JP3672184B2 - Macro cell for relay - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路に関し、特に電源の異なる回路ブロック間に配置するレベルシフト機能付きの中継用マクロセルに関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯機器などでは待機時の低消費電力化の観点から、近年CMOS型半導体集積回路でも必要のない回路は電源を切って消費電力の削減を行うことが一般的となった。これは、半導体集積回路の微細化に伴い電源電圧およびしきい値電圧を下げざるを得ず、待機時消費電力が増加するという問題のためである。
【0003】
電源を切った回路ブロックの入力や出力の処置などの一般的な注意や、電源を複数の系統に分けた場合、回路ブロック毎に電源を切るために電源系統間の電圧差に対する注意が必要である。
【0004】
図9は、従来におけるレベルシフト回路の回路図である。これは、2入力NAND回路である。入力信号A,Bおよびその反転信号は、VDD1の電源系統に含まれている。NMOSトランジスタMN903は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN901,PMOSトランジスタMP901)を介した入力信号Aの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN904は、ソースがGNDに接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN903のドレインに接続され、ゲートにインバータIN2(NMOSトランジスタMN902,PMOSトランジスタMP902)を介した入力信号Bの反転信号が供給されている。
【0005】
また、NMOSトランジスタMN906は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号Bが供給されている。NMOSトランジスタMN905は、ソースがNMOSトランジスタMN906のドレインに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。
【0006】
また、PMOSトランジスタMP903は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN903,MN904のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP905は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN905のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP903のゲートは、PMOSトランジスタMP905とNMOSトランジスタMN905のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP905のゲートは、PMOSトランジスタMP903とNMOSトランジスタMN903,MN904のドレインに接続されている。そして、出力信号Zとして、PMOSトランジスタMP905とNMOSトランジスタMN905のドレイン電圧が出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、消費電力削減のために電源(VDD1)を切ると、CMOS回路の出力信号はGNDレベルまで低下するのに長い時間を要してしまう。これは、電源を切ってMOSFETのゲート・ソース間電圧がしきい値電圧あたりまで低下するとソース・ドレイン間を流れる電流が微小になるためであり、出力電圧はGNDレベルより幾分高い電圧に留まる傾向がある。電源の入った回路ブロックがその様な信号をそのまま入力信号として受け取ると、NMOSトランジスタが十分にオフせず、スタティックリーク電流の増加を招くことになる。
【0008】
図9において、例えば入力信号Aが“L”レベルである時にVDD1を切った場合、インバータIN1の出力は“H”レベル(VDD1レベル)からGNDレベルまで低下して、NMOSトランジスタMN903をオフ状態にする。しかし、GNDレベルよりも幾分高いレベルに留まってしまうことがあり、NMOSトランジスタMN903は完全にオフ状態にならない。そのため、VDD2からGNDにリーク電流が流れてしまう。
【0009】
また、電源電圧を系統間で意図的に変えていない場合についても、しきい値電圧を下げると電源系統間の僅かな電圧差でもスタティックリーク電流の増加が危惧される。
【0010】
その様なことを防ぐため、同電位で動作する回路ブロックの場合、電源の入った回路ブロックの入力部分で電源の切れた回路ブロックからの信号を遮断する処置として、NANDゲート、クロックド・インバータ、ラッチまたはフリップ・フロップ等を挿入するが、回路規模が大きくなってしまう。
【0011】
また、CMOS回路は、入力端子にPMOSトランジスタのドレインが含まれる場合、電源を切ってPMOSのソースおよびNウェル電位が低下すると、ドレイン・Nウェル間のPN接合が順方向バイアスになり電流が流れてしまうため、入力端子の入力インピーダンスの低下が起こる。入力端子に電流が流れ込んでしまうと、スタティック電流の増加や誤作動の要因になる。
【0012】
本発明の目的は、動作に必要のない電源を切った場合に、安定した動作を行うレベルシフト機能付中継用マクロセルを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明による中継用マクロセルは、第1の電位である第1の電源と、第2の電位である第2の電源と、前記第1の電源と前記第2の電源との間に接続された第1の電流経路と第2の電流経路を有し、前記第1の電流経路の前記第2の電源側に接続され、第3の電位または接地電位である第1の入力信号と前記第2の電位または接地電位である第2の入力信号により制御される第1のスイッチ回路と、前記第2の電流経路の前記第2の電源側に接続され、前記第1の入力信号の反転信号と前記第2の入力信号の反転信号により制御される第2のスイッチ回路とから成る第1のレベルシフト回路とを具備することを特徴としている。
【0014】
また、第1の電位である第1の電源と、第2の電位である第2の電源と、前記第1の電源に接続され、第3の電位または接地電位である第1の入力信号とこの反転信号が入力される第1のレベルシフト回路と、前記第1のレベルシフト回路の出力を保持する第1の保持回路と、前記第1のレベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続された第1のスイッチ素子と、前記第1の保持回路と前記第2の電源との間に接続された第2のスイッチ素子とを備え、前記第1のスイッチ素子は、前記第1の電位または接地電位である第2の入力信号により制御され、前記第2のスイッチ素子は、前記第2の入力信号の反転信号により制御されることを特徴としている。
【0015】
また、第1の電位である第1の電源と、第2の電位である第2の電源と、前記第1の電源に接続され、第3の電位または接地電位である第1の入力信号とこの反転信号が入力されるレベルシフト回路と、前記レベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続され、前記第1の電位または接地電位である第2の入力信号により制御されるスイッチ素子と、前記レベルシフト回路の出力信号と前記第2の入力信号とこの反転信号が供給されるクロックド・インバータとを具備することを特徴としている。
【0016】
また、第1の電位である第1の電源と、第2の電位である第2の電源と、前記第1の電源に接続され、第3の電位からなる第1および第2の入力信号とこれら反転信号が入力される第1のレベルシフト回路と、前記第1のレベルシフト回路に接続され、前記第1のレベルシフト回路の出力信号を保持する第1の保持回路と、前記第1の電源に接続され、前記第1および第2の入力信号とこれら反転信号が入力される第2のレベルシフト回路と、前記第1および第2のレベルシフト回路に接続され、前記第2のレベルシフト回路の出力信号を保持する第2の保持回路と、前記第1のレベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続された第1のスイッチ素子と、前記第2のレベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続された第2のスイッチ素子と、前記第1の保持回路と前記第2の電源との間に接続された第3のスイッチ素子と、前記第2の保持回路と前記第2の電源との間に接続された第4のスイッチ素子と、ソースが前記第1の電源に接続され、ゲートに前記第1のレベルシフト回路または前記第1の保持回路の出力信号が供給される一導電型の第1のMOSトランジスタと、ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第2のレベルシフト回路または前記第2の保持回路の出力信号が供給される逆導電型の第2のMOSトランジスタとを備え、前記第1および第2のスイッチ素子は、前記第1の電位または接地電位である第3の入力信号により制御され、前記第3および第4のスイッチ素子は、前記第3の入力信号の反転信号により制御されることを特徴としている。
【0017】
この発明によれば、ある電源系統を切ってその系統から電源供給を受けている回路ブロックの信号が不安定になっても、電源の入っている回路ブロックの動作に影響がおよぶことを防ぐことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施形態における中継用マクロセルの回路図である。これは、レベルシフト機能のあるイネーブル付きバッファ(2入力NANDゲート)になっている。VDD1(第3の電位)とGND(第2の電位)間に入力信号A(第1の入力信号)が供給されるインバータIN1と、VDD2(第1の電位)とGND間に入力信号VOFF(第2の入力信号)が供給されるインバータIN2と、入力信号A,入力信号VOFFおよびこれらインバータIN1,IN2の出力信号により制御されるバッファから構成されている。入力信号Aとその反転信号はVDD1の電源系統に含まれ、入力信号VOFFとその反転信号および出力信号ZはVDD2の電源系統に含まれている。
【0019】
バッファについて説明する。NMOSトランジスタMN103(第1のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN101,PMOSトランジスタMP101)の出力信号が供給されている。NMOSトランジスタMN103と並列に接続されたNMOSトランジスタMN104(第2のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN103のドレインと接続され、ゲートにインバータIN2(NMOSトランジスタMN102,PMOSトランジスタMP102)の出力信号が供給されている。そして、PMOSトランジスタMP103(第5のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN103およびNMOSトランジスタMN104のドレインに接続されている。
【0020】
また、NMOSトランジスタMN106(第3のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN106と直列に接続されたNMOSトランジスタMN105(第4のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN106のドレインに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。そして、PMOSトランジスタMP105(第6のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインはNMOSトランジスタMN105のドレインと接続されている。
【0021】
また、PMOSトランジスタMP103のゲートはPMOSトランジスタMP105およびNMOSトランジスタMN105のドレインに、PMOSトランジスタMP105のゲートはPMOSトランジスタMP103およびNMOSトランジスタMN103,MN104のドレインに接続されている。そして、出力信号ZとしてPMOSトランジスタMP103およびNMOSトランジスタMN103,MN104のドレイン電圧が出力される。
【0022】
尚、NMOSトランジスタMN105,MN106のゲートに供給する入力信号を逆にしてもよい。すなわち、NMOSトランジスタMN105のゲートに入力信号VOFFが供給され、NMOSトランジスタMN106のゲートに入力信号Aが供給されてもよい。
【0023】
次に、本実施形態の動作について説明する。入力信号VOFFに“L”レベルが入力された場合、出力信号Zは“L”レベルに固定される。NMOSトランジスタMN106のゲートには“L”レベルが供給され、オフ状態となる。また、NMOSトランジスタMN104のゲートにはインバータIN2を介した入力信号VOFFの反転信号(“H”レベル)が供給され、オン状態となる。すると、NMOSトランジスタMN104のドレイン電圧はGNDレベルになり、出力信号ZにはGNDレベルの信号が出力される。
【0024】
また、PMOSトランジスタMP105のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP105はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP105のドレイン電圧はVDD2レベルとなる。PMOSトランジスタMP103のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP103はオフ状態となる。
【0025】
よって、入力信号Aにより動作するNMOSトランジスタMN105は、入力信号VOFFが“L”レベルの時、NMOSトランジスタMN106がオフ状態になることによって遮断される。したがって、入力信号VOFFが“L”レベルの時、入力信号Aを含むVDD1を切っても、NMOSトランジスタMN104がオン状態になることによって、出力信号ZはGNDレベルに固定される。
【0026】
また、入力信号VOFFが“L”レベルの時、NMOSトランジスタMN104はオン状態となるので、NMOSトランジスタMN103とのドレインはGNDレベルとなり、また、NMOSトランジスタMN106はオフ状態となる。したがって、VDD1を切って入力信号Aおよびその反転信号が不安定な状態になっても、VDD2からGNDにスタティックリーク電流は流れない。
【0027】
一方、入力信号VOFFに“H”レベルが入力された場合、入力信号Aを出力信号Zの信号レベルに変換することのできるレベルシフト回路として動作する。入力信号VOFFが“H”レベルであるので、NMOSトランジスタMN104はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN106はオン状態となる。
【0028】
入力信号Aが“L”レベルの場合、NMOSトランジスタMN103にはインバータIN1を介した入力信号Aの反転信号(“H”レベル)が供給され、オン状態となる。また、NMOSトランジスタMN105のゲートには“L”レベルが供給され、オフ状態となる。すると、NMOSトランジスタMN103のドレイン電圧はGNDレベルになり、出力信号ZにはGNDレベルの信号が出力される。
【0029】
また、入力信号Aが“H”レベルの場合、NMOSトランジスタMN103にはインバータIN1を介した入力信号Aの反転信号(“L”レベル)が供給され、オフ状態となる。また、NMOSトランジスタMN105のゲートには“H”レベルが供給され、オン状態となる。すると、NMOSトランジスタMN106とNMOSトランジスタMN105がオン状態となるので、NMOSトランジスタMN105のドレイン電圧はGNDレベルとなる。そして、PMOSトランジスタMP103のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給されるので、PMOSトランジスタMP103はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP103のドレイン電圧はVDD2レベルとなる。したがって、出力信号ZにはVDD2レベルの信号が出力される。
【0030】
したがって、入力信号VOFFが“H”レベルの場合、本実施形態はレベルシフト回路として動作する。
【0031】
よって、本実施形態は、レベルシフト回路として働き、VDD1を切っても出力信号には影響がない。また、VDD1を切った場合に、不安定となる入力信号Aおよびその反転信号を遮断できるので、スタティックリーク電流が流れない。また、意図的に電源電圧に差を持たせている場合はもとより、同一電圧を供給する電源の系統間での電圧にズレが生じた場合でも、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。
【0032】
尚、上記説明では、出力信号ZとしてPMOSトランジスタMP103とNMOSトランジスタMN103,MN104のドレイン電圧が出力されるが、PMOSトランジスタMP105とNMOSトランジスタMN105のドレイン電圧を出力としてもよい。この場合、上記説明に対して反転した信号レベルが出力される。
【0033】
また、同様の問題を解決するための半導体装置が、特開平9−74348号公報に開示されている。図10に、この半導体装置の回路図を示す。低電圧電源(VDDL)を電源とするインバータ101と、高電圧電源(VDDH)を電源とする昇圧回路102、および、VDDHを電源とするインバータ103で昇圧レベルシフタを構成している。この昇圧回路102は、VDDH電源と出力ノードであるA点の間にプルアップトランジスタとしてPchトランジスタ110が設けられ、VSS電源と電流源の接続ノードであるC点の間に昇圧回路102の動作を制御するスイッチとしてNchトランジスタ111が設けられている。Pchトランジスタ110とNchトランジスタ111のゲートにはVDDH電源の回路からの信号が伝播されるCNT端子が接続され、制御機能部を構成している。
【0034】
Nchトランジスタ111がオンした場合、IN端子に伝播された電位は昇圧回路102で昇圧され、OUT端子へ伝播され昇圧レベルシフタとして機能する。また、Pchトランジスタ110がオンした場合、インバータ103にVDDH電位が供給されるため、OUT端子にVSS電位が出力される。このように、図10の半導体装置は、Nchトランジスタ111をオフすることにより昇圧レベルシフタとしての機能を遮断し、OUT端子への出力をVSS電位に固定している。
【0035】
しかしながら、Pchトランジスタ110がオンした場合、A点はVDDH電位となり安定するが、もう一方の電流源の接続ノードであるB点は、VDDL電源を切った場合、電位が安定しなくなる。
【0036】
それに対し本発明は、入力信号Aを含むVDD1を切っても、NMOSトランジスタMN104がオン状態になることによって、NMOSトランジスタMN104のドレイン電圧はGNDレベルとなる。そして、PMOSトランジスタMP105がオン状態になるので、PMOSトランジスタMP105のドレイン電圧はVDD2レベルで安定する。
【0037】
また、本発明の中継用マクロセルのレベルシフト機能部分は、少ないMOSトランジスタで構成されているので、図10の昇圧回路102よりも面積を小さくすることができる。
(第2の実施の形態)
図2は、第2の実施形態における中継用マクロセルの回路図である。これは、レベルシフト機能のあるラッチになっている。VDD1(第3の電位)とGND(第2の電位)間に入力信号D(第1の入力信号)が供給されるインバータIN1と、VDD2(第1の電位)とGND間に入力信号VOFF(第2の入力信号)が供給されるインバータIN2と、入力信号D,入力信号VOFFおよびこれらインバータIN1、IN2の出力信号により制御されるラッチから構成されている。入力信号Dとその反転信号はVDD1の電源系統に含まれ、入力信号VOFFとその反転信号および出力信号Q,QNはVDD2の電源系統に含まれている。
【0038】
ラッチについて説明する。NMOSトランジスタMN205(第1のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN203(第3のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN205のドレインに接続され、ゲートに入力信号Dが供給されている。NMOSトランジスタMN204(第4のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN205のドレインに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN201,PMOSトランジスタMP201)を介した入力信号Dの反転信号が供給されている。また、PMOSトランジスタMP203(第5のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN203のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP204(第6のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN204のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP203のゲートが、PMOSトランジスタMP204とNMOSトランジスタMN204のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP204のゲートが、PMOSトランジスタMP203とNMOSトランジスタN203のドレインに接続されている。
【0039】
また、NMOSトランジスタMN208(第2のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN2(NMOSトランジスタMN202,PMOSトランジスタMP202)を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN206(第7のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN208のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP204とNMOSトランジスタMN204のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN207(第8のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN208のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP203とNMOSトランジスタMN203のドレインに接続されている。
【0040】
そして、出力信号Qとして、PMOSトランジスタMP204とNMOSトランジスタMN204,MN207のドレイン電圧が出力される。また、出力信号QNとして、PMOSトランジスタMP203とNMOSトランジスタMN203,MN206のドレイン電圧が出力される。
【0041】
このラッチ回路は、入力信号VOFFによりNMOSトランジスタMN205またはNMOSトランジスタMN208のどちらかをオン状態とし、NMOSトランジスタMN205がオン状態となった場合は、入力信号Dに応じた信号を出力し、NMOSトランジスタMN208がオン状態となった場合は、保持された信号を出力し続ける。
【0042】
次に、本実施形態の動作について説明する。入力信号VOFFに“H”レベルが入力された場合、入力信号Dを出力信号Q,QNの信号レベルに変換することのできるレベルシフト回路として動作する。入力信号VOFFが“H”レベルであるので、NMOSトランジスタMN205はオン状態、NMOSトランジスタMN208はオフ状態となる。したがって、入力信号Dに応じた出力信号Q,QNが出力される。
【0043】
入力信号Dが“H”レベルの場合を考える。NMOSトランジスタMN203のゲートには“H”レベルの信号が供給され、オン状態となる。一方、NMOSトランジスタMN204のゲートにはインバータIN1を介した入力信号Dの反転信号(“L”レベル)が供給され、オフ状態となる。すると、NMOSトランジスタMN203のドレイン電圧はGNDレベルになり、出力信号QNとしてGNDレベルの信号が出力される。そして、PMOSトランジスタMP204のゲートにはGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP204はオン状態となる。PMOSトランジスタMP204のドレイン電圧はVDD2レベルになり、出力信号QとしてVDD2レベルの信号が出力される。また、PMOSトランジスタMP203のゲートにはVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP203はオフ状態となる。
【0044】
入力信号Dが“L”レベルの場合を考える。NMOSトランジスタMN203のゲートには“L”レベルの信号が供給され、オフ状態となる。一方、NMOSトランジスタMN204のゲートにはインバータIN1を介した入力信号Dの反転信号(“H”レベル)が供給され、オン状態となる。すると、NMOSトランジスタMN204のドレイン電圧はGNDレベルになり、出力信号QとしてGNDレベルの信号が出力される。そして、PMOSトランジスタMP203のゲートにはGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP203はオン状態となる。したがって、PMOSトランジスタMP203のドレイン電圧はVDD2レベルになり、出力信号QNとしてVDD2レベルの信号が出力される。また、PMOSトランジスタMP204のゲートにはVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP204はオフ状態となる。
【0045】
したがって、入力信号VOFFが“H”レベルの場合、本実施形態は入力信号Dに応じたレベルシフト回路として動作する。
【0046】
一方、入力信号VOFFが“H”レベルから“L”レベルに変化した場合、出力信号Q,QNには保持された信号を出力し続ける。入力信号VOFFが“L”レベルであるので、NMOSトランジスタMN205はオフ状態に変化し、NMOSトランジスタMN208はオン状態に変化する。PMOSトランジスタMP203とNMOSトランジスタMN203のドレインノードと、PMOSトランジスタMP204とNMOSトランジスタMN204のドレインノードとの電位差によって、NMOSトランジスタMN206,MN207のどちらか一方がオン状態となり、オン状態となったNMOSトランジスタのドレイン電圧はGNDレベルとなる。オフ状態のNMOSトランジスタのドレイン電圧は、保持された信号レベルのままである。
【0047】
この時、VDD1を切ったとすると、入力信号Dは不安定な状態となる。しかし、NMOSトランジスタMN205はオフ状態となっているので、VDD2からGNDにスタティックリーク電流は流れない。また、VDD1を切った場合でも、保持した信号を出力し続けるので、出力信号Q,QNに影響はない。
【0048】
よって、本実施形態は、レベルシフト機能のあるラッチ回路として働き、VDD1を切っても出力信号には影響がない。また、VDD1を切った場合に、不安定となる入力信号Dおよびその反転信号を遮断できるので、スタティックリーク電流が流れない。また、意図的に電源電圧に差を持たせている場合はもとより、同一電圧を供給する電源の系統間での電圧にズレが生じた場合でも、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。
(第3の実施の形態)
図3は、第3の実施形態における中継用マクロセルの回路図である。これは、レベルシフト機能のあるイネーブル付きフリップ・フロップになっている。VDD1(第3の電位)とGND(第2の電位)間に入力信号D(第1の入力信号)が供給されるインバータIN1と、VDD2(第1の電位)とGND間に入力信号VOFF(第4の入力信号)とクロック信号CPNが供給されるNAND回路と、VDD2とGND間にこのNAND回路の出力信号(第2の入力信号)が供給されるインバータIN2と、入力信号D,NAND回路の出力信号およびインバータIN1,IN2の出力信号により制御されるマスター・ラッチ(第1のレベルシフト回路、第1の保持回路)とスレーブ・ラッチ(第2のレベルシフト回路、第2の保持回路)から成るフリップ・フロップから構成されている。入力信号Dとその反転信号はVDD1の電源系統に含まれ、入力信号VOFFとクロック信号CPNとこれらNAND論理とその反転信号および出力信号Q,QNはVDD2の電源系統に含まれている。
【0049】
NAND回路は、PMOSトランジスタMP302,MP303とNMOSトランジスタMN302,MN303から構成されている。VDD2とGND間にPMOSトランジスタMP302,NMOSトランジスタMN302,NMOSトランジスタMN303が直列接続されている。PMOSトランジスタMP302とNMOSトランジスタMN302のゲートにはクロック信号CPNが供給され、NMOSトランジスタMN303のゲートには入力信号VOFFが供給されている。また、PMOSトランジスタMP302と並列にPMOSトランジスタMP303が接続されている。PMOSトランジスタMP303は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP302およびNMOSトランジスタMN302のドレインに接続され、ゲートには入力信号VOFFが供給されている。このNAND回路の出力信号が、NMOSトランジスタMN310とNMOSトランジスタMN313に供給される。また、インバータIN2(NMOSトランジスタMN304,PMOSトランジスタMP304)を介した信号、すなわち、NAND回路の出力信号の反転信号が、NMOSトランジスタMN307とNMOSトランジスタMN316に供給される。
【0050】
次に、マスター・ラッチについて説明する。NMOSトランジスタMN307(第1のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにNAND回路の出力信号の反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN305(第3のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN307のドレインに接続され、ゲートに入力信号Dが供給されている。NMOSトランジスタMN306(第4のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN307のドレインに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN301,PMOSトランジスタMP301)を介した入力信号Dの反転信号が供給されている。また、PMOSトランジスタMP305(第5のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN305のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP306(第6のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN306に接続されている。そして、PMOSトランジスタMP305のゲートがPMOSトランジスタMP306とNMOSトランジスタMN306のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP306のゲートがPMOSトランジスタMP305とNMOSトランジスタMN305のドレインに接続されている。
【0051】
そして、PMOSトランジスタMP305とNMOSトランジスタMN305のドレイン電圧およびPMOSトランジスタMP306とNMOSトランジスタNMOS306のドレイン電圧が、すなわち、入力信号Dに応じた信号が次段のスレーブ・ラッチに供給される。
【0052】
また、NMOSトランジスタMN310(第2のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにNAND回路の出力信号が供給されている。NMOSトランジスタMN308(第7のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN310のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP306とNMOSトランジスタMN306のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN309(第8のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN310のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP305とNMOSトランジスタMN305のドレインに接続されている。そして、NMOSトランジスタMN308のドレインが、PMOSトランジスタMP305とNMOSトランジスタMN305のドレインに接続され、NMOSトランジスタMN309のドレインが、PMOSトランジスタMP306とNMOSトランジスタMN306のドレインに接続されている。
【0053】
次に、スレーブ・ラッチについて説明する。NMOSトランジスタMN313は、ソースがGNDに接続され、ゲートにNAND回路の出力信号が供給されている。NMOSトランジスタMN311は、ソースがNMOSトランジスタMN313のドレインに接続され、ゲートに前段のマスター・ラッチのPMOSトランジスタMP306とNMOSトランジスタMN306,MN309のドレイン電圧(第3の入力信号)が供給される。NMOSトランジスタMN312は、ソースがNMOSトランジスタMN313のドレインに接続され、ゲートに前段のマスター・ラッチのPMOSトランジスタMP305とNMOSトランジスタMN305,MN308のドレイン電圧が供給される。また、PMOSトランジスタMP311は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN311に接続されている。PMOSトランジスタMP312は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN312に接続されている。そして、PMOSトランジスタMP311のゲートが、PMOSトランジスタMP312とNMOSトランジスタMN312のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP312のゲートが、PMOSトランジスタMP311とNMOSトランジスタMN311のドレインに接続されている。ここでは、前段のマスター・ラッチからの出力信号に応じて、出力信号Q,QNが出力される。
【0054】
また、NMOSトランジスタMN316は、ソースがGNDに接続され、ゲートにNAND回路の出力信号の反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN314は、ソースがNMOSトランジスタMN316のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP312とNMOSトランジスタMN312のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN315は、ソースがNMOSトランジスタMN316のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP311とNMOSトランジスタMN311のドレインに接続されている。そして、NMOSトランジスタMN314のゲートが、PMOSトランジスタMP312とNMOSトランジスタMN312のドレインに接続され、NMOSトランジスタMN315のゲートが、PMOSトランジスタMP311とNMOSトランジスタMN311のドレインに接続されている。そして、出力信号Qとして、PMOSトランジスタMP312とNMOSトランジスタMN312,MN315のドレイン電圧が出力され、出力信号QNとして、PMOSトランジスタMP311とNMOSトランジスタMN311,MN314のドレイン電圧が出力される。
【0055】
次に、本実施形態の動作について説明する。入力信号VOFF,クロック入力信号CPN共に“H”レベルが入力された場合、入力信号Dの信号レベルを変換してマスター・ラッチに信号を読み込むレベルシフト回路として動作し、スレーブ・ラッチに保持されているデータが出力信号Q,QNとして出力される。この場合、NAND回路の出力信号は“L”レベルとなる。したがって、NMOSトランジスタMN307とNMOSトランジスタMN316は、オン状態となり、NMOSトランジスタMN310とNMOSトランジスタMN313は、オフ状態となる。
【0056】
この時、入力信号Dが“H”レベルの場合、NMOSトランジスタMN305はオン状態、NMOSトランジスタMN306はオフ状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN305のドレイン電圧はGNDレベルとなり、次段のスレーブ・ラッチのNMOSトランジスタMN312に供給される。そして、PMOSトランジスタMP306のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP306はオン状態となる。よって、PMOSトランジスタMP306のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、次段のスレーブ・ラッチのNMOSトランジスタMN311に供給される。また、PMOSトランジスタMP305のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP305はオフ状態となる。
【0057】
また、入力信号Dが“L”レベルの場合、NMOSトランジスタMN305はオフ状態、NMOSトランジスタMN306はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN306のドレイン電圧はGNDレベルとなり、次段のスレーブ・ラッチのNMOSトランジスタMN311に供給される。そして、PMOSトランジスタMP305のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP305はオン状態となる。よって、PMOSトランジスタMP305のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、次段のスレーブ・ラッチのNMOSトランジスタMN312に供給される。また、PMOSトランジスタMP306のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP306はオフ状態となる。
【0058】
この様に、入力信号Dに応じて、マスター・ラッチは信号を読み込むレベルシフト回路として動作している。スレーブ・ラッチは、NMOSトランジスタMN313がオフ状態、NMOSトランジスタMN312がオン状態なので、入力信号Dが“H”レベルまたは“L”レベル、どちらの場合も、出力信号Q,QNとしてスレーブ・ラッチに保持された信号が出力される。
【0059】
一方、入力信号VOFFに“H”レベル、クロック入力信号CPNに“L”レベルが入力された場合、または、入力信号VOFFに“L”レベルが入力された場合、出力信号Q,QNとして、マスター・ラッチに保持されている信号がスレーブ・ラッチを通して出力される。この場合、NAND回路の出力は“H”レベルとなるので、NMOSトランジスタMN307,MN316はオフ状態、NMOSトランジスタMN310,MN313はオン状態となる。
【0060】
ここでVDD1を切ったとすると、入力信号Dおよびその反転信号は不安定な状態となる。しかし、NMOSトランジスタMN307はオフ状態となっているので、VDD2からGNDにスタティックリーク電流は流れない。また、VDD1を切った場合でも、マスター・ラッチに保持された信号がスレーブ・ラッチを通して出力し続けるので、出力信号Q,QNに影響はない。尚、VDD1の電源を切る時は、それより前にクロックの供給を止める。
【0061】
よって、本実施形態は、レベルシフト機能のあるイネーブル付きフリップ・フロップ回路として働き、VDD1を切っても出力信号には影響がない。また、VDD1を切った場合に、不安定となる入力信号Dおよびその反転信号を遮断できるので、スタティックリーク電流が流れない。また、意図的に電源電圧に差を持たせている場合はもとより、同一電圧を供給する電源の系統間での電圧にズレが生じた場合でも、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。
(第4の実施の形態)
図4は、第4の実施形態における中継用マクロセルの回路図である。これは、レベルシフト機能のあるクロックド・インバータになっている。VDD1(第3の電位)とGND(第2の電位)間に入力信号A(第1の入力信号)が供給されるインバータIN1と、VDD2(第1の電位)とGND間に入力信号VOFF(第2の入力信号)が供給されるインバータIN2と、入力信号Aと入力信号VOFFによりレベル変換を行うレベルシフト回路と、入力信号VOFFとその反転信号およびレベルシフト回路の出力信号により“H”レベル,“L”レベルまたはハイインピーダンスの信号を出力するクロックド・インバータから構成されている。入力信号Aとその反転信号はVDD1の電源系統に含まれ、入力信号VOFFとその反転信号および出力信号ZはVDD2の電源系統に含まれている。
【0062】
レベルシフト回路について説明する。NMOSトランジスタMN404(スイッチ素子)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN402は、ソースがNMOSトランジスタMN404のドレインに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。NMOSトランジスタMN403は、ソースがNMOSトランジスタMN404のドレインに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN401,PMOSトランジスタMP401)を介した入力信号Aの反転信号が供給されている。また、PMOSトランジスタMP402は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN402のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP403は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMP403のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP402のゲートが、PMOSトランジスタMP403とNMOSトランジスタMN403のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP403のゲートが、PMOSトランジスタMP402とNMOSトランジスタMN402のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP403とNMOSトランジスタMN403のドレイン電圧が、次段のクロックド・インバータに供給される。
【0063】
次に、クロックド・インバータについて説明する。VDD2とGND間に、PMOSトランジスタMP406,MP407とNMOSトランジスタMN406,MN407が直列接続されている。NMOSトランジスタMN407は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。PMOSトランジスタMP407は、ソースがVDD2に接続され、ゲートにインバータIN2(NMOSトランジスタMN405,PMOSトランジスタMP405)を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。また、NMOSトランジスタMN406は、ソースがNMOSトランジスタMN407のドレインに接続され、ゲートにレベルシフト回路からの出力信号が供給されている。PMOSトランジスタMP406は、ソースがPMOSトランジスタMP407のドレインに接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN406のドレインに接続され、ゲートにレベルシフト回路の出力信号が供給されている。そして、出力信号Zとして、PMOSトランジスタMP406とNMOSトランジスタMN406のドレイン電圧が出力される。
【0064】
次に、本実施形態の動作について説明する。入力信号VOFFに“L”レベルが入力された場合、出力信号Zはハイインピーダンスに固定される。この場合、NMOSトランジスタMN407は、オフ状態になる。また、PMOSトランジスタMP407のゲートには、インバータIN2を介した入力信号VOFFの反転信号(“H”レベル)が供給され、オフ状態となる。すなわち、PMOSトランジスタMP407,NMOSトランジスタMN407共にオフ状態となるので、クロックド・インバータの出力信号Zはハイインピーダンスとなる。
【0065】
この時、VDD1を切ったとすると、入力信号Aおよびその反転信号は不安定な状態となる。しかし、NMOSトランジスタMN404はオフ状態となっているので、VDD2からGNDにスタティックリーク電流は流れない。また、PMOSトランジスタMP407とNMOSトランジスタMN407が共にオフ状態となっているので、レベルシフト回路から不安定な出力信号が供給されても、出力信号Zに影響はない。
【0066】
一方、入力信号VOFFに“H”レベルが入力された場合、入力信号Aを出力信号Zの信号レベルに変換することのできるレベルシフト回路として動作する。入力信号VOFFが“H”レベルなので、クロックド・インバータのPMOSトランジスタMP407とNMOSトランジスタMN407は共にオン状態となる。また、入力信号VOFFが“H”レベルなので、NMOSトランジスタMN404はオン状態となる。
【0067】
入力信号Aが“L”レベルの場合を考える。この時、NMOSトランジスタMN402はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN403はオン状態となる。すると、NMOSトランジスタMN403のドレイン電圧はGNDレベルになり、レベルシフト回路からGNDレベルの信号が出力される。
【0068】
また、PMOSトランジスタMP402のゲートにはGNDレベル(“L”レベル)が供給され、PMOSトランジスタMP402はオン状態となり、PMOSトランジスタMP402のドレイン電圧はVDD2レベルとなる。PMOSトランジスタMP403にはVDD2レベル(“H”レベル)が供給され、オフ状態となる。
【0069】
PMOSトランジスタMP406とNMOSトランジスタMN406は、ゲートにレベルシフト回路からの出力信号(“L”レベル)が供給されるので、PMOSトランジスタMP406はオン状態、NMOSトランジスタMN406はオフ状態となる。したがって、出力信号Zとして、VDD2レベルの信号が出力される。
【0070】
入力信号Aが“H”レベルの場合を考える。NMOSトランジスタMN402はオン状態となり、NMOSトランジスタMN403はオフ状態となる。すると、NMOSトランジスタMN402のドレイン電圧は、GNDレベルになる。そして、PMOSトランジスタMP403のゲートにはGNDレベル(“L”レベル)が供給され、PMOSトランジスタMP403はオン状態となる。したがって、PMOSトランジスタMP403のドレイン電圧はVDD2レベルになり、レベルシフト回路からVDD2レベルの信号が出力される。また、PMOSトランジスタMP402のゲートにはVDD2レベル(“H”レベル)が供給され、オフ状態となる。
【0071】
PMOSトランジスタMP406とNMOSトランジスタMN406は、ゲートにレベルシフト回路からの出力信号(“H”レベル)が供給されるので、PMOSトランジスタMP406はオフ状態、NMOSトランジスタMN406はオン状態となる。よって、出力信号Zとして、GNDレベルの信号が出力される。
【0072】
したがって、入力信号VOFFが“H”レベルの場合は、入力信号Aを出力信号Zの信号レベルに変換することのできるレベルシフト回路として動作する。
【0073】
よって、本実施形態は、レベルシフト機能のあるクロックド・インバータとして働き、VDD1を切っても出力信号には影響がない。また、VDD1を切った場合に、不安定となる入力信号Aおよびその反転信号を遮断できるので、スタティックリーク電流が流れない。また、意図的に電源電圧に差を持たせている場合はもとより、同一電圧を供給する電源の系統間での電圧にズレが生じた場合でも、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。
(第5の実施の形態)
図5は、第5の実施形態における中継用マクロセルの回路図である。これは、レベルシフト機能のあるトライステートゲートになっている。VDD1(第3の電位)とGND(第2の電位)間に入力信号A(第1の入力信号)が供給されるインバータIN1と、VDD2(第1の電位)とGND間に入力信号VOFF(第2の入力信号)が供給されるインバータIN2と、入力信号Aと,入力信号VOFFとこれらインバータIN1,IN2の出力信号により制御される2つの差動回路と、これら差動回路の出力信号により制御される2つのMOSトランジスタから構成されている。入力信号Aとその反転信号はVDD1の電源系統に含まれ、入力信号VOFFとその反転信号、そして2つの差動出力と出力信号ZはVDD2の電源系統に含まれている。
【0074】
第1の差動回路(第1のレベルシフト回路)について説明する。NMOSトランジスタMN504(第3のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN503(第4のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN504のドレインに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN501,PMOSトランジスタMP501)を介した入力信号Aの反転信号が供給されている。また、NMOSトランジスタMN505(第1のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。NMOSトランジスタMN506(第2のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN505のドレインに接続され、ゲートにインバータIN2(NMOSトランジスタMN502,PMOSトランジスタMP502)を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。
【0075】
また、PMOSトランジスタMP503(第5のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN503のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP505(第6のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN505とNMOSトランジスタMN506のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP503のゲートが、PMOSトランジスタMP505とNMOSトランジスタMN505,MN506のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP505のゲートが、PMOSトランジスタMP503とNMOSトランジスタMN503のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP505とNMOSトランジスタMN505,MN506のドレイン電圧が次段に出力される。
【0076】
次に、第2の差動回路(第2のレベルシフト回路)について説明する。NMOSトランジスタMN507(第9のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN1を介した入力信号Aの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN508(第10のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN507のドレインに接続され、ゲートにインバータIN2を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。また、NMOSトランジスタMN510(第11のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN509(第12のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN510のドレインに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。
【0077】
また、PMOSトランジスタMP507(第13のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN507,MN508のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP509(第14のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN509のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP507のゲートが、PMOSトランジスタMP509とNMOSトランジスタMN509のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP509のゲートが、PMOSトランジスタMP507とNMOSトランジスタMN507,MN508のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP509とNMOSトランジスタMN509のドレイン電圧が次段に出力される。
【0078】
次に、第1および第2の差動回路からの出力を受ける2つのMOSトランジスタについて説明する。VDD2とGND間にPMOSトランジスタMP511(第8のMOSトランジスタ)とNMOSトランジスタMN511(第7のMOSトランジスタ)が直列接続されている。NMOSトランジスタMN511は、ソースがGNDに接続され、ゲートに第1の差動回路からの出力信号が供給されている。PMOSトランジスタMP511は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN511のドレインに接続され、ゲートに第2の差動回路からの出力信号が供給されている。そして、出力信号Zとして、PMOSトランジスタMP511とNMOSトランジスタMN511のドレイン電圧が出力される。
【0079】
尚、NMOSトランジスタMN503,MN504のゲートに供給する入力信号を逆にしてもよい。すなわち、NMOSトランジスタMN503のゲートに入力信号VOFFが供給され、NMOSトランジスタMN504のゲートに入力信号Aの反転信号が供給されてもよい。同様に、NMOSトランジスタMN509のゲートに入力信号VOFFが供給され、NMOSトランジスタMN510のゲートに入力信号Aが供給されてもよい。
【0080】
次に、本実施形態の動作について説明する。入力信号VOFFに“L”レベルが入力された場合、出力信号Zはハイインピーダンスに固定される。第1の差動回路のNMOSトランジスタMN504はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN506はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN506のドレイン電圧はGNDレベルとなり、第1の差動回路からはGNDレベルの信号が出力される。
【0081】
また、PMOSトランジスタMP503のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP503はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP503のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、PMOSトランジスタMP505のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP505はオフ状態となる。
【0082】
一方、第2の差動回路のNMOSトランジスタMN508はオン状態となり、NMOSトランジスタMN510はオフ状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN508のドレイン電圧はGNDレベルとなる。そして、PMOSトランジスタMP509のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP509はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP509のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、第2の差動回路からはVDD2レベルの信号が出力される。また、PMOSトランジスタMP507のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP507はオフ状態となる。
【0083】
NMOSトランジスタMN511は、第1の差動回路からGNDレベルの信号が供給され、オフ状態となる。一方、PMOSトランジスタMP511は、第2の差動回路からVDD2レベルの信号が供給され、オフ状態となる。共にオフ状態となるので、出力信号Zはハイインピーダンスとなる。
【0084】
よって、入力信号Aにより動作するNMOSトランジスタMN503,MN509は、入力信号VOFFが“L”レベルの時、NMOSトランジスタMN504,MN510がオフ状態になることによって遮断される。したがって、入力信号VOFFが“L”レベルの時、入力信号Aを含むVDD1を切っても、NMOSトランジスタMN506,MN508がオン状態になることによって、次段のMOSトランジスタに供給する出力信号が、第1の差動回路からは“L”レベルに、第2の差動回路からは“H”レベルに固定される。
【0085】
また、入力信号VOFFが“L”レベルの時、NMOSトランジスタMN506,MN508はオン状態となるので、NMOSトランジスタMN505,MN507とのドレインはGNDレベルとなり、また、NMOSトランジスタMN504,MN510はオフ状態となる。したがって、VDD1を切って入力信号Aおよびその反転信号が不安定な状態になっても、VDD2からGNDにスタティックリーク電流は流れない。
【0086】
入力信号VOFFに“H”レベルが入力された場合、入力信号Aを出力信号Zの信号レベルに変換することのできるレベルシフト回路として動作する。第1の差動回路のNMOSトランジスタMN504はオン状態となり、NMOSトランジスタMN506はオフ状態となる。また、第2の差動回路のNMOSトランジスタMN508はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN510はオン状態となる。
【0087】
入力信号Aが“L”レベルの場合を考える。第1の差動回路のNMOSトランジスタMN505はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN503はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN503,MN504が共にオン状態となるので、NMOSトランジスタMN503のドレイン電圧はGNDレベルとなる。そして、PMOSトランジスタMP505のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP505はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP505のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、第1の差動回路からはVDD2レベルの信号が出力される。また、PMOSトランジスタMP503のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP503はオフ状態となる。
【0088】
第2の差動回路のNMOSトランジスタMN507はオン状態となり、NMOSトランジスタMN509はオフ状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN507のドレイン電圧はGNDレベルとなる。そして、PMOSトランジスタMP509のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP509はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP509のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、第2の差動回路からはVDD2レベルの信号が出力される。また、PMOSトランジスタMP507のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP507はオフ状態となる。
【0089】
NMOSトランジスタMN511は、第1の差動回路からVDD2レベルの信号が供給され、オン状態となる。一方、PMOSトランジスタMP511は、第2の差動回路からVDD2レベルの信号が供給され、オフ状態となる。したがって、出力信号Zとして、GNDレベルの信号が出力される。
【0090】
入力信号Aが“H”レベルの場合を考える。第1の差動回路のNMOSトランジスタMN503はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN505はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN505のドレイン電圧はGNDレベルとなり、第1の差動回路からはGNDレベルの信号が出力される。そして、PMOSトランジスタMP503のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP503はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP503のドレイン電圧はVDD2レベルとなる。PMOSトランジスタMP505のゲートにはVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、オフ状態となる。
【0091】
第2の差動回路のNMOSトランジスタMN507はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN509はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN509,MN510が共にオン状態となるので、NMOSトランジスタMN509のドレイン電圧はGNDレベルとなり、第2の差動回路からはGNDレベルの信号が出力される。
【0092】
また、PMOSトランジスタMP507のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP507はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP507のドレイン電圧はVDD2レベルとなる。そして、PMOSトランジスタMP509のゲートにはVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP509はオフ状態となる。
