JP2979623B2 - Level shift circuit - Google Patents

Level shift circuit

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレベルシフト回路に関する。The present invention relates to a level shift circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のレベルシフト回路は、第4図に第1の従来例が
示されるように、PチャネルMOSトランジスタ37とNチ
ャネルMOSトランジスタ40により構成されるインバータ
出力段を有し、インバータ回路として、PチャネルMOS
トランジスタ35および36と、NチャネルMOSトラジスタ3
8および39と、インバータ34をとを備えて構成されてい
る。
The conventional level shift circuit has an inverter output stage composed of a P-channel MOS transistor 37 and an N-channel MOS transistor 40, as shown in FIG. MOS
Transistors 35 and 36 and N-channel MOS transistor 3
8 and 39, and an inverter 34.

NチャネルMOSトランジスタ38および39のゲートに
は、それぞれ、内部から端子57を介して供給される低電
圧レベル信号104と、インバータ34を介する相補信号が
入力されている。本回路においては、二つのNチャネル
MOSトランジスタ38および39を制御することにより、相
対するPチャネルMOSトランジスタ35および36のゲート
電位を変化させ、高電圧レベル信号を得ている。従っ
て、PチャネルMOSトランジスタ35および36に対して、
NチャネルMOSトランジスタ38および39は駆動力の可成
り高い素子が使用される。このような回路は、一般に相
補型レベルシフト回路と呼ばれている。
The gates of the N-channel MOS transistors 38 and 39 are supplied with a low-voltage level signal 104 supplied from the inside via the terminal 57 and a complementary signal via the inverter 34, respectively. In this circuit, two N channels
By controlling the MOS transistors 38 and 39, the gate potentials of the opposing P-channel MOS transistors 35 and 36 are changed to obtain a high voltage level signal. Therefore, for the P-channel MOS transistors 35 and 36,
As the N-channel MOS transistors 38 and 39, elements having a considerably high driving force are used. Such a circuit is generally called a complementary level shift circuit.

また、従来、第5図に示される第2の従来例のよう
に、バイアス回路を備えたコンパレータ回路により、低
電圧レベル信号106を高電圧レベル信号107に変換するレ
ベルシフト回路も使用されている。本回路においては、
PチャネルMOSトランジスタ41および42を含むバイアス
回路43と、NチャネルMOSトランジスタ49および50の定
電流源と、PチャネルMOSトランジスタ44および45を含
むカレントミラー回路により構成されるコンパレータ回
路に対して、一方の入力としては内部からの低電圧レベ
ル信号106が入力され、他方の入力としては端子58より
所定の基準電圧Vrが入力される。この場合、端子60を介
して入力される低電圧レベル信号106の電圧レベルV
bが、前記基準電圧Vrよりも低いときに高電圧レベルが
得られる。
Conventionally, as in the second conventional example shown in FIG. 5, a level shift circuit for converting a low voltage level signal 106 into a high voltage level signal 107 by a comparator circuit having a bias circuit is also used. . In this circuit,
One of a bias circuit 43 including P-channel MOS transistors 41 and 42, a constant current source of N-channel MOS transistors 49 and 50, and a comparator circuit including a current mirror circuit including P-channel MOS transistors 44 and 45. as the input is an input low voltage level signal 106 from the interior, the other input of the predetermined reference voltage V r from the terminal 58 is inputted. In this case, the voltage level V of the low voltage level signal 106 input via the terminal 60
A high voltage level is obtained when b is lower than the reference voltage Vr .

第6図(a),(b)および(c)に示されるのは、
前述の二つの従来例における、低電圧レベル信号に対す
る出力信号波形を示す図である。第6図(a)は、それ
ぞれの従来例における低電圧レベル信号104/106を示
し、第6図(b)および(c)は、それぞれ第2および
第1の従来例における高電圧レベルの出力信号107およ
び105の波形を示している。
FIGS. 6 (a), (b) and (c) show:
FIG. 11 is a diagram showing output signal waveforms for a low voltage level signal in the above two conventional examples. FIG. 6 (a) shows the low voltage level signals 104/106 in each conventional example, and FIGS. 6 (b) and (c) show the high voltage level outputs in the second and first conventional examples, respectively. The waveforms of the signals 107 and 105 are shown.

