部の
他端に接続された出力トランジスタとを含んで構成され
ている。
A level conversion circuit according to the present invention has a base connected to an input terminal and an inverting input terminal, a collector connected to a higher power supply terminal, and an emulator connected to one end of a resistor and one end of a resistor, respectively. Input and inverting input transistors, a voltage dividing resistor connected between the other end of the resistor and a ground terminal via a voltage dividing point N, a base connected to the voltage dividing point, and an emitter connected to the ground terminal. And a collector including an output transistor connected to the other end of the resistor section via a level conversion output terminal.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例の回路図である。本実
施例のレベル変換回路は、図3に示した従来のレベル変
換回路のダイオード抵抗11と抵抗部9aのダイオード
D2を除去し、かつカレントミラー回路10の入力ダイ
オードD1を分圧抵抗R2に置換し出力トランジスタQ
3のベースに分圧点Nの電圧を供給するものである。な
おTTLインバータ6は従来と同一である。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. The level conversion circuit of the present embodiment eliminates the diode resistor 11 and the diode D2 of the resistor 9a of the conventional level conversion circuit shown in FIG. 3, and replaces the input diode D1 of the current mirror circuit 10 with a voltage dividing resistor R2. Output transistor Q
3 is supplied with the voltage at the voltage dividing point N. The TTL inverter 6 is the same as the conventional one.

【0013】次に、図1の回路の動作について図2の電
圧波形図を用いて説明する。図3に示した従来例で説明
したように、電源端子4,5の電圧をそれぞれVC,G
NDとし、入力電圧V1および反転入力電圧V2の高レ
ベルをVC、その低レベルを(VC−W)、即ち前段回
路のECLの論理振幅をWと仮定する。
Next, the operation of the circuit of FIG. 1 will be described with reference to the voltage waveform diagram of FIG. As described in the conventional example shown in FIG. 3, the voltages of the power supply terminals 4 and 5 are changed to VC and G, respectively.
Suppose that the high level of the input voltage V1 and the inverted input voltage V2 is VC, and the low level thereof is (VC-W), that is, the logic amplitude of the ECL of the preceding circuit is W.

【0014】まず時点t1以前に、入力電圧V1が高レ
ベルでVCの時には、入力トランジスタQ1側に流れる
電流I1の高入力電流IHは(VC−VF)/(R1+
R2)となる。この場合に、反転入力トランジスタQ2
側を流れる電流I2は出力トランジスタQ3のベース・
エミッタ電圧VB3で決定され、その電圧VB3は高入
力電流IHと分圧抵抗R2の積であるI2は式(1)で
示される。
First, before the time point t1, when the input voltage V1 is at the high level and at the level VC, the high input current IH of the current I1 flowing to the input transistor Q1 side is (VC-VF) / (R1 +
R2). In this case, the inverting input transistor Q2
The current I2 flowing through the base of the output transistor Q3
The voltage VB3 is determined by the emitter voltage VB3, and the voltage VB3 is a product of the high input current IH and the voltage dividing resistor R2.

【0015】またこの電流I2が抵抗Rを流れると、反
転入力電圧(VC−W),反転入力トランジスタQ2の
ベース・エミッタ間電圧VF,抵抗Rの電圧降下VRお
よびPN接合電流式からレベル変換出力電圧V3の低レ
ベル変換出力電圧VLが式(2)で求められる。また、
上述の入力・反転入力電圧V1,V2が時点t2で反転
した場合は、高レベル変換出力電圧VHが式(3)で求
められる。
When the current I2 flows through the resistor R, the inverted input voltage (VC-W), the base-emitter voltage VF of the inverting input transistor Q2, the voltage drop VR of the resistor R, and the PN junction current formula are used to obtain a level conversion output. The low-level conversion output voltage VL of the voltage V3 is obtained by Expression (2). Also,
When the above-described input / inverted input voltages V1 and V2 are inverted at the time point t2, the high-level converted output voltage VH is obtained by Expression (3).

【0016】[0016]

【数1】 (Equation 1)

【0017】以上説明したように、本実施例のレベル変
換回路は、高レベルがVCで低レベルが(VC−W)の
ECL電圧レベルを、高レベル変換電圧VHが式(3)
で示される値でかつ低レベルが変換電圧VLが式(2)
で示される値のTTL電圧用のレベルに変換する。
As described above, in the level conversion circuit of the present embodiment, the ECL voltage level whose high level is VC and the low level is (VC-W) is expressed by the equation (3).
The conversion voltage VL is a value represented by the following expression and the low level is expressed by the equation (2)
Is converted to the level for the TTL voltage of the value indicated by.

【0018】次に一例を示すと、前述の従来例で説明し
たように、全てのダイオード順電圧VFを0.8
〔V〕,ECLの典型的な論理振幅Wを0.8〔V〕そ
して電源電圧VCを5.0〔V〕とすると、PN接合の
飽和電流ISを集積回路上で得られる一般的な値であり
3・〔10のマイナス18乗〕アンペアと仮定する。ま
た、抵抗R,R1,R2の値をそれぞれ4〔KΩ〕,1
5〔KΩ〕,15〔KΩ〕と設定すると、式(2),
(3)よりVLが−23.1〔V〕,VHは4.2
〔V〕と計算される。
Next, as an example, as described in the aforementioned conventional example, all the diode forward voltages VF are set to 0.8.
[V], assuming that the typical logic amplitude W of ECL is 0.8 [V] and the power supply voltage VC is 5.0 [V], the saturation current IS of the PN junction is a general value obtained on an integrated circuit. And is assumed to be 3. [10 minus the 18th power] amperes. The values of the resistors R, R1 and R2 are set to 4 [KΩ] and 1
When 5 [KΩ] and 15 [KΩ] are set, Equation (2),
From (3), VL is -23.1 [V] and VH is 4.2.
[V] is calculated.

【0019】ここでVLの計算上の値は負の値である
が、実際にはGND以下にならない。従って、この例の
場合は、高レベル変換出力電圧VHが4.2〔V〕、低
レベル変換出力電圧VLが0〔V〕のレベルを有するレ
ベル変換出力電圧V3が得られる。よって、後段にはT
TL回路のみならずCMOS回路をも接続して高周波で
も駆動できることになる。
Here, the calculated value of VL is a negative value, but does not actually fall below GND. Therefore, in the case of this example, a level converted output voltage V3 having a high level converted output voltage VH of 4.2 [V] and a low level converted output voltage VL of 0 [V] is obtained. Therefore, T
It is possible to drive at a high frequency by connecting not only a TL circuit but also a CMOS circuit.

【0020】ここで、第1の実施例の図1の抵抗部9と
して、従来と同じ抵抗部9aに置換すれば高レベル電圧
が高くなり過ないようにVFだけ抑制できる。また抵抗
部9の抵抗Rに並列に容量を接続すれば、変換出力電圧
V3の立上り,立下りのエッジを加速できる。
Here, if the resistor 9 of the first embodiment shown in FIG. 1 is replaced by the same resistor 9a as in the prior art, only VF can be suppressed so that the high level voltage does not become too high. If a capacitor is connected in parallel with the resistor R of the resistor section 9, the rising and falling edges of the converted output voltage V3 can be accelerated.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば異な
るレベルの論理回路間のレベル調整をするレベル変換回
路において、レベル変換出力電圧の高・低レベルをそれ
ぞれ低位側電源電圧および接地点電位に近ずけることが
出来るため、高周波応答が良くなるという効果を有す
る。
As described above, according to the present invention, in the level conversion circuit for adjusting the level between logic circuits of different levels, the high and low levels of the level conversion output voltage are respectively reduced to the lower power supply voltage and the ground potential. , Which has the effect of improving the high-frequency response.

【0022】またTTL回路以外の高レベルしきい値電
圧がより高い、例えばCMOS回路といった回路をも駆
動できるという効果も有する。
Also, there is an effect that a circuit such as a CMOS circuit having a higher high-level threshold voltage other than the TTL circuit can be driven.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の回路の動作を説明するための各電圧の波
形図である。
FIG. 2 is a waveform chart of each voltage for explaining the operation of the circuit of FIG. 1;

【図3】従来のレベル変換回路の一例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a conventional level conversion circuit.

【図4】図3の回路の動作を説明するための各信号の波
形図である。
FIG. 4 is a waveform chart of each signal for explaining the operation of the circuit of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 反転入力端子 3 レベル変換出力端子 4 VC電源端子 5 接地端子 6 TTLインバータ 7 インバータ入力端子 8 インバータ出力端子 9 抵抗部 N 分圧点 Q1 入力トランジスタ Q2 反転入力トランジスタ Q3 出力トランジスタ R1,R 抵抗 R2 分圧抵抗 V1 入力電圧 V2 反転入力電圧 V3 レベル変換出力電圧 VC 電源電圧 GND 接地点電位 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Inverting input terminal 3 Level conversion output terminal 4 VC power supply terminal 5 Grounding terminal 6 TTL inverter 7 Inverter input terminal 8 Inverter output terminal 9 Resistor part N Voltage dividing point Q1 Input transistor Q2 Inverting input transistor Q3 Output transistor R1, R Resistance R2 Voltage dividing resistor V1 Input voltage V2 Inverting input voltage V3 Level conversion output voltage VC Power supply voltage GND Ground potential

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ベースがそれぞれ入力端子,反転入力端
子に接続されコレクタが共に高位側電源端子に接続され
エミッタがそれぞれ抵抗および抵抗部の一端に接続され
た入力および反転入力トランジスタと、分圧点Nを介し
て前記抵抗の他端と接地端子間に接続された分圧抵抗
と、ベースが前記分圧点に接続されエミッタが前記接地
端子に接続されコレクタがレベル変換出力端子を介して
前記抵抗部の他端に接続された出力トランジスタとを含
むことを特徴とするレベル変換回路。
An input and inverting input transistor having a base connected to an input terminal and an inverting input terminal, a collector connected to a higher power supply terminal, and an emitter connected to one end of a resistor and one end of a resistor, respectively; A voltage dividing resistor connected between the other end of the resistor and a ground terminal via N; a base connected to the voltage dividing point; an emitter connected to the ground terminal; and a collector connected via a level conversion output terminal. An output transistor connected to the other end of the unit.
【請求項2】 抵抗部が、抵抗,または抵抗とダイオー
ドの順直列回路、または抵抗とコンデンサが並列回路で
あることを特徴とする請求項1記載のレベル変換回路。
2. The level conversion circuit according to claim 1, wherein the resistor section is a resistor, a series circuit of a resistor and a diode, or a parallel circuit of a resistor and a capacitor.
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