JP3972601B2 - レベルシフト回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流信号の振幅中心レベルをシフトするレベルシフト回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
1電源の増幅回路においては、回路内で電源電圧が変わった場合に、信号の振幅中心レベルをシフトすることが必要となる。例えば、携帯機器においては3.6Vのリチウムイオン電池が用いられるが、その制御段においては、電池電源をレギュレータによって3.0Vまで下げて使用され、パワー段においてレギュレータを通さない3.6Vが直接使用される。このような場合、制御段の増幅回路は、信号の振幅中心レベルが1.5Vとなり、一方、パワー段においては、振幅中心レベルが1.8Vとなる。したがって、このような回路においては、パワー段において、レベルシフト回路によって振幅中心レベルを1.8Vまで上げる必要がある。
【0003】
従来、この種のレベルシフト回路として、図6に示す回路が知られている。この図に示す回路において、抵抗1,2および演算増幅器3によって構成される増幅回路4の振幅中心はVref1である(符号W1参照)。そして、この増幅回路4の出力をコンデンサ5および増幅回路9によって、振幅中心がVref2の信号にレベルシフトしている。すなわち、増幅回路4が形成された集積回路の外部に直流カット用のコンデンサ5を用意し、増幅回路4の出力を、このコンデンサ5を通して、抵抗6,7および演算増幅器8からなる増幅回路9の入力端へ印加し、また、演算増幅器8の非反転入力端へ基準電圧Vref2を印加している。これにより、増幅回路9の出力は、同図に符号W2にて示すように、振幅中心がVref2の信号となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のレベルシフト回路は、集積回路だけで回路が構成できず、外付けで大きな容量のコンデンサ5が必要となる。このため、集積回路にコンデンサ用の端子が必要となり、製造工数が増加する欠点がある。また、上記の構成によれば、基準電圧としてVref1、Vref2の2種が必要となり、基準電圧発生の回路が複雑になる欠点がある。
【0005】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、外付けのコンデンサを必要とせず、かつ、基準電圧も1電圧でよいレベルシフト回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、本発明に係るレベルシフト回路は、第1の電源電圧に対応した第1の振幅中心レベルを持つ信号を、第2の電源電圧に対応した第2の振幅中心レベルを持つ信号にレベルシフトするレベルシフト回路であって、一端に前記入力信号が印加される入力抵抗と、反転入力端に前記入力抵抗の他端が接続され、非反転入力端に前記第1の振幅中心レベルが参照電圧として印加された増幅器と、前記増幅器の反転入力端および出力端間に介挿された帰還抵抗と、前記増幅器の反転入力端および所定の定電圧点間に接続されたレベルシフト用抵抗とを具備し、前記第1の振幅中心レベルをVref、前記第2の振幅中心レベルをVc、前記帰還抵抗の値をR1、前記レベルシフト用抵抗の値をR0とすると、その電圧シフト量ΔVは、ΔV=Vc−Vref=(R1/R0)Vrefであることを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係るレベルシフト回路は、前記レベルシフト用抵抗に代えて、定電流源を設け、前記定電流源の電流値をiとすると、その電圧シフト量ΔVは、ΔV=Vc−Vref=R1・iであることを特徴とする。
また、本発明に係るレベルシフト回路は、複数の電源電圧に対処できるように、前記レベルシフト用抵抗に代えて、直列接続された複数の抵抗と、前記抵抗の接続点と前記定電圧点との間に介挿されたスイッチング手段とからなる抵抗回路を挿入し、前記スイッチング手段によって前記定電圧点との間に接続される前記抵抗の値をRxとすると、その電圧シフト量ΔVは、ΔV=Vc−Vref=(R1/Rx)Vrefであることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。図1はこの発明の第1の実施の形態によるレベルシフト回路11の構成を示す回路図であり、この図に示すレベルシフト回路11は、抵抗1、2および演算増幅器3から構成され、振幅中心がVrefである増幅回路4の出力を、振幅中心がVc(Vc>Vref)の信号にレベルシフトする回路である。
【0009】
すなわち、このレベルシフト回路11は、演算増幅器12と、一端が増幅回路4の出力端に接続され、他端が演算増幅器12の反転入力端に接続された入力抵抗13と、一端が演算増幅器12の反転入力端に接続され、他端が接地されたレベルシフト用抵抗14(値R0)と、演算増幅器12のフィードバック抵抗15(値R1)とから構成され、演算増幅器12の非反転入力端へ基準電圧Vrefが印加されている。
【0010】
このような構成によれば、抵抗14を接続したことにより演算増幅器12の反転入力端の電位が下がろうとし、この電位の低下を打ち消すため、演算増幅器12の出力電圧が上昇する。すなわち、このレベルシフト回路11の出力信号は、増幅回路4の出力を一定量シフトした信号となる(符号W3の波形参照)。そして、そのシフト量△Vは、レベルシフト回路11の出力信号の振幅中心をVcとすると、
△V=Vc−Vref=(R1/R0)Vref
となる。
なお、上述したレベルシフト回路11において、抵抗14に代えて定電流源を用いてもよい。図2はこの場合の回路構成を示す回路図であり、定電流源14aの電流をiとすると、
△V=Vc−Vref=R1・i
となる。
【0011】
図3はこの発明の第2の実施形態によるレベルシフト回路21の構成を示す回路図である。この図に示すレベルシフト回路21は、図1に示すレベルシフト回路11における抵抗14に代えて、演算増幅器12と(+)電源端子との間に抵抗22(値R0)を挿入したものである。この回路によれば、増幅回路4の出力信号を一定量(−)方向へシフトすることができ(符号W4の波形参照)、また、そのシフト量△Vは、
△V=Vref−Vc=(R1/R0)Vref
となる。
なお、上述したレベルシフト回路21において、抵抗22に代えて定電流源を用いてもよい。図4はこの場合の回路構成を示す回路図であり、定電流源22aの電流をiとすると、
△V=Vref−Vc=R1・i
となる。
【0012】
図5はこの発明の第3の実施の形態によるレベルシフト回路31の構成を示す回路図である。この図に示すレベルシフト回路31は、図1における抵抗14に代えて抵抗回路32が設けられている。この抵抗回路32は、直列接続されたレベルシフト用抵抗33(値R3)、34(値R4)、35(値R5)とFET(電界効果トランジスタ)37〜42から構成され、抵抗33の一端が演算増幅器12の反転入力端に接続され、抵抗33,34の接続点と接地間にFET37,38の直列接続回路が接続され、抵抗34,35の接続点と接地間にFET39,40の直列接続回路が接続され、抵抗35の他端と接地間にFET41,42の直列接続回路が接続されている。そして、FET37、38のゲートには各々、制御信号S1、S0が印加され、FET39、40のゲートには各々、制御信号S1、/S0(/は反転を示す)が印加され、FET41、42のゲートには各々、制御信号/S1、/S0が印加されている。
【0013】
このような構成において、制御信号S1,S0が「L、H」(L;ロー、H;ハイ)の場合、FET37〜42がいずれもオフとなり、抵抗回路32は不動作となる。この場合、増幅回路4の出力はシフトされることなく、単に増幅されてレベルシフト回路31から出力される。制御信号S1、S0が「L、L」の場合は、FET41、42がオンとなり、演算増幅器12の反転入力端と接地間に抵抗33,34,35の直列接続回路が接続される。これにより、増幅回路4の出力信号がレベルシフト回路31によって次式で示す電圧△Vだけ高い方へシフトされる(符号W5参照)。
△V=Vc−Vref={R1/(R3+R4+R5)}Vref
【0014】
また、制御信号S1、S0が「H、L」の場合は、FET39、40がオンとなり、演算増幅器12の反転入力端と接地間に抵抗33,34の直列接続回路が接続される。これにより、増幅回路4の出力信号がレベルシフト回路31によって次式で示す電圧△Vだけ高い方へシフトされる。
△V=Vc−Vref={R1/(R3+R4)}Vref
同様に、制御信号S1、S0が「H、H」の場合は、FET41、42がオンとなり、増幅回路4の出力信号がレベルシフト回路31によって次式で示す電圧△Vだけ高い方へシフトされる。
△V=Vc−Vref={R1/R3}Vref
【0015】
このように、上記の実施形態によれば、制御信号S1、S0によってシフトレベルを変えることができ、これにより、制御信号S1、S0を変えるだけで複数の電源に対処することが可能となる。
【0016】
なお、図5における抵抗33〜35は各々定電流源に置き換えることができる。
また、図1における抵抗14、図3における抵抗22、図5における抵抗33〜35の他方の接続点は、接地、(+)電源電圧に限らず、シフト量に応じた任意の電圧に接続可能である。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、外付けのコンデンサを用いずにレベルシフトすることができる。これにより、集積回路だけでレベルシフト回路を構成することができ、製造工数をへらすことができる効果が得られる。また、この発明によれば、基準電圧として2電圧を作る必要がなく、基準電圧発生の回路が簡単になる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施形態によるレベルシフト回路11の構成を示すブロック図である。
【図2】 同レベルシフト回路11の変形例を示す回路図である。
【図3】 この発明の第2の実施形態によるレベルシフト回路21の構成を示すブロック図である。
【図4】 同レベルシフト回路21の変形例を示す回路図である。
【図5】 この発明の第3の実施形態によるレベルシフト回路の構成を示すブロック図である。
【図6】 従来のレベルシフト回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11、21、31…レベルシフト回路、12…演算増幅器、13…入力抵抗、14、22…レベルシフト用抵抗、14a、22a…定電流源、15…フィードバック抵抗、32…抵抗回路、33,34,35…レベルシフト用抵抗、37,38,39,40,41,42…FET。
Claims (2)
- 第1の電源電圧に対応した第1の振幅中心レベルを持つ信号を、第2の電源電圧に対応した前記第1の振幅中心レベルよりも大きな第2の振幅中心レベルを持つ信号にレベルシフトするレベルシフト回路であって、
一端に前記第1の振幅中心レベルを持つ信号が印加される入力抵抗と、
反転入力端に前記入力抵抗の他端が接続され、非反転入力端に前記第1の振幅中心レベルが参照電圧として印加された増幅器と、
前記増幅器の反転入力端および出力端間に介挿された帰還抵抗と、
前記増幅器の反転入力端および所定の定電圧点間に、直列接続された複数の抵抗と該抵抗の接続点と前記定電圧点との間に介挿されたスイッチング手段とからなる抵抗回路と、
を具備し、
前記第1の振幅中心レベルをVref、前記第2の振幅中心レベルをVc、前記帰還抵抗の値をR1、前記スイッチング手段によって前記定電圧点との間に接続される前記抵抗の値をRxとすると、その電圧シフト量ΔVは、
ΔV=Vc−Vref=(R1/Rx)Vref
であることを特徴とするレベルシフト回路。 - 第1の振幅中心レベルを持つ信号を、前記第1の振幅中心レベルよりも大きな第2の振幅中心レベルを持つ信号にレベルシフトするレベルシフト回路であって、
一端に前記第1の振幅中心レベルを持つ信号が印加される入力抵抗と、
反転入力端に前記入力抵抗の他端が接続され、非反転入力端に前記第1の振幅中心レベ
ルが参照電圧として印加された増幅器と、
前記増幅器の反転入力端および出力端間に介挿された帰還抵抗と、
前記増幅器の反転入力端および所定の定電圧点間に、直列接続された複数の抵抗と該抵抗の接続点と前記定電圧点との間に介挿されたスイッチング手段とからなる抵抗回路と、
を具備し、
前記第1の振幅中心レベルをVref、前記第2の振幅中心レベルをVc、前記帰還抵
抗の値をR1、前記スイッチング手段によって前記定電圧点との間に接続される前記抵抗の値をRxとすると、その電圧シフト量ΔVは、
ΔV=Vc−Vref=(R1/Rx)Vref
であることを特徴とするレベルシフト回路。
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