JP3206365B2 - Signal input / output circuit - Google Patents

Signal input / output circuit

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JP3206365B2
JP3206365B2 JP10365895A JP10365895A JP3206365B2 JP 3206365 B2 JP3206365 B2 JP 3206365B2 JP 10365895 A JP10365895 A JP 10365895A JP 10365895 A JP10365895 A JP 10365895A JP 3206365 B2 JP3206365 B2 JP 3206365B2
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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】この発明は、異なる電源電圧で動
作する回路間で信号伝達を行う信号入出力回路の改良に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a signal input / output circuit for transmitting a signal between circuits operating at different power supply voltages.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、多くの電子機器に電源電圧5V仕
様の半導体集積回路(IC)が用いられているが、より
低電圧(3〜3.3V)で動作するICが採用されるこ
とも増えてきている。
2. Description of the Related Art At present, a semiconductor integrated circuit (IC) having a power supply voltage of 5 V is used in many electronic devices, but an IC operating at a lower voltage (3 to 3.3 V) may be used. It is increasing.

【0003】たとえば3V動作のICに5V動作の他I
Cからの外部信号(電位0V〜5V)が印加される場合
を考えてみる。この場合、3VIC内の出力回路の一部
を構成する出力トランジスタ(3V電源回路と出力端子
間に設けられたトランジスタ)は、信号電位が0Vのと
きは自身の電源電圧3Vで給電され問題はない。が、こ
の出力トランジスタは、外部信号電位が5Vのときは電
位差2V(=5Vー3V)で逆極性給電されることにな
る。
For example, an IC operating at 3 V has an I
Consider a case where an external signal (potential 0 V to 5 V) from C is applied. In this case, the output transistor (transistor provided between the 3V power supply circuit and the output terminal) constituting a part of the output circuit in the 3VIC is supplied with its own power supply voltage of 3V when the signal potential is 0V, and there is no problem. . However, when the external signal potential is 5 V, the output transistor is supplied with the opposite polarity with a potential difference of 2 V (= 5 V-3 V).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この逆極性給電の印加
電圧(2V)によるリーク電流が出力回路に流入しない
ようにするために、ゲートが3Vにクランプされたデプ
レッション型補助MOSトランジスタを3V電源回路と
出力回路端子の間に介挿させることが考えられる。しか
しその場合、デプレッション型補助MOSトランジスタ
の導通・非導通の境界を決めるゲート閾値Vth(ピン
チオフ電圧Vp)のばらつきが小さく抑えられていない
と、次のような問題が生じる。
In order to prevent a leakage current due to the applied voltage (2V) of the reverse polarity power supply from flowing into the output circuit, a depletion type auxiliary MOS transistor whose gate is clamped at 3V is connected to a 3V power supply circuit. And an output circuit terminal. However, in such a case, if the variation of the gate threshold value Vth (pinch-off voltage Vp) that determines the boundary between conduction and non-conduction of the depletion type auxiliary MOS transistor is not kept small, the following problem occurs.

【0005】(1)同一構造のデプレッション型電界効
果トランジスタの場合、ピンチオフ電圧Vpが小さいも
のほどその相互コンダクタンスgmが小さくなる。一般
的にいって、相互コンダクタンスgmが小さいトランジ
スタは導通時の内部抵抗が比較的大きく、そのドレイン
・ソース間での電圧降下も増える。
(1) In the case of depletion type field effect transistors having the same structure, the smaller the pinch-off voltage Vp, the smaller the mutual conductance gm. Generally speaking, a transistor having a small transconductance gm has a relatively large internal resistance when conducting, and the voltage drop between its drain and source also increases.

【0006】ピンチオフ電圧Vpがばらつきにより小さ
くなりすぎている場合、低gmのデプレッション型トラ
ンジスタ(導通時の内部抵抗大;すなわち電圧降下大)
が3V電源回路と出力回路との間に存在することから、
3V動作の出力回路から取り出せる信号振幅が不足する
可能性が生じる。
If the pinch-off voltage Vp is too small due to variation, a low gm depletion type transistor (large internal resistance during conduction; that is, large voltage drop)
Exists between the 3V power supply circuit and the output circuit,
There is a possibility that the signal amplitude that can be extracted from the output circuit of the 3V operation becomes insufficient.

【0007】(2)ピンチオフ電圧Vpがばらつきによ
り大きくなりすぎると、出力端子に5V以上が印加され
た場合にデプレッション型補助MOSトランジスタがカ
ットオフできない可能性が生じ、その場合は外部信号回
路から出力回路へリーク電流が流れ込んでしまう。
(2) If the pinch-off voltage Vp becomes too large due to variation, there is a possibility that the depletion type auxiliary MOS transistor cannot be cut off when 5 V or more is applied to the output terminal. Leakage current flows into the circuit.

【0008】(3)十分な出力信号振幅(たとえば電源
電圧3V±0.3Vに対して出力振幅2.4V以上)を保
証する一方で、出力端子に外部から高電圧信号(たとえ
ば5V±0.5V)が印加された場合のリーク電流の流
入を完全に抑えるには、上記デプレッション型補助MO
Sトランジスタのピンチオフ電圧Vp(閾値Vth)の
許容ばらつき範囲を極めて小さく設定しなければならな
い。
(3) While ensuring a sufficient output signal amplitude (for example, an output amplitude of 2.4 V or more with respect to a power supply voltage of 3 V ± 0.3 V), an external high voltage signal (for example, 5 V ± 0.3 V) is applied to an output terminal. 5V) is applied, the above-mentioned depletion type auxiliary MO
The allowable variation range of the pinch-off voltage Vp (threshold Vth) of the S transistor must be set extremely small.

【0009】(4)上記デプレッション型補助MOSト
ランジスタのピンチオフ電圧Vp(閾値Vth)のばら
つきを極小に抑えるということは、このトランジスタを
含むICの製造プロセスのマージンが小さくなるという
ことであり、このICの歩留まりが小さくなる。すなわ
ちこのICの製造コストが高くなってしまう。
(4) Minimizing the variation in the pinch-off voltage Vp (threshold value Vth) of the depletion type auxiliary MOS transistor means that the margin of the manufacturing process of an IC including this transistor is reduced, and Yield is reduced. That is, the manufacturing cost of this IC increases.

【0010】この発明の目的は、上記補助MOSトラン
ジスタの閾値Vth(ピンチオフ電圧Vp)のばらつき
に拘わらず十分な出力信号振幅が得られ、かつ上記リー
ク電流を十分に抑えることのできる信号入出力回路を提
供することである。
An object of the present invention is to provide a signal input / output circuit capable of obtaining a sufficient output signal amplitude irrespective of variations in the threshold value Vth (pinch-off voltage Vp) of the auxiliary MOS transistor and capable of sufficiently suppressing the leak current. It is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の信号入出力回路は、第1電位(+3.3
V)の第1電源回路(Vdd)と出力回路(18)との
間にドレイン・ソース回路が挿入され、ゲートに制御電
位(VR)が与えられるデプレッション型電界効果トラ
ンジスタ(補助MOSトランジスタ10)と;第2電位
(0V)の第2電源回路(Vss)と前記出力回路(1
8)との間に挿入されるスイッチトランジスタ(16)
と;前記出力回路(18)の電位(Eo)の絶対値
(4.8V)が前記第1電位の絶対値(3.3V)よりも
大きくなる状態において、前記デプレッション型電界効
果トランジスタ(10)の制御電位(VR)の絶対値を
減少方向に変更(3.3Vから2.7V)する制御電位変
更手段(22)と;前記制御電位変更手段(22)によ
る前記制御電位(VR)の変更の速度を速める高速化手
段(24)とを具備している。
In order to achieve the above object, a signal input / output circuit according to the present invention has a first potential (+3.3).
V) a drain-source circuit is inserted between the first power supply circuit (Vdd) and the output circuit (18), and a depletion-type field-effect transistor (auxiliary MOS transistor 10) whose gate is supplied with a control potential (VR); A second power supply circuit (Vss) of a second potential (0 V) and the output circuit (1);
8) a switch transistor (16) inserted between
And when the absolute value (4.8 V) of the potential (Eo) of the output circuit (18) is greater than the absolute value (3.3 V) of the first potential, the depletion type field effect transistor (10). Control potential changing means (22) for changing the absolute value of the control potential (VR) in the decreasing direction (from 3.3 V to 2.7 V); and changing the control potential (VR) by the control potential changing means (22) Speeding means (24) for increasing the speed.

【0012】[0012]

【作用】前記出力回路(18)の電位が前記第1電位と
第2電位の間(0〜+3.3V)にあるときは、前記制
御電位(VR)は所定の電位(+3.3V)にセットさ
れる。前記出力回路(18)の電位(+4.8V)が前
記所定電位(+3.3V)をオーバーする場合は、前記
制御電位(VR)は前記所定電位(+3.3V)よりも
低い電位(+2.7V)に引き下げられる。これによ
り、前記デプレッション型電界効果トランジスタ(1
0)のゲート・ソース間電圧はカットオフし易い方向に
バイアスされる。このトランジスタ(10)が完全にカ
ットオフすると、前記出力回路(18)からこのトラン
ジスタ(10)側へ流入するリーク電流が抑えられる。
その際、前記制御電位変更手段(22)による前記制御
電位(VR)の変更速度が、高速化手段(24)によっ
て速められる。
When the potential of the output circuit is between the first potential and the second potential (0 to +3.3 V), the control potential (VR) becomes a predetermined potential (+3.3 V). Set. When the potential (+ 4.8V) of the output circuit (18) exceeds the predetermined potential (+ 3.3V), the control potential (VR) is lower than the predetermined potential (+ 3.3V) (+2. 7V). Thereby, the depletion type field effect transistor (1)
The gate-source voltage of 0) is biased in a direction in which cutoff is easy. When the transistor (10) is completely cut off, a leak current flowing from the output circuit (18) to the transistor (10) side is suppressed.
At this time, the speed of changing the control potential (VR) by the control potential changing means (22) is increased by the speed-up means (24).

【0013】ここで、前記デプレッション型電界効果ト
ランジスタ10のゲート閾値Vth(ピンチオフ電圧V
p)が大きめにばらついても、そのばらつき幅を吸収す
る程度に大きな変化幅で制御電位(VR)の変更を行う
ことができるので、このデプレッション型電界効果トラ
ンジスタ10の製造プロセスマージンを大きくとること
ができる。
Here, the gate threshold value Vth (pinch-off voltage V
Even if p) varies to a large extent, the control potential (VR) can be changed with a large variation width enough to absorb the variation width, so that the manufacturing process margin of the depletion type field effect transistor 10 is increased. Can be.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
に係る信号入出力回路を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A signal input / output circuit according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は、この発明の一実施例に係る信号入
出力回路の基本構成を示す。この回路と図示しない外部
回路との間の信号授受は、I/Oパッド18を介して行
われる。
FIG. 1 shows a basic configuration of a signal input / output circuit according to one embodiment of the present invention. Signal transfer between this circuit and an external circuit (not shown) is performed via the I / O pad 18.

【0016】I/Oパッド18は、デプレッション型N
チャネル補助MOSトランジスタ10のソースに接続さ
れる。トランジスタ10のドレインは、導電性回路(M
OSトランジスタなどのスイッチ素子)12を介して第
1電位(たとえば+3.3V)の第1電源回路Vddに
接続される。I/Oパッド18はまた、導電性回路(M
OSトランジスタなど)14を介してスイッチトランジ
スタ(エンハンスメント型NチャネルMOSトランジス
タ)16のドレインに接続される。トランジスタ16の
ソースは、第2電位(たとえば0V)の第2電源回路V
ssに接続される。
The I / O pad 18 is a depletion type N
Connected to the source of channel auxiliary MOS transistor 10. The drain of the transistor 10 is connected to a conductive circuit (M
It is connected to a first power supply circuit Vdd of a first potential (for example, +3.3 V) via a switching element 12 such as an OS transistor. I / O pad 18 also has a conductive circuit (M
It is connected to a drain of a switch transistor (enhancement type N-channel MOS transistor) 16 via an OS transistor (eg, an OS transistor) 14. The source of the transistor 16 is connected to a second power supply circuit V of a second potential (for example, 0 V).
Connected to ss.

【0017】スイッチトランジスタ16のゲートには、
図示しない内部回路からの信号Eiが入力される。この
入力信号Eiの信号レベルを反転した信号Eoが、トラ
ンジスタ10のソースからI/Oパッド18に出力され
るようになっている。
The gate of the switch transistor 16 has
A signal Ei from an internal circuit (not shown) is input. A signal Eo obtained by inverting the signal level of the input signal Ei is output from the source of the transistor 10 to the I / O pad 18.

【0018】デプレッション型トランジスタ10のゲー
トには、第1電源回路Vddおよび第2電源回路Vss
により給電されたコンパレータ22から、制御電位VR
が印加される。このコンパレータ22は、基準電位Vr
ef(たとえば+3.9V)と比較電位Vcomp(=
I/Oパッド18の出力Eoの電位)とを比較する。そ
して、コンパレータ22は、比較電位Vcompが基準
電位Vrefより低いときは高電位(+3.3V)の制
御電位VRをトランジスタ10のゲートに与え、比較電
位Vcompが基準電位Vrefより高いときは低電位
(+2.7V)の制御電位VRをトランジスタ10のゲ
ートに与える。
The gate of the depletion type transistor 10 has a first power supply circuit Vdd and a second power supply circuit Vss.
From the comparator 22 fed by the control potential VR
Is applied. This comparator 22 has a reference potential Vr
ef (for example, +3.9 V) and the comparison potential Vcomp (=
(The potential of the output Eo of the I / O pad 18). When the comparison potential Vcomp is lower than the reference potential Vref, the comparator 22 applies a high potential (+3.3 V) control potential VR to the gate of the transistor 10, and when the comparison potential Vcomp is higher than the reference potential Vref, the low potential ( +2.7 V) is applied to the gate of the transistor 10.

【0019】デプレッション型トランジスタ10は、完
全カットオフに至る限界を示す固有のゲート・ソース電
圧(ピンチオフ電圧Vp)を持っている。このデプレッ
ション型トランジスタにおけるピンチオフ電圧Vp(た
とえば2V)は、エンハンスメント型トランジスタにお
けるゲート閾値電圧Vthに対応する。すなわち、デプ
レッション型ではゲート・ソース間がピンチオフ電圧V
p以下で逆バイアスされるときはドレイン・ソース間が
導通し、エンハンスメント型ではゲート・ソース間がゲ
ート閾値電圧Vth以上で順バイアスされるときにドレ
イン・ソース間が導通する。
The depletion type transistor 10 has a unique gate-source voltage (pinch-off voltage Vp) that indicates a limit to complete cutoff. The pinch-off voltage Vp (for example, 2 V) in the depletion type transistor corresponds to the gate threshold voltage Vth in the enhancement type transistor. That is, in the depletion type, the pinch-off voltage V
When the reverse bias is applied at p or less, the drain-source conducts, and in the enhancement type, the drain-source conducts when the gate-source is forward-biased at the gate threshold voltage Vth or more.

【0020】出力信号Eoの信号レベル(0V〜+3.
3V)が基準電位Vref(+3.9V)を越えること
がない場合(Vref>Vcomp)は、コンパレータ
22から出力される制御電位VRは+3.3Vとなって
いる。するとデプレッション型トランジスタ10はその
ピンチオフ電圧Vp(2V)以上で逆バイアスされるこ
とがなく、常時導通状態にある。このため、電源Vdd
とI/Oパッド18との間にトランジスタ10を介在さ
せたことによる出力Eoの最大信号レベル(+3.3
V)の低下は、実質的に生じない。
The signal level of the output signal Eo (0 V to +3.
3V) does not exceed the reference potential Vref (+3.9 V) (Vref> Vcomp), the control potential VR output from the comparator 22 is +3.3 V. Then, the depletion type transistor 10 is always in a conductive state without being reverse-biased at the pinch-off voltage Vp (2 V) or more. Therefore, the power supply Vdd
The maximum signal level of output Eo (+3.3) due to the interposition of transistor 10 between
V) does not substantially decrease.

【0021】なお、ピンチオフ電圧Vp以下でバイアス
され導通状態にあるデプレッション型トランジスタ10
の導通抵抗(ドレイン・ソース間内部抵抗)の「ばらつ
き」上限値を低く抑えるために、トランジスタ10の相
互コンダクタンスgmの設計中心値は、大きめに設定さ
れる。その結果、ピンチオフ電圧Vpのばらつき中心値
もやや大きめの方向にシフトする(その場合のピンチオ
フ電圧Vpの中心値を、ここでは2Vと仮定してい
る)。このことから、トランジスタ10を完全にカット
オフさせるには、そのゲート・ソース間を、大きめにば
らついたピンチオフ電圧以上で確実に逆バイアスする必
要が生じる。この要求を満足する手段が、以下に述べ
る、コンパレータ22によるゲート制御電位VRの切換
制御である。
It is to be noted that the depletion type transistor 10 which is biased below the pinch-off voltage Vp and is in a conductive state is turned on.
In order to suppress the “variation” upper limit value of the conduction resistance (drain-source internal resistance) of the transistor 10, the design center value of the transconductance gm of the transistor 10 is set to be relatively large. As a result, the variation center value of the pinch-off voltage Vp also shifts in a slightly larger direction (in this case, the center value of the pinch-off voltage Vp is assumed to be 2 V). For this reason, in order to completely cut off the transistor 10, it is necessary to reliably reverse-bias the gate-source between the gate and the source at a pinch-off voltage that is slightly larger than the pinch-off voltage. A means for satisfying this requirement is switching control of the gate control potential VR by the comparator 22, which will be described below.

【0022】すなわち、外部回路からI/Oパッド18
に基準電位Vref(+3.9V)を超える高レベル信
号(たとえば+5V=Vcomp>Vref)が印加さ
れると、その直後から、デプレッション型NチャネルM
OSトランジスタ10のゲートに与えられる制御電位V
Rは、+3.3Vから+2.7Vに低下する。
That is, the I / O pad 18 is supplied from an external circuit.
When a high-level signal (for example, + 5V = Vcomp> Vref) exceeding the reference potential Vref (+3.9 V) is applied to the N-channel M, the depletion type N-channel M
Control potential V applied to the gate of OS transistor 10
R drops from + 3.3V to + 2.7V.

【0023】このようにゲート制御電位VRが下がって
いるときにI/Oパッド18に高レベル外部信号(+5
V)が印加されていると、デプレッション型トランジス
タ10のゲート・ソース間は5Vー2.7V=2.3V
(これはピンチオフ電圧Vp=2V以上)で逆バイアス
され、完全にカットオフする。このカットオフにより、
I/Oパッド18(+5V)からトランジスタ10を介
して電源Vdd側へリーク電流が流れることが防止され
る。
As described above, when the gate control potential VR is lowered, a high-level external signal (+5) is applied to the I / O pad 18.
V) is applied, the voltage between the gate and the source of the depletion type transistor 10 is 5V-2.7V = 2.3V.
(This is a pinch-off voltage Vp = 2 V or more) and is reverse-biased to completely cut off. With this cutoff,
Leakage current is prevented from flowing from the I / O pad 18 (+ 5V) to the power supply Vdd side via the transistor 10.

【0024】なお、もしゲート制御電位VRが+3.3
Vのままであるとすると、デプレッション型トランジス
タ10は5Vー3.3V=1.7Vのゲート・ソース間電
圧で逆バイアスされることになるが、この逆バイアス電
圧1.7Vはトランジスタ10のピンチオフ電圧Vp=
2V以下であるためトランジスタ10は完全にカットオ
フすることができず、I/Oパッド18(+5V)から
電源Vdd側へトランジスタ10を介してリーク電流が
流れる可能性が生じることになる。
If the gate control potential VR is +3.3
Assuming that the voltage remains at V, the depletion type transistor 10 is reverse-biased at a gate-source voltage of 5V-3.3V = 1.7V, and this reverse bias voltage 1.7V is pinch-off of the transistor 10. Voltage Vp =
Since the voltage is 2 V or less, the transistor 10 cannot be completely cut off, and a leak current may flow from the I / O pad 18 (+5 V) to the power supply Vdd via the transistor 10.

【0025】上記構成において、デプレッション型トラ
ンジスタ10のピンチオフ電圧Vpがたとえば1.8V
〜2.2Vにばらついたとしても、ゲート制御電位VR
を+2.7Vに切り換えることにより2.3Vの逆バイア
ス(これはピンチオフ電圧Vpのばらつきの上限2.2
Vより大きい)が確保されているから、トランジスタ1
0は完全にカットオフすることができ、前記リーク電流
を完全に抑えることができる。
In the above configuration, the pinch-off voltage Vp of the depression type transistor 10 is, for example, 1.8 V
Even if it fluctuates to 2.2V, the gate control potential VR
Is switched to +2.7 V to provide a reverse bias of 2.3 V (this is the upper limit of the variation of the pinch-off voltage Vp 2.2).
V is secured, the transistor 1
0 can be completely cut off, and the leak current can be completely suppressed.

【0026】このようにデプレッション型トランジスタ
10のピンチオフ電圧Vpのばらつきをカバーするほど
大きな変化をゲート制御電位VRに与えることにより、
トランジスタ10のピンチオフ電圧Vpのばらつきに影
響されずに、十分な信号レベル(Vddレベル)の出力
Eoを得ると同時に、I/Oパッド18を介して外部か
ら内部へ流れ込もうとするリーク電流を抑えることがで
きる。
By applying a large change to the gate control potential VR so as to cover the variation of the pinch-off voltage Vp of the depletion type transistor 10,
The output Eo of a sufficient signal level (Vdd level) is obtained without being affected by the variation of the pinch-off voltage Vp of the transistor 10, and at the same time, the leakage current flowing from the outside to the inside via the I / O pad 18 is reduced. Can be suppressed.

【0027】図1の実施例では、I/Oパッド18の信
号状態(3.3V出力か5V入力か)をコンパレータ2
2により直接検出し、その検出結果に応じて制御電位V
Rを切り換えるようにしている。
In the embodiment of FIG. 1, the signal state of the I / O pad 18 (3.3 V output or 5 V input) is determined by the comparator 2.
2 and the control potential V according to the detection result.
R is switched.

【0028】すなわち、この実施例におけるコンパレー
タ22は、I/Oパッド18の電位(比較電位Vcom
p)と所定の基準電位Vrefとを比較し、Vref≧
VcompならVdd(+3.3V)と同電位のゲート
制御電位VRをデプレッション型NチャネルMOSトラ
ンジスタ10のゲートに与える。また、コンパレータ2
2は、Vref<Vcompなら電位がVddーα(+
2.7V)のゲート制御電位VRをトランジスタ10の
ゲートに与える。
That is, the comparator 22 in this embodiment operates at the potential of the I / O pad 18 (comparison potential Vcom).
p) and a predetermined reference potential Vref, and Vref ≧
In the case of Vcomp, a gate control potential VR of the same potential as Vdd (+3.3 V) is applied to the gate of the depletion type N-channel MOS transistor 10. Also, comparator 2
2 is that if Vref <Vcomp, the potential is Vdd-α (+
(2.7 V) is applied to the gate of the transistor 10.

【0029】このコンパレータ22による制御電位VR
切換速度を増加させるために、VR切換高速化部24が
設けられている(VR切換高速化部24の詳細は図2を
参照しながら後述する)。
The control potential VR of the comparator 22
In order to increase the switching speed, a VR switching speed-up unit 24 is provided (details of the VR switching speed-up unit 24 will be described later with reference to FIG. 2).

