JP4115358B2 - Output circuit and level shift circuit - Google Patents

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本発明は、トランジスタによって構成される出力回路およびレベルシフタ回路に関し、さらに詳しくは、そのトランジスタの耐圧を超える振幅の出力信号を出力可能な出力回路およびレベルシフト回路に関する。   The present invention relates to an output circuit and a level shifter circuit constituted by transistors, and more particularly to an output circuit and a level shift circuit capable of outputting an output signal having an amplitude exceeding the breakdown voltage of the transistor.

現在、半導体集積回路の製造のためには、CMOS技術が最も広く用いられている。このCMOS技術によって半導体基板上に作製されるCMOS集積回路は、5V以下の駆動電圧で用いられることが多い。しかしながら、CMOS集積回路は、入力信号としてより大きな振幅の電圧を必要とするデバイスを駆動したり、制御したりするために使用されることが多い。このようなデバイスとしては、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータや携帯電話装置などに使用されている液晶ディスプレイなどが挙げられるが、液晶ディスプレイを駆動するためには8V〜20Vという高振幅の信号が必要となる。したがって、信号生成回路で生成される低振幅の信号から、液晶ディスプレイを駆動するための高振幅の信号を作成するために、レベルシフト回路や出力回路が必要になってくる。このようなレベルシフト回路や出力回路を構成するトランジスタの各端子間には、高電圧が印加されることになる。   Currently, CMOS technology is most widely used for the manufacture of semiconductor integrated circuits. A CMOS integrated circuit manufactured on a semiconductor substrate by this CMOS technology is often used with a driving voltage of 5 V or less. However, CMOS integrated circuits are often used to drive and control devices that require larger amplitude voltages as input signals. As such a device, for example, a liquid crystal display used in a notebook personal computer, a cellular phone device, or the like can be cited. In order to drive the liquid crystal display, a signal with a high amplitude of 8V to 20V is required. It becomes. Therefore, a level shift circuit and an output circuit are required to create a high-amplitude signal for driving the liquid crystal display from a low-amplitude signal generated by the signal generation circuit. A high voltage is applied between the terminals of the transistors constituting such a level shift circuit and an output circuit.

しかしながら、半導体基板上に低電圧駆動用の低耐圧トランジスタの他に、高電圧駆動用の高耐圧トランジスタを作製する場合には、トランジスタの種類の増加に伴って、製造工程が増加し、製造コストも増加することになる。   However, when a high voltage transistor for high voltage driving is manufactured on a semiconductor substrate in addition to a low voltage transistor for low voltage driving, the manufacturing process increases as the number of types of transistors increases, and the manufacturing cost increases. Will also increase.

このため、例えば特許文献1および特許文献2には、高耐圧のトランジスタを使用せずに、各トランジスタの端子間に高電圧が印加されないようにして、低耐圧のトランジスタによってレベルシフト回路や出力回路を構成する方法が提案されている。   For this reason, for example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a high voltage transistor is not applied between terminals of each transistor without using a high voltage transistor, and a level shift circuit or an output circuit is formed by a low voltage transistor. Has been proposed.

以下に、特許文献1に開示されている高電圧CMOS論理回路について説明する。   The high voltage CMOS logic circuit disclosed in Patent Document 1 will be described below.

図8は、特許文献1に開示されている高電圧CMOS論理回路の構成を示す回路図である。ここでは、その代表例としてインバータ回路を示している。   FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a high voltage CMOS logic circuit disclosed in Patent Document 1. In FIG. Here, an inverter circuit is shown as a representative example.

図8において、このインバータ回路は、入力信号Vinが入力されるNチャネル型トランジスタN11およびPチャネル型トランジスタP11と、電源電圧Vddおよび接地電位GNDの間に直列に接続されたNチャネル型トランジスタN12およびN13と、Pチャネル型トランジスタP12およびP13とによって構成されており、Nチャネル型トランジスタN11〜N13およびPチャネル型トランジスタP11〜P13の基板端子は、全てソース端子に接続されている。   In FIG. 8, this inverter circuit includes an N-channel transistor N11 and a P-channel transistor P11 to which an input signal Vin is input, an N-channel transistor N12 connected in series between a power supply voltage Vdd and a ground potential GND, and N13 and P-channel transistors P12 and P13 are configured, and the substrate terminals of the N-channel transistors N11 to N13 and the P-channel transistors P11 to P13 are all connected to the source terminal.