【0093】
NMOSトランジスタMN511は、第1の差動回路からGNDレベルの信号が供給され、オフ状態となる。一方、PMOSトランジスタMP511は、第2の差動回路からGNDレベルの信号が供給され、オン状態となる。したがって、出力信号Zとして、VDD2レベルの信号が出力される。
【0094】
以下に、第5の実施形態における真理値表を表1に表す。
【0095】
【表1】

Figure 0003672184
【0096】
したがって、入力信号VOFFが“H”レベルの場合、本実施形態はレベルシフト回路として動作する。
【0097】
よって、本実施形態は、レベルシフト機能のあるトライステートゲートとして働き、VDD1を切っても出力信号には影響がない。また、VDD1を切った場合に、不安定となる入力信号Aおよびその反転信号を遮断できるので、スタティックリーク電流が流れない。また、意図的に電源電圧に差を持たせている場合はもとより、同一電圧を供給する電源の系統間での電圧にズレが生じた場合でも、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。
(第6の実施の形態)
図6は、第6の実施形態における中継用マクロセルの回路図である。これは、レベルシフト機能のあるラッチ2個とクロックド・インバータを組み合わせた構成になっている。VDD1(第3の電位)とGND(第2の電位)間に入力信号A(第1の入力信号)が供給されるインバータIN1とイネーブル信号E(第3の入力信号)が供給されるインバータIN2と、VDD2(第1の電位)とGND間に入力信号VOFF(第2の入力信号)が供給されるインバータIN3と、これら信号とその反転信号により制御される2つのラッチと、このラッチの出力信号により制御されるクロックド・インバータから構成されている。入力信号A、イネーブル信号Eとこれらの反転信号はVDD1の電源系統に含まれ、入力信号VOFFとその反転信号および出力信号ZはVDD2の電源系統に含まれている。
【0098】
第1のラッチ(第1のレベルシフト回路、第1の保持回路)は、入力信号Aに応じた信号を出力する。NMOSトランジスタMN606(第1のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN604(第3のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN606のドレインに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。NMOSトランジスタMN605(第4のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN606のドレインに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN601,PMOSトランジスタMP601)を介した入力信号Aの反転信号が供給されている。また、PMOSトランジスタMP604(第5のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN604のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP605(第6のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN605のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP604のゲートが、PMOSトランジスタMP605とNMOSトランジスタMN605のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP605のゲートが、PMOSトランジスタMP604とNMOSトランジスタMN604のドレインに接続されている。
【0099】
また、NMOSトランジスタMN609(第2のMOSトランジスタ)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN3(NMOSトランジスタMN603,PMOSトランジスタMP603)を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN607(第7のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN609のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP604とNMOSトランジスタMN604のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP605とNMOSトランジスタMN605のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN608(第8のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN609のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP605とNMOSトランジスタMN605のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP604とNMOSトランジスタMN604のドレインに接続されている。
【0100】
そして、PMOSトランジスタMP605とNMOSトランジスタMN605,MN608のドレイン電圧が第1のラッチの出力信号として、後段のクロックド・インバータに出力される。
【0101】
第2のラッチは、イネーブル信号Eに応じた信号を出力する。NMOSトランジスタMN612は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN610は、ソースがNMOSトランジスタMN612のドレインに接続され、ゲートにイネーブル信号Eが供給されている。NMOSトランジスタMN611は、ソースがNMOSトランジスタMN612のドレインに接続され、ゲートにインバータIN2(NMOSトランジスタMN602,PMOSトランジスタMP602)を介したイネーブル信号Eの反転信号が供給されている。
【0102】
また、PMOSトランジスタMP610は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN610のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP611は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN611のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP610のゲートが、PMOSトランジスタMP611とNMOSトランジスタMN611のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP611のゲートが、PMOSトランジスタMP610とNMOSトランジスタMN610のドレインに接続されている。
【0103】
また、NMOSトランジスタMN615は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN3を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN613は、ソースがNMOSトランジスタMN615のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP610とNMOSトランジスタMN610のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP611とNMOSトランジスタMN611のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN614は、ソースがNMOSトランジスタMN615のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP611とNMOSトランジスタMN611のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP610とNMOSトランジスタMN610のドレインに接続されている。
【0104】
そして、第2のラッチの出力信号として、PMOSトランジスタMP611とNMOSトランジスタMN611,MN614のドレイン電圧が、後段のクロックド・インバータに出力される。また、第2のラッチの出力信号の反転信号として、PMOSトランジスタMP610とNMOSトランジスタMN610,MN613のドレイン電圧が、後段のクロックド・インバータに出力される。
【0105】
クロックド・インバータについて説明する。VDD2とGND間に、PMOSトランジスタMP616,MP617とNMOSトランジスタMP616,MN617が直列接続されている。PMOSトランジスタMP617は、ソースがVDD2に接続され、ゲートに第2のラッチからの出力信号の反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN617は、ソースがGNDに接続され、ゲートに第2のラッチからの出力信号が供給されている。また、PMOSトランジスタMP616は、ソースがPMOSトランジスタMP617のドレインに接続され、ゲートに第1のラッチからの出力信号が供給されている。NMOSトランジスタMN616は、ソースがNMOSトランジスタMN617のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP616のドレインに接続され、ゲートに第1のラッチから出力信号が供給されている。そして、出力信号Zとして、PMOSトランジスタMP616とNMOSトランジスタMN616のドレイン電圧が出力される。
【0106】
次に、本実施形態の動作について説明する。入力信号VOFFに“H”レベルが入力されている場合、入力信号Aおよびイネーブル信号Eの信号レベルを変換して出力信号Zに信号を出力するレベルシフト回路として動作する。入力信号VOFFが“H”レベルなので、NMOSトランジスタMN606とNMOSトランジスタMN612はオン状態となり、NMOSトランジスタMN609とNMOSトランジスタMN615はオフ状態となる。
【0107】
入力信号Aが“H”レベルの場合を考える。第1のラッチのNMOSトランジスタMN604はオン状態となり、NMOSトランジスタMN605はオフ状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN604のドレイン電圧はGNDレベルとなる。そして、PMOSトランジスタMP605のゲートにはGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP605はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP605のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、第1のラッチの出力信号として、次段のクロックド・インバータに出力される。また、PMOSトランジスタMP604のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP604はオフ状態となる。
【0108】
イネーブル信号Eが“H”レベルの場合、第2のラッチでも同様に動作し、第2のラッチの出力信号としてVDD2レベル(“H”レベル)の信号が、出力信号の反転信号としてGNDレベル(“L”レベル)の信号が、次段のクロックド・インバータに供給される。
【0109】
この時、クロックド・インバータは、NMOSトランジスタMN616,MN617がオン状態となるので、出力信号ZとしてGNDレベル(“L”レベル)の信号が出力される。
【0110】
入力信号Aが“L”レベルの場合を考える。NMOSトランジスタMN604はオフ状態、NMOSトランジスタMN605はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN605のドレイン電圧はGNDレベルとなり、次段のクロックド・インバータに出力される。そして、PMOSトランジスタMP604のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP604はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP604のドレイン電圧はVDD2レベルとなり、PMOSトランジスタMP605のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP605はオフ状態となる。
【0111】
この時、クロックド・インバータは、PMOSトランジスタMP616,MP617がオン状態となるので、出力信号ZとしてVDD2レベル(“H”レベル)の信号が出力される。
【0112】
イネーブル信号Eが“L”レベルの場合、第2のラッチから、出力信号としてGNDレベル(“L”レベル)の信号が、出力信号の反転信号としてVDD2レベル(“H”レベル)の信号が、次段のクロックド・インバータに供給される。
【0113】
この時、クロックド・インバータは、PMOSトランジスタMP617とNMOSトランジスタMN617は共にオフ状態となるので、出力信号Zとしてハイインピーダンスの信号が出力される。
【0114】
一方、入力信号VOFFに“L”レベルが入力されている場合、NMOSトランジスタMN606,MN612はオフ状態、NMOSトランジスタMN609,MN615はオン状態となる。第1のラッチおよび第2のラッチは、入力信号VOFFに“H”レベルが入力されていた時の入力信号A,イネーブル信号Eに応じた信号を保持しているので、VDD1を切っても出力信号Zは“H”レベル(VDD2レベル)、“L”レベル(GNDレベル)、または、ハイインピーダンスを出力し続ける。
【0115】
以下に、第6の実施形態における真理値表を表2に示す。表2中の“X”は、“H”または“L”である。
【0116】
【表2】
Figure 0003672184
【0117】
入力信号VOFFが“L”レベルの時に、VDD1を切ったとすると、入力信号A、イネーブル信号Eおよびこれらの反転信号は不安定な状態となる。しかし、NMOSトランジスタMN606,MN612はオフ状態となっているので、VDD2からGNDにスタティックリーク電流は流れない。また、VDD1を切った場合でも、第1および第2のラッチは保持した信号を出力し続けるので、これら2つのラッチの出力信号やその反転信号に影響はない。
【0118】
よって、本実施形態は、レベルシフト機能のあるクロックド・インバータとして働き、VDD1を切っても出力信号には影響がない。また、VDD1を切った場合に、不安定となる入力信号A、イネーブル信号Eおよびこれらの反転信号を遮断できるので、スタティックリーク電流が流れない。また、意図的に電源電圧に差を持たせている場合はもとより、同一電圧を供給する電源の系統間での電圧にズレが生じた場合でも、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。(第7の実施の形態)
図7は、第7の実施形態における中継用マクロセルの回路図である。これは、レベルシフト機能のあるラッチ2個を有するトライステートゲートになっている。VDD1(第3の電位)とGND(第2の電位)間に入力信号A(第1の入力信号)が供給されるインバータIN1と、イネーブル信号E(第2の入力信号)が供給されるインバータIN2と、VDD2(第1の電位)とGND間に入力信号VOFF(第3の入力信号)が供給されるインバータIN3と、これら入力信号とその反転信号により制御される2つのラッチと、このラッチの出力信号により制御される2つのMOSトランジスタから構成されている。入力信号A,Eとこれらの反転信号はVDD1の電源系統に含まれ、入力信号VOFFとその反転信号および2個のラッチと出力信号ZはVDD2の電源系統に含まれている。
【0119】
第1のラッチ(第1のレベルシフト回路、第1の保持回路)について説明する。NMOSトランジスタMN708(第1のスイッチ素子)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN704(第3のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN708のドレインに接続され、ゲートにインバータIN1(NMOSトランジスタMN701,PMOSトランジスタMP701)を介した入力信号Aの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN705(第4のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN708のドレインに接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN704のドレインに接続され、ゲートにインバータIN2(NMOSトランジスタMN702,PMOSトランジスタMP702)を介したイネーブル信号Eの反転信号が供給されている。
【0120】
また、NMOSトランジスタMN707(第5のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN708のドレインに接続され、ゲートにイネーブル信号Eが供給されている。NMOSトランジスタMN706(第6のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN707のドレインに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。
【0121】
PMOSトランジスタMP704(第7のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN704,MN705のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP706(第8のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN706のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP704のゲートが、PMOSトランジスタMP706とNMOSトランジスタMN706のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP706のゲートが、PMOSトランジスタMP704とNMOSトランジスタMN704,MN705のドレインに接続されている。
【0122】
また、NMOSトランジスタMN711(第3のスイッチ素子)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN3(NMOSトランジスタMN703,PMOSトランジスタMP703)を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN709(第9のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN711のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP704とNMOSトランジスタMN704,MN705のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP706とNMOSトランジスタMN706のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN710(第10のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN711のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP706とNMOSトランジスタMN706のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP704とNMOSトランジスタMN704,MN705のドレインに接続されている。
【0123】
そして、第1のラッチの出力信号として、PMOSトランジスタMP706とNMOSトランジスタMN706,MN710のドレイン電圧が次段に出力される。
【0124】
次に、第2のラッチ(第2のレベルシフト回路、第2の保持回路)について説明する。NMOSトランジスタMN716(第2のスイッチ素子)は、ソースがGNDに接続され、ゲートに入力信号VOFFが供給されている。NMOSトランジスタMN713(第11のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN716のドレインに接続され、ゲートにイネーブル信号Eが供給されている。NMOSトランジスタMN712(第12のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN713のドレインに接続され、ゲートにインバータIN1を介した入力信号Aの反転信号が供給されている。
【0125】
また、NMOSトランジスタMN714(第13のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN716のドレインに接続され、ゲートに入力信号Aが供給されている。NMOSトランジスタMN715(第14のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN716のドレインに接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN714のドレインに接続され、ゲートにインバータIN2を介したイネーブル信号Eの反転信号が供給されている。
【0126】
PMOSトランジスタMP712(第15のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN712のドレインに接続されている。PMOSトランジスタMP714(第16のMOSトランジスタ)は、ソースがVDD2に接続され、ドレインがNMOSトランジスタMN714,MN715のドレインに接続されている。そして、PMOSトランジスタMP712のゲートが、PMOSトランジスタMP714とNMOSトランジスタMN714,MN715のドレインに接続され、PMOSトランジスタMP714のゲートが、PMOSトランジスタMP712とNMOSトランジスタMN712のドレインに接続されている。
【0127】
また、NMOSトランジスタMN721(第4のスイッチ素子)は、ソースがGNDに接続され、ゲートにインバータIN3を介した入力信号VOFFの反転信号が供給されている。NMOSトランジスタMN718(第17のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN721のドレインに接続され、ゲートが第1のラッチのPMOSトランジスタMP706とNMOSトランジスタMN706,MN710のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN717(第18のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN718のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP712とNMOSトランジスタMN712のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP714とNMOSトランジスタMN714,MN715のドレインに接続されている。
【0128】
また、NMOSトランジスタMN719(第19のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN721のドレインに接続され、ゲートがPMOSトランジスタMP712とNMOSトランジスタMN712,MN717のドレインに接続されている。NMOSトランジスタMN720(第20のMOSトランジスタ)は、ソースがNMOSトランジスタMN721のドレインに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP714とNMOSトランジスタMN714,MN715およびMN719のドレインに接続され、ゲートが第1のラッチのPMOSトランジスタMP704とNMOSトランジスタMN704,MN705およびMN709のドレインに接続されている。
【0129】
そして、第2のラッチの出力信号として、PMOSトランジスタMP714とNMOSトランジスタMN714,MN715およびMN717のドレイン電圧が次段に出力される。
【0130】
次に、第1および第2のラッチからの出力を受ける2つのMOSトランジスタについて説明する。VDD2とGND間にPMOSトランジスタMP722(第1のMOSトランジスタ)とNMOSトランジスタMN722(第2のMOSトランジスタ)が直列接続されている。PMOSトランジスタMP722は、ソースがVDD2に接続され、ゲートに第1のラッチの出力信号が供給されている。また、NMOSトランジスタMN722は、ソースがGNDに接続され、ドレインがPMOSトランジスタMP722のドレインに接続され、ゲートに第2のラッチの出力信号が供給されている。そして、出力信号Zとして、PMOSトランジスタMP722とNMOSトランジスタMN722のドレイン電圧が出力される。
【0131】
次に、本実施形態の動作について説明する。入力信号VOFFに“H”レベルが入力された場合、入力信号A,Eの信号レベルを変換して出力信号Zに信号を出力するレベルシフト回路として動作する。入力信号VOFFが“H”レベルなので、NMOSトランジスタMN708,MN716はオン状態となり、NMOSトランジスタMN711,MN721はオフ状態となる。
【0132】
入力信号A,イネーブル信号Eが“H”レベルの場合を考える。第1のラッチのNMOSトランジスタMN704,MN705はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN706,N707はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN706のドレイン電圧はGNDレベルとなり、第1のラッチの出力信号としてGNDレベルの信号が次段に供給される。
【0133】
また、PMOSトランジスタMP704のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP704はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP704のドレイン電圧はVDD2レベル(“H”レベル)となる。そして、PMOSトランジスタMP706のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP706はオフ状態となる。
【0134】
一方、第2のラッチのNMOSトランジスタMN712,MN715はオフ状態となり、NMOSトランジスタMN713,MN714はオン状態となる。したがって、NMOSトランジスタMN714,MN715のドレイン電圧はGNDレベルとなり、第2のラッチの出力信号としてGNDレベルの信号が次段に供給される。
【0135】
また、PMOSトランジスタMP712のゲートにGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、PMOSトランジスタMP712はオン状態となる。すると、PMOSトランジスタMP712のドレイン電圧はVDD2レベル(“H”レベル)となる。PMOSトランジスタMP714のゲートにVDD2レベル(“H”レベル)が供給され、PMOSトランジスタMP714はオフ状態となる。
【0136】
そして、PMOSトランジスタMP722のゲートに、第1のラッチからGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、オン状態となる。一方、NMOSトランジスタMN722のゲートに、第2のラッチからGNDレベル(“L”レベル)の信号が供給され、オフ状態となる。したがって、出力信号Zとして、VDD2レベルの信号が出力される。
【0137】
一方、入力信号VOFFに“L”レベルが入力された場合、入力信号VOFFに“H”レベルを入力していた時の入力信号A、イネーブル信号Eに応じた信号を第1および第2のラッチの出力信号に保持しているので、出力信号Zは“H”レベル、“L”レベル、または、ハイインピーダンスを出力し続ける。入力信号VOFFが“L”レベルであるので、NMOSトランジスタMN708,MN716はオフ状態、NMOSトランジスタMN711,MN721はオン状態となる。
【0138】
この時、PMOSトランジスタMP722とNMOSトランジスタMN722が共にオン状態とならないように、第2のラッチは、リセット機能付き(NMOSトランジスタMN718,MN720)となっている。第1のラッチの出力信号がPMOSトランジスタMP722のゲートの入力信号として“L”レベルを保持した時は、第2のラッチの出力信号がNMOSトランジスタMN722のゲートの入力信号として保持した信号を“L”レベルにリセットする。つまり、NMOSトランジスタMN718をオフ状態にして遮断し、NMOSトランジスタMN720をオン状態にしてNMOSトランジスタMN720のドレイン電圧、すなわち、出力信号Q2をGNDレベル(“L”レベル)にすることで、NMOSトランジスタMN722への入力信号を“L”レベルの状態に設定する。
【0139】
したがって、PMOSトランジスタMP722とNMOSトランジスタMN722は共にオン状態となることなく、出力信号Zは“H”レベル、“L”レベル、または、ハイインピーダンスを出力し続ける。
【0140】
以下、第7の実施形態の真理値表を表3に示す。表3中の“X”は、“H”または“L”である。
【0141】
【表3】
Figure 0003672184
【0142】
入力信号VOFFが“L”レベルの時に、VDD1を切ったとすると、入力信号A、イネーブル信号Eおよびこれらの反転信号は不安定な状態となる。しかし、NMOSトランジスタMN708,MN716はオフ状態となっているので、VDD2からGNDにスタティックリーク電流は流れない。また、VDD1を切った場合でも、出力段のMOSトランジスタは共にオンすることなく、第1および第2のラッチは保持した信号を出力し続けるので、出力信号Zに影響はない。
【0143】
よって、本実施形態は、レベルシフト機能のあるトライステートゲートとして働き、VDD1を切っても出力信号には影響がない。また、VDD1を切った場合に、不安定となる入力信号A、イネーブル信号Eおよびこれらの反転信号を遮断できるので、スタティックリーク電流が流れない。また、意図的に電源電圧に差を持たせている場合はもとより、同一電圧を供給する電源の系統間での電圧にズレが生じた場合でも、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。
(第8の実施の形態)
図8は、本発明の中継用マクロセルを組み込んだ半導体集積回路のブロック図である。上記に説明した実施の形態の中継用マクロセルを、回路ブロック間に組み込んでいる。
【0144】
回路ブロックB1はVDD1で動作し、回路ブロックB2はVDD2で動作する。そして、回路ブロックB1,B2間に、中継用マクロセルT1,T2が組み込まれている。中継用マクロセルT1は、VDD2の電源系統に含まれている入力信号VOFF1が入力され、VDD1からVDD2の信号レベルに変換するレベルシフト回路として動作する。また、中継用マクロセルT2は、VDD1の電源系統に含まれている入力信号VOFF2が入力され、VDD2からVDD1の信号レベルに変換するレベルシフト回路として動作する。そして、回路ブロック間に組み込む中継用マクロセルは、入力信号および出力信号に応じて第1〜第7の実施の形態を選択する。
【0145】
尚、図8の半導体集積回路は、同一チップ上に配置してもよいし、別々のチップ上に配置してもよい。別々のチップ上に配置する場合は、回路ブロックB1,B2の入力側または出力側に中継用マクロセルを配置すればよい。例えば、回路ブロックB1と中継用マクロセルT1が同一のチップ上に配置され、回路ブロックB2と中継用マクロセルT2が同一のチップ上に配置される。そして、中継用マクロセルT1からの出力信号が回路ブロックB2に、中継用マクロセルT2からの出力信号が回路ブロックB1に入力される。
【0146】
本実施の形態は、電源電圧が異なるかどうかによらず、電源系統の異なる回路ブロック間での信号のレベルシフトはもとより、同じ電源電圧でも系統間で電圧が微妙に異なってしまった場合についても、信号レベル変換され、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。また、電源系統のいくつかを切って、その系統から電源供給を受けている回路ブロックの信号が不安定になっても、信号を遮断し、電源の入っている回路ブロックの動作に影響が及ぶのを防ぐことができる。
【0147】
【発明の効果】
本発明の中継用マクロセルを用いることにより、ある電源系統を切ってその系統から電源供給を受けている回路ブロックの信号が不安定になっても、電源の入っている回路ブロックの動作に影響がおよぶことを防ぐことができる。
【0148】
電源電圧が異なる回路ブロック間での信号のレベルシフトはもとより、同じ電源電圧でも系統間で電圧が微妙に異なってしまった場合についても、本発明の中継用マクロセルを用いることにより、信号レベルが変換され、スタティックリーク電流の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における中継用マクロセルの回路図。
【図2】第2の実施形態における中継用マクロセルの回路図。
【図3】第3の実施形態における中継用マクロセルの回路図。
【図4】第4の実施形態における中継用マクロセルの回路図。
【図5】第5の実施形態における中継用マクロセルの回路図。
【図6】第6の実施形態における中継用マクロセルの回路図。
【図7】第7の実施形態における中継用マクロセルの回路図。
【図8】本発明の中継用マクロセルを組み込んだ半導体集積回路のブロック図。
【図9】従来の半導体装置の回路図。
【図10】従来の半導体装置の回路図。
【符号の説明】
MP101〜MP905…PMOSトランジスタ
MN101〜MN906…NMOSトランジスタ
A、D、VOFF…入力信号
E…イネーブル信号
CPN…クロック入力信号
Z、Q、QN…出力信号
B1、B2…回路ブロック
T1、T2…中継用マクロセル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a relay macro cell having a level shift function arranged between circuit blocks having different power sources.
[0002]
[Prior art]
In portable devices and the like, from the viewpoint of lowering power consumption during standby, in recent years, it has become common to reduce power consumption by turning off the power of circuits that are not necessary even in CMOS semiconductor integrated circuits. This is because power consumption voltage and threshold voltage have to be lowered along with miniaturization of the semiconductor integrated circuit, and standby power consumption increases.
[0003]
General precautions such as input and output measures for circuit blocks that have been turned off, and when the power supply is divided into multiple systems, attention must be paid to the voltage difference between the power systems in order to turn off the power for each circuit block. is there.
[0004]
FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional level shift circuit. This is a 2-input NAND circuit. Input signals A and B and their inverted signals are included in the power supply system of VDD1. The source of the NMOS transistor MN903 is connected to GND, and the inverted signal of the input signal A is supplied to the gate via the inverter IN1 (NMOS transistor MN901, PMOS transistor MP901). The NMOS transistor MN904 has a source connected to GND, a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN903, and a gate supplied with an inverted signal of the input signal B via the inverter IN2 (NMOS transistor MN902, PMOS transistor MP902). .
[0005]
The NMOS transistor MN906 has a source connected to GND and an input signal B supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN905 is connected to the drain of the NMOS transistor MN906, and the input signal A is supplied to the gate.
[0006]
The PMOS transistor MP903 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drains of the NMOS transistors MN903 and MN904. The PMOS transistor MP905 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN905. The gate of the PMOS transistor MP903 is connected to the drains of the PMOS transistor MP905 and the NMOS transistor MN905. The gate of the PMOS transistor MP905 is connected to the drains of the PMOS transistor MP903 and the NMOS transistors MN903 and MN904. As the output signal Z, drain voltages of the PMOS transistor MP905 and the NMOS transistor MN905 are output.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the power supply (VDD1) is turned off to reduce power consumption, it takes a long time for the output signal of the CMOS circuit to drop to the GND level. This is because when the power is turned off and the gate-source voltage of the MOSFET drops to about the threshold voltage, the current flowing between the source and the drain becomes very small, and the output voltage remains somewhat higher than the GND level. Tend. When a circuit block that is turned on receives such a signal as it is as an input signal, the NMOS transistor is not sufficiently turned off, leading to an increase in static leakage current.
[0008]
In FIG. 9, for example, when VDD1 is turned off when the input signal A is at “L” level, the output of the inverter IN1 falls from “H” level (VDD1 level) to GND level, and the NMOS transistor MN903 is turned off. To do. However, it may remain at a level somewhat higher than the GND level, and the NMOS transistor MN903 is not completely turned off. Therefore, a leak current flows from VDD2 to GND.
[0009]
Further, even when the power supply voltage is not intentionally changed between the systems, if the threshold voltage is lowered, there is a concern that the static leakage current increases even with a slight voltage difference between the power supply systems.
[0010]
In order to prevent such a situation, in the case of circuit blocks operating at the same potential, NAND gates and clocked inverters are used as a measure to cut off the signal from the circuit block that is turned off at the input part of the circuit block that is turned on. Although a latch or flip-flop is inserted, the circuit scale becomes large.
[0011]
Further, in the CMOS circuit, when the drain of the PMOS transistor is included in the input terminal, when the power is turned off and the potential of the PMOS source and the N well is lowered, the PN junction between the drain and the N well becomes a forward bias and a current flows. Therefore, the input impedance of the input terminal is lowered. If current flows into the input terminal, static current increases or malfunctions occur.
[0012]
An object of the present invention is to provide a relay macro cell with a level shift function that performs stable operation when a power supply that is not necessary for operation is turned off.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The relay macrocell according to the present invention is connected between a first power source that is a first potential, a second power source that is a second potential, and the first power source and the second power source. A first input signal having a first current path and a second current path, connected to the second power supply side of the first current path, and having a third potential or a ground potential, and the second current path. A first switch circuit controlled by a second input signal that is a potential of the second current or a ground potential; and an inverted signal of the first input signal connected to the second power supply side of the second current path; And a first level shift circuit including a second switch circuit controlled by an inverted signal of the second input signal.
[0014]
A first power source that is a first potential; a second power source that is a second potential; a first input signal that is connected to the first power source and that is a third potential or a ground potential; Between the first level shift circuit to which the inverted signal is input, the first holding circuit that holds the output of the first level shift circuit, and between the first level shift circuit and the second power supply A first switch element connected to the first holding circuit and a second switch element connected between the first holding circuit and the second power source, wherein the first switch element includes the first switch element The second switch element is controlled by an inverted signal of the second input signal.
[0015]
A first power source that is a first potential; a second power source that is a second potential; a first input signal that is connected to the first power source and that is a third potential or a ground potential; A level shift circuit to which the inverted signal is input, and a switch element connected between the level shift circuit and the second power supply and controlled by the second input signal which is the first potential or the ground potential And an output signal of the level shift circuit, the second input signal, and a clocked inverter supplied with the inverted signal.
[0016]
A first power source that is a first potential; a second power source that is a second potential; and first and second input signals that are connected to the first power source and have a third potential. A first level shift circuit to which these inverted signals are input, a first holding circuit connected to the first level shift circuit and holding an output signal of the first level shift circuit, and the first level shift circuit A second level shift circuit connected to a power source, to which the first and second input signals and their inverted signals are input, and to the first and second level shift circuits, the second level shift circuit A second holding circuit for holding an output signal of the circuit; a first switch element connected between the first level shift circuit and the second power supply; the second level shift circuit; A second switch connected to a second power source A third switch element connected between the first holding circuit and the second power supply, and a fourth switch connected between the second holding circuit and the second power supply. A switch element, a first MOS transistor of one conductivity type, the source of which is connected to the first power supply, and the output signal of the first level shift circuit or the first holding circuit is supplied to the gate; Reverse conductivity in which a source is connected to the second power supply, a drain is connected to a drain of the first MOS transistor, and an output signal of the second level shift circuit or the second holding circuit is supplied to a gate A second MOS transistor of the type, wherein the first and second switch elements are controlled by a third input signal which is the first potential or the ground potential, and the third and fourth switch elements Said It is being controlled by the inverted signal of the third input signal.
[0017]
According to the present invention, even if a signal of a circuit block receiving power supply from the power system is turned off and the signal of the circuit block becomes unstable, the operation of the circuit block that is turned on is prevented from being affected. Can do.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a relay macro cell according to the first embodiment. This is an enabled buffer (two-input NAND gate) having a level shift function. An inverter IN1 to which an input signal A (first input signal) is supplied between VDD1 (third potential) and GND (second potential), and an input signal VOFF between VDD2 (first potential) and GND ( The inverter IN2 is supplied with a second input signal), and the buffer is controlled by the input signal A, the input signal VOFF, and the output signals of the inverters IN1 and IN2. The input signal A and its inverted signal are included in the power supply system of VDD1, and the input signal VOFF, its inverted signal, and the output signal Z are included in the power supply system of VDD2.
[0019]
The buffer will be described. The source of the NMOS transistor MN103 (first MOS transistor) is connected to GND, and the output signal of the inverter IN1 (NMOS transistor MN101, PMOS transistor MP101) is supplied to the gate. The NMOS transistor MN104 (second MOS transistor) connected in parallel with the NMOS transistor MN103 has a source connected to GND, a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN103, and a gate connected to the inverter IN2 (NMOS transistor MN102, PMOS transistor). MP102) output signal is supplied. The PMOS transistor MP103 (fifth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drains of the NMOS transistor MN103 and the NMOS transistor MN104.
[0020]
The NMOS transistor MN106 (third MOS transistor) has a source connected to the GND and an input signal VOFF supplied to the gate. The NMOS transistor MN105 (fourth MOS transistor) connected in series with the NMOS transistor MN106 has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN106 and an input signal A supplied to the gate. The PMOS transistor MP105 (sixth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN105.
[0021]
The gate of the PMOS transistor MP103 is connected to the drains of the PMOS transistor MP105 and the NMOS transistor MN105, and the gate of the PMOS transistor MP105 is connected to the drains of the PMOS transistor MP103 and the NMOS transistors MN103 and MN104. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP103 and the NMOS transistors MN103 and MN104 is output as the output signal Z.
[0022]
Note that the input signals supplied to the gates of the NMOS transistors MN105 and MN106 may be reversed. That is, the input signal VOFF may be supplied to the gate of the NMOS transistor MN105, and the input signal A may be supplied to the gate of the NMOS transistor MN106.
[0023]
Next, the operation of this embodiment will be described. When the “L” level is input to the input signal VOFF, the output signal Z is fixed to the “L” level. The gate of the NMOS transistor MN106 is supplied with the “L” level and is turned off. Further, the inverted signal (“H” level) of the input signal VOFF via the inverter IN2 is supplied to the gate of the NMOS transistor MN104, and the NMOS transistor MN104 is turned on. Then, the drain voltage of the NMOS transistor MN104 becomes the GND level, and a signal of the GND level is output as the output signal Z.
[0024]
Further, a signal of GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP105, and the PMOS transistor MP105 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP105 becomes the VDD2 level. A signal of VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP103, and the PMOS transistor MP103 is turned off.
[0025]
Therefore, the NMOS transistor MN105 operated by the input signal A is cut off when the NMOS transistor MN106 is turned off when the input signal VOFF is at "L" level. Therefore, when the input signal VOFF is at the “L” level, the output signal Z is fixed to the GND level by turning on the NMOS transistor MN104 even if the VDD1 including the input signal A is cut off.
[0026]
Further, when the input signal VOFF is “L” level, the NMOS transistor MN104 is turned on, so that the drain of the NMOS transistor MN103 is at the GND level, and the NMOS transistor MN106 is turned off. Therefore, even if the input signal A and its inverted signal become unstable after turning off VDD1, no static leakage current flows from VDD2 to GND.
[0027]
On the other hand, when the “H” level is input to the input signal VOFF, it operates as a level shift circuit that can convert the input signal A into the signal level of the output signal Z. Since the input signal VOFF is at “H” level, the NMOS transistor MN104 is turned off and the NMOS transistor MN106 is turned on.
[0028]
When the input signal A is at the “L” level, the NMOS transistor MN103 is supplied with the inverted signal (“H” level) of the input signal A via the inverter IN1, and is turned on. Further, the “L” level is supplied to the gate of the NMOS transistor MN105, and the NMOS transistor MN105 is turned off. Then, the drain voltage of the NMOS transistor MN103 becomes the GND level, and a signal of the GND level is output as the output signal Z.
[0029]
When the input signal A is at “H” level, the inverted signal (“L” level) of the input signal A is supplied to the NMOS transistor MN103 via the inverter IN1, and the NMOS transistor MN103 is turned off. Further, the “H” level is supplied to the gate of the NMOS transistor MN105, which is turned on. Then, since the NMOS transistor MN106 and the NMOS transistor MN105 are turned on, the drain voltage of the NMOS transistor MN105 becomes the GND level. Then, since the GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP103, the PMOS transistor MP103 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP103 becomes the VDD2 level. Therefore, a VDD2 level signal is output as the output signal Z.
[0030]
Therefore, when the input signal VOFF is at “H” level, the present embodiment operates as a level shift circuit.
[0031]
Therefore, the present embodiment functions as a level shift circuit and does not affect the output signal even if VDD1 is cut. In addition, when VDD1 is cut, the unstable input signal A and its inverted signal can be cut off, so that no static leakage current flows. Further, it is possible to prevent an increase in static leakage current not only when the power supply voltage is intentionally different but also when the voltage between the power supply systems supplying the same voltage is shifted.
[0032]
In the above description, the drain voltages of the PMOS transistor MP103 and the NMOS transistors MN103 and MN104 are output as the output signal Z, but the drain voltages of the PMOS transistor MP105 and the NMOS transistor MN105 may be output. In this case, an inverted signal level with respect to the above description is output.
[0033]
A semiconductor device for solving the same problem is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-74348. FIG. 10 shows a circuit diagram of this semiconductor device. The inverter 101 using the low voltage power supply (VDDL) as the power supply, the booster circuit 102 using the high voltage power supply (VDDH) as the power supply, and the inverter 103 using VDDH as the power supply constitute a boost level shifter. In this booster circuit 102, a Pch transistor 110 is provided as a pull-up transistor between the VDDH power supply and the output node A, and the operation of the booster circuit 102 is performed between the VSS power supply and a point C which is a connection node of the current source. An Nch transistor 111 is provided as a switch to be controlled. The gates of the Pch transistor 110 and the Nch transistor 111 are connected to a CNT terminal through which a signal from a VDDH power supply circuit is propagated, thereby constituting a control function unit.
[0034]
When the Nch transistor 111 is turned on, the potential propagated to the IN terminal is boosted by the booster circuit 102, propagated to the OUT terminal, and functions as a boost level shifter. When the Pch transistor 110 is turned on, the VDDH potential is supplied to the inverter 103, so that the VSS potential is output to the OUT terminal. As described above, the semiconductor device of FIG. 10 cuts off the function as a boost level shifter by turning off the Nch transistor 111 and fixes the output to the OUT terminal at the VSS potential.
[0035]
However, when the Pch transistor 110 is turned on, the point A becomes the VDDH potential and becomes stable, but the point B which is the connection node of the other current source becomes unstable when the VDDL power supply is turned off.
[0036]
On the other hand, in the present invention, even when VDD1 including the input signal A is cut, the drain voltage of the NMOS transistor MN104 becomes the GND level by turning on the NMOS transistor MN104. Since the PMOS transistor MP105 is turned on, the drain voltage of the PMOS transistor MP105 is stabilized at the VDD2 level.
[0037]
Further, since the level shift function portion of the relay macrocell of the present invention is composed of a small number of MOS transistors, the area can be made smaller than that of the booster circuit 102 of FIG.
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a circuit diagram of the relay macro cell in the second embodiment. This is a latch having a level shift function. An inverter IN1 to which an input signal D (first input signal) is supplied between VDD1 (third potential) and GND (second potential), and an input signal VOFF (in between VDD2 (first potential) and GND) The inverter IN2 to which the second input signal) is supplied and the latch controlled by the input signal D, the input signal VOFF, and the output signals of the inverters IN1 and IN2. The input signal D and its inverted signal are included in the power supply system of VDD1, and the input signal VOFF, its inverted signal, and output signals Q and QN are included in the power supply system of VDD2.
[0038]
The latch will be described. The source of the NMOS transistor MN205 (first MOS transistor) is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The NMOS transistor MN203 (third MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN205 and an input signal D supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN204 (fourth MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN205, and the inverted signal of the input signal D is supplied to the gate via the inverter IN1 (NMOS transistor MN201, PMOS transistor MP201). . The PMOS transistor MP203 (fifth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN203. The PMOS transistor MP204 (sixth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN204. The gate of the PMOS transistor MP203 is connected to the drains of the PMOS transistor MP204 and the NMOS transistor MN204, and the gate of the PMOS transistor MP204 is connected to the drains of the PMOS transistor MP203 and the NMOS transistor N203.
[0039]
The NMOS transistor MN208 (second MOS transistor) has a source connected to GND, and a gate supplied with an inverted signal of the input signal VOFF via the inverter IN2 (NMOS transistor MN202, PMOS transistor MP202). The NMOS transistor MN206 (seventh MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN208 and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP204 and the NMOS transistor MN204. The NMOS transistor MN207 (eighth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN208 and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP203 and the NMOS transistor MN203.
[0040]
As the output signal Q, drain voltages of the PMOS transistor MP204 and the NMOS transistors MN204 and MN207 are output. Further, drain voltages of the PMOS transistor MP203 and the NMOS transistors MN203 and MN206 are output as the output signal QN.
[0041]
This latch circuit turns on either the NMOS transistor MN205 or the NMOS transistor MN208 by the input signal VOFF, and outputs a signal corresponding to the input signal D when the NMOS transistor MN205 is turned on. When is turned on, the held signal is continuously output.
[0042]
Next, the operation of this embodiment will be described. When the “H” level is input to the input signal VOFF, it operates as a level shift circuit capable of converting the input signal D into the signal levels of the output signals Q and QN. Since the input signal VOFF is at “H” level, the NMOS transistor MN205 is turned on and the NMOS transistor MN208 is turned off. Therefore, output signals Q and QN corresponding to the input signal D are output.
[0043]
Consider a case where the input signal D is at “H” level. An “H” level signal is supplied to the gate of the NMOS transistor MN203, which is turned on. On the other hand, the inverted signal (“L” level) of the input signal D via the inverter IN1 is supplied to the gate of the NMOS transistor MN204, and the NMOS transistor MN204 is turned off. Then, the drain voltage of the NMOS transistor MN203 becomes the GND level, and a GND level signal is output as the output signal QN. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP204, and the PMOS transistor MP204 is turned on. The drain voltage of the PMOS transistor MP204 is at the VDD2 level, and a VDD2 level signal is output as the output signal Q. Also, a VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP203, and the PMOS transistor MP203 is turned off.
[0044]
Consider a case where the input signal D is at "L" level. An “L” level signal is supplied to the gate of the NMOS transistor MN203, and the NMOS transistor MN203 is turned off. On the other hand, the inverted signal (“H” level) of the input signal D via the inverter IN1 is supplied to the gate of the NMOS transistor MN204, which is turned on. Then, the drain voltage of the NMOS transistor MN204 becomes the GND level, and a GND level signal is output as the output signal Q. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP203, and the PMOS transistor MP203 is turned on. Accordingly, the drain voltage of the PMOS transistor MP203 is at the VDD2 level, and a VDD2 level signal is output as the output signal QN. Further, a VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP204, and the PMOS transistor MP204 is turned off.
[0045]
Therefore, when the input signal VOFF is at “H” level, the present embodiment operates as a level shift circuit corresponding to the input signal D.
[0046]
On the other hand, when the input signal VOFF changes from the “H” level to the “L” level, the held signals are continuously output as the output signals Q and QN. Since the input signal VOFF is at the “L” level, the NMOS transistor MN205 changes to the off state, and the NMOS transistor MN208 changes to the on state. Due to the potential difference between the drain node of the PMOS transistor MP203 and the NMOS transistor MN203 and the drain node of the PMOS transistor MP204 and the NMOS transistor MN204, one of the NMOS transistors MN206 and MN207 is turned on, and the drain of the NMOS transistor that is turned on The voltage is at the GND level. The drain voltage of the NMOS transistor in the off state remains at the held signal level.
[0047]
At this time, if VDD1 is cut, the input signal D becomes unstable. However, since the NMOS transistor MN205 is in the off state, no static leakage current flows from VDD2 to GND. Further, even when VDD1 is cut, the held signal is continuously output, so the output signals Q and QN are not affected.
[0048]
Therefore, this embodiment functions as a latch circuit having a level shift function, and the output signal is not affected even if VDD1 is cut. In addition, when VDD1 is cut, the input signal D that becomes unstable and its inverted signal can be cut off, so that no static leakage current flows. Further, it is possible to prevent an increase in static leakage current not only when the power supply voltage is intentionally different but also when the voltage between the power supply systems supplying the same voltage is shifted.
(Third embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram of a relay macro cell according to the third embodiment. This is a flip-flop with enable with level shift function. An inverter IN1 to which an input signal D (first input signal) is supplied between VDD1 (third potential) and GND (second potential), and an input signal VOFF (in between VDD2 (first potential) and GND) A NAND circuit to which a fourth input signal) and a clock signal CPN are supplied, an inverter IN2 to which an output signal (second input signal) of the NAND circuit is supplied between VDD2 and GND, an input signal D and a NAND circuit Master latch (first level shift circuit, first holding circuit) and slave latch (second level shift circuit, second holding circuit) controlled by the output signal of the inverter IN1 and IN2 It consists of flip-flops consisting of The input signal D and its inverted signal are included in the VDD1 power supply system, and the input signal VOFF, the clock signal CPN, these NAND logics, their inverted signals, and the output signals Q and QN are included in the VDD2 power supply system.
[0049]
The NAND circuit includes PMOS transistors MP302 and MP303 and NMOS transistors MN302 and MN303. A PMOS transistor MP302, NMOS transistor MN302, and NMOS transistor MN303 are connected in series between VDD2 and GND. The clock signal CPN is supplied to the gates of the PMOS transistor MP302 and the NMOS transistor MN302, and the input signal VOFF is supplied to the gate of the NMOS transistor MN303. A PMOS transistor MP303 is connected in parallel with the PMOS transistor MP302. The source of the PMOS transistor MP303 is connected to VDD2, the drain is connected to the drains of the PMOS transistor MP302 and the NMOS transistor MN302, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The output signal of the NAND circuit is supplied to the NMOS transistor MN310 and the NMOS transistor MN313. Further, a signal via the inverter IN2 (NMOS transistor MN304, PMOS transistor MP304), that is, an inverted signal of the output signal of the NAND circuit is supplied to the NMOS transistor MN307 and the NMOS transistor MN316.
[0050]
Next, the master latch will be described. The source of the NMOS transistor MN307 (first MOS transistor) is connected to GND, and the inverted signal of the output signal of the NAND circuit is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN305 (third MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN307, and the input signal D is supplied to the gate. The NMOS transistor MN306 (fourth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN307 and a gate supplied with an inverted signal of the input signal D via the inverter IN1 (NMOS transistor MN301, PMOS transistor MP301). . The PMOS transistor MP305 (fifth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN305. The PMOS transistor MP306 (sixth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the NMOS transistor MN306. The gate of the PMOS transistor MP305 is connected to the drains of the PMOS transistor MP306 and the NMOS transistor MN306, and the gate of the PMOS transistor MP306 is connected to the drains of the PMOS transistor MP305 and the NMOS transistor MN305.
[0051]
Then, drain voltages of the PMOS transistor MP305 and the NMOS transistor MN305 and drain voltages of the PMOS transistor MP306 and the NMOS transistor NMOS306, that is, a signal corresponding to the input signal D is supplied to the slave latch of the next stage.
[0052]
Further, the source of the NMOS transistor MN310 (second MOS transistor) is connected to GND, and the output signal of the NAND circuit is supplied to the gate. The NMOS transistor MN308 (seventh MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN310 and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP306 and the NMOS transistor MN306. The NMOS transistor MN309 (eighth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN310 and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP305 and the NMOS transistor MN305. The drain of the NMOS transistor MN308 is connected to the drains of the PMOS transistor MP305 and the NMOS transistor MN305, and the drain of the NMOS transistor MN309 is connected to the drains of the PMOS transistor MP306 and the NMOS transistor MN306.
[0053]
Next, the slave latch will be described. The source of the NMOS transistor MN313 is connected to GND, and the output signal of the NAND circuit is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN311 is connected to the drain of the NMOS transistor MN313, and the drain voltage (third input signal) of the PMOS transistor MP306 and the NMOS transistors MN306 and MN309 of the preceding master latch is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN312 is connected to the drain of the NMOS transistor MN313, and the drain voltages of the PMOS transistor MP305 and the NMOS transistors MN305 and MN308 of the preceding master latch are supplied to the gate. The PMOS transistor MP311 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the NMOS transistor MN311. The PMOS transistor MP312 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the NMOS transistor MN312. The gate of the PMOS transistor MP311 is connected to the drains of the PMOS transistor MP312 and the NMOS transistor MN312. The gate of the PMOS transistor MP312 is connected to the drains of the PMOS transistor MP311 and the NMOS transistor MN311. Here, the output signals Q and QN are output in accordance with the output signal from the master latch at the previous stage.
[0054]
The NMOS transistor MN316 has a source connected to the GND and a gate supplied with an inverted signal of the output signal of the NAND circuit. The NMOS transistor MN314 has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN316 and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP312 and the NMOS transistor MN312. The NMOS transistor MN315 has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN316, and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP311 and the NMOS transistor MN311. The gate of the NMOS transistor MN314 is connected to the drains of the PMOS transistor MP312 and the NMOS transistor MN312. The gate of the NMOS transistor MN315 is connected to the drains of the PMOS transistor MP311 and the NMOS transistor MN311. Then, drain voltages of the PMOS transistor MP312 and NMOS transistors MN312 and MN315 are output as the output signal Q, and drain voltages of the PMOS transistor MP311 and NMOS transistors MN311 and MN314 are output as the output signal QN.
[0055]
Next, the operation of this embodiment will be described. When “H” level is input to both the input signal VOFF and the clock input signal CPN, it operates as a level shift circuit that converts the signal level of the input signal D and reads the signal into the master latch, and is held in the slave latch. Data is output as output signals Q and QN. In this case, the output signal of the NAND circuit becomes “L” level. Therefore, the NMOS transistor MN307 and the NMOS transistor MN316 are turned on, and the NMOS transistor MN310 and the NMOS transistor MN313 are turned off.
[0056]
At this time, when the input signal D is at “H” level, the NMOS transistor MN305 is turned on and the NMOS transistor MN306 is turned off. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN305 becomes the GND level and is supplied to the NMOS transistor MN312 of the slave latch at the next stage. Then, a signal of GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP306, and the PMOS transistor MP306 is turned on. Therefore, the drain voltage of the PMOS transistor MP306 becomes VDD2 level and is supplied to the NMOS transistor MN311 of the slave latch of the next stage. Further, a signal of VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP305, and the PMOS transistor MP305 is turned off.
[0057]
When the input signal D is at “L” level, the NMOS transistor MN305 is turned off and the NMOS transistor MN306 is turned on. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN306 becomes the GND level and is supplied to the NMOS transistor MN311 of the next slave latch. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP305, and the PMOS transistor MP305 is turned on. Therefore, the drain voltage of the PMOS transistor MP305 becomes VDD2 level and is supplied to the NMOS transistor MN312 of the slave latch of the next stage. Further, a VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP306, and the PMOS transistor MP306 is turned off.
[0058]
In this manner, the master latch operates as a level shift circuit that reads a signal in accordance with the input signal D. In the slave latch, since the NMOS transistor MN313 is in the off state and the NMOS transistor MN312 is in the on state, the input signal D is held at the slave latch as the output signals Q and QN in either case of the “H” level or “L” level. Is output.
[0059]
On the other hand, when the “H” level is input to the input signal VOFF and the “L” level is input to the clock input signal CPN, or when the “L” level is input to the input signal VOFF, the master is used as the output signals Q and QN. • The signal held in the latch is output through the slave latch. In this case, since the output of the NAND circuit becomes “H” level, the NMOS transistors MN307 and MN316 are turned off and the NMOS transistors MN310 and MN313 are turned on.
[0060]
If VDD1 is cut here, the input signal D and its inverted signal are in an unstable state. However, since the NMOS transistor MN307 is in the off state, no static leak current flows from VDD2 to GND. Even when VDD1 is cut, the signal held in the master latch continues to be output through the slave latch, so that the output signals Q and QN are not affected. When the power supply of VDD1 is turned off, the clock supply is stopped before that.
[0061]
Therefore, the present embodiment functions as an enable flip-flop circuit having a level shift function, and even if VDD1 is cut, the output signal is not affected. In addition, when VDD1 is cut, the input signal D that becomes unstable and its inverted signal can be cut off, so that no static leakage current flows. Further, it is possible to prevent an increase in static leakage current not only when the power supply voltage is intentionally different but also when the voltage between the power supply systems supplying the same voltage is shifted.
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram of a relay macro cell according to the fourth embodiment. This is a clocked inverter having a level shift function. An inverter IN1 to which an input signal A (first input signal) is supplied between VDD1 (third potential) and GND (second potential), and an input signal VOFF between VDD2 (first potential) and GND ( The inverter IN2 to which the second input signal) is supplied, a level shift circuit that performs level conversion by the input signal A and the input signal VOFF, an “H” level by the input signal VOFF, its inverted signal, and the output signal of the level shift circuit , “L” level or a clocked inverter that outputs a high impedance signal. The input signal A and its inverted signal are included in the power supply system of VDD1, and the input signal VOFF, its inverted signal, and the output signal Z are included in the power supply system of VDD2.
[0062]
The level shift circuit will be described. The source of the NMOS transistor MN404 (switch element) is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN402 is connected to the drain of the NMOS transistor MN404, and the input signal A is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN403 is connected to the drain of the NMOS transistor MN404, and the inverted signal of the input signal A is supplied to the gate via the inverter IN1 (NMOS transistor MN401, PMOS transistor MP401). The PMOS transistor MP402 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN402. The PMOS transistor MP403 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MP403. The gate of the PMOS transistor MP402 is connected to the drains of the PMOS transistor MP403 and the NMOS transistor MN403, and the gate of the PMOS transistor MP403 is connected to the drains of the PMOS transistor MP402 and the NMOS transistor MN402. The drain voltages of the PMOS transistor MP403 and the NMOS transistor MN403 are supplied to the clocked inverter at the next stage.
[0063]
Next, the clocked inverter will be described. PMOS transistors MP406 and MP407 and NMOS transistors MN406 and MN407 are connected in series between VDD2 and GND. The source of the NMOS transistor MN407 is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The source of the PMOS transistor MP407 is connected to VDD2, and the inverted signal of the input signal VOFF via the inverter IN2 (NMOS transistor MN405, PMOS transistor MP405) is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN406 is connected to the drain of the NMOS transistor MN407, and the output signal from the level shift circuit is supplied to the gate. The source of the PMOS transistor MP406 is connected to the drain of the PMOS transistor MP407, the drain is connected to the drain of the NMOS transistor MN406, and the output signal of the level shift circuit is supplied to the gate. Then, drain voltages of the PMOS transistor MP406 and the NMOS transistor MN406 are output as the output signal Z.
[0064]
Next, the operation of this embodiment will be described. When “L” level is input to the input signal VOFF, the output signal Z is fixed to high impedance. In this case, the NMOS transistor MN407 is turned off. Further, the inverted signal (“H” level) of the input signal VOFF via the inverter IN2 is supplied to the gate of the PMOS transistor MP407, and the PMOS transistor MP407 is turned off. That is, since both the PMOS transistor MP407 and the NMOS transistor MN407 are turned off, the output signal Z of the clocked inverter becomes high impedance.
[0065]
At this time, if VDD1 is cut, the input signal A and its inverted signal are in an unstable state. However, since the NMOS transistor MN404 is in the off state, no static leak current flows from VDD2 to GND. Further, since both the PMOS transistor MP407 and the NMOS transistor MN407 are in the off state, even if an unstable output signal is supplied from the level shift circuit, the output signal Z is not affected.
[0066]
On the other hand, when the “H” level is input to the input signal VOFF, it operates as a level shift circuit that can convert the input signal A into the signal level of the output signal Z. Since the input signal VOFF is “H” level, both the PMOS transistor MP407 and the NMOS transistor MN407 of the clocked inverter are turned on. Further, since the input signal VOFF is “H” level, the NMOS transistor MN404 is turned on.
[0067]
Consider a case where the input signal A is at "L" level. At this time, the NMOS transistor MN402 is turned off and the NMOS transistor MN403 is turned on. Then, the drain voltage of the NMOS transistor MN403 becomes the GND level, and a GND level signal is output from the level shift circuit.
[0068]
Further, the GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP402, the PMOS transistor MP402 is turned on, and the drain voltage of the PMOS transistor MP402 is at the VDD2 level. The PMOS transistor MP403 is supplied with the VDD2 level ("H" level) and is turned off.
[0069]
Since the output signal (“L” level) from the level shift circuit is supplied to the gates of the PMOS transistor MP406 and the NMOS transistor MN406, the PMOS transistor MP406 is turned on and the NMOS transistor MN406 is turned off. Therefore, a VDD2 level signal is output as the output signal Z.
[0070]
Consider a case where the input signal A is at “H” level. The NMOS transistor MN402 is turned on, and the NMOS transistor MN403 is turned off. Then, the drain voltage of the NMOS transistor MN402 becomes the GND level. Then, the GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP403, and the PMOS transistor MP403 is turned on. Therefore, the drain voltage of the PMOS transistor MP403 becomes the VDD2 level, and the VDD2 level signal is output from the level shift circuit. Further, the VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP402, which is turned off.
[0071]
Since the output signal (“H” level) from the level shift circuit is supplied to the gates of the PMOS transistor MP406 and the NMOS transistor MN406, the PMOS transistor MP406 is turned off and the NMOS transistor MN406 is turned on. Therefore, a GND level signal is output as the output signal Z.
[0072]
Therefore, when the input signal VOFF is at “H” level, it operates as a level shift circuit capable of converting the input signal A into the signal level of the output signal Z.
[0073]
Therefore, this embodiment functions as a clocked inverter having a level shift function, and even if VDD1 is cut, the output signal is not affected. In addition, when VDD1 is cut, the unstable input signal A and its inverted signal can be cut off, so that no static leakage current flows. Further, it is possible to prevent an increase in static leakage current not only when the power supply voltage is intentionally different but also when the voltage between the power supply systems supplying the same voltage is shifted.
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram of a relay macro cell according to the fifth embodiment. This is a tri-state gate having a level shift function. An inverter IN1 to which an input signal A (first input signal) is supplied between VDD1 (third potential) and GND (second potential), and an input signal VOFF between VDD2 (first potential) and GND ( The second input signal) is supplied with the inverter IN2, the input signal A, the input signal VOFF, the two differential circuits controlled by the output signals of the inverters IN1 and IN2, and the output signals of these differential circuits. It consists of two controlled MOS transistors. The input signal A and its inverted signal are included in the power supply system of VDD1, the input signal VOFF and its inverted signal, and the two differential outputs and the output signal Z are included in the power supply system of VDD2.
[0074]
The first differential circuit (first level shift circuit) will be described. The source of the NMOS transistor MN504 (third MOS transistor) is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN503 (fourth MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN504, and the inverted signal of the input signal A is supplied to the gate via the inverter IN1 (NMOS transistor MN501, PMOS transistor MP501). . The NMOS transistor MN505 (first MOS transistor) has a source connected to GND and an input signal A supplied to the gate. The NMOS transistor MN506 (second MOS transistor) has a source connected to GND, a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN505, and a gate connected to the input signal VOFF via the inverter IN2 (NMOS transistor MN502, PMOS transistor MP502). An inverted signal is supplied.
[0075]
Also, the PMOS transistor MP503 (fifth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN503. The PMOS transistor MP505 (sixth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drains of the NMOS transistor MN505 and the NMOS transistor MN506. The gate of the PMOS transistor MP503 is connected to the drains of the PMOS transistor MP505 and NMOS transistors MN505 and MN506, and the gate of the PMOS transistor MP505 is connected to the drains of the PMOS transistor MP503 and NMOS transistor MN503. The drain voltages of the PMOS transistor MP505 and NMOS transistors MN505 and MN506 are output to the next stage.
[0076]
Next, the second differential circuit (second level shift circuit) will be described. The source of the NMOS transistor MN507 (the ninth MOS transistor) is connected to GND, and an inverted signal of the input signal A is supplied to the gate via the inverter IN1. The NMOS transistor MN508 (tenth MOS transistor) has a source connected to GND, a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN507, and a gate supplied with an inverted signal of the input signal VOFF via the inverter IN2. The NMOS transistor MN510 (the eleventh MOS transistor) has a source connected to the GND and an input signal VOFF supplied to the gate. The NMOS transistor MN509 (the twelfth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN510 and an input signal A supplied to the gate.
[0077]
The PMOS transistor MP507 (13th MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drains of the NMOS transistors MN507 and MN508. The PMOS transistor MP509 (fourteenth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN509. The gate of the PMOS transistor MP507 is connected to the drains of the PMOS transistor MP509 and the NMOS transistor MN509, and the gate of the PMOS transistor MP509 is connected to the drains of the PMOS transistor MP507 and the NMOS transistors MN507 and MN508. The drain voltages of the PMOS transistor MP509 and NMOS transistor MN509 are output to the next stage.
[0078]
Next, two MOS transistors that receive outputs from the first and second differential circuits will be described. A PMOS transistor MP511 (eighth MOS transistor) and an NMOS transistor MN511 (seventh MOS transistor) are connected in series between VDD2 and GND. The source of the NMOS transistor MN511 is connected to GND, and the output signal from the first differential circuit is supplied to the gate. The PMOS transistor MP511 has a source connected to VDD2, a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN511, and a gate supplied with an output signal from the second differential circuit. Then, drain voltages of the PMOS transistor MP511 and the NMOS transistor MN511 are output as the output signal Z.
[0079]
Note that the input signals supplied to the gates of the NMOS transistors MN503 and MN504 may be reversed. That is, the input signal VOFF may be supplied to the gate of the NMOS transistor MN503, and the inverted signal of the input signal A may be supplied to the gate of the NMOS transistor MN504. Similarly, the input signal VOFF may be supplied to the gate of the NMOS transistor MN509, and the input signal A may be supplied to the gate of the NMOS transistor MN510.
[0080]
Next, the operation of this embodiment will be described. When “L” level is input to the input signal VOFF, the output signal Z is fixed to high impedance. The NMOS transistor MN504 of the first differential circuit is turned off, and the NMOS transistor MN506 is turned on. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN506 is at the GND level, and a signal at the GND level is output from the first differential circuit.
[0081]
Further, a signal of GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP503, and the PMOS transistor MP503 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP503 becomes the VDD2 level, the VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP505, and the PMOS transistor MP505 is turned off.
[0082]
On the other hand, the NMOS transistor MN508 of the second differential circuit is turned on, and the NMOS transistor MN510 is turned off. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN508 is at the GND level. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP509, and the PMOS transistor MP509 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP509 becomes the VDD2 level, and the VDD2 level signal is output from the second differential circuit. Further, a signal of VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP507, and the PMOS transistor MP507 is turned off.
[0083]
The NMOS transistor MN511 is supplied with a GND level signal from the first differential circuit and is turned off. On the other hand, the PMOS transistor MP511 is supplied with a VDD2 level signal from the second differential circuit and is turned off. Since both are turned off, the output signal Z becomes high impedance.
[0084]
Therefore, the NMOS transistors MN503 and MN509 operated by the input signal A are cut off when the NMOS transistors MN504 and MN510 are turned off when the input signal VOFF is “L” level. Therefore, when the input signal VOFF is “L” level, even if VDD1 including the input signal A is cut, the NMOS transistors MN506 and MN508 are turned on, so that the output signal supplied to the next-stage MOS transistor is The first differential circuit is fixed to the “L” level, and the second differential circuit is fixed to the “H” level.
[0085]
When the input signal VOFF is “L” level, the NMOS transistors MN506 and MN508 are turned on, so that the drains of the NMOS transistors MN505 and MN507 are at the GND level, and the NMOS transistors MN504 and MN510 are turned off. . Therefore, even if the input signal A and its inverted signal become unstable after turning off VDD1, no static leakage current flows from VDD2 to GND.
[0086]
When the “H” level is input to the input signal VOFF, it operates as a level shift circuit that can convert the input signal A into the signal level of the output signal Z. The NMOS transistor MN504 of the first differential circuit is turned on, and the NMOS transistor MN506 is turned off. Further, the NMOS transistor MN508 of the second differential circuit is turned off, and the NMOS transistor MN510 is turned on.
[0087]
Consider a case where the input signal A is at "L" level. The NMOS transistor MN505 of the first differential circuit is turned off, and the NMOS transistor MN503 is turned on. Accordingly, both the NMOS transistors MN503 and MN504 are turned on, so that the drain voltage of the NMOS transistor MN503 is at the GND level. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP505, and the PMOS transistor MP505 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP505 becomes the VDD2 level, and the VDD2 level signal is output from the first differential circuit. Further, a VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP503, and the PMOS transistor MP503 is turned off.
[0088]
The NMOS transistor MN507 of the second differential circuit is turned on, and the NMOS transistor MN509 is turned off. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN507 is at the GND level. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP509, and the PMOS transistor MP509 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP509 becomes the VDD2 level, and the VDD2 level signal is output from the second differential circuit. Further, a signal of VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP507, and the PMOS transistor MP507 is turned off.
[0089]
The NMOS transistor MN511 is turned on when a signal of VDD2 level is supplied from the first differential circuit. On the other hand, the PMOS transistor MP511 is supplied with a VDD2 level signal from the second differential circuit and is turned off. Therefore, a GND level signal is output as the output signal Z.
[0090]
Consider a case where the input signal A is at “H” level. The NMOS transistor MN503 of the first differential circuit is turned off, and the NMOS transistor MN505 is turned on. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN505 is at the GND level, and a signal at the GND level is output from the first differential circuit. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP503, and the PMOS transistor MP503 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP503 becomes the VDD2 level. A signal of VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP505, and the PMOS transistor MP505 is turned off.
[0091]
The NMOS transistor MN507 of the second differential circuit is turned off, and the NMOS transistor MN509 is turned on. Therefore, since both the NMOS transistors MN509 and MN510 are turned on, the drain voltage of the NMOS transistor MN509 is at the GND level, and a signal at the GND level is output from the second differential circuit.
[0092]
Further, a signal of GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP507, and the PMOS transistor MP507 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP507 becomes the VDD2 level. A signal of VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP509, and the PMOS transistor MP509 is turned off.
[0093]
The NMOS transistor MN511 is supplied with a GND level signal from the first differential circuit and is turned off. On the other hand, the PMOS transistor MP511 is turned on when the GND level signal is supplied from the second differential circuit. Therefore, a VDD2 level signal is output as the output signal Z.
[0094]
The truth table in the fifth embodiment is shown in Table 1 below.
[0095]
[Table 1]
Figure 0003672184
[0096]
Therefore, when the input signal VOFF is at “H” level, the present embodiment operates as a level shift circuit.
[0097]
Therefore, this embodiment functions as a tri-state gate having a level shift function, and the output signal is not affected even if VDD1 is cut. In addition, when VDD1 is cut, the unstable input signal A and its inverted signal can be cut off, so that no static leakage current flows. Further, it is possible to prevent an increase in static leakage current not only when the power supply voltage is intentionally different but also when the voltage between the power supply systems supplying the same voltage is shifted.
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram of a relay macro cell according to the sixth embodiment. This is a combination of two latches having a level shift function and a clocked inverter. An inverter IN1 to which an input signal A (first input signal) is supplied between VDD1 (third potential) and GND (second potential) and an inverter IN2 to which an enable signal E (third input signal) is supplied An inverter IN3 to which an input signal VOFF (second input signal) is supplied between VDD2 (first potential) and GND, two latches controlled by these signals and their inverted signals, and an output of this latch It consists of a clocked inverter controlled by a signal. The input signal A and the enable signal E and their inverted signals are included in the power supply system of VDD1, and the input signal VOFF, its inverted signal, and the output signal Z are included in the power supply system of VDD2.
[0098]
The first latch (first level shift circuit, first holding circuit) outputs a signal corresponding to the input signal A. The source of the NMOS transistor MN606 (first MOS transistor) is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN604 (third MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN606, and the input signal A is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN605 (fourth MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN606, and the inverted signal of the input signal A is supplied to the gate via the inverter IN1 (NMOS transistor MN601, PMOS transistor MP601). . The PMOS transistor MP604 (fifth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN604. The PMOS transistor MP605 (sixth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN605. The gate of the PMOS transistor MP604 is connected to the drains of the PMOS transistor MP605 and NMOS transistor MN605, and the gate of the PMOS transistor MP605 is connected to the drains of the PMOS transistor MP604 and NMOS transistor MN604.
[0099]
The source of the NMOS transistor MN609 (second MOS transistor) is connected to GND, and the inverted signal of the input signal VOFF via the inverter IN3 (NMOS transistor MN603, PMOS transistor MP603) is supplied to the gate. The NMOS transistor MN607 (seventh MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN609, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP604 and the NMOS transistor MN604, and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP605 and the NMOS transistor MN605. It is connected. The NMOS transistor MN608 (eighth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN609, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP605 and the NMOS transistor MN605, and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP604 and the NMOS transistor MN604. It is connected.
[0100]
Then, the drain voltages of the PMOS transistor MP605 and the NMOS transistors MN605 and MN608 are output to the subsequent clocked inverter as the output signal of the first latch.
[0101]
The second latch outputs a signal corresponding to the enable signal E. The source of the NMOS transistor MN612 is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN610 is connected to the drain of the NMOS transistor MN612, and the enable signal E is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN611 is connected to the drain of the NMOS transistor MN612, and the inverted signal of the enable signal E is supplied to the gate via the inverter IN2 (NMOS transistor MN602, PMOS transistor MP602).
[0102]
The PMOS transistor MP610 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN610. The PMOS transistor MP611 has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN611. The gate of the PMOS transistor MP610 is connected to the drains of the PMOS transistor MP611 and the NMOS transistor MN611, and the gate of the PMOS transistor MP611 is connected to the drains of the PMOS transistor MP610 and the NMOS transistor MN610.
[0103]
Further, the source of the NMOS transistor MN615 is connected to GND, and the inverted signal of the input signal VOFF via the inverter IN3 is supplied to the gate. The NMOS transistor MN613 has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN615, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP610 and the NMOS transistor MN610, and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP611 and the NMOS transistor MN611. The NMOS transistor MN614 has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN615, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP611 and the NMOS transistor MN611, and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP610 and the NMOS transistor MN610.
[0104]
Then, as the output signal of the second latch, the drain voltages of the PMOS transistor MP611 and the NMOS transistors MN611 and MN614 are output to the subsequent clocked inverter. Further, the drain voltage of the PMOS transistor MP610 and the NMOS transistors MN610 and MN613 is output to the clocked inverter at the subsequent stage as an inverted signal of the output signal of the second latch.
[0105]
The clocked inverter will be described. PMOS transistors MP616, MP617 and NMOS transistors MP616, MN617 are connected in series between VDD2 and GND. The source of the PMOS transistor MP617 is connected to VDD2, and the inverted signal of the output signal from the second latch is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN617 is connected to GND, and the output signal from the second latch is supplied to the gate. The source of the PMOS transistor MP616 is connected to the drain of the PMOS transistor MP617, and the output signal from the first latch is supplied to the gate. The NMOS transistor MN616 has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN617, a drain connected to the drain of the PMOS transistor MP616, and a gate supplied with an output signal from the first latch. As the output signal Z, drain voltages of the PMOS transistor MP616 and the NMOS transistor MN616 are output.
[0106]
Next, the operation of this embodiment will be described. When the “H” level is input to the input signal VOFF, it operates as a level shift circuit that converts the signal levels of the input signal A and the enable signal E and outputs a signal to the output signal Z. Since the input signal VOFF is “H” level, the NMOS transistor MN606 and the NMOS transistor MN612 are turned on, and the NMOS transistor MN609 and the NMOS transistor MN615 are turned off.
[0107]
Consider a case where the input signal A is at “H” level. The NMOS transistor MN604 of the first latch is turned on, and the NMOS transistor MN605 is turned off. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN604 is at the GND level. Then, a GND level (“L” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP605, and the PMOS transistor MP605 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP605 becomes the VDD2 level, and is output to the clocked inverter at the next stage as the output signal of the first latch. Further, a VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP604, and the PMOS transistor MP604 is turned off.
[0108]
When the enable signal E is at the “H” level, the second latch operates in the same manner. The VDD2 level (“H” level) signal is output as the output signal of the second latch, and the GND level ( The “L” level signal is supplied to the clocked inverter at the next stage.
[0109]
At this time, since the NMOS transistors MN616 and MN617 are turned on, the clocked inverter outputs a signal of GND level (“L” level) as the output signal Z.
[0110]
Consider a case where the input signal A is at "L" level. The NMOS transistor MN604 is turned off and the NMOS transistor MN605 is turned on. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN605 becomes the GND level and is output to the clocked inverter at the next stage. Then, a signal of GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP604, and the PMOS transistor MP604 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP604 becomes the VDD2 level, the VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP605, and the PMOS transistor MP605 is turned off.
[0111]
At this time, since the PMOS transistors MP616 and MP617 are turned on, the clocked inverter outputs a signal of VDD2 level (“H” level) as the output signal Z.
[0112]
When the enable signal E is at “L” level, a signal at GND level (“L” level) is output from the second latch, and a signal at VDD2 level (“H” level) is output as an inverted signal of the output signal. It is supplied to the clocked inverter at the next stage.
[0113]
At this time, since both the PMOS transistor MP617 and the NMOS transistor MN617 are turned off, the clocked inverter outputs a high impedance signal as the output signal Z.
[0114]
On the other hand, when the “L” level is input to the input signal VOFF, the NMOS transistors MN606 and MN612 are turned off and the NMOS transistors MN609 and MN615 are turned on. Since the first latch and the second latch hold signals corresponding to the input signal A and the enable signal E when the “H” level is input to the input signal VOFF, the signals are output even when VDD1 is cut. The signal Z continues to output “H” level (VDD2 level), “L” level (GND level), or high impedance.
[0115]
The truth table in the sixth embodiment is shown in Table 2 below. “X” in Table 2 is “H” or “L”.
[0116]
[Table 2]
Figure 0003672184
[0117]
If VDD1 is cut when the input signal VOFF is at "L" level, the input signal A, the enable signal E and their inverted signals are in an unstable state. However, since the NMOS transistors MN606 and MN612 are in the off state, no static leakage current flows from VDD2 to GND. Even when VDD1 is turned off, the first and second latches continue to output the held signals, so there is no effect on the output signals of these two latches and their inverted signals.
[0118]
Therefore, this embodiment functions as a clocked inverter having a level shift function, and even if VDD1 is cut, the output signal is not affected. In addition, since the input signal A, the enable signal E, and their inverted signals that become unstable when VDD1 is cut off, the static leak current does not flow. Further, it is possible to prevent an increase in static leakage current not only when the power supply voltage is intentionally different but also when the voltage between the power supply systems supplying the same voltage is shifted. (Seventh embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram of a relay macrocell according to the seventh embodiment. This is a tri-state gate having two latches having a level shift function. An inverter IN1 to which an input signal A (first input signal) is supplied between VDD1 (third potential) and GND (second potential), and an inverter to which an enable signal E (second input signal) is supplied IN2, an inverter IN3 to which an input signal VOFF (third input signal) is supplied between VDD2 (first potential) and GND, two latches controlled by these input signals and their inverted signals, and this latch It is composed of two MOS transistors controlled by the output signal. The input signals A and E and their inverted signals are included in the VDD1 power supply system, and the input signal VOFF, its inverted signal, two latches, and the output signal Z are included in the VDD2 power supply system.
[0119]
The first latch (first level shift circuit, first holding circuit) will be described. The source of the NMOS transistor MN708 (first switch element) is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The NMOS transistor MN704 (third MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN708 and a gate supplied with an inverted signal of the input signal A via the inverter IN1 (NMOS transistor MN701, PMOS transistor MP701). . In the NMOS transistor MN705 (fourth MOS transistor), the source is connected to the drain of the NMOS transistor MN708, the drain is connected to the drain of the NMOS transistor MN704, and the gate is connected to the inverter IN2 (NMOS transistor MN702, PMOS transistor MP702). An inverted signal of the enable signal E is supplied.
[0120]
The NMOS transistor MN707 (fifth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN708 and an enable signal E supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN706 (sixth MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN707, and the input signal A is supplied to the gate.
[0121]
The PMOS transistor MP704 (seventh MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drains of the NMOS transistors MN704 and MN705. The PMOS transistor MP706 (eighth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN706. The gate of the PMOS transistor MP704 is connected to the drains of the PMOS transistor MP706 and NMOS transistor MN706, and the gate of the PMOS transistor MP706 is connected to the drains of the PMOS transistor MP704 and NMOS transistors MN704 and MN705.
[0122]
The NMOS transistor MN711 (third switch element) has a source connected to the GND and a gate supplied with an inverted signal of the input signal VOFF via the inverter IN3 (NMOS transistor MN703, PMOS transistor MP703). The NMOS transistor MN709 (the ninth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN711, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP704 and the NMOS transistors MN704 and MN705, and gates connected to the PMOS transistor MP706 and the NMOS transistor MN706. Connected to the drain. The NMOS transistor MN710 (tenth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN711, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP706 and the NMOS transistor MN706, and a gate connected to the PMOS transistor MP704 and the NMOS transistors MN704 and MN705. Connected to the drain.
[0123]
Then, the drain voltages of the PMOS transistor MP706 and NMOS transistors MN706 and MN710 are output to the next stage as the output signal of the first latch.
[0124]
Next, the second latch (second level shift circuit, second holding circuit) will be described. The source of the NMOS transistor MN716 (second switch element) is connected to GND, and the input signal VOFF is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN713 (the eleventh MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN716, and the enable signal E is supplied to the gate. The source of the NMOS transistor MN712 (the twelfth MOS transistor) is connected to the drain of the NMOS transistor MN713, and the inverted signal of the input signal A via the inverter IN1 is supplied to the gate.
[0125]
The NMOS transistor MN714 (the 13th MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN716 and an input signal A supplied to the gate. The NMOS transistor MN715 (fourteenth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN716, a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN714, and a gate supplied with an inverted signal of the enable signal E via the inverter IN2. ing.
[0126]
The PMOS transistor MP712 (fifteenth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drain of the NMOS transistor MN712. The PMOS transistor MP714 (sixteenth MOS transistor) has a source connected to VDD2 and a drain connected to the drains of the NMOS transistors MN714 and MN715. The gate of the PMOS transistor MP712 is connected to the drains of the PMOS transistor MP714 and NMOS transistors MN714 and MN715, and the gate of the PMOS transistor MP714 is connected to the drains of the PMOS transistor MP712 and NMOS transistor MN712.
[0127]
The NMOS transistor MN721 (fourth switch element) has a source connected to the GND and a gate supplied with an inverted signal of the input signal VOFF via the inverter IN3. The NMOS transistor MN718 (17th MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN721, and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP706 and NMOS transistors MN706 and MN710 of the first latch. The NMOS transistor MN717 (18th MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN718, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP712 and the NMOS transistor MN712, and a gate connected to the PMOS transistor MP714 and the NMOS transistors MN714 and MN715. Connected to the drain.
[0128]
The NMOS transistor MN719 (19th MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN721 and a gate connected to the drains of the PMOS transistor MP712 and NMOS transistors MN712 and MN717. The NMOS transistor MN720 (the twentieth MOS transistor) has a source connected to the drain of the NMOS transistor MN721, a drain connected to the drains of the PMOS transistor MP714 and NMOS transistors MN714, MN715, and MN719, and a gate connected to the PMOS of the first latch. The transistor MP704 and NMOS transistors MN704, MN705 and MN709 are connected to the drains.
[0129]
Then, as the output signal of the second latch, the drain voltages of the PMOS transistor MP714 and the NMOS transistors MN714, MN715 and MN717 are output to the next stage.
[0130]
Next, two MOS transistors that receive outputs from the first and second latches will be described. A PMOS transistor MP722 (first MOS transistor) and an NMOS transistor MN722 (second MOS transistor) are connected in series between VDD2 and GND. The source of the PMOS transistor MP722 is connected to VDD2, and the output signal of the first latch is supplied to the gate. The NMOS transistor MN722 has a source connected to the GND, a drain connected to the drain of the PMOS transistor MP722, and a gate supplied with the output signal of the second latch. Then, drain voltages of the PMOS transistor MP722 and the NMOS transistor MN722 are output as the output signal Z.
[0131]
Next, the operation of this embodiment will be described. When the “H” level is input to the input signal VOFF, it operates as a level shift circuit that converts the signal levels of the input signals A and E and outputs a signal to the output signal Z. Since the input signal VOFF is “H” level, the NMOS transistors MN708 and MN716 are turned on, and the NMOS transistors MN711 and MN721 are turned off.
[0132]
Consider a case where the input signal A and the enable signal E are at “H” level. The NMOS transistors MN704 and MN705 of the first latch are turned off, and the NMOS transistors MN706 and N707 are turned on. Therefore, the drain voltage of the NMOS transistor MN706 becomes the GND level, and the GND level signal is supplied to the next stage as the output signal of the first latch.
[0133]
Further, a signal of GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP704, and the PMOS transistor MP704 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP704 becomes the VDD2 level (“H” level). Then, a VDD2 level (“H” level) signal is supplied to the gate of the PMOS transistor MP706, and the PMOS transistor MP706 is turned off.
[0134]
On the other hand, the NMOS transistors MN712 and MN715 of the second latch are turned off, and the NMOS transistors MN713 and MN714 are turned on. Therefore, the drain voltages of the NMOS transistors MN714 and MN715 are at the GND level, and the GND level signal is supplied to the next stage as the output signal of the second latch.
[0135]
Further, a signal of GND level (“L” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP712, and the PMOS transistor MP712 is turned on. Then, the drain voltage of the PMOS transistor MP712 becomes VDD2 level ("H" level). The VDD2 level (“H” level) is supplied to the gate of the PMOS transistor MP714, and the PMOS transistor MP714 is turned off.
[0136]
Then, a signal of the GND level (“L” level) is supplied from the first latch to the gate of the PMOS transistor MP722 to be turned on. On the other hand, a signal of the GND level (“L” level) is supplied from the second latch to the gate of the NMOS transistor MN722, and the NMOS transistor MN722 is turned off. Therefore, a VDD2 level signal is output as the output signal Z.
[0137]
On the other hand, when the “L” level is input to the input signal VOFF, the signals corresponding to the input signal A and the enable signal E when the “H” level is input to the input signal VOFF are the first and second latches. Therefore, the output signal Z continues to output “H” level, “L” level, or high impedance. Since the input signal VOFF is at the “L” level, the NMOS transistors MN708 and MN716 are turned off and the NMOS transistors MN711 and MN721 are turned on.
[0138]
At this time, the second latch has a reset function (NMOS transistors MN718 and MN720) so that both the PMOS transistor MP722 and the NMOS transistor MN722 are not turned on. When the output signal of the first latch holds the “L” level as the input signal of the gate of the PMOS transistor MP722, the output signal of the second latch holds the signal held as the input signal of the gate of the NMOS transistor MN722 as “L”. “Reset to level. That is, the NMOS transistor MN718 is turned off to be cut off, the NMOS transistor MN720 is turned on, and the drain voltage of the NMOS transistor MN720, that is, the output signal Q2 is set to the GND level (“L” level), thereby the NMOS transistor MN722. The input signal to is set to the “L” level state.
[0139]
Accordingly, both the PMOS transistor MP722 and the NMOS transistor MN722 are not turned on, and the output signal Z continues to output “H” level, “L” level, or high impedance.
[0140]
The truth table of the seventh embodiment is shown in Table 3 below. “X” in Table 3 is “H” or “L”.
[0141]
[Table 3]
Figure 0003672184
[0142]
If VDD1 is cut when the input signal VOFF is at "L" level, the input signal A, the enable signal E and their inverted signals are in an unstable state. However, since the NMOS transistors MN708 and MN716 are in the off state, no static leakage current flows from VDD2 to GND. Even when VDD1 is turned off, both the output stage MOS transistors are not turned on, and the first and second latches continue to output the held signals, so the output signal Z is not affected.
[0143]
Therefore, this embodiment functions as a tri-state gate having a level shift function, and the output signal is not affected even if VDD1 is cut. In addition, since the input signal A, the enable signal E, and their inverted signals that become unstable when VDD1 is cut off, the static leak current does not flow. Further, it is possible to prevent an increase in static leakage current not only when the power supply voltage is intentionally different but also when the voltage between the power supply systems supplying the same voltage is shifted.
(Eighth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram of a semiconductor integrated circuit incorporating the relay macrocell of the present invention. The relay macrocell according to the embodiment described above is incorporated between circuit blocks.
[0144]
The circuit block B1 operates at VDD1, and the circuit block B2 operates at VDD2. Relay macrocells T1 and T2 are incorporated between circuit blocks B1 and B2. The relay macrocell T1 operates as a level shift circuit that receives the input signal VOFF1 included in the power supply system of VDD2 and converts the signal level from VDD1 to VDD2. The relay macrocell T2 operates as a level shift circuit that receives the input signal VOFF2 included in the power supply system of VDD1 and converts the signal level from VDD2 to VDD1. The relay macro cell to be incorporated between the circuit blocks selects the first to seventh embodiments according to the input signal and the output signal.
[0145]
Note that the semiconductor integrated circuit of FIG. 8 may be arranged on the same chip or on different chips. When disposing on separate chips, a relay macro cell may be disposed on the input side or output side of the circuit blocks B1 and B2. For example, the circuit block B1 and the relay macro cell T1 are arranged on the same chip, and the circuit block B2 and the relay macro cell T2 are arranged on the same chip. The output signal from the relay macro cell T1 is input to the circuit block B2, and the output signal from the relay macro cell T2 is input to the circuit block B1.
[0146]
In this embodiment, regardless of whether the power supply voltage is different, not only the level shift of the signal between circuit blocks of different power supply systems but also the case where the voltage is slightly different between systems even with the same power supply voltage. The signal level is converted, and an increase in static leakage current can be prevented. In addition, even if some of the power supply systems are turned off and the signal of the circuit block receiving power supply from that system becomes unstable, the signal is interrupted and the operation of the circuit block that is turned on is affected. Can be prevented.
[0147]
【The invention's effect】
By using the macro cell for relay of the present invention, even if the signal of the circuit block receiving power supply from the power system becomes unstable, the operation of the circuit block that is turned on is affected. Can be prevented.
[0148]
The signal level is converted by using the relay macro cell of the present invention not only for the level shift of the signal between circuit blocks with different power supply voltages but also for the case where the voltage is slightly different between systems even with the same power supply voltage. Thus, an increase in static leakage current can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a relay macro cell according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram of a relay macro cell according to a second embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram of a relay macro cell according to a third embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram of a relay macro cell according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram of a relay macro cell according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a circuit diagram of a relay macro cell according to a sixth embodiment.
FIG. 7 is a circuit diagram of a relay macro cell according to a seventh embodiment.
FIG. 8 is a block diagram of a semiconductor integrated circuit incorporating the relay macrocell of the present invention.
FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional semiconductor device.
FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
MP101 to MP905 ... PMOS transistors
MN101 to MN906 ... NMOS transistors
A, D, VOFF ... Input signal
E ... Enable signal
CPN ... Clock input signal
Z, Q, QN ... Output signal
B1, B2 ... circuit block
T1, T2 ... Macro cell for relay

Claims (19)

第1の電位である第1の電源と、
第2の電位である第2の電源と、
前記第1の電源と前記第2の電源との間に接続された第1の電流経路と第2の電流経路を有し、前記第1の電流経路の前記第2の電源側に接続され、第3の電位または接地電位である第1の入力信号と前記第1の電位または接地電位である第2の入力信号により制御される第1のスイッチ回路と、前記第2の電流経路の前記第2の電源側に接続され、前記第1の入力信号の反転信号と前記第2の入力信号の反転信号により制御される第2のスイッチ回路とから成る第1のレベルシフト回路と、
を具備することを特徴とする中継用マクロセル。
A first power source that is a first potential;
A second power source that is a second potential;
Having a first current path and a second current path connected between the first power supply and the second power supply, connected to the second power supply side of the first current path; A first switch circuit controlled by a first input signal that is a third potential or a ground potential and a second input signal that is the first potential or the ground potential; and the first switch circuit of the second current path. A first level shift circuit which is connected to the power source side of the first input signal and includes a second switch circuit controlled by an inverted signal of the first input signal and an inverted signal of the second input signal;
A relay macrocell comprising:
前記第1のスイッチ回路は、
ソースが前記第2の電源に接続され、ゲートに前記第1の入力信号が供給される一導電型の第1のMOSトランジスタと、
ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第2の入力信号が供給される一導電型の第2のMOSトランジスタと
から構成されることを特徴とする請求項1記載の中継用マクロセル。
The first switch circuit includes:
A one-conductivity-type first MOS transistor having a source connected to the second power supply and a gate supplied with the first input signal;
A source having a source connected to the second power source, a drain connected to the drain of the first MOS transistor, and a gate having the second input signal supplied to the gate; The relay macrocell according to claim 1, wherein the relay macrocell is a relay macrocell.
前記第2のスイッチ回路は、
ソースが前記第2の電源に接続され、ゲートに前記第2の入力信号の反転信号が供給される一導電型の第3のMOSトランジスタと、
ソースが前記第3のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第1の入力信号の反転信号が供給される一導電型の第4のMOSトランジスタとから構成されることを特徴とする請求項1または2記載の中継用マクロセル。
The second switch circuit includes:
A third MOS transistor of one conductivity type, the source of which is connected to the second power supply and the inverted signal of the second input signal is supplied to the gate;
The fourth MOS transistor having one conductivity type, the source of which is connected to the drain of the third MOS transistor and the inverted signal of the first input signal is supplied to the gate of the third MOS transistor. 3. The macro cell for relay according to 1 or 2.
前記第1の電流経路は、
前記第1のスイッチ回路と、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第1および第2のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第4のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第5のMOSトランジスタと
から構成され、
前記第2の電流経路は、
前記第2のスイッチ回路と、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第4のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第1、第2および第5のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第6のMOSトランジスタと
から構成されることを特徴とする請求項3記載の中継用マクロセル。
The first current path is:
The first switch circuit;
A fifth MOS of reverse conductivity type having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drains of the first and second MOS transistors, and a gate connected to the drain of the fourth MOS transistor Composed of transistors,
The second current path is:
The second switch circuit;
A reverse-conductivity type second source having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drain of the fourth MOS transistor, and a gate connected to the drains of the first, second and fifth MOS transistors. The relay macrocell according to claim 3, wherein the relay macrocell is composed of six MOS transistors.
前記第1の電流経路に接続された第1の出力信号線と、
前記第1の電源と前記第2の電源との間に接続された第3の電流経路と第4の電流経路を有し、前記第3の電流経路の前記第2の電源側に接続され、前記第1の入力信号の反転信号と前記第2の入力信号により制御される第3のスイッチ回路と、前記第4の電流経路の前記第2の電源側に接続され、前記第1の入力信号と前記第2の入力信号の反転信号により制御される第4のスイッチ回路とから成る第2のレベルシフト回路と、
前記第4の電流経路に接続された第2の出力信号線と、
ソースが前記第2の電源に接続され、ゲートが前記第1の出力信号線に接続された一導電型の第7のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第7のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第2の出力信号線に接続された逆導電型の第8のMOSトランジスタと、
前記第7および第8のMOSトランジスタのドレインに接続された第3の出力信号線と
をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至4記載の中継用マクロセル。
A first output signal line connected to the first current path;
A third current path and a fourth current path connected between the first power supply and the second power supply, and connected to the second power supply side of the third current path; The first input signal is connected to the third switch circuit controlled by the inverted signal of the first input signal and the second input signal, and to the second power supply side of the fourth current path. A second level shift circuit comprising: a fourth switch circuit controlled by an inverted signal of the second input signal;
A second output signal line connected to the fourth current path;
A seventh MOS transistor of one conductivity type having a source connected to the second power supply and a gate connected to the first output signal line;
An eighth MOS transistor of reverse conductivity type having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drain of the seventh MOS transistor, and a gate connected to the second output signal line;
5. The relay macro cell according to claim 1, further comprising a third output signal line connected to drains of the seventh and eighth MOS transistors.
前記第3のスイッチ回路は、
ソースが前記第2の電源に接続され、ゲートに前記第1の入力信号の反転信号が供給される一導電型の第9のMOSトランジスタと、
ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第9のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第2の入力信号が供給される一導電型の第10のMOSトランジスタと
から構成されることを特徴とする請求項5記載の中継用マクロセル。
The third switch circuit includes:
A first conductivity type ninth MOS transistor having a source connected to the second power supply and a gate supplied with an inverted signal of the first input signal;
And a tenth MOS transistor of one conductivity type having a source connected to the second power supply, a drain connected to the drain of the ninth MOS transistor, and a gate supplied with the second input signal. The relay macro cell according to claim 5, wherein the relay macro cell is a relay macro cell.
前記第4のスイッチ回路は、
ソースが前記第2の電源に接続され、ゲートに前記第2の入力信号の反転信号が供給される一導電型の第11のMOSトランジスタと、
ソースが前記第11のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第1の入力信号が供給される一導電型の第12のMOSトランジスタと
から構成されることを特徴とする請求項5または6記載の中継用マクロセル。
The fourth switch circuit includes:
An eleventh MOS transistor of one conductivity type whose source is connected to the second power supply and whose gate is supplied with the inverted signal of the second input signal;
7. The twelfth MOS transistor of one conductivity type, the source of which is connected to the drain of the eleventh MOS transistor and the first input signal is supplied to the gate of the eleventh MOS transistor. The macro cell for relay described.
前記第3の電流経路は、
前記第3のスイッチ回路と、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第9および第10のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第12のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第13のMOSトランジスタと
から構成され、
前記第4の電流経路は、
前記第4のスイッチ回路と、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第12のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第9、第10および第13のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第14のMOSトランジスタと
から構成された請求項7記載の中継用マクロセル。
The third current path is:
The third switch circuit;
A reverse conductivity type thirteenth MOS having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drains of the ninth and tenth MOS transistors, and a gate connected to the drain of the twelfth MOS transistor Consisting of transistors,
The fourth current path is:
The fourth switch circuit;
A reverse-conductivity type first electrode having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drain of the twelfth MOS transistor, and a gate connected to the drains of the ninth, tenth and thirteenth MOS transistors. 8. The relay macro cell according to claim 7, comprising 14 MOS transistors.
第1の電位である第1の電源と、
第2の電位である第2の電源と、
前記第1の電源に接続され、第3の電位または接地電位である第1の入力信号とこの反転信号が入力される第1のレベルシフト回路と、
前記第1のレベルシフト回路の出力を保持する第1の保持回路と、
前記第1のレベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続された第1のスイッチ素子と、
前記第1の保持回路と前記第2の電源との間に接続された第2のスイッチ素子と
を備え、
前記第1のスイッチ素子は、前記第1の電位または接地電位である第2の入力信号により制御され、
前記第2のスイッチ素子は、前記第2の入力信号の反転信号により制御され、
前記第1のスイッチ素子がオフ状態のときは、前記第2のスイッチ素子がオン状態となる
ことを特徴とする中継用マクロセル。
A first power source that is a first potential;
A second power source that is a second potential;
A first level shift circuit which is connected to the first power supply and receives a first input signal which is a third potential or a ground potential and an inverted signal thereof;
A first holding circuit for holding an output of the first level shift circuit;
A first switch element connected between the first level shift circuit and the second power supply;
A second switch element connected between the first holding circuit and the second power supply;
The first switch element is controlled by a second input signal that is the first potential or the ground potential,
The second switch element is controlled by an inverted signal of the second input signal,
The relay macrocell, wherein the second switch element is turned on when the first switch element is turned off.
前記第1の電源に接続され、前記第3の電位または接地電位である第3の入力信号とこの反転信号が入力される第2のレベルシフト回路と、
前記第2のレベルシフト回路の出力を保持する第2の保持回路と、
前記第2のレベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続された第3のスイッチ素子と、
前記第2の保持回路と前記第2の電源との間に接続された第4のスイッチ素子と
を備え、
前記第3のスイッチ素子は、前記第2の入力信号により制御され、
前記第4のスイッチ素子は、前記第2の入力信号の反転信号により制御され、
前記第3のスイッチ素子がオフ状態のときは、前記第4のスイッチ素子がオン状態となる
ことを特徴とする請求項9記載の中継用マクロセル。
A third input signal that is connected to the first power supply and receives the third potential or the ground potential, and a second level shift circuit that receives the inverted signal;
A second holding circuit for holding the output of the second level shift circuit;
A third switch element connected between the second level shift circuit and the second power supply;
A fourth switch element connected between the second holding circuit and the second power source;
The third switch element is controlled by the second input signal;
The fourth switch element is controlled by an inverted signal of the second input signal,
The relay macrocell according to claim 9, wherein when the third switch element is in an off state, the fourth switch element is in an on state.
前記第2の入力信号は、
クロック信号と前記第1の電位または接地電位である第4の入力信号を入力とするNAND回路の出力信号であることを特徴とする請求項9または10記載の中継用マクロセル。
The second input signal is:
11. The relay macro cell according to claim 9, wherein the relay macro cell is an output signal of a NAND circuit that receives a clock signal and a fourth input signal that is the first potential or the ground potential.
前記第3の入力信号は、
前記第1のレベルシフト回路または前記第1の保持回路の出力信号であることを特徴とする請求項10または11記載の中継用マクロセル。
The third input signal is:
12. The relay macro cell according to claim 10, wherein the relay macro cell is an output signal of the first level shift circuit or the first holding circuit.
前記第1および第2のレベルシフト回路の出力信号、または、前記第1および第2の保持回路の出力信号が供給されるクロックド・インバータと
を具備することを特徴とする請求項10記載の中継用マクロセル。
The clocked inverter to which the output signals of the first and second level shift circuits or the output signals of the first and second holding circuits are supplied is provided. Macro cell for relay.
前記第1のスイッチ素子は、
ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第1のレベルシフト回路に接続され、ゲートに前記第2の入力信号が供給される一導電型の第1のMOSトランジスタであり、
前記第2のスイッチ素子は、
ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第1の保持回路に接続され、ゲートに前記第2の入力信号の反転信号が供給される一導電型の第2のMOSトランジスタである
ことを特徴とする請求項9乃至13記載の中継用マクロセル。
The first switch element includes:
A one-conductivity-type first MOS transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the first level shift circuit, and a gate supplied with the second input signal;
The second switch element is
A one-conductivity-type second MOS transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the first holding circuit, and a gate supplied with an inverted signal of the second input signal; 14. The relay macro cell according to claim 9, wherein the relay macro cell is a relay macro cell.
前記第1のレベルシフト回路は、
ソースが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第1の入力信号が供給される一導電型の第3のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第1の入力信号の反転信号が供給される一導電型の第4のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第3のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第4のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第5のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第4のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3と第5のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第6のMOSトランジスタと
から構成され、
前記第1の保持回路は、
ソースが前記第2のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第3と第5のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第4と第6のMOSトランジスタのドレインに接続された一導電型の第7のMOSトランジスタと、
ソースが前記第2のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第4と第6のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3と第5のMOSトランジスタのドレインに接続された一導電型の第8のMOSトランジスタと
から構成されたことを特徴とする請求項14記載の中継用マクロセル。
The first level shift circuit includes:
A third MOS transistor of one conductivity type whose source is connected to the drain of the first MOS transistor and whose first input signal is supplied to the gate;
A first conductivity type fourth MOS transistor having a source connected to a drain of the first MOS transistor and a gate supplied with an inverted signal of the first input signal;
A reverse-conductivity-type fifth MOS transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drain of the third MOS transistor, and a gate connected to the drain of the fourth MOS transistor;
A reverse conductivity type sixth MOS having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drain of the fourth MOS transistor, and a gate connected to the drains of the third and fifth MOS transistors Composed of transistors,
The first holding circuit includes:
One conductivity source connected to the drain of the second MOS transistor, drain connected to the drains of the third and fifth MOS transistors, and gate connected to the drains of the fourth and sixth MOS transistors A seventh MOS transistor of the type;
One conductivity source connected to the drain of the second MOS transistor, drain connected to the drains of the fourth and sixth MOS transistors, and gate connected to the drains of the third and fifth MOS transistors 15. The relay macrocell according to claim 14, wherein the relay macrocell is composed of an eighth type MOS transistor.
第1の電位である第1の電源と、
第2の電位である第2の電源と、
前記第1の電源に接続され、第3の電位または接地電位である第1の入力信号とこの反転信号が入力されるレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続され、前記第1の電位または接地電位である第2の入力信号により制御されるスイッチ素子と、
前記レベルシフト回路の出力信号と前記第2の入力信号とこの反転信号が供給されるクロックド・インバータと
を具備することを特徴とする中継用マクロセル。
A first power source that is a first potential;
A second power source that is a second potential;
A level shift circuit connected to the first power supply and to which a first input signal which is a third potential or a ground potential and an inverted signal thereof are input;
A switch element connected between the level shift circuit and the second power supply and controlled by a second input signal which is the first potential or the ground potential;
A relay macrocell comprising: an output signal of the level shift circuit; the second input signal; and a clocked inverter supplied with the inverted signal.
第1の電位である第1の電源と、
第2の電位である第2の電源と、
前記第1の電源に接続され、第3の電位からなる第1および第2の入力信号とこれら反転信号が入力される第1のレベルシフト回路と、
前記第1のレベルシフト回路に接続され、前記第1のレベルシフト回路の出力信号を保持する第1の保持回路と、
前記第1の電源に接続され、前記第1および第2の入力信号とこれら反転信号が入力される第2のレベルシフト回路と、
前記第1および第2のレベルシフト回路に接続され、前記第2のレベルシフト回路の出力信号を保持する第2の保持回路と、
前記第1のレベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続された第1のスイッチ素子と、
前記第2のレベルシフト回路と前記第2の電源との間に接続された第2のスイッチ素子と、
前記第1の保持回路と前記第2の電源との間に接続された第3のスイッチ素子と、
前記第2の保持回路と前記第2の電源との間に接続された第4のスイッチ素子と、
ソースが前記第1の電源に接続され、ゲートに前記第1のレベルシフト回路または前記第1の保持回路の出力信号が供給される一導電型の第1のMOSトランジスタと、
ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第2のレベルシフト回路または前記第2の保持回路の出力信号が供給される逆導電型の第2のMOSトランジスタと
を備え、
前記第1および第2のスイッチ素子は、前記第1の電位または接地電位である第3の入力信号により制御され、
前記第3および第4のスイッチ素子は、前記第3の入力信号の反転信号により制御される
ことを特徴とする中継用マクロセル。
A first power source that is a first potential;
A second power source that is a second potential;
A first level shift circuit connected to the first power supply, to which first and second input signals having a third potential and the inverted signals thereof are input;
A first holding circuit connected to the first level shift circuit and holding an output signal of the first level shift circuit;
A second level shift circuit connected to the first power source, to which the first and second input signals and their inverted signals are input;
A second holding circuit connected to the first and second level shift circuits and holding an output signal of the second level shift circuit;
A first switch element connected between the first level shift circuit and the second power supply;
A second switch element connected between the second level shift circuit and the second power source;
A third switch element connected between the first holding circuit and the second power source;
A fourth switch element connected between the second holding circuit and the second power source;
A one-conductivity-type first MOS transistor having a source connected to the first power supply and a gate supplied with an output signal of the first level shift circuit or the first holding circuit;
Reverse conduction in which a source is connected to the second power supply, a drain is connected to a drain of the first MOS transistor, and an output signal of the second level shift circuit or the second holding circuit is supplied to a gate A second MOS transistor of the type,
The first and second switch elements are controlled by a third input signal that is the first potential or the ground potential,
The relay macrocell according to claim 3, wherein the third and fourth switch elements are controlled by an inverted signal of the third input signal.
前記第1乃至第4のスイッチ素子は、
ソースが前記第2の電源に接続され、ゲートに前記第3の入力信号またはこの反転信号が供給される逆導電型のMOSトランジスタであることを特徴とする請求項17記載の中継用マクロセル。
The first to fourth switch elements are:
18. The relay macrocell according to claim 17, wherein the relay macrocell is a reverse conductivity type MOS transistor having a source connected to the second power supply and a gate supplied with the third input signal or an inverted signal thereof.
前記第1のレベルシフト回路は、
ソースが前記第1のスイッチ素子に接続され、ゲートに前記第1の入力信号の反転信号が供給される逆導電型の第3のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1のスイッチ素子に接続され、ドレインが前記第3のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第2の入力信号の反転信号が供給される逆導電型の第4のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1のスイッチ素子に接続され、ゲートに前記第2の入力信号が供給される逆導電型の第5のMOSトランジスタと、
ソースが前記第5のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第1の入力信号が供給される逆導電型の第6のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第3および第4のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第6のMOSトランジスタのドレインに接続された一導電型の第7のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第6のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3、第4および第7のMOSトランジスタのドレインに接続された一導電型の第8のMOSトランジスタと
から構成され、
前記第1の保持回路は、
ソースが前記第3のスイッチ素子に接続され、ドレインが前記第3、第4および第7のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第6および第8のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第9のMOSトランジスタと、
ソースが前記第3のスイッチ素子に接続され、ドレインが前記第6および第8のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3、第4および第7のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第10のMOSトランジスタと
から構成され、
前記第2のレベルシフト回路は、
ソースが前記第2のスイッチ素子に接続され、ゲートに前記第2の入力信号が供給される逆導電型の第11のMOSトランジスタと、
ソースが前記第11のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第1の入力信号の反転信号が供給される逆導電型の第12のMOSトランジスタと、
ソースが前記第2のスイッチ素子に接続され、ゲートに前記第1の入力信号が供給される逆導電型の第13のMOSトランジスタと、
ソースが前記第2のスイッチ素子に接続され、ドレインが前記第13のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートに前記第2の入力信号の反転信号が供給される逆導電型の第14のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第12のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第13および第14のMOSトランジスタのドレインに接続された一導電型の第15のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第13および第14のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第12および第15のMOSトランジスタのドレインに接続された一導電型の第16のMOSトランジスタと
から構成され、
前記第2の保持回路は、
ソースが前記第4のスイッチ素子に接続され、ゲートが前記第6および第8のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第17のMOSトランジスタと、
ソースが前記第17のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第12および第15のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第13、第14および第16のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第18のMOSトランジスタと、
ソースが前記第4のスイッチ素子に接続され、ドレインが前記第13、第14および第16のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第12および第15のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第19のMOSトランジスタと、
ソースが前記第4のスイッチ素子に接続され、ドレインが前記第19のMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートが前記第3、第4および第7のMOSトランジスタのドレインに接続された逆導電型の第20のMOSトランジスタと
から構成されることを特徴とする請求項17または18記載の中継用マクロセル。
The first level shift circuit includes:
A third MOS transistor of reverse conductivity type, the source of which is connected to the first switch element and the gate of which is supplied with the inverted signal of the first input signal;
A reverse-conduction type fourth MOS transistor having a source connected to the first switch element, a drain connected to the drain of the third MOS transistor, and a gate supplied with an inverted signal of the second input signal When,
A reverse-conductivity-type fifth MOS transistor having a source connected to the first switch element and a gate supplied with the second input signal;
A reverse conductivity type sixth MOS transistor having a source connected to a drain of the fifth MOS transistor and a gate supplied with the first input signal;
A seventh MOS transistor of one conductivity type having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drains of the third and fourth MOS transistors, and a gate connected to the drain of the sixth MOS transistor A transistor,
A first conductivity type first source having a source connected to the first power source, a drain connected to the drain of the sixth MOS transistor, and a gate connected to the drains of the third, fourth and seventh MOS transistors. 8 MOS transistors,
The first holding circuit includes:
A source connected to the third switch element, a drain connected to the drains of the third, fourth and seventh MOS transistors, and a gate connected to the drains of the sixth and eighth MOS transistors A ninth conductivity type MOS transistor;
A source connected to the third switch element, a drain connected to the drains of the sixth and eighth MOS transistors, and a gate connected to the drains of the third, fourth and seventh MOS transistors A conductive type tenth MOS transistor;
The second level shift circuit includes:
An eleventh MOS transistor of a reverse conductivity type having a source connected to the second switch element and a gate supplied with the second input signal;
A reverse-conductivity-type twelfth MOS transistor having a source connected to a drain of the eleventh MOS transistor and a gate supplied with an inverted signal of the first input signal;
A reverse conduction type thirteenth MOS transistor having a source connected to the second switch element and a gate supplied with the first input signal;
A reverse-conductivity-type fourteenth MOS transistor having a source connected to the second switch element, a drain connected to the drain of the thirteenth MOS transistor, and a gate supplied with an inverted signal of the second input signal When,
Fifteenth MOS transistor of one conductivity type having a source connected to the first power supply, a drain connected to the drain of the twelfth MOS transistor, and a gate connected to the drains of the thirteenth and fourteenth MOS transistors. A transistor,
One conductivity type first source connected to the first power supply, drain connected to the drains of the thirteenth and fourteenth MOS transistors, and gate connected to the drains of the twelfth and fifteenth MOS transistors. Composed of 16 MOS transistors,
The second holding circuit includes:
A reverse conductivity type seventeenth MOS transistor having a source connected to the fourth switch element and a gate connected to the drains of the sixth and eighth MOS transistors;
The source is connected to the drain of the seventeenth MOS transistor, the drain is connected to the drains of the twelfth and fifteenth MOS transistors, and the gate is connected to the drains of the thirteenth, fourteenth and sixteenth MOS transistors. A reverse conductivity type 18th MOS transistor;
A source connected to the fourth switch element, a drain connected to the drains of the thirteenth, fourteenth and sixteenth MOS transistors, and a gate connected to the drains of the twelfth and fifteenth MOS transistors A nineteenth conductivity type MOS transistor;
A reverse conductivity type having a source connected to the fourth switch element, a drain connected to the drain of the nineteenth MOS transistor, and a gate connected to the drains of the third, fourth and seventh MOS transistors. 19. The relay macrocell according to claim 17 or 18, comprising a twentieth MOS transistor.
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