JP2963192B2 - Level conversion circuit - Google Patents

Level conversion circuit

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JP2963192B2
JP2963192B2 JP2323809A JP32380990A JP2963192B2 JP 2963192 B2 JP2963192 B2 JP 2963192B2 JP 2323809 A JP2323809 A JP 2323809A JP 32380990 A JP32380990 A JP 32380990A JP 2963192 B2 JP2963192 B2 JP 2963192B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジタル回路において、論理レベルの低
レベルが電圧源VSS(例えば0V)よりも高い信号(例え
ば0V〜+5VのCMOSレベル)を、論理レベルの高レベルが
VSSよりも低い信号(例えば−0.8V〜−1.6VのECLレベ
ル)に変換するレベル変換回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a digital circuit which outputs a signal (for example, a CMOS level of 0 V to +5 V) whose logic level is higher than a voltage source VSS (for example, 0 V). The high level of the logic level
The present invention relates to a level conversion circuit for converting a signal lower than VSS (for example, an ECL level of -0.8 V to -1.6 V).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第14図は、TTLレベル(+0.4V〜+2.4V)の信号をECL
レベル(−0.8V〜−1.6V)の信号に変換する従来例の回
路図(特開平2−1610,図2)、第15図はそのブロック
図である。高電位電圧源VCC(+5V)と第1の低電位電
圧源VSS(0V)を電源とする、TTL入力を受けるバッファ
11と、VSSよりも低電位な第2の低電位電圧源VEE(−5.
2V)とVCCとを電源とするレベルシフト回路12と、VSSと
VEEとを電源とするスイッチ回路13と信号振幅レギュレ
ータ14から構成される。バッファ11は、入力の高レベル
電圧VIH、低レベル電圧VILに対応してVSS≦VL<VH≦VCC
を満たす高レベル電圧VH、低レベル電圧VLを生成する回
路であり、レベルシフト回路12は、VHとVLに対応して
VH′=VH−ΔV,VL′=VL−ΔV,(VEE<VL′<VREF<VS
S)をスイッチ回路に伝達する回路であり、スイッチ回
路13は、エミッタカップル型の電流切替え回路であり、
信号振幅レギュレータ14は、スイッチ回路13の出力信号
をECLの論理振幅に増幅してドライバ回路に伝達する回
路である。
Fig. 14 shows a TTL level (+ 0.4V to + 2.4V) signal
FIG. 15 is a circuit diagram of a conventional example for converting a signal into a signal of a level (-0.8 V to -1.6 V) (JP-A-2-1610, FIG. 2), and FIG. 15 is a block diagram thereof. TTL input buffer powered by high potential voltage source VCC (+ 5V) and first low potential voltage source VSS (0V)
11 and a second low-potential voltage source VEE lower in potential than VSS (−5.
2V) and VCC as power supplies, and VSS and
It comprises a switch circuit 13 powered by VEE and a signal amplitude regulator 14. The buffer 11 has a voltage VSS ≦ V L <V H ≦ VCC corresponding to the input high-level voltage V IH and low-level voltage V IL.
Is a circuit that generates a high-level voltage VH and a low-level voltage VL that satisfy the following conditions. The level shift circuit 12 corresponds to VH and VL.
V H '= V H -ΔV, V L' = V L -ΔV, (VEE <V L '<V REF <VS
S) to the switch circuit, and the switch circuit 13 is an emitter-coupled current switching circuit.
The signal amplitude regulator 14 is a circuit that amplifies an output signal of the switch circuit 13 to a logical amplitude of ECL and transmits the signal to a driver circuit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来例の回路では、スイッチ回路13と信号振幅レギュ
レータ14が常に電流を消費するので消費電力が大きくな
る問題点があった。また、スイッチ回路13が信号振幅レ
ギュレータ14とVEEの間に接続されているので、TTL入力
を受けるバッファ11の出力信号の振幅中心からスイッチ
回路13の入力信号の振幅中心までのレベル差が大きく、
信号のレベルシフト量が大きかった。このため、レベル
シフト回路12の素子数が多く、占有面積が大きくなるだ
けでなく、ダイオードを多く用いることにより寄生容量
が増加して伝搬遅延時間が大きくなる問題があった。
In the circuit of the conventional example, there is a problem that the power consumption increases because the switch circuit 13 and the signal amplitude regulator 14 always consume current. Also, since the switch circuit 13 is connected between the signal amplitude regulator 14 and VEE, the level difference from the amplitude center of the output signal of the buffer 11 receiving the TTL input to the amplitude center of the input signal of the switch circuit 13 is large,
The level shift amount of the signal was large. Therefore, there is a problem that not only the number of elements of the level shift circuit 12 is large and the occupied area is large, but also the parasitic capacitance is increased and the propagation delay time is increased by using many diodes.

本発明の目的は、従来技術での上記問題点を解決し、
高速で消費電力が小さく占有面積が小さい、CMOSレベル
からECLレベルに変換するレベル変換回路を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to solve the above problems in the prior art,
It is an object of the present invention to provide a level conversion circuit for converting from a CMOS level to an ECL level which is high speed, consumes little power, and occupies a small area.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明の請求項1では、
(イ)入力信号が低レベルのときオン、高レベルのとき
オフとなるスイッチ回路と、(ロ)その両端の電圧が、
入力信号が高レベルのときはほぼVSSとなり低レベルの
ときはVSSより一定の電圧だけ高いレベルとなる信号振
幅レギュレータとが直列状に、高電位電圧源VCCと上記
電圧源VSSとの間に接続され、(ハ)VCCと、電位がVSS
より低い第2の低電位電圧源VEEとの間に配置され、信
号のレベルを一定の電圧値だけシフトするレベルシフト
回路の入力側に上記信号振幅レギュレータの出力端子を
接続し、(ニ)このレベルシフト回路の出力をドライバ
回路に入力して、このドライバ回路から出力を取り出す
構成とする。
In order to achieve the above object, in claim 1 of the present invention,
(A) a switch circuit that turns on when the input signal is at a low level and turns off when the input signal is at a high level;
When the input signal is at a high level, it is almost VSS, and when it is at a low level, a signal amplitude regulator that is higher than VSS by a certain voltage is connected in series between the high-potential voltage source VCC and the above voltage source VSS. (C) VCC and potential are VSS
The output terminal of the signal amplitude regulator is connected to the input side of a level shift circuit that is arranged between the lower second low-potential voltage source VEE and shifts the signal level by a constant voltage value. The output of the level shift circuit is input to a driver circuit, and the output is extracted from the driver circuit.

また、請求項2では、VCCとスイッチ回路との間、ま
たはスイッチ回路と信号振幅レギュレータとの間に、抵
抗体または定電流回路よりなるバイアス電流制限回路を
接続する構成とする。
According to a second aspect of the present invention, a bias current limiting circuit including a resistor or a constant current circuit is connected between the VCC and the switch circuit or between the switch circuit and the signal amplitude regulator.

〔作用〕[Action]

入力信号の高レベル、低レベルに応じてオン/オフす
るスイッチ回路を介して信号振幅レギュレータに流れる
電流がオン/オフされるので消費電力が小さくなる。バ
イアス電流制限回路によって信号振幅レギュレータに流
れる電流を制限することで、消費電力はさらに小さくな
る。入力信号に応じてオン/オフするスイッチ回路とVS
Sとの間に信号振幅レギュレータを接続しているので、
レベルシフト量が小さく、少ない素子数でレベルシフト
回路を構成でき、占有面積が小さく、寄生容量が小さ
く、伝搬遅延時間が小さくなる。
Since the current flowing to the signal amplitude regulator is turned on / off via a switch circuit that turns on / off according to the high level and the low level of the input signal, power consumption is reduced. The power consumption is further reduced by limiting the current flowing to the signal amplitude regulator by the bias current limiting circuit. Switch circuit that switches on / off according to input signal and VS
Since the signal amplitude regulator is connected between S and
The level shift amount is small, the level shift circuit can be configured with a small number of elements, the occupied area is small, the parasitic capacitance is small, and the propagation delay time is short.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明請求項1のレベル変換回路の第1の
実施例図であり、第2図はそのブロック図である。この
回路は、CMOSレベルの信号をECLレベルに変換するもの
である。pチャネル型MOS FET(以下pMOSた略す)M1
ソース端子を高電位電圧源VCCに接続し、nチャネル型M
OS FET(以下nMOSと略す)M2のソース端子を第1の低
電位電圧源VSSに接続し、M2のドレイン端子P2をM1のド
レイン端子に接続する。M1とM2のゲート端子を共通接続
してP1とし、この端子P1にCMOSレベルの入力信号を与え
る。ダイオードD1の負ノードをVSSに接続し、D1の正ノ
ードをP2に接続する。npn型トランジスタQ1のコレクタ
端子をVCCに接続しベース端子をP2に接続し、エミッタ
端子P3を抵抗R1を介してVSSよりも電位が低い第2の低
電位電圧源VEEに接続する。npn型トランジスタQ2のコレ
クタ端子をVSSに接続し、ベース端子をP3に接続する。Q
2のエミッタ端子P4はレベル変換回路の出力端子であ
る。M1はスイッチ回路1を構成し、M2,D1は信号振幅レ
ギュレータ2を構成し、Q1,R1はレベルシフト回路3を
構成し、Q2は出力ドライバ回路4を構成する。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a level conversion circuit according to claim 1 of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram thereof. This circuit converts a CMOS level signal to an ECL level. The p-channel type MOS FET (abbreviated was less pMOS) source terminal of M 1 is connected to the high potential voltage source VCC, n-channel type M
(Hereinafter referred to as nMOS) OS FET the source terminal of M 2 is connected to the first low-potential voltage source VSS, a drain terminal connected P 2 of M 2 to the drain terminal of M 1. And P 1 are connected in common gate terminal of M 1 and M 2, giving a CMOS level input signal to the terminal P 1. Connect the negative node of the diode D 1 to VSS, it connects the positive node of D 1 to P 2. The connect the collector terminal of the npn-type transistors Q 1 to VCC base terminal connected to the P 2, potential than VSS is connected to a lower second low potential voltage source VEE and emitter terminals P 3 via a resistor R 1 . Connect the collector terminal of the npn transistor Q 2 to VSS, connects the base terminal to P 3. Q
Second emitter terminal P 4 is an output terminal of the level conversion circuit. M 1 constitutes a switch circuit 1, M 2 and D 1 constitute a signal amplitude regulator 2, Q 1 and R 1 constitute a level shift circuit 3, and Q 2 constitutes an output driver circuit 4.

第3図を用いて本実施例の回路の動作を説明する。入
力信号 がCMOSの低レベルの時M1はオンしM2はオフするので、VC
CからM1,D1を通ってVSSに至る電流経路ができる。この
とき、D1は順方向に電圧がかかるのでP2の電位 は、ダイオードの順方向電圧をVAC(約0.8V)としてVSS
+VACとなる。Q1の順方向ベース・エミッタ電圧を とすると、一般に なので、Q1のエミッタ端子P3の電位 となる。従って、Q2のエミッタ端子即ち出力端子P4の電
は、Q2の順方向ベース・エミッタ電圧を とすると、 となり、ECLの高レベルとなる。入力信号 がCMOSの高レベルの時、M1はオフするのでVCCからVSSに
電流は流れない。一方、M2がオンするためQ1のベース端
子はVSSに短絡され、電位はVSS(=0V)と等しくなる。
このとき、Q1のエミッタ端子P3の電位 となる。従って、Q2のエミッタ端子P4の電位即ち出力電
となり、ECLの低レベルとなる。本実施例のレベル変換
回路はダイオードをもちいたクランプ回路によってECL
の論理振幅を得ている。この回路では、VCCからVSSに電
流が流れるのは高レベルを出力するときだけなので、ク
ランプ回路のバイアス電流をI1、高レベルを出力する時
間を低レベルを出力する時間の比をσ:1−σ(0≦σ≦
1)とすると、消費電力W1はσ×I1×(VCC−VSS)とな
る。信号振幅レギュレータをクランプ回路の代わりに差
動増幅回路で構成すると、定常電流がI0のとき消費電力
W0はI0×(VCC−VSS)となる。I1=I0とするとW1はW0
σ倍になりデューティー比50%(σ=0.5)のとき約1/2
の低電力化が可能となる特徴がある。また、信号振幅レ
ギュレータがスイッチ回路とVSSの間に接続されている
ので信号のレベルシフト量が小さく、レベルシフト回路
を少ない素子数で構成できるから占有面積が小さくなる
効果がある。同時に、信号経路に付随する静電容量が減
少するので伝搬遅延時間が小さくなる効果がある。
The operation of the circuit of this embodiment will be described with reference to FIG. input signal Since There M 1 when the low-level CMOS turns on M 2 is turned off, VC
There is a current path from C through M 1 and D 1 to VSS. In this case, D 1 is because it takes a forward voltage of the P 2 potential It is, VSS a forward voltage of the diodes as V AC (approximately 0.8 V)
+ V AC . A forward base-emitter voltage of Q 1 Then, in general So, the potential of the emitter terminal P 3 of Q 1 Becomes Thus, the emitter terminal or the output terminal P 4 potential Q 2 ' Is, the forward base-emitter voltage of Q 2 Then It becomes a high level of ECL. input signal There at high levels of CMOS, M 1 no current flows from VCC to VSS so off. On the other hand, the base terminal for Q 1 for M 2 is turned on, is short-circuited to VSS, the potential becomes equal to VSS (= 0V).
At this time, the potential of the emitter terminal P 3 of Q 1 Becomes Therefore, the potential that is, the output voltage of the emitter terminal P 4 Q 2 ' And the ECL is at a low level. The level conversion circuit of the present embodiment uses a diode-based clamp circuit to control ECL.
Is obtained. In this circuit, the current flows from VCC to VSS only when outputting a high level, so the ratio of the bias current of the clamp circuit to I 1 and the time to output the high level to the time to output the low level is σ: 1 −σ (0 ≦ σ ≦
Assuming 1), the power consumption W1 is σ × I 1 × (VCC−VSS). When the signal amplitude regulator constituting a differential amplifier circuit in place of the clamp circuit, the power consumption when the constant current is I 0
W 0 is I 0 × (VCC−VSS). If I 1 = I 0 , W 1 becomes σ times W 0 and becomes about 1/2 when the duty ratio is 50% (σ = 0.5).
Is characterized in that the power consumption can be reduced. Further, since the signal amplitude regulator is connected between the switch circuit and the VSS, the level shift amount of the signal is small, and the level shift circuit can be configured with a small number of elements. At the same time, the capacitance associated with the signal path is reduced, which has the effect of reducing the propagation delay time.

第4図は、本発明請求項1に対する第2の実施例であ
る。この回路は、第1図の回路に於てレベルシフト回路
の抵抗R1をnpn型トランジスタQ3と抵抗R3による定電流
回路に置き換えた回路である。第1図に於て、Q1のベー
スエミッタ間順方向電圧を ベース電圧を とすると、R1を流れる電流 となる。これに対し、第4図の回路ではQ3のベースエミ
ッタ間順方向電圧を ベース電圧をVCSとすると、R3を流れる電流 となる。VCSを小さくすることによって、 よりも小さくすることができる。従って、消費電力を小
さくするために と同程度にしようとするとき、R3はR1よりも小さい値に
することが可能である。R3を小さくすることによってQ2
のベース周りの抵抗とベースの寄生容量の時定数を小さ
くできるから、更に高速な動作が可能となる効果があ
る。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. This circuit is a circuit obtained by replacing the constant current circuit a resistor R 1 and the npn transistor Q 3 by the resistance R 3 of the level shift circuit At a circuit of FIG. 1. In FIG. 1 , the forward voltage between the base and the emitter of Q1 is Base voltage When the current flowing through R 1 Becomes In contrast, the base-emitter forward voltage of Q 3 are in the circuit of Figure 4 When the base voltage is V CS , the current flowing through R 3 Becomes By reducing V CS , Can be smaller than Therefore, to reduce power consumption R 3 can be smaller than R 1 . Q 2 by reducing R 3
Since the time constant of the resistance around the base and the parasitic capacitance of the base can be reduced, there is an effect that higher-speed operation is possible.

第5図は、本発明の請求項2に対する第1の実施例図
であり、第6図はそのブロック図である。この回路は、
第4図の回路に於てM2のドレイン端子P2とM1のドレイン
端子の間に抵抗R2を接続した回路である。M1はスイッチ
回路を構成し、R2はバイアス電流制限回路を構成し、
M2,D1は信号振幅レギュレータを構成し、Q1,Q3,R3はレ
ベルシフト回路を構成し、Q2は出力ドライバ回路を構成
する。
FIG. 5 is a diagram of a first embodiment according to claim 2 of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram thereof. This circuit is
Fourth At a circuit diagram of a circuit connected to the resistor R 2 between the drain terminals of the P 2 and M 1 of M 2. M 1 constitutes a switch circuit, R 2 constitutes a bias current limiting circuit,
M 2 and D 1 constitute a signal amplitude regulator, Q 1 , Q 3 and R 3 constitute a level shift circuit, and Q 2 constitutes an output driver circuit.

入力信号 がCMOSの低レベルの時M1はオンしM2はオフするので、VC
CからM1,R2,D1を通ってVSSに至る電流経路ができる。M1
のオン抵抗を の順方向電圧をVACとすると、D1を流れる電流 となる。R2を接続しない場合の電流 を小さくすることができ、第4図の回路よりも消費電力
を削減することが可能となる効果がある。
input signal Since There M 1 when the low-level CMOS turns on M 2 is turned off, VC
There is a current path from C through M 1 , R 2 , D 1 to VSS. M 1
The on-resistance of When the forward voltage of V is V AC , the current flowing through D 1 Becomes Current when R 2 is not connected Has the effect of reducing power consumption compared to the circuit of FIG.

第7図は、本発明の請求項2に対する第2の実施例図
であり、第8図はそのブロック図である。この回路は、
第4図の回路に於てVCCとM1のソース端子の間にpMOS,
M3,M4及び定電流源ICSOによって構成するカレントミラ
ー型定電流回路を接続したものである。このカレントミ
ラー型定電流回路は、第5図に於けるR2と同様に、バイ
アス電流を制限し消費電力を小さくする効果がある。M1
はスイッチ回路を構成し、M2,D1は信号振幅レギュレー
タを構成し、Q1,Q3,R3はレベルシフト回路を構成し、Q2
は出力ドライバ回路を構成する。入力信号 がCMOSの低レベルの時M1はオンしM2はオフするので、VC
CからM3,M1,D1を通ってVSSに至る電流経路ができ、D1
正ノードの電位は約0.8Vになる。入力信号 がCMOSレベルの高レベルの時M1はオフするので、VCCか
らVSSに電流は流れず、M2はオンしD1の正ノードはVSSに
短絡され電位は0Vになる。このようにして、D1の正ノー
ドに接続したQ1のベース端子の電位が定まる。第5図の
回路では、R2を接続することによって消費電力を小さく
しているが、Q1のベースの寄生容量とR2の時定数が大き
くなるため高速動作の妨げとなる。第7図の回路では、
電流を制限しつつQ1のベースまわりの抵抗が、M3および
M1のオン抵抗またはM2のオン抵抗であり、これはR2と比
べて小さいのでQ1のベース周りの時定数を小さくでき、
低電力化と高速化を両立させることが可能となる効果が
ある。
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment according to claim 2 of the present invention, and FIG. 8 is a block diagram thereof. This circuit is
PMOS between the source terminal VCC and M 1 At a circuit of FIG. 4,
A current mirror type constant current circuit constituted by M 3 and M 4 and a constant current source I CSO is connected. The current mirror type constant current circuit, as well as in R 2 in FIG. 5, there is an effect of reducing power consumption by limiting the bias current. M 1
Constitutes a switch circuit, M 2 and D 1 constitute a signal amplitude regulator, Q 1 , Q 3 and R 3 constitute a level shift circuit, and Q 2
Constitutes an output driver circuit. input signal Since There M 1 when the low-level CMOS turns on M 2 is turned off, VC
A current path is formed from C to VSS through M 3 , M 1 , and D 1, and the potential at the positive node of D 1 is about 0.8 V. input signal There Since M 1 is turned off when a high level of CMOS level, VSS no current flows from VCC, M 2 is a positive node is shorted to the VSS potential of turns D 1 becomes 0V. In this way, the potential of the base terminal for Q 1 connected to the positive node of D 1 is determined. In the circuit of FIG. 5, but to reduce the power consumption by connecting the R 2, which hinders high-speed operation for the time constant increases in the base of the parasitic capacitance and R 2 in Q 1. In the circuit of FIG.
Resistance around the base for Q 1 while limiting the current, M 3 and
An on resistance or on-resistance of the M 2 of M 1, which can reduce the time constant around the base for Q 1 is smaller as compared with R 2,
There is an effect that it is possible to achieve both low power and high speed.

第9図は、本発明の請求項2に対する第3の実施例で
ある。この回路は、第7図の回路に於てクランプダイオ
ードD1の代わりに第4のnpn型トランジスタQ4と第4,第
5の抵抵抗R4,R5による定電圧回路をP2とVSSの間に接続
したものである。Q4のベースエミッタ間順方向電圧を とすると、入力信号 がCMOSの低レベルの時M1はオンしVCCからM3,M1,R4,R5
びQ4を介してVSSにいたる電流経路ができる。Q4のベー
ス端子P5の電位 だから、R5を流れる電流 となり、Q4のコレクタ端子P2の電位 になる。入力信号 がCMOSの高レベルの時M1はオフするので、VCCからVSSに
電流は流れず、M2がオンしQ4のコレクタ端子P2はVSSに
短絡され電位は0Vになる。このようにして、Q5のコレク
タ端子に接続したQ1のベース端子の電位が定まり、その
電圧振幅 と等しい振幅がレベルシフトされて出力端子に現れる。
すなわち、第9図の回路ではR4/R5の比を変えることに
よって出力振幅をベースエミッタ順方向電圧以上の任意
の値に定めることができる効果がある。
FIG. 9 shows a third embodiment according to claim 2 of the present invention. This circuit, instead of the clamping diode D 1 At a circuit of FIG. 7 and a fourth npn-type transistor Q 4 fourth and fifth resistors resistor R 4, a constant-voltage circuit according to R 5 P 2 and VSS It is connected between. The base-emitter forward voltage of Q 4 Then the input signal There M 1 when the low-level CMOS can M 3, M 1, R 4 , R 5 and a current path leading to VSS through Q 4 from turned VCC. Potential of base terminal P 5 of Q 4 So, the current flowing through R 5 And the potential of the collector terminal P 2 of Q 4 become. input signal There Since M 1 is turned off when the high level of CMOS, VSS no current flows from VCC, the potential collector terminal P 2 of M 2 is turned on Q 4 are shorted to VSS becomes 0V. In this way, Sadamari potential of the base terminal for Q 1 connected to the collector terminal of Q 5, the voltage amplitude thereof The amplitude equal to is level-shifted and appears at the output terminal.
That is, the circuit of FIG. 9 has an effect that the output amplitude can be set to an arbitrary value equal to or higher than the base emitter forward voltage by changing the ratio of R 4 / R 5 .

第10図は、本発明の請求項2に対する第4の実施例で
ある。本回路は、第5図の回路においてQ3,R3と並列にp
MOSと抵抗からなる能動負荷を接続し、高速な出力プル
ダウンを実現する回路である。pMOSM6のソース端子をQ2
のベース端子P3に接続し、M6のドレイン端子を抵抗R6
介してVEEに接続する。npn型トランジスタQ5のコレクタ
端子を高電位電圧源VCCに接続し、Q5のエミッタ端子を
レベルシフトを介してM6のゲート端子P6に接続する。Q5
のベース端子は、抵抗R1とR1′との接続点P5に接続す
る。
FIG. 10 shows a fourth embodiment according to claim 2 of the present invention. The circuit, p parallel to the Q 3, R 3 in the circuit of Figure 5
This circuit connects an active load consisting of a MOS and a resistor to achieve high-speed output pull-down. Connect the source terminal of pMOSM 6 to Q 2
Connected to the base terminal P 3, via a resistor R 6 to the drain terminal of M 6 is connected to VEE. Connect the collector terminal of the npn transistor Q 5 to the high potential voltage source VCC, the emitter terminal of Q 5 through the level shift is connected to a gate terminal P 6 of M 6. Q 5
The base terminal of is connected to a resistor R 1 and the connection point P 5 and R 1 '.

第11図を用いて第10図回路の動作を説明する。入力端
子P1に第11図の のような信号が入力されるとき、P2,P3,P4の各電圧波形
は、第1図の回路の場合と同様に のようになる。いま、R1,R1′の比を1−δ:δとする
と、P5の電位は、 で表されるようになる。すなわち、P1にCMOSの低レベル
が印加されるとき、M1はオン、M2はオフし、 となる。M6の閾値電圧をVth6とすると、 ならばM6はオフしており、VCCからQ1のコレクタ端子を
介してVEEに流れる電流の経路はR1だけである。従っ
て、R1を大きくすることによって流れる電流を少なくで
き、消費電力を低減できる。P1にCMOSの高レベルが印加
されるとき、M1はオフ、M2はオンするので となり第1図の回路と同様に出力電圧 はECLの低レベルになる。R1:R1′=1−δ:δなので、 となり、P6の電位の変化量 は、 となる。レベルシフト回路の端子P6の電位 の波形は第11図のように をレベルシフトしたものになる。
The operation of the circuit in FIG. 10 will be described with reference to FIG. Input terminal P 1 When a signal such as is input, the respective voltage waveforms of P 2 , P 3 , and P 4 are the same as in the circuit of FIG. become that way. Now, the ratio of R 1, R 1 '1- δ: When [delta], the potential of the P 5 is Will be represented by That is, when the low level of the CMOS is applied to P 1, M 1 is turned on, M 2 is turned off, Becomes If the threshold voltage of M 6 is V th6 , If M 6 is turned off, the path of the current flowing to VEE through a collector terminal for Q 1 from the VCC is only R 1. Therefore, it is possible to reduce the current flowing by increasing the R 1, power consumption can be reduced. When the P 1 higher levels of CMOS is applied, M 1 is turned off, since M 2 is turned on And the output voltage is the same as in the circuit of FIG. Goes low on ECL. Since R 1 : R 1 ′ = 1−δ: δ, Next, the amount of change in potential of the P 6 Is Becomes The potential of the terminal P 6 of the level shift circuit The waveform of Is level-shifted.

となるようにδを定めることができ、 をみたすときM6はオンする。M6がオンすると、P3からVE
Eに流れる電流の経路はR6とR3の並列になり、Q2のベー
ス端子周りのインピーダンスが下がるため出力のプルダ
ウンが高速に行われる効果がある。
Δ can be determined so that M 6 is turned on when the meet. When the M 6 is turned on, VE from P 3
Path of the current flowing in the E becomes parallel R 6 and R 3, a pull-down output for the impedance around the base terminal Q 2 'is reduced there is an effect to be performed at high speed.

第12図は、本発明の請求項3に対する第1の実施例で
ある。この回路は、第7図の回路に於てクランプダイオ
ードD1の代わりに抵抗R40による増幅回路をP2とVSSの間
に接続したものである。入力信号 がCMOSの低レベルの時M1はオンしVCCからR40を介してVS
Sにいたる電流経路ができる。R40を流れる電流 は電流制限回路によって決まる電流ICSにほぼ等しく、Q
1のコレクタ端子P2の電位 になる。入力信号 がCMOSの高レベルの時M1はオフするので、VCCからVSSに
電流は流れず、M2はオンしQ1のコレクタ端子P2はVSSに
短絡され電位は0Vになる。このようにして、Q3のコレク
タ端子に接続したQ2のベース端子の電位が定まり、その
電圧振幅R40×ICSと等しい振幅がレベルシフトされて出
力端子に現れる。すなわち、第12図の回路ではR40とICS
のいずれかまたは両方を調整することによって出力振幅
を電源電圧(VCC−VSS)以下の任意の値に定めることが
できる効果がある。
FIG. 12 is a first embodiment according to claim 3 of the present invention. This circuit is an amplifier circuit according to a resistor R 40 in place of the clamping diode D 1 At a circuit of Figure 7 is connected between the P 2 and VSS. input signal VS but M 1 when the low-level CMOS from turns VCC through R 40
A current path to S is created. Current through R 40 Is approximately equal to the current I CS determined by the current limit circuit, and Q
1 Collector terminal P 2 potential become. input signal There Since M 1 is turned off when the high level of CMOS, VSS no current flows from VCC, M 2 is the collector terminal P 2 is short-circuited to the VSS potential of turns Q 1 is becomes 0V. In this way, Sadamari the potential of the base terminal of Q 2 to which is connected to the collector terminal of Q 3, appears at the output terminal an amplitude equal to its voltage amplitude R 40 × I CS is level shifted. That is, in the circuit of FIG. 12, R 40 and I CS
By adjusting one or both of the above, the output amplitude can be set to an arbitrary value equal to or less than the power supply voltage (VCC-VSS).

第13図は、本発明の請求項3に対する第2の実施例で
ある。この回路は、第5図の回路に於てクランプダイオ
ードD1の代わりに抵抗R40をP2とVSSの間に接続したもの
である。入力信号 がCMOSの低レベルの時M1はオンしVCCからM1,R2,R40を介
してVSSにいたる電流経路ができる。M1のオン抵抗を とするとR40を流れる電流 となり、Q1のコレクタ端子P2の電位 となる。入力信号 がCMOSの高レベルの時M1はオフするので、VCCからVSSに
電流は流れず、M2はオンしQ1のコレクタ端子P2はVSSに
短絡され電位は0Vになる。このようにして、Q3のコレク
タ端子に接続したQ2のベース端子の電位が定まり、その
電圧振幅 と等しい振幅がレベルシフトされて出力端子に現れる。
すなわち、第13図の回路では の比を変えることによって出力振幅をVCCより小さい任
意の値に定めることができる効果がある。
FIG. 13 shows a second embodiment according to claim 3 of the present invention. This circuit is a resistor R 40 in place of the clamping diode D 1 At a circuit of Figure 5 is connected between the P 2 and VSS. input signal There M 1 when the low-level CMOS can M 1, R 2, a current path leading to via R 40 VSS from turns VCC. M 1 ON resistance Then the current flowing through R 40 And the potential of the collector terminal P 2 of Q 1 Becomes input signal There Since M 1 is turned off when the high level of CMOS, VSS no current flows from VCC, M 2 is the collector terminal P 2 is short-circuited to the VSS potential of turns Q 1 is becomes 0V. In this way, Sadamari the potential of the base terminal of Q 2 to which is connected to the collector terminal of Q 3, the voltage amplitude thereof The amplitude equal to is level-shifted and appears at the output terminal.
That is, in the circuit of FIG. By changing the ratio, the output amplitude can be set to an arbitrary value smaller than VCC.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、次のような効果を発揮させることが
できる。
According to the present invention, the following effects can be exerted.

(1)スイッチ回路によって信号振幅レギュレータに流
れる電流をオン/オフするので、消費電力が小さい。
(1) Since the current flowing through the signal amplitude regulator is turned on / off by the switch circuit, power consumption is small.

(2)バイアス電流制限回路によって信号振幅レギュレ
ータに流れる電流を制限するので、消費電力が小さい。
(2) Since the current flowing through the signal amplitude regulator is limited by the bias current limiting circuit, power consumption is small.

(3)ECL出力振幅を生成する信号振幅レギュレータを
ダイオードによるクランプ回路で構成しているため、占
有面積が小さい。
(3) The occupied area is small because the signal amplitude regulator for generating the ECL output amplitude is constituted by a diode clamp circuit.

(4)ECL出力振幅を生成する信号振幅レギュレータを
抵抗による増幅回路で構成するため占有面積が小さく、
かつ、信号振幅レギュレータに流れる電流をバイアス電
流制限回路で一定にすることによって必要十分な出力振
幅を確保できる。
(4) The occupied area is small because the signal amplitude regulator that generates the ECL output amplitude is composed of an amplifier circuit using resistors.
In addition, a necessary and sufficient output amplitude can be secured by making the current flowing through the signal amplitude regulator constant by the bias current limiting circuit.

(5)ECL出力振幅を生成する信号振幅レギュレータを
バイポーラトランジスタと抵抗による定電圧回路で構成
するので、必要十分な出力振幅を確保できる。
(5) Since the signal amplitude regulator for generating the ECL output amplitude is constituted by a constant voltage circuit using bipolar transistors and resistors, a necessary and sufficient output amplitude can be secured.

(6)信号振幅レギュレータをスイッチ回路とVSSの間
に接続しているのでレベルシフト量が小さく、少ない素
子数でレベルシフト回路を構成できるから、占有面積が
小さく、かつ、寄生容量が小さく伝搬遅延時間が小さく
なる効果がある。
(6) Since the signal amplitude regulator is connected between the switch circuit and the VSS, the level shift amount is small, and the level shift circuit can be configured with a small number of elements. Therefore, the occupied area is small, the parasitic capacitance is small, and the propagation delay is small. This has the effect of reducing time.

(7)レベルシフト回路の負荷抵抗と並列に能動負荷を
接続することによって、高速な出力プルダウンが可能と
なる。
(7) By connecting an active load in parallel with the load resistance of the level shift circuit, high-speed output pull-down becomes possible.

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

第1図は本発明請求項1の第1の実施例回路図、第2図
はそのブロック図、第3図は第1図回路の動作説明図、
第4図は請求項1の第2の実施例回路図、第5図は本発
明請求項2の第1の実施例回路図、第6図はそのブロッ
ク図、第7図は請求項2の第2の実施例回路図、第8図
はそのブロック図、第9図は請求項2の第3の実施例回
路図、第10図は請求項2の第4の実施例回路図、第11図
はその動作説明図、第12図、第13図はそれぞれ本発明請
求項3の第1,第2の実施例回路図、第14図は従来例の回
路図、第15図はそのブロック図である。 〔符号の説明〕 1,13……スイッチ回路 2,14……信号振幅レギュレータ 3,12……レベルシフト回路 4……出力ドライバ回路 5……バイアス電流制限回路 11……TTL入力を受けるバッファ
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram thereof, FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram of a second embodiment of claim 1, FIG. 5 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram thereof, and FIG. FIG. 8 is a block diagram thereof, FIG. 9 is a circuit diagram of a third embodiment of claim 2, FIG. 10 is a circuit diagram of a fourth embodiment of claim 2, FIG. FIGS. 12 and 13 are circuit diagrams of the first and second embodiments of the present invention, FIG. 14 is a circuit diagram of a conventional example, and FIG. 15 is a block diagram thereof. It is. [Explanation of Symbols] 1,13 Switch circuit 2,14 Signal amplitude regulator 3,12 Level shift circuit 4 Output driver circuit 5 Bias current limiting circuit 11 Buffer receiving TTL input

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】論理レベルの低レベル側の電位が第1の低
電位電圧源VSSより高い2値ディジタル信号を入力に受
けて、高レベル側の電位が上記電圧源VSSより低い2値
論理レベルを持つディジタル信号に変換して出力するレ
ベル変換回路において、(イ)入力信号が低レベルのと
きオン、高レベルのときオフとなるスイッチ回路と、
(ロ)その両端の電圧が、入力信号が高レベルのときは
ほぼVSSとなり低レベルのときはVSSより一定の電圧だけ
高いレベルとなる信号振幅レギュレータとが直列状に、
高電位電圧源VCCと上記電圧源VSSとの間に接続され、
(ハ)上記電圧源VCCと、電位が上記電圧源VSSより低い
第2の低電位電圧源VEEとの間に配置されて、信号のレ
ベルを一定の電圧値だけシフトするレベルシフト回路の
入力側に上記信号振幅レギュレータの出力端子を接続
し、(ニ)このレベルシフト回路の出力をドライバ回路
に入力して、該ドライバ回路から出力を取り出すことを
特徴とするレベル変換回路。
1. A binary logic signal having a low-level potential higher than a first low-potential voltage source VSS at its input and a high-level potential lower than the voltage source VSS. A level conversion circuit for converting the input signal into a digital signal having the following.
(B) A signal amplitude regulator in which the voltage at both ends becomes almost VSS when the input signal is at a high level and becomes higher by a certain voltage than VSS when the input signal is at a low level, in series,
Connected between the high potential voltage source VCC and the voltage source VSS,
(C) an input side of a level shift circuit that is arranged between the voltage source VCC and a second low-potential voltage source VEE whose potential is lower than the voltage source VSS and shifts the level of a signal by a constant voltage value; An output terminal of the signal amplitude regulator, and (d) an output of the level shift circuit is input to a driver circuit, and an output is taken out from the driver circuit.
【請求項2】請求項1記載の高電位電圧源VCCとスイッ
チ回路との間、または、スイッチ回路と信号振幅レギュ
レータとの間に、抵抗体または定電流回路よりなるバイ
アス電流制限回路を接続したことを特徴とするレベル変
換回路。
2. A bias current limiting circuit comprising a resistor or a constant current circuit is connected between the high potential voltage source VCC according to claim 1 and a switch circuit or between the switch circuit and a signal amplitude regulator. A level conversion circuit characterized in that:
【請求項3】請求項2記載の信号振幅レギュレータを抵
抗体で置き換えたことを特徴とするレベル変換回路。
3. A level conversion circuit, wherein the signal amplitude regulator according to claim 2 is replaced by a resistor.
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