Nチャネル型トランジスタN11のドレイン端子には入力信号Vin、ゲート端子には中間電位VSHLDが印加され、ソース端子はNチャネル型トランジスタN12のゲート端子に接続されている。また、Pチャネル型トランジスタP11のドレイン端子には入力信号Vin、ゲート端子には中間電圧VSHLDが印加され、ソース端子はPチャネル型トランジスタP12のゲート端子に接続されている。Nチャネル型トランジスタN12のドレイン端子はNチャネル型トランジスタN13のソース端子に接続されており、ソース端子は接地電位GNDに接続されている。Pチャネル型トランジスタP12のドレイン端子はPチャネル型トランジスタP13のソース端子に接続されており、ソース端子には電源電圧Vddが印加されている。Nチャネル型トランジスタN13のゲート端子には中間電位VSHLDが印加され、ドレイン端子は出力端子Voutに接続されている。Pチャネル型トランジスタP13のゲート端子には中間電位VSHLDが印加され、ドレイン端子は出力端子Voutに接続されている。中間電位VSHLDは、電源電圧Vddの半分の電位に設定されている。   The input signal Vin is applied to the drain terminal of the N-channel transistor N11, the intermediate potential VSHLD is applied to the gate terminal, and the source terminal is connected to the gate terminal of the N-channel transistor N12. The input signal Vin is applied to the drain terminal of the P-channel transistor P11, the intermediate voltage VSHLD is applied to the gate terminal, and the source terminal is connected to the gate terminal of the P-channel transistor P12. The drain terminal of the N-channel transistor N12 is connected to the source terminal of the N-channel transistor N13, and the source terminal is connected to the ground potential GND. The drain terminal of the P-channel transistor P12 is connected to the source terminal of the P-channel transistor P13, and the power supply voltage Vdd is applied to the source terminal. An intermediate potential VSHLD is applied to the gate terminal of the N-channel transistor N13, and the drain terminal is connected to the output terminal Vout. An intermediate potential VSHLD is applied to the gate terminal of the P-channel transistor P13, and the drain terminal is connected to the output terminal Vout. The intermediate potential VSHLD is set to a half potential of the power supply voltage Vdd.

二つのNチャネル型トランジスタN11およびN12によって構成されたスーパートランジスタ"Super transistor"において、ソース端子が第2のトランジスタN12のゲート端子に接続されている。高振幅の電源電圧Vddが入力信号Vinとして第1のNチャネル型トランジスタN11のドレイン端子に印加されたとしても、第1のNチャネル型トランジスタN11のゲート端子に中間電位VSHLD=Vdd/2が印加されているため、第1のNチャネル型トランジスタN11のゲート/ドレイン間には電源電圧の半分の電圧であるVdd/2しか印加されず、また、第1のNチャネル型トランジスタN11のソース端子にはVdd−VSHLD−Vtn=Vdd/2−Vtnの電圧しか出力されない。ここで、VtnはNチャネル型トランジスタのしきい値電圧である。したがって、第2のNチャネル型トランジスタN12のゲート/ソース間にはVdd/2−Vtnの電圧しか印加されない。   In a super transistor “Super transistor” composed of two N-channel transistors N11 and N12, the source terminal is connected to the gate terminal of the second transistor N12. Even if the high-amplitude power supply voltage Vdd is applied as the input signal Vin to the drain terminal of the first N-channel transistor N11, the intermediate potential VSHLD = Vdd / 2 is applied to the gate terminal of the first N-channel transistor N11. Therefore, only Vdd / 2, which is half the power supply voltage, is applied between the gate and drain of the first N-channel transistor N11, and the source terminal of the first N-channel transistor N11 is applied. Only outputs a voltage of Vdd−VSHLD−Vtn = Vdd / 2−Vtn. Here, Vtn is a threshold voltage of the N-channel transistor. Therefore, only the voltage of Vdd / 2−Vtn is applied between the gate / source of the second N-channel transistor N12.