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

上述した従来のレベルシフト回路においては、第4図
に示される第1の従来例の場合には、レベルシフト部を
形成するPチャネルMOSトランジスタの駆動能力を上げ
ると、当該PチャネルMOSトランジスタのゲートにドレ
インが接続されているNチャネルMOSトランジスタの駆
動能力を、より一層大きくする必要があり、このため、
この回路構成による場合には、NチャネルMOSトランジ
スタの構成としては、可成り大きな面積を必要とすると
いう欠点があり、また、下記に記載する欠点がある。
In the above-described conventional level shift circuit, in the case of the first conventional example shown in FIG. 4, when the driving capability of the P-channel MOS transistor forming the level shift portion is increased, the gate of the P-channel MOS transistor is increased. It is necessary to further increase the driving capability of the N-channel MOS transistor whose drain is connected to
In the case of this circuit configuration, the configuration of the N-channel MOS transistor has a drawback that a considerably large area is required, and has the following drawbacks.

また、第5図に示される第2の従来例の場合には、MO
Sトランジスタを飽和領域において使用しているため
に、低電圧レベル信号106に対する増幅率が高くなって
いるので、各MOSトラジスタ、特に、NチャネルMOSトラ
ンジスタを大きくする必要がないが、下記の問題点があ
る。
In the case of the second conventional example shown in FIG.
Since the S transistor is used in the saturation region, the amplification factor for the low voltage level signal 106 is high. Therefore, it is not necessary to increase the size of each MOS transistor, especially the N-channel MOS transistor. There is.

第6図(b)および(c)に示される、低電圧レベル
信号入力に対する出力信号波形を示す図より明らかなよ
うに、第4図の第1の従来例の場合(第6図(c)を参
照)においては、入力に対する出力信号105の変化が遅
いので、過渡的に出力回路に大きな貫通電流が流れると
いう欠点があり、第5図の第2の従来例の場合(第6図
(b)を参照)には、入力に対する出力信号107の変化
は速いが、定常的に流れる電流が大きいという欠点があ
る。
As is apparent from FIGS. 6 (b) and 6 (c) showing the output signal waveforms corresponding to the low voltage level signal input, the case of the first conventional example of FIG. 4 (FIG. 6 (c)) 5), the output signal 105 changes slowly with respect to the input, so that there is a disadvantage that a large through current flows transiently through the output circuit. In the case of the second conventional example shown in FIG. 5 (see FIG. 6 (b)). ) Has a disadvantage that the output signal 107 changes rapidly with respect to the input, but the current flowing constantly is large.

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

本発明のレベルシフト回路は、内部低電圧レベル信号
を高電圧レベル信号に変換するレベルシフト部と、前記
高電圧レベル信号を外部に出力する外部出力部とを含む
レベルシフト回路において、前記低電圧レベル信号が変
化する前後の時間帯において、所定の制御信号を出力す
るタイミング発生回路と、前記制御信号を受けて、閉路
または開路の何れかの状態に制御される複数のスイッチ
と、前記複数のスイッチの閉路または開路の状態に応じ
て、前記低電圧レベル信号の変化に対応して前記高出力
レベル信号の出力を変化させる場合には、応答速度の速
いコンパレータ回路として回路構成され、前記高出力レ
ベル信号の出力値保持期間においては、相補型レベルシ
フト回路として回路構成されるレベルシフト部と、を備
えて構成される。
The level shift circuit of the present invention is a level shift circuit including: a level shift unit that converts an internal low voltage level signal into a high voltage level signal; and an external output unit that outputs the high voltage level signal to the outside. In a time zone before and after the level signal changes, a timing generation circuit that outputs a predetermined control signal, a plurality of switches that are controlled to a closed circuit or an open circuit in response to the control signal, and the plurality of switches. When the output of the high output level signal is changed in response to the change of the low voltage level signal in accordance with the closed or open state of the switch, the high output level signal is configured as a comparator circuit having a fast response speed. And a level shift unit configured as a complementary level shift circuit during the output value holding period of the level signal.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第1
図は、本発明の第1の実施例の回路図である。第1図に
示されるように、本実施例は、インバータ1と、基準電
圧発生回路2と、スイッチ3〜9と、PMOSトランジスタ
10〜12と、NMOSトランジスタ13〜16と、タイミング発生
回路17とを備えて構成される。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. First
FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this embodiment includes an inverter 1, a reference voltage generation circuit 2, switches 3 to 9, a PMOS transistor
10 to 12, NMOS transistors 13 to 16, and a timing generation circuit 17.

第1図において、低電圧レベル信号101の変化に同期
して、タイミング発生回路17においては、各スイッチに
対する所定の制御信号が生成され、それぞれのスイッチ
に、対応するタイミングにおいて送出される。この制御
信号がLレベルの場合には、スイッチ4,6,7および9は
開路となり、スイッチ3,5および8は閉路となるように
制御される。この実施例においては、コンパレータ回路
は従来例と同様であり、低電圧レベル信号の入力に対す
る応答は速くなる。
In FIG. 1, in synchronization with the change of the low voltage level signal 101, a predetermined control signal for each switch is generated in the timing generation circuit 17 and transmitted to each switch at the corresponding timing. When the control signal is at the L level, the switches 4, 6, 7 and 9 are controlled to be open and the switches 3, 5 and 8 are controlled to be closed. In this embodiment, the comparator circuit is the same as the conventional one, and the response to the input of the low voltage level signal is fast.

従って、タイミング発生回路17より出力される制御信
号は、低電圧レベル信号が変化する時の前後における適
当な時間帯において、Lレベルに設定される。制御信号
がHレベルの場合、スイッチ4,6,7および9は閉路とな
り、スイッチ3,5および8は開路となる。このスイッチ
の動作を介して、本回路構成においては、前述の相補型
のレベルシフト回路と同等となり、入力に対する応答速
度は遅いが、定常電流は流れない。
Therefore, the control signal output from the timing generation circuit 17 is set to the L level in an appropriate time zone before and after the low voltage level signal changes. When the control signal is at the H level, the switches 4, 6, 7, and 9 are closed, and the switches 3, 5, and 8 are open. Through the operation of this switch, this circuit configuration is equivalent to the above-described complementary level shift circuit, and the response speed to the input is slow, but no steady current flows.

従って、入力信号の変化に対応して出力信号を変化さ
せる場合には、応答速度の速いコンパレータ回路を構成
し、出力値保持期間においては、相補型レベルシフト回
路を構成することになる。
Therefore, when an output signal is changed in response to a change in an input signal, a comparator circuit having a high response speed is formed, and a complementary level shift circuit is formed during an output value holding period.

本発明の構成においては、相補型レベルシフト回路を
出力値保持期間においてのみ使用する形態をとっている
ため、PチャネルMOSトランジスタ10および11に対し
て、NチャネルMOSトランジスタの駆動能力を大きくす
る必要がなく、同一駆動能力を得る場合については、所
要のMOSトランジスタの占有面積としては小さくてもよ
い。また、各スイッチは、電位の伝達用として使用さ
れ、流れる電流が僅少であるため、最小設計サイズのMO
Sトランジスタ等により構成することが可能である。
In the configuration of the present invention, since the complementary level shift circuit is used only during the output value holding period, it is necessary to increase the driving capability of the N-channel MOS transistors with respect to the P-channel MOS transistors 10 and 11. However, when the same driving capability is obtained, the required occupation area of the MOS transistor may be small. Also, each switch is used for transmitting potential and the current flowing is small, so the minimum design size of MO
It can be configured by an S transistor or the like.

第2図(a),(b)および(c)は、本実施例にお
ける各部の信号波形を示す図で、第2図(a)は、端子
51から入力される入力信号101、第2図(b)は、端子5
3における高電圧レベルの出力信号103、そして第2図
(c)は、タイミング発生回路17から出力されるHレベ
ルおよびLレベルを含む制御信号を示している。なお、
Vbは低電圧レベル信号101の電圧レベル、Vrは端子52か
ら入力される基準電圧である。
2 (a), 2 (b) and 2 (c) are diagrams showing signal waveforms at various parts in the present embodiment, and FIG.
The input signal 101 input from 51, FIG.
3 shows the control signal including the H level and the L level output from the timing generation circuit 17. In addition,
Vb is the voltage level of the low voltage level signal 101, and Vr is the reference voltage input from the terminal 52.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。第3
図は第2の実施例の回路図である。第3図に示されるよ
うに、本実施例は、インバータ18と、基準電圧発生回路
19と、スイッチ20〜26と、PMOSトランジスタ27〜29と、
NMOSトランジスタ30〜33とを備えて構成される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Third
The figure is a circuit diagram of the second embodiment. As shown in FIG. 3, this embodiment includes an inverter 18 and a reference voltage generation circuit.
19, switches 20 to 26, PMOS transistors 27 to 29,
It comprises NMOS transistors 30-33.

本実施例の前述の第1の実施例との相違点は、第1の
実施例においては、出力部を形成するNチャネルMOSト
ランジスタ16のゲートに、スイッチ8を介して入力され
る信号は、端子52から入力される基準電圧Vrのみである
が、本実施例の場合には、出力部を形成するNチャネル
MOSトランジスタ33のゲートに対して、スイッチ25およ
び26の二つのスイッチを介して、入力端子54からの入力
信号と端子55から入力される基準電位とが、それぞれ切
替えて入力されていることである。また、NチャネルMO
Sトランジスタ33のゲートには、内部低電圧レベル信号
以上の電圧が印加されないように配慮されている。一般
に、NチャネルMOSトランジスタは、ソース・ゲート間
の電位差が大きくなると、ソース・ドレイン間の対圧が
低下するため、本回路構成においては、同一プロセスに
よる場合に、第1の実施例に比較して、より高い高電圧
レベルの出力信号に変換することが可能である。
The difference of the present embodiment from the above-described first embodiment is that, in the first embodiment, the signal input to the gate of the N-channel MOS transistor 16 forming the output section via the switch 8 is: N-channel but only the reference voltage V r which is input from the terminal 52, in the case of the embodiment, to form an output section
The input signal from the input terminal 54 and the reference potential input from the terminal 55 are switched and input to the gate of the MOS transistor 33 via the two switches 25 and 26, respectively. . Also, N-channel MO
Care is taken so that a voltage higher than the internal low voltage level signal is not applied to the gate of the S transistor 33. In general, when the potential difference between the source and the gate of the N-channel MOS transistor is increased, the counter pressure between the source and the drain is reduced. Thus, it is possible to convert to an output signal of a higher high voltage level.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、コンパレータ回路お
よびレベルシフト回路を含む基本構成において、これら
の二つの回路のそれぞれの利点を考慮し、これらの回路
を適切に使い分けることにより、回路構成の肥大化を防
止することができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, in a basic configuration including a comparator circuit and a level shift circuit, the advantages of these two circuits are taken into consideration, and these circuits are appropriately used properly to increase the circuit configuration. There is an effect that can be prevented.

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

第1図および第3図は、それぞれ本発明の第1および第
2の実施例の回路図、第2図(a),(b)およびは
(c)は、前記第1の実施例における各部の信号波形
図、第4図および第5図は従来例の回路図、第6図
(a),(b)およびは(c)は前記従来例における各
部の信号波形図である。 図において、1,18,34……インバータ、2,19……基準電
圧発生回路、3〜9,20〜26……スイッチ、10〜12,27〜2
9,35〜37,41,44〜46……PMOSトランジスタ、13〜16,30
〜33,38〜40,42,47〜50……NMOSトランジスタ。
FIGS. 1 and 3 are circuit diagrams of first and second embodiments of the present invention, respectively, and FIGS. 2 (a), (b) and (c) show respective parts of the first embodiment. FIGS. 4 and 5 are circuit diagrams of a conventional example, and FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) are signal waveform diagrams of respective parts in the conventional example. In the figure, 1,18,34 ... inverter, 2,19 ... reference voltage generating circuit, 3-9,20-26 ... switch, 10-12,27-2
9,35-37,41,44-46 ...... PMOS transistor, 13-16,30
~ 33,38 ~ 40,42,47 ~ 50 ... NMOS transistor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内部低電圧レベル信号を高電圧レベル信号
に変換するレベルシフト部と、前記高電圧レベル信号を
外部に出力する外部出力部とを含むレベルシフト回路に
おいて、 前記低電圧レベル信号が変化する前後の時間帯におい
て、所定の制御信号を出力するタイミング発生回路と、 前記制御信号を受けて、閉路または開路の何れかの状態
に制御される複数のスイッチと、 前記複数のスイッチの閉路または開路の状態に応じて、
前記低電圧レベル信号の変化に対応して前記高出力レベ
ル信号の出力を変化させる場合には、応答速度の速いコ
ンパレータ回路として回路構成され、前記高出力レベル
信号の出力値保持期間においては、相補型レベルシフト
回路として回路構成されるレベルシフト部と、 を備えることを特徴とするレベルシフト回路。
1. A level shift circuit comprising: a level shift unit for converting an internal low voltage level signal into a high voltage level signal; and an external output unit for outputting the high voltage level signal to the outside, wherein the low voltage level signal is A timing generation circuit that outputs a predetermined control signal in a time zone before and after the change, a plurality of switches that are controlled to be in a closed state or an open state in response to the control signal, and a closed state of the plurality of switches. Or depending on the state of the open circuit,
When the output of the high output level signal is changed in response to the change of the low voltage level signal, the circuit is configured as a comparator circuit having a fast response speed, and the comparator circuit is complementary in the output value holding period of the high output level signal. And a level shift unit configured as a type level shift circuit.
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