【0030】いま、基準電位Vrefが+3.9Vに設
定されているとする。すると、図1の回路が内部回路か
らの入力Eiに対応した出力Eo(最大+3.3V)を
I/Oパッド18に供給しているとき(Vref>Vc
omp)は、+3.3Vのゲート制御電位VRがトラン
ジスタ10のゲートに与えられる。この場合、デプレッ
ション型トランジスタ10のソース・ゲート間はそのピ
ンチオフ電圧Vp(2V)以上で逆バイアスされること
はないからトランジスタ10は導通状態にあり、I/O
パッド18からは最大+3.3Vの信号出力Eoを得る
ことができる。
Now, it is assumed that reference potential Vref is set to + 3.9V. Then, when the circuit of FIG. 1 supplies the output Eo (maximum +3.3 V) corresponding to the input Ei from the internal circuit to the I / O pad 18 (Vref> Vc)
omp), a gate control potential VR of +3.3 V is applied to the gate of the transistor 10. In this case, since no reverse bias is applied between the source and the gate of the depletion type transistor 10 at the pinch-off voltage Vp (2 V) or more, the transistor 10 is in a conductive state and the I / O
From the pad 18, a signal output Eo of a maximum of +3.3 V can be obtained.

【0031】一方、図1の出力回路が外部信号(最大+
5V)をI/Oパッド18から受けているとき(Vre
f<Vcomp)は、+2.7Vのゲート制御電位VR
がトランジスタ10のゲートに与えられる。この場合、
デプレッション型トランジスタ10のソース・ゲート間
はそのピンチオフ電圧Vp(2V)以上の電圧(5ー
2.7=2.3V)で逆バイアスされるからトランジスタ
10は完全にカットオフし、I/Oパッド18電源回路
Vdd側へのリーク電流は実質的に流れなくなる。
On the other hand, the output circuit of FIG.
5V) from the I / O pad 18 (Vre
f <Vcomp) is a gate control potential VR of +2.7 V
Is applied to the gate of transistor 10. in this case,
The reverse bias is applied between the source and the gate of the depletion type transistor 10 at a voltage (5-2.7 = 2.3 V) or higher than the pinch-off voltage Vp (2 V), so that the transistor 10 is completely cut off and the I / O pad The leakage current to the 18 power supply circuit Vdd side substantially stops flowing.

【0032】上記比較電位Vcompの変化に対応した
ゲート制御電位VRの変化速度は、VR切換高速化部2
4により高速化される。この高速化により、I/Oパッ
ド18に外部回路から+5V信号が印加されると、直ち
に(殆ど遅れなく)、制御電位VRが+3.3Vから+
2.7Vに切り換えられる(その詳細は図2の説明部分
で述べる)。
The change speed of the gate control potential VR corresponding to the change of the comparison potential Vcomp is determined by the VR switching speed-up unit 2.
4 speeds up. Due to this increase in speed, when a +5 V signal is applied to the I / O pad 18 from an external circuit, the control potential VR is immediately changed (with little delay) from +3.3 V to +3.3 V.
The voltage is switched to 2.7 V (the details will be described in the description of FIG. 2).

【0033】図2は、図1の構成を具体化した回路図で
ある。この具体化例においては、図1の導電性回路素子
12はエンハンスメント型PチャネルMOSトランジス
タ12で構成され、図1の導電性回路素子14はエンハ
ンスメント型NチャネルMOSトランジスタ14で構成
されている。PチャネルMOSトランジスタ12のゲー
トには正相入力+Eiが与えられ、NチャネルMOSト
ランジスタ16のゲートには逆相入力ーEiが与えられ
る。これらのトランジスタ12および16は、コンプリ
メンタリMOS(CMOS)インバータを構成してい
る。
FIG. 2 is a circuit diagram embodying the configuration of FIG. In this embodiment, the conductive circuit element 12 of FIG. 1 is configured by an enhancement type P-channel MOS transistor 12, and the conductive circuit element 14 of FIG. 1 is configured by an enhancement type N-channel MOS transistor 14. A positive-phase input + Ei is applied to the gate of P-channel MOS transistor 12, and a negative-phase input -Ei is applied to the gate of N-channel MOS transistor 16. These transistors 12 and 16 constitute a complementary MOS (CMOS) inverter.

【0034】図1のコンパレータ22は、図2ではエン
ハンスメント型MOSトランジスタ221〜227によ
り構成されている。すなわち、デプレッション型補助M
OSトランジスタ10のソースからの出力EoはNチャ
ネルMOSトランジスタ221のゲートに与えられる。
トランジスタ221のドレインは+3.3Vの第1電源
回路Vddに接続される。トランジスタ221のソース
はNチャネルMOSトランジスタ222のゲートおよび
ドレインに接続される。また、トランジスタ221のサ
ブストレートはトランジスタ222のソースおよびサブ
ストレートに接続され、トランジスタ222のソースは
NチャネルMOSトランジスタ223のドレインに接続
される。トランジスタ223のゲートは第1電源回路V
ddに接続される。
The comparator 22 shown in FIG. 1 comprises enhancement-type MOS transistors 221 to 227 in FIG. That is, the depression type auxiliary M
Output Eo from the source of OS transistor 10 is applied to the gate of N-channel MOS transistor 221.
The drain of the transistor 221 is connected to the + 3.3V first power supply circuit Vdd. The source of transistor 221 is connected to the gate and drain of N-channel MOS transistor 222. The substrate of the transistor 221 is connected to the source and the substrate of the transistor 222, and the source of the transistor 222 is connected to the drain of the N-channel MOS transistor 223. The gate of the transistor 223 is connected to the first power supply circuit V
dd.

【0035】トランジスタ222のソースには出力Eo
に対応した変化をする電位(PG)が現れる。このソー
スはPチャネルMOSトランジスタ224のゲートおよ
びNチャネルMOSトランジスタ225のゲートに接続
される。トランジスタ224のドレインはトランジスタ
225のドレインに接続される。トランジスタ224の
ソースは第1電源回路Vddに接続され、トランジスタ
225のソースはPチャネルMOSトランジスタ226
のソースに接続される。このソースには、トランジスタ
223のソースも接続されている。
The output Eo is connected to the source of the transistor 222.
A potential (PG) that changes in response to the above appears. This source is connected to the gate of P-channel MOS transistor 224 and the gate of N-channel MOS transistor 225. The drain of the transistor 224 is connected to the drain of the transistor 225. The source of transistor 224 is connected to first power supply circuit Vdd, and the source of transistor 225 is a P-channel MOS transistor 226.
Connected to the source. The source of the transistor 223 is also connected to this source.

【0036】トランジスタ226のゲートには、基準電
位発生回路30から、比較用の基準電位Vrefが与え
られる。トランジスタ226のドレインはNチャネルM
OSトランジスタ227のドレインに接続される。トラ
ンジスタ227のゲートは第1電源回路Vddに接続さ
れ、そのソースは第2電源回路Vssに接続される。ト
ランジスタ224および225はCMOSインバータを
形成しており、その入力(PG)をレベル反転して、ゲ
ート制御電位VRを出力する。
The reference potential Vref for comparison is applied to the gate of the transistor 226 from the reference potential generating circuit 30. The drain of the transistor 226 is an N-channel M
Connected to the drain of OS transistor 227. Transistor 227 has a gate connected to first power supply circuit Vdd, and a source connected to second power supply circuit Vss. Transistors 224 and 225 form a CMOS inverter, invert the level of its input (PG), and output gate control potential VR.

【0037】VR切換高速化部24は、MOSキャパシ
タ240により構成されている。このMOSキャパシタ
240のゲートは、デプレッション型MOSトランジス
タ10のソース回路(図1のI/Oパッド18への回
路)に接続される。また、MOSキャパシタ240のド
レイン、ソースおよびサブストレートレートは、CMO
Sインバータ(224+225)の入力(PG)回路に
接続される。このMOSキャパシタ240により比較電
位Vcompのレベル変化部分が時間微分され、その微
分結果がCMOSインバータ(224+225)を介し
てゲート制御電位VRに加えられるようになっている。
The VR switching speed-up section 24 is constituted by a MOS capacitor 240. The gate of the MOS capacitor 240 is connected to the source circuit of the depression type MOS transistor 10 (circuit to the I / O pad 18 in FIG. 1). Also, the drain, source and substrate rates of the MOS capacitor 240 are determined by CMO
It is connected to the input (PG) circuit of the S inverter (224 + 225). The level change portion of the comparison potential Vcomp is time-differentiated by the MOS capacitor 240, and the result of the differentiation is added to the gate control potential VR via the CMOS inverter (224 + 225).

【0038】コンパレータ22へ比較用基準電位Vre
fを与える基準電位発生回路30は、直列接続されたエ
ンハンスメント型NチャネルMOSトランジスタ301
〜304およびエンハンスメント型PチャネルMOSト
ランジスタ305〜306からなる分圧回路により構成
されている。この分圧回路において、トランジスタ30
1のソースとトランジスタ302のドレイン・ゲートと
の接続点から、第1電源回路Vddの電圧3.3Vを分
圧した基準電位Vref(たとえば+2.1V)が得ら
れる。
The comparison reference potential Vre is supplied to the comparator 22.
The reference potential generating circuit 30 for giving the f is connected to an enhancement type N-channel MOS transistor 301 connected in series.
To 304 and an enhancement-type P-channel MOS transistor 305 to 306. In this voltage dividing circuit, the transistor 30
A reference potential Vref (for example, +2.1 V) obtained by dividing the voltage of 3.3 V of the first power supply circuit Vdd is obtained from the connection point between the source 1 and the drain / gate of the transistor 302.

【0039】図1ではコンパレータ22を対称作動入力
型として考えているが、図2ではコンパレータ22が非
対称入力型で構成されている。このため、図2の実施例
では、基準電位Vrefの値(+2.1V)が図1の基
準電位Vref(+3.9V)と違っている。
In FIG. 1, the comparator 22 is considered as a symmetrical operation input type, but in FIG. 2, the comparator 22 is configured as an asymmetrical input type. Therefore, in the embodiment of FIG. 2, the value of the reference potential Vref (+2.1 V) is different from the reference potential Vref (+3.9 V) of FIG.

【0040】いま、ゲート電位がVddに固定されたト
ランジスタ223のゲート閾値をVth223とし、ト
ランジスタ226のゲート閾値をVth226とする
と、基準電位VrefはVdd−Vth223−Vth
226となる。Vth223=Vth226=0.6V
と仮定すると、Vdd=+3.3Vであるから、Vre
f=+2.1Vとなる。トランジスタ221および22
2のゲート閾値Vthがともに0.6Vであるとすれ
ば、トランジスタ223のソース電位がVref+Vt
h223=+2.7Vであるから、トランジスタ221
のゲート電位(Vcomp)が+3.9V(=2.7V+
0.6V+0.6V)以上ならトランジスタ221はオン
し、+3.9V未満ならトランジスタ221はオフする
ことになる。
Now, assuming that the gate threshold of the transistor 223 whose gate potential is fixed to Vdd is Vth223 and the gate threshold of the transistor 226 is Vth226, the reference potential Vref is Vdd-Vth223-Vth
226. Vth223 = Vth226 = 0.6V
Assuming that Vdd = + 3.3 V, Vre
f = + 2.1V. Transistors 221 and 22
Assuming that both the gate thresholds Vth of V.2 are 0.6 V, the source potential of the transistor 223 becomes Vref + Vt
Since h223 = + 2.7 V, the transistor 221
Has a gate potential (Vcomp) of +3.9 V (= 2.7 V +
If it is more than (0.6V + 0.6V), the transistor 221 turns on, and if it is less than + 3.9V, the transistor 221 turns off.

【0041】上記仮定の下で、出力Eoが3.3V動作
でのローレベル(Vcomp=0V<+3.9V)また
はハイレベル(Vcomp=+3.3V<+3.9V)の
ときは、トランジスタ221がオフし、トランジスタ2
24がオンして、制御電位VRはVdd=+3.3Vと
なる。
Under the above assumption, when the output Eo is at a low level (Vcomp = 0 V <+3.9 V) or a high level (Vcomp = + 3.3 V <+3.9 V) in the 3.3 V operation, the transistor 221 is turned on. Off, transistor 2
24 is turned on, and the control potential VR becomes Vdd = + 3.3V.

【0042】一方、出力Eoが5V信号系でのハイレベ
ル(Vcomp=+5V>+3.9V)のときは、トラ
ンジスタ221がオンし、トランジスタ225がオンし
て、制御電位VRはトランジスタ223のソース電位で
ある+2.7Vとなる。
On the other hand, when the output Eo is at the high level (Vcomp = + 5 V> +3.9 V) in the 5 V signal system, the transistor 221 is turned on, the transistor 225 is turned on, and the control potential VR is the source potential of the transistor 223. + 2.7V.

【0043】以上の構成において、トランジスタ224
および225のドレインからトランジスタ10のゲート
へ、出力Eoの電位に応じて変化する制御電位VR(+
3.3Vまたは+2.7V)が与えられるようになってい
る。
In the above configuration, the transistor 224
And the control potential VR (+) that changes according to the potential of the output Eo from the drain of the transistor 225 to the gate of the transistor 10.
(3.3V or + 2.7V).

【0044】ここで、デプレッション型NチャネルMO
Sトランジスタ10のピンチオフ電圧Vpを2Vとし、
そのばらつき許容幅を±0.2V(2Vに対して±10
%)と仮定して、以下の説明を行う。
Here, the depletion type N-channel MO
The pinch-off voltage Vp of the S transistor 10 is set to 2V,
The variation tolerance is ± 0.2 V (± 10 V for 2 V).
%), The following description will be made.

【0045】デプレッション型トランジスタ10のソー
ス電位(図2のI/Oパッド18の電位)が+5Vにな
ると、ピンチオフ電圧Vpが2V±0.2Vのトランジ
スタ10のゲート制御電位VRが+2.7Vに下がり、
トランジスタ10のゲート・ソース間は5Vー2.7V
=2.3Vで逆バイアスされる。上記仮定によれば、ト
ランジスタ10のピンチオフ電圧Vpは最大でも2.2
Vであるから、2.3Vで逆バイアスされたトランジス
タ10は完全にカットオフする。これにより、トランジ
スタ12のドレイン側PN接合に順方向バイアス(5V
−3.3V=1.7V)がそのまま掛かることが防止さ
れ、このPN接合が導通することはなくなる。
When the source potential of the depletion type transistor 10 (potential of the I / O pad 18 in FIG. 2) becomes +5 V, the gate control potential VR of the transistor 10 whose pinch-off voltage Vp is 2 V ± 0.2 V decreases to +2.7 V. ,
5V-2.7V between the gate and source of transistor 10
= 2.3 V reverse biased. According to the above assumption, the pinch-off voltage Vp of the transistor 10 is at most 2.2.
Therefore, the transistor 10 reverse-biased at 2.3 V completely cuts off. As a result, a forward bias (5 V) is applied to the drain-side PN junction of the transistor 12.
-3.3V = 1.7V) is prevented from being applied as it is, and the PN junction does not conduct.

【0046】一方、エンハンスメント型トランジスタ1
4のゲート閾値Vthをたとえば1.5V±0.5Vとす
る。すると、図2の回路構成ではそのゲート電位がVd
d電位の+3.3Vに固定されているから、トランジス
タ16のドレイン側PN接合に掛かる電圧(トランジス
タ16のドレイン・ソース間電位差)は3.3V−1.5
V±0.5V=1.8V±0.5Vとなる。このため、ト
ランジスタ16のドレイン側PN接合に掛かる電圧は最
大でも2.3Vとなり、このPN接合の耐圧がたとえば
2.5V以上に設定してあれば、I/Oパッド18の+
5V印加によりこのPN接合がブレークダウンすること
はない。
On the other hand, the enhancement type transistor 1
The gate threshold value Vth of 4 is set to, for example, 1.5V ± 0.5V. Then, in the circuit configuration of FIG. 2, the gate potential is Vd
Since the d potential is fixed at +3.3 V, the voltage applied to the drain-side PN junction of the transistor 16 (drain-source potential difference of the transistor 16) is 3.3 V-1.5.
V ± 0.5V = 1.8V ± 0.5V. For this reason, the voltage applied to the drain-side PN junction of the transistor 16 is 2.3 V at the maximum, and if the breakdown voltage of this PN junction is set to, for example, 2.5 V or more, +
This PN junction does not break down due to the application of 5V.

【0047】また、トランジスタ16のゲート入力(−
Ei)が0Vのときのトランジスタ16のゲート・ドレ
イン間電位差は最大でも2.3Vとなり、トランジスタ
16のゲート酸化膜の耐圧も十分に保証される。(ゲー
ト酸化膜に5Vが印加される場合、トランジスタ16の
構造によっては、そのゲートの耐圧がもたないことがあ
る。) 上記出力Eoの変化の一瞬に、MOSキャパシタ240
のゲート容量を介して電流が流れ、この電流により電位
VRの変化(+3.3Vから+2.7Vへまたはその逆)
の速度が急峻化される。
The gate input of the transistor 16 (−
When Ei) is 0 V, the potential difference between the gate and the drain of the transistor 16 is 2.3 V at the maximum, and the withstand voltage of the gate oxide film of the transistor 16 is sufficiently ensured. (When 5 V is applied to the gate oxide film, depending on the structure of the transistor 16, the withstand voltage of the gate may not be provided.) The MOS capacitor 240 instantaneously changes in the output Eo.
Current flows through the gate capacitance of the gate electrode, and this current changes the potential VR (from +3.3 V to +2.7 V or vice versa).
Speed is sharpened.

【0048】図3は、図2の実施例の交流動作を説明す
る波形図である(波形をわかりやすく図示するために、
電位関係は図2の説明で用いたものと一部異なってい
る)。時間0ns直後に出力Eoの電位が+3.3Vに
向かって上昇すると、比較電位Vcompも同じ電位上
昇をする。この電位上昇の時間微分値に対応して、電位
PGおよびゲート制御電位VRが、MOSキャパシタ2
40無しのときよりも急峻に変化する。出力Eoの電位
が安定する期間(20ns〜40ns)では、PGの電
位は、トランジスタ221のゲート閾値Vth分だけE
oの電位より低くなる。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the AC operation of the embodiment of FIG. 2 (for easy understanding of the waveform,
The potential relationship is partially different from that used in the description of FIG. 2). When the potential of the output Eo increases toward +3.3 V immediately after the time 0 ns, the comparison potential Vcomp also increases by the same amount. In accordance with the time differential value of the potential rise, the potential PG and the gate control potential VR are
It changes more sharply than when there is no 40. During a period (20 ns to 40 ns) during which the potential of the output Eo is stable, the potential of the PG is increased by the gate threshold Vth of the transistor 221 by the amount of E.
It becomes lower than the potential of o.

【0049】なお、出力Eoが変化した直後に、電位V
RはVdd電位(+3.3V)を一時的にオーバーシュ
ートするが、MOSキャパシタ240を介した電流が流
れなくなったあと、電位VRはVdd電位(+3.3
V)に収束する(時間40ns)。
Immediately after the output Eo changes, the potential V
R temporarily overshoots the Vdd potential (+3.3 V), but after the current through the MOS capacitor 240 stops flowing, the potential VR becomes the Vdd potential (+3.3 V).
V) (time 40 ns).

【0050】時間40ns直後に出力Eoの電位が+0
Vに向かって下降すると、比較電位Vcompも同じ電
位降下をする。この電位降下の時間微分値に対応して、
電位PGおよびゲート制御電位VRが、MOSキャパシ
タ240無しのときよりも急峻に変化(下降)する。こ
の急変化に伴うMOSキャパシタ240の電流が流れな
くなると、一旦下降した電位VRは直ちにVdd電位
(+3.3V)に戻る(時間50ns)。一方、出力E
oの電位が下がりきって安定する期間(50ns〜10
0ns)では、PGの電位は、ある電位(この例では+
1.3V〜1.4V)で安定する。
Immediately after the time of 40 ns, the potential of the output Eo becomes +0
When the voltage drops toward V, the comparison potential Vcomp also drops by the same potential. According to the time derivative of this potential drop,
The potential PG and the gate control potential VR change (fall) more sharply than when the MOS capacitor 240 is not provided. When the current of the MOS capacitor 240 stops flowing due to the sudden change, the once lowered potential VR immediately returns to the Vdd potential (+3.3 V) (time 50 ns). On the other hand, the output E
The period during which the potential of o drops and stabilizes (50 ns to 10 ns)
0 ns), the potential of PG is at a certain potential (+
(1.3V to 1.4V).

【0051】このPG電位(+1.3V〜+1.4V)で
はトランジスタ224がオン、トランジスタ225がオ
フ状態となり、CMOSインバータ(224+225)
はハイレベル(+3.3V)の制御電位VRをデプレッ
ション型トランジスタ10のゲートに与えることにな
る。
At this PG potential (+1.3 V to +1.4 V), the transistor 224 turns on and the transistor 225 turns off, and the CMOS inverter (224 + 225)
Applies a control potential VR of a high level (+3.3 V) to the gate of the depletion type transistor 10.

【0052】Vdd電位(+3.3V)以上の電位(こ
の例では+4.8V)に上昇する出力Eoが時間100
ns以降に図2のI/Oパッド18へ印加されると、比
較電位Vcompも同じ電位上昇をする。この電位上昇
の時間微分値に対応して、電位PGおよびゲート制御電
位VRが急峻に変化する。出力Eoの電位が安定する期
間(110ns〜140ns)では、PGの電位は、V
dd電位(+3.3V)とEo電位(+4.8V)の間の
電位(この例では+3.6V〜+3.8V)になる。
The output Eo which rises to a potential (+4.8 V in this example) equal to or higher than the Vdd potential (+3.3 V) takes time 100
When the voltage is applied to the I / O pad 18 of FIG. 2 after ns, the comparison potential Vcomp also increases by the same amount. The potential PG and the gate control potential VR sharply change in accordance with the time differential value of the potential rise. During a period in which the potential of the output Eo is stable (110 ns to 140 ns), the potential of the PG is V
It becomes a potential (+3.6 V to +3.8 V in this example) between the dd potential (+3.3 V) and the Eo potential (+4.8 V).

【0053】このPG電位(+3.6V〜+3.8V)で
はトランジスタ224がオフ、トランジスタ225がオ
ン状態となり、CMOSインバータ(224+225)
はローレベルの制御電位VR(この例では+1.8V)
をデプレッション型トランジスタ10のゲートに与える
ことになる。すると、このトランジスタ10は高圧(+
4.8V)の出力Eoによりピンチオフ電圧Vp以上
(4.8V−1.8V=3V)で逆バイアスされ、確実に
カットオフする。こうして、高圧出力Eoの印加による
トランジスタ10側へのリーク電流が、抑えられる。
At this PG potential (+3.6 V to +3.8 V), the transistor 224 is turned off, the transistor 225 is turned on, and the CMOS inverter (224 + 225)
Is the low-level control potential VR (+1.8 V in this example)
To the gate of the depletion type transistor 10. Then, the transistor 10 has a high voltage (+
The output Eo of (4.8 V) is reverse-biased at the pinch-off voltage Vp or higher (4.8 V-1.8 V = 3 V), and cutoff is ensured. Thus, the leakage current to the transistor 10 due to the application of the high voltage output Eo is suppressed.

【0054】時間140ns以降に出力Eoが低下する
と、これに伴いPG電位が急降下する。このPG電位の
低下によりCMOSインバータ(224+225)がレ
ベル反転動作を行うと、制御電位VRがVdd電位(+
3.3V)に上昇し、以後安定する(時間150ns〜
200ns)。こうして、時間0ns以前と同様な状態
に戻る。
When the output Eo decreases after the time of 140 ns, the PG potential sharply drops. When the CMOS inverter (224 + 225) performs the level inversion operation due to the decrease in the PG potential, the control potential VR becomes the Vdd potential (+
3.3V) and stabilizes thereafter (time 150ns ~)
200 ns). Thus, the state returns to the same state as before the time 0 ns.

【0055】図4は、図2の実施例の直流動作を説明す
る波形図である。(ただし各部の電圧値は図2の説明で
用いたものと一部変えて説明を行う。)出力Eoの電位
が+3.9V以下の場合(つまりI/Oパッド18に5
V信号が印加されない場合)、ゲート制御電位VRは+
3.3Vの一定値をとる。この場合、デプレッション型
MOSトランジスタ10は常時導通状態にあり、そのド
レイン電位(=トランジスタ12のドレイン電位)E1
2は出力Eoと同様な変化をする。出力Eoの電位がV
dd電位(+3.3V)以下では、PG電位もほぼ一定
値(+1.5V〜+2V)となっている。
FIG. 4 is a waveform chart for explaining the DC operation of the embodiment of FIG. (However, the description will be made with the voltage values of the respective parts being partially changed from those used in the description of FIG. 2.) When the potential of the output Eo is +3.9 V or less (that is, 5
When no V signal is applied), the gate control potential VR is +
Take a constant value of 3.3V. In this case, the depletion type MOS transistor 10 is always in a conductive state, and its drain potential (= drain potential of transistor 12) E1
2 changes in the same manner as the output Eo. The potential of the output Eo is V
Below the dd potential (+3.3 V), the PG potential is also substantially constant (+1.5 V to +2 V).

【0056】出力Eoの電位がVdd電位(+3.3
V)を超えるあたりから、PG電位も出力Eoの電位上
昇に対応して上昇し始める。出力Eoの上昇に伴うPG
電位の上昇によってCMOSインバータ(224+22
5)がレベル反転動作に入ると(Eo=+3.9V付
近)、制御電位VRが低下する(図1の説明では+2.
7Vとしたが、この例では+1.8V)。
The potential of the output Eo is Vdd potential (+3.3
From around V), the PG potential also starts to rise in response to the rise in the potential of the output Eo. PG with output Eo rise
The CMOS inverter (224 + 22)
When (5) enters the level inversion operation (Eo = around +3.9 V), the control potential VR decreases (in the description of FIG. 1, + 2.V).
7 V, but in this example +1.8 V).

【0057】この場合、デプレッション型MOSトラン
ジスタ10のゲート電位(VR=+1.8V)に対して
ソース電位(=出力Eo電位)が十分高くなっている
(+3.9V)ので、トランジスタ10のゲート・ソー
ス間はそのピンチオフ電圧Vp(たとえば1.5V)以
上の電圧(3.9V−1.8V=2.1V)で逆バイアス
されることになる。すると、このトランジスタ10は完
全にカットオフし、トランジスタ12のドレイン電位E
12は制御電位VRの低下に対応して若干低下したあと
安定する(この例では+3.5V)。トランジスタ12
のソースはVdd電位(+3.3V)に固定されている
ので、トランジスタ12のドレイン側PN接合がそのド
レイン電位E12の安定電位(+3.5V)でもって順
バイアス(電位差は3.5V−3.3V=0.2V)され
て導通することはなくなる。
In this case, the source potential (= output Eo potential) is sufficiently higher (+3.9 V) than the gate potential (VR = + 1.8 V) of the depletion type MOS transistor 10, so that the gate potential of the transistor 10 The sources are reverse-biased at a voltage (3.9 V-1.8 V = 2.1 V) higher than the pinch-off voltage Vp (for example, 1.5 V). Then, the transistor 10 is completely cut off, and the drain potential E of the transistor 12 is
12 stabilizes after a slight decrease corresponding to the decrease of the control potential VR (+3.5 V in this example). Transistor 12
Is fixed at the Vdd potential (+3.3 V), the drain-side PN junction of the transistor 12 is forward-biased (with a potential difference of 3.5 V−3.V) at the stable potential (+3.5 V) of the drain potential E12. (3V = 0.2V) and no conduction occurs.

【0058】出力Eoが4V以上の領域では、ゲート制
御電位VRが十分に低下しているから、トランジスタ1
0は5V前後のI/Oパッド18の電位により完全にカ
ットオフできる。このため、I/Oパッド18からトラ
ンジスタ12のドレイン側へリーク電流が流れることは
なくなる。
In the region where the output Eo is 4 V or more, the gate control potential VR is sufficiently reduced.
0 can be completely cut off by the potential of the I / O pad 18 of about 5V. Therefore, no leak current flows from the I / O pad 18 to the drain side of the transistor 12.

【0059】[0059]

【発明の効果】出力回路(I/Oパッド)18における
信号Eoの電位が電源Vdd電位(+3.3V)を越え
ると、制御電位VRはVdd電位(+3.3V)よりも
低い電位(+2.7V)に引き下げられる。これによ
り、デプレッション型MOSトランジスタ10のゲート
・ソース間電圧はこのトランジスタ10がそのピンチオ
フ電圧(ゲート閾値)のばらつき如何によらずカットオ
フする方向にバイアスされる。その結果、出力回路18
からトランジスタ10側へ流入するリーク電流が抑えら
れる。また、信号Eoの電位変化に対応して制御電位V
Rを急変させているから、信号Eoが高速変化しても、
制御電位VRは信号Eoの変化に追従できる。
When the potential of the signal Eo in the output circuit (I / O pad) 18 exceeds the power supply Vdd potential (+3.3 V), the control potential VR becomes lower than the Vdd potential (+3.3 V) (+2.3 V). 7V). Thus, the gate-source voltage of the depletion type MOS transistor 10 is biased in a direction in which the transistor 10 is cut off irrespective of the variation of the pinch-off voltage (gate threshold). As a result, the output circuit 18
, The leakage current flowing into the transistor 10 side can be suppressed. The control potential V corresponds to the potential change of the signal Eo.
Since R changes suddenly, even if the signal Eo changes at high speed,
The control potential VR can follow a change in the signal Eo.

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

【図1】この発明の一実施例に係る信号入出力回路の基
本構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a signal input / output circuit according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の構成を具体化した回路図。FIG. 2 is a circuit diagram that embodies the configuration of FIG. 1;

【図3】図2の実施例の交流動作を説明する波形図。FIG. 3 is a waveform chart for explaining the AC operation of the embodiment of FIG. 2;

【図4】図2の実施例の直流動作を説明する波形図。FIG. 4 is a waveform chart illustrating the DC operation of the embodiment of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…Nチャネル補助MOSトランジスタ(デプレッシ
ョン型電界効果トランジスタ)、12…導電性回路/素
子(エンハンスメント型PチャネルMOSトランジス
タ)、14…導電性回路/素子(エンハンスメント型N
チャネルMOSトランジスタ)、16…スイッチトラン
ジスタ(エンハンスメント型NチャネルMOSトランジ
スタ)、18…I/Oパッド(出力回路)、22…コン
パレータ(制御電位変更手段)、24…VR切換高速化
部(高速化手段)、30…基準電位発生回路、221〜
223、225、227…エンハンスメント型Nチャネ
ルMOSトランジスタ、224、226…エンハンスメ
ント型PチャネルMOSトランジスタ、240…エンハ
ンスメント型NチャネルMOSトランジスタ(MOSキ
ャバシタ)、301〜304…エンハンスメント型Nチ
ャネルMOSトランジスタ、305、306…エンハン
スメント型PチャネルMOSトランジスタ、Vdd…第
1電源回路(第1電位3.3V)、Vss…第2電源回
路(第2電位0V)、VR…制御電位、Vref…基準
電位、Vcomp…比較電位、Ei…入力信号、Eo…
出力信号。
10: N-channel auxiliary MOS transistor (depletion type field effect transistor), 12: conductive circuit / element (enhancement type P-channel MOS transistor), 14: conductive circuit / element (enhancement type N)
Channel MOS transistor), 16 switch transistor (enhancement type N-channel MOS transistor), 18 I / O pad (output circuit), 22 comparator (control potential changing means), 24 VR speed-up section (speed-up section) ), 30... Reference potential generating circuit, 221-221
223, 225, 227: enhancement N-channel MOS transistors, 224, 226: enhancement P-channel MOS transistors, 240: enhancement N-channel MOS transistors (MOS capacitors), 301 to 304 ... enhancement N-channel MOS transistors, 305; 306: enhancement type P-channel MOS transistor, Vdd: first power supply circuit (first potential 3.3V), Vss: second power supply circuit (second potential 0V), VR: control potential, Vref: reference potential, Vcomp: comparison Potential, Ei ... input signal, Eo ...
Output signal.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1電位の第1電源回路と出力回路との間
にドレイン・ソース回路が挿入され、ゲートに制御電位
が与えられるデプレッション型電界効果トランジスタ
と;第2電位の第2電源回路と前記出力回路との間に挿
入されるスイッチトランジスタと;前記出力回路の電位
の絶対値が前記第1電位の絶対値よりも大きくなる状態
において、前記デプレッション型電界効果トランジスタ
の制御電位の絶対値を減少方向に変更する制御電位変更
手段と;前記制御電位変更手段による前記制御電位の変
更の速度を速める高速化手段とを具備したことを特徴と
する信号入出力回路。
A depletion-type field-effect transistor in which a drain-source circuit is inserted between a first power supply circuit having a first potential and an output circuit, and a control potential is applied to a gate; a second power supply circuit having a second potential A switch transistor inserted between the output circuit and the output circuit; and in a state where the absolute value of the potential of the output circuit is larger than the absolute value of the first potential, the absolute value of the control potential of the depletion type field effect transistor. A signal input / output circuit comprising: control potential changing means for changing the control potential in a decreasing direction; and high-speed means for increasing the speed of changing the control potential by the control potential changing means.
【請求項2】第1電位の第1電源回路と出力回路との間
にドレイン・ソース回路が挿入され、ゲートに制御電位
が与えられるデプレッション型電界効果トランジスタ
と;第2電位の第2電源回路と前記出力回路との間に挿
入されるスイッチトランジスタと;前記出力回路の電位
と所定の基準電位とを比較し、前記出力回路の電位の絶
対値が前記基準電位の絶対値よりも大きい場合は前記デ
プレッション型電界効果トランジスタの制御電位の絶対
値を減少させ、前記出力回路の電位の絶対値が前記基準
電位の絶対値よりも小さい場合は前記デプレッション型
電界効果トランジスタの制御電位の絶対値を増加させる
コンパレータと;前記コンパレータによる前記制御電位
の減少または増加の速度を速める高速化手段とを具備し
たことを特徴とする信号入出力回路。
2. A depletion-type field effect transistor having a drain and a source circuit inserted between a first power supply circuit at a first potential and an output circuit, and a control potential applied to a gate; a second power supply circuit at a second potential A switch transistor inserted between the output circuit and the output circuit; and comparing the potential of the output circuit with a predetermined reference potential, and when the absolute value of the potential of the output circuit is larger than the absolute value of the reference potential. The absolute value of the control potential of the depletion type field effect transistor is decreased, and the absolute value of the control potential of the depletion type field effect transistor is increased when the absolute value of the potential of the output circuit is smaller than the absolute value of the reference potential. A comparator for increasing the speed of decreasing or increasing the control potential by the comparator. No. input and output circuit.
【請求項3】第1電位の第1電源回路と出力回路との間
にドレイン・ソース回路が挿入され、ゲートに制御電位
が与えられるデプレッション型電界効果トランジスタ
と;前記第1電源回路と前記デプレッション型電界効果
トランジスタとの間に挿入される導電性回路と;第2電
位の第2電源回路と前記出力回路との間に挿入されるス
イッチトランジスタと;前記第2電源回路と前記スイッ
チトランジスタとの間に挿入されるものであって、前記
デプレッション型電界効果トランジスタと同じ導電性タ
イプのトランジスタと;前記出力回路の電位と所定の基
準電位とを比較し、前記出力回路の電位の絶対値が前記
基準電位の絶対値よりも大きい場合は前記デプレッショ
ン型電界効果トランジスタの制御電位の絶対値を減少さ
せ、前記出力回路の電位の絶対値が前記基準電位の絶対
値よりも小さい場合は前記デプレッション型電界効果ト
ランジスタの制御電位の絶対値を増加させるコンパレー
タと;前記出力回路の電位の時間に対する変化率の増大
に対応して、前記コンパレータによる前記制御電位の減
少または増加の速度を速める高速化手段とを具備したこ
とを特徴とする信号入出力回路。
3. A depletion-type field effect transistor having a drain / source circuit inserted between a first power supply circuit having a first potential and an output circuit, and having a gate supplied with a control potential; the first power supply circuit and the depression A conductive circuit inserted between the field-effect transistor; a switch transistor inserted between a second power supply circuit of a second potential and the output circuit; and a switch transistor between the second power supply circuit and the switch transistor. A transistor of the same conductivity type as the depletion type field effect transistor; comparing the potential of the output circuit with a predetermined reference potential, and determining that the absolute value of the potential of the output circuit is If the absolute value of the control potential is larger than the absolute value of the reference potential, the absolute value of the control potential of the depletion type field effect transistor is reduced, and A comparator for increasing the absolute value of the control potential of the depletion-type field-effect transistor when the absolute value of the potential is smaller than the absolute value of the reference potential; A signal input / output circuit comprising: a speed-up means for increasing or decreasing the control potential by the comparator.
【請求項4】第1電位の第1電源回路と出力回路との間
にドレイン・ソース回路が挿入され、ゲートに制御電位
が与えられるデプレッション型電界効果トランジスタ
と;前記第1電源回路と前記デプレッション型電界効果
トランジスタとの間にドレイン・ソース回路が挿入さ
れ、ゲートに第1の入力信号が与えられる第1導電型電
界効果トランジスタと;第2電位の第2電源回路と前記
出力回路との間にドレイン・ソース回路が挿入され、ゲ
ートに前記第1の入力信号と逆の位相を持つ第2の入力
信号が与えられる第2導電型電界効果トランジスタと;
前記出力回路の電位と所定の基準電位とを比較し、前記
出力回路の電位の絶対値が前記基準電位の絶対値よりも
大きい場合は前記デプレッション型電界効果トランジス
タの制御電位の絶対値を減少させ、前記出力回路の電位
の絶対値が前記基準電位の絶対値よりも小さい場合は前
記デプレッション型電界効果トランジスタの制御電位の
絶対値を増加させるコンパレータと;前記出力回路の電
位の時間に対する変化率の増大に対応して、前記コンパ
レータによる前記制御電位の減少または増加の速度を速
める高速化手段とを具備したことを特徴とする信号入出
力回路。
4. A depletion-type field effect transistor having a drain / source circuit inserted between a first power supply circuit having a first potential and an output circuit, and having a gate supplied with a control potential; the first power supply circuit and the depression A first conductivity type field effect transistor having a gate to which a first input signal is applied; and a second potential circuit between the second power supply circuit and the output circuit. A second conductivity type field effect transistor having a drain-source circuit inserted therein and a gate supplied with a second input signal having an opposite phase to the first input signal;
The potential of the output circuit is compared with a predetermined reference potential, and when the absolute value of the potential of the output circuit is larger than the absolute value of the reference potential, the absolute value of the control potential of the depletion type field effect transistor is reduced. A comparator for increasing the absolute value of the control potential of the depletion-type field effect transistor when the absolute value of the potential of the output circuit is smaller than the absolute value of the reference potential; A signal input / output circuit comprising: speed-up means for increasing or decreasing the control potential by the comparator in response to the increase.
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