Pチャネル型トランジスタについても、同様の構成を用いることにより、ゲート/ドレイン間およびゲート/ソース間に印加される電圧を電源電圧の半分以下にすることができる。このように構成されたスーパートランジスタ"Supertransistor"を用いることにより、インバータ回路などの論理回路を構成することができる。   For the P-channel transistor, the voltage applied between the gate / drain and between the gate / source can be reduced to half or less of the power supply voltage by using the same configuration. By using the supertransistor “Supertransistor” thus configured, a logic circuit such as an inverter circuit can be configured.

但し、出力信号としては電源電圧Vddと同じ高振幅の信号が出力されるため、スーパートランジスタ"Supertransistor"だけでインバータ回路を構成した場合には、第2のNチャネル型トランジスタN12および第2のPチャネル型トランジスタP12のゲート/ドレイン間に耐圧以上の電圧が印加されることになる。   However, as the output signal, a signal having the same high amplitude as the power supply voltage Vdd is output. Therefore, when the inverter circuit is configured by only the supertransistor “Supertransistor”, the second N-channel transistor N12 and the second P-channel transistor A voltage higher than the withstand voltage is applied between the gate / drain of the channel type transistor P12.

そこで、図8に示すように、第2のNチャネル型トランジスタN12および第2のPチャネル型トランジスタP12の間に、第3のNチャネル型トランジスタN13および第3のPチャネル型トランジスタP13を挿入して、トランジスタN13およびP13のゲート端子に中間電位VSHLD=Vdd/2を印加することによって、各トランジスタのゲート/ドレイン間、ゲート/ソース間に印加される電圧を電源電圧Vddの半分以下に抑えることが可能となる。   Therefore, as shown in FIG. 8, a third N-channel transistor N13 and a third P-channel transistor P13 are inserted between the second N-channel transistor N12 and the second P-channel transistor P12. Thus, by applying the intermediate potential VSHLD = Vdd / 2 to the gate terminals of the transistors N13 and P13, the voltage applied between the gate / drain and between the gate / source of each transistor is suppressed to less than half of the power supply voltage Vdd. Is possible.

したがって、高耐圧のトランジスタを用いることなく、低耐圧のトランジスタによって、高振幅の入力信号をトランジスタを破壊させずに出力させることが可能となる。   Therefore, a high-amplitude input signal can be output without destroying the transistor by using a low-voltage transistor without using a high-voltage transistor.

次に、特許文献2に開示されているレベルシフト回路について説明する。   Next, the level shift circuit disclosed in Patent Document 2 will be described.

上記特許文献1では、図8に示すように、出力回路を構成しているトランジスタN11およびP11において、電源電圧Vddと同じ大きさの振幅を有する入力信号VinからトランジスタN11によって0〜Vdd/2−Vtnの信号が生成され、トランジスタP11によってVdd/2+|Vtp|〜Vddの信号が生成されている。   In Patent Document 1, as shown in FIG. 8, in the transistors N11 and P11 constituting the output circuit, 0 to Vdd / 2−2 is input from the input signal Vin having the same amplitude as the power supply voltage Vdd by the transistor N11. A signal of Vtn is generated, and a signal of Vdd / 2 + | Vtp | to Vdd is generated by the transistor P11.

これに対して、特許文献2では、トランジスタN11およびP11が設けられておらず、トランジスタN13およびP13に電源電圧の半分の振幅を有する信号Vin1およびVin2が入力され、電源電圧と同じ大きさの振幅を有する信号が出力されるようになっている。   On the other hand, in Patent Document 2, the transistors N11 and P11 are not provided, and the signals Vin1 and Vin2 having half the amplitude of the power supply voltage are input to the transistors N13 and P13, so that the amplitude has the same magnitude as the power supply voltage. Is output.

このレベルシフト回路においても、トランジスタN13およびP13のゲート端子に印加される電圧を電源電圧の半分の電圧であるVdd/2に設定することによって、トランジスタN12のドレイン端子とN13のソース端子との接続点BにはVb=Vdd/2−Vtnの電圧が出力され、トランジスタP12のドレイン端子とP13のソース端子との接続点CにはVc=Vdd/2+|Vtp|の電圧が出力される。そのため、各トランジスタのゲート/ドレイン間、ゲート/ソース間に印加される電圧を電源電圧Vddの半分以下に抑えることが可能となる。   Also in this level shift circuit, the voltage applied to the gate terminals of the transistors N13 and P13 is set to Vdd / 2, which is half the power supply voltage, thereby connecting the drain terminal of the transistor N12 and the source terminal of the N13. A voltage Vb = Vdd / 2−Vtn is output at the point B, and a voltage Vc = Vdd / 2 + | Vtp | is output at a connection point C between the drain terminal of the transistor P12 and the source terminal of P13. Therefore, the voltage applied between the gate / drain and between the gate / source of each transistor can be suppressed to half or less of the power supply voltage Vdd.

したがって、高耐圧のトランジスタを用いることなく、低耐圧のトランジスタによって、高振幅の入力信号をトランジスタを破壊させずに出力させることが可能となる。
U.S.Patent 5,465,054号 特開2001−102915号公報
Therefore, a high-amplitude input signal can be output without destroying the transistor by using a low-voltage transistor without using a high-voltage transistor.
U. S. Patent 5,465,054 JP 2001-102915 A

上記特許文献1に開示されている出力回路や特許文献2に開示されているレベルシフト回路では、ゲート/ドレイン間およびゲート/ソース間の耐圧が電源電圧の半分程度しかないトランジスタを用いても、トランジスタが破壊することなく、正常に動作させることができる。しかしながら、これらの出力回路やレベルシフト回路には、以下のような問題がある。   In the output circuit disclosed in Patent Document 1 and the level shift circuit disclosed in Patent Document 2, even when a transistor having a breakdown voltage between the gate / drain and between the gate / source of only about half of the power supply voltage is used, The transistor can be operated normally without being destroyed. However, these output circuits and level shift circuits have the following problems.

図9(a)〜図9(e)は、図8に示すインバータ回路を動作させたときの波形図である。   9A to 9E are waveform diagrams when the inverter circuit shown in FIG. 8 is operated.

図9(a)は、入力信号Vinおよび出力信号Voutの波形を示している。   FIG. 9A shows the waveforms of the input signal Vin and the output signal Vout.

図9(b)は、トランジスタN11とトランジスタN12との接続点Aの電圧Va、およびトランジスタP11とトランジスタP12との接続点Dの電圧Vdの波形を示している。   FIG. 9B shows waveforms of the voltage Va at the connection point A between the transistors N11 and N12 and the voltage Vd at the connection point D between the transistors P11 and P12.

図9(c)は、トランジスタN12とトランジスタN13との接続点Bの電圧Vb、およびトランジスタP12とトランジスタP13の接続点Cの電圧Vcの波形を示している。   FIG. 9C shows waveforms of the voltage Vb at the connection point B between the transistors N12 and N13 and the voltage Vc at the connection point C between the transistors P12 and P13.

図9(d)は、トランジスタN11およびトランジスタP11のソース/ドレイン間の電圧差Vin−VaおよびVd−Vinを示している。   FIG. 9D shows the voltage differences Vin−Va and Vd−Vin between the source / drain of the transistor N11 and the transistor P11.

図9(e)は、トランジスタN13およびトランジスタP13のソース/ドレイン間の電圧差Vout−VbおよびVc−Voutを示している。   FIG. 9E shows the voltage differences Vout−Vb and Vc−Vout between the source / drain of the transistor N13 and the transistor P13.

第1のNチャネル型トランジスタN11について見ると、ゲート端子には電源電圧の半分Vdd/2が印加され、図9(a)に示すように、ドレイン端子には振幅が電源電圧と同じ大きさの信号が入力されるため、図9(b)に示すように、ソース端子(接続点A)は、電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧であるVdd/2−Vtnまでしか充電されない。よって、図9(d)に示すように、ソース/ドレイン間には電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+Vtnの電圧が印加されることになる。   Looking at the first N-channel transistor N11, half of the power supply voltage Vdd / 2 is applied to the gate terminal, and the drain terminal has the same amplitude as the power supply voltage as shown in FIG. Since the signal is input, as shown in FIG. 9B, the source terminal (connection point A) is charged only to Vdd / 2−Vtn, which is a voltage lower than the half of the power supply voltage by the threshold voltage. . Therefore, as shown in FIG. 9D, a voltage of Vdd / 2 + Vtn, which is a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage, is applied between the source and drain.

また、第3のNチャネル型トランジスタN13について見ると、ゲート端子には電源電圧の半分Vdd/2が印加され、図9(a)に示すように、ドレイン端子からは振幅が電源電圧と同じ大きさの信号が出力されるため、図9(c)に示すように、ソース端子(接続点B)は電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧であるVdd/2−Vtnまでしか充電されない。よって、図9(e)に示すように、ソース/ドレイン間には電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+Vtnの電圧が印加されることになる。   As for the third N-channel transistor N13, half of the power supply voltage Vdd / 2 is applied to the gate terminal, and the amplitude from the drain terminal is the same as the power supply voltage as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 9C, the source terminal (connection point B) is charged only to Vdd / 2−Vtn, which is a voltage lower than the half of the power supply voltage by the threshold voltage. Not. Therefore, as shown in FIG. 9E, a voltage of Vdd / 2 + Vtn, which is a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage, is applied between the source and drain.

さらに、第1のトランジスタN11はトランスファーゲートとして機能しており、図9(b)に示すように、立下り時に比べると立上りの遅延時間が長くなるため、この遅延時間の間だけソース/ドレイン間に大きな電圧が印加されることになる。   Further, the first transistor N11 functions as a transfer gate, and as shown in FIG. 9B, the rise delay time becomes longer than that at the fall time. Thus, a large voltage is applied.

第1のPチャネル型トランジスタP11について見ると、ゲート端子には電源電圧の半分Vdd/2が印加され、図9(a)に示すように、ドレイン端子には振幅が電源電圧と同じ大きさの信号が入力されるため、図9(b)に示すように、ソース端子(接続点D)は電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+|Vtp|までしか放電されない。よって、図9(d)に示すように、ソース/ドレイン間には電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+|Vtp|の電圧が印加されることになる。   Looking at the first P-channel transistor P11, half of the power supply voltage Vdd / 2 is applied to the gate terminal, and the drain terminal has the same amplitude as the power supply voltage, as shown in FIG. Since the signal is input, as shown in FIG. 9B, the source terminal (connection point D) is discharged only to Vdd / 2 + | Vtp | which is a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage. . Therefore, as shown in FIG. 9D, a voltage of Vdd / 2 + | Vtp |, which is a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage, is applied between the source and drain.

また、第3のPチャネル型トランジスタP13について見ると、ゲート端子には電源電圧の半分Vdd/2が印加され、図9(a)に示すように、ドレイン端子には振幅が電源電圧と同じ大きさの信号が出力されるため、図9(c)に示すように、ソース端子(接続点C)は電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+|Vtp|までしか放電されない。よって、図9(e)に示すように、ソース/ドレイン間には電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+|Vtp|の電圧が印加されることになる。   Further, regarding the third P-channel transistor P13, half of the power supply voltage Vdd / 2 is applied to the gate terminal, and as shown in FIG. 9A, the amplitude is the same as the power supply voltage at the drain terminal. Therefore, as shown in FIG. 9C, the source terminal (connection point C) is only up to Vdd / 2 + | Vtp |, which is higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage. Does not discharge. Therefore, as shown in FIG. 9E, a voltage of Vdd / 2 + | Vtp |, which is a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage, is applied between the source and drain.

さらに、第1のトランジスタP11はトランスファーゲートとして機能しており、図9(b)に示すように、立上り時に比べると立下りの遅延時間が長くなるため、この遅延時間の間だけソース/ドレイン間に大きな電圧が印加されることになる。   Further, the first transistor P11 functions as a transfer gate, and as shown in FIG. 9B, the delay time of the fall is longer than that at the time of rise. Thus, a large voltage is applied.

したがって、ソース/ドレイン間の耐圧が電源電圧の半分程度しかないトランジスタを用いた場合には、トランジスタが劣化または破壊されてしまうことになる。このことは、特許文献2に開示されているレベルシフト回路についても同様である。   Therefore, when a transistor having a source / drain breakdown voltage of only about half of the power supply voltage is used, the transistor is deteriorated or destroyed. The same applies to the level shift circuit disclosed in Patent Document 2.

ところで、CMOS LSIは、低消費電力化が要求されるデバイスに適しており、著しい性能向上を遂げているが、その大規模化と動作速度の高速化に伴ってLSIチップの消費電力が増加し、CMOS LSIにおいてもさらなる低消費電力化が必要になってきた。そこで、CMOS LSIを低消費電力化させるための手段として、寄生容量と電源電圧の低減化に適したSOI(Silicon On Insulator)構造が用いられるようになっている。   By the way, CMOS LSI is suitable for devices that require low power consumption, and has achieved remarkable performance improvement. However, the power consumption of the LSI chip increases with its increase in scale and operation speed. Even in CMOS LSIs, further reduction in power consumption has become necessary. Therefore, an SOI (Silicon On Insulator) structure suitable for reducing parasitic capacitance and power supply voltage is used as means for reducing the power consumption of the CMOS LSI.

また、近年、ポリシリコン薄膜トランジスタは、その高移動度特性を利用して、液晶ディスプレイのアクティブマトリクス基板上に形成される画素のスイッチング素子としてだけではなく、周辺駆動回路にも利用されており、駆動回路一体型液晶表示装置が実現されている。このような絶縁性基板上に作製されるトランジスタにおいて、ボディ電位が固定化されていないためにボディ電位が変動することによって生じる動的な基板浮遊効果がSOIデバイスの最大の課題になっている。   In recent years, polysilicon thin film transistors have been used not only as switching elements for pixels formed on an active matrix substrate of a liquid crystal display but also for peripheral drive circuits by utilizing their high mobility characteristics. A circuit-integrated liquid crystal display device is realized. In such a transistor manufactured over an insulating substrate, the body potential is not fixed, and the dynamic substrate floating effect caused by the fluctuation of the body potential is the biggest problem of the SOI device.

このような動的な基板浮遊効果を抑制するためには、ボディ電位を固定化するためのボディコンタクト(基板端子)を設けるという方法があるが、ボディコンタクトを設けるためには、素子の占有面積が増大することになり、レイアウト上の制約が厳しくなるという欠点がある。ボディコンタクトを設けなくても、ボディ領域の厚さを薄くして完全空乏化することによって、動的な基板浮遊効果を抑制することは可能であるが、この場合には、ソース・ボディ・ドレインをエミッタ・ベース・コレクトとする寄生バイポーラ効果が生じやすくなるため、ソース/ドレイン間の耐圧が低下するという問題が生じる。   In order to suppress such a dynamic substrate floating effect, there is a method of providing a body contact (substrate terminal) for fixing a body potential. There is a drawback that the layout is severely restricted. Even without providing a body contact, it is possible to suppress the dynamic substrate floating effect by reducing the thickness of the body region and completely depleting it. As a result, the parasitic bipolar effect with the emitter-base collect becomes more likely to occur, resulting in a problem that the breakdown voltage between the source and the drain is lowered.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、トランジスタのソース/ドレイン間の耐圧を超える振幅の出力信号を出力可能で、かつ、トランジスタが劣化または破壊なく正常に動作させることができる出力回路およびレベルシフト回路をを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can output an output signal having an amplitude exceeding the breakdown voltage between the source and drain of the transistor, and can operate the transistor normally without deterioration or destruction. An object of the present invention is to provide a level shift circuit.

本発明の出力回路は、電源電圧と同じ大きさの振幅を有する入力信号が入力され、該入力信号に応じて、該電源電圧と同じ大きさの振幅を有する出力信号を出力する出力回路において、他方駆動端子に前記入力信号が入力され、御端子に第1の中間電位が印加されている第1の一方導電型トランジスタと、制御端子が該第1の一方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第2の一方導電型トランジスタと、一方駆動端子が該第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第1の中間電位が印加されている第3の一方導電型トランジスタと、他方駆動端子に前記入力信号が入力され、制御端子に第2の中間電位が印加されている第1の他方導電型トランジスタと、制御端子が該第1の他方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が電源電圧供給端に接続されている第2の他方導電型トランジスタと、一方駆動端子が該第2の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第3の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に共通に接続されて出力端子となっている第3の他方導電型トランジスタとを有し、前記第1〜第3の各一方導電型トランジスタおよび前記第1〜第3の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された部分空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されており、前記第1〜第3の各一方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続され、前記第1〜第3の各他方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
The output circuit of the present invention is an output circuit that receives an input signal having the same amplitude as the power supply voltage and outputs an output signal having the same amplitude as the power supply voltage in response to the input signal. is input the input signal to the other driving terminal, control the first intermediate potential and the first one conductivity type transistors that are applied to the control terminal, the control terminal is one driving terminal of the one conductivity type the first transistor connected, whereas a second one conductivity type transistors that drive terminal is connected to the supply end of the ground potential, whereas the drive terminal connected to the other driving terminal of the one conductivity type the second transistor, the control terminal a third one conductivity type transistor in which the first intermediate potential is applied, is input the input signal to the other driving terminal, the first other conductivity type Trang second intermediate potential is applied to the control terminal And a control terminal is connected to one drive terminal of the first other conductivity type transistor, one drive terminal is connected to the power supply voltage supply terminal, and one drive terminal is the first drive terminal. It is connected to the other driving terminal of the second other conductivity type transistor, the control terminal and the second intermediate potential is applied to the other driving terminal is connected in common to the other driving terminal of the third one conductivity type transistors output Each of the first to third one-conductivity type transistors and each of the first to third other-conductivity type transistors has an insulating surface, respectively. a partial depletion type thin film transistor fabricated on a substrate having, whereas the breakdown voltage between the drive terminals / other driving terminal is a low voltage transistor of half the power supply voltage, the first in Potential is set to a threshold voltage higher by a voltage of the one conductivity type transistor than half of the power supply voltage, said second intermediate potential threshold voltage of the other conductivity type transistor than half of the supply voltage Of the first to third one-conductivity type transistors is connected to one drive terminal and a substrate terminal, and the first to third other-conductivity types are connected to each other. One of the drive terminals of each of the transistors and the substrate terminal are connected to achieve the above object.

また、本発明の出力回路は、電源電圧と同じ大きさの振幅を有する入力信号が入力され、該入力信号に応じて、該電源電圧と同じ大きさの振幅を有する出力信号を出力する出力回路において、他方駆動端子に前記入力信号が入力され、制御端子に第1の中間電位が印加されている第1の一方導電型トランジスタと、制御端子が該第1の一方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第2の一方導電型トランジスタと、一方駆動端子が該第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第1の中間電位が印加されている第3の一方導電型トランジスタと、他方駆動端子に前記入力信号が入力され、制御端子に第2の中間電位が印加されている第1の他方導電型トランジスタと、制御端子が該第1の他方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が電源電圧供給端に接続されている第2の他方導電型トランジスタと、一方駆動端子が該第2の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第3の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に共通に接続されて出力端子となっている第3の他方導電型トランジスタとを有し、前記第1〜第3の各一方導電型トランジスタおよび前記第1〜第3の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されており、そのことにより上記目的が達成される。Further, the output circuit of the present invention receives an input signal having the same amplitude as the power supply voltage, and outputs an output signal having the same amplitude as the power supply voltage in response to the input signal. The first drive transistor of the first one-conductivity type transistor, the first one-conductivity-type transistor in which the input signal is inputted to the other drive terminal and the first intermediate potential is applied to the control terminal. And one drive terminal is connected to the supply terminal of the ground potential, and one drive terminal is connected to the other drive terminal of the second one conductivity type transistor and is connected to the control terminal. The third one conductivity type transistor to which the first intermediate potential is applied, and the first other conductivity type to which the input signal is input to the other drive terminal and the second intermediate potential is applied to the control terminal. A transistor, a control terminal connected to one drive terminal of the first other conductivity type transistor, a one drive terminal connected to the power supply voltage supply terminal, and a one drive terminal connected to the first drive terminal. Connected to the other drive terminal of the second other conductivity type transistor, the second intermediate potential is applied to the control terminal, and the other drive terminal is commonly connected to the other drive terminal of the third one conductivity type transistor and output. Each of the first to third one-conductivity type transistors and each of the first to third other-conductivity type transistors has an insulating surface, respectively. A fully-depleted thin film transistor manufactured over a substrate having a low withstand voltage between one drive terminal and the other drive terminal that is half of the power supply voltage; Is set to a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage of the one conductivity type transistor, and the second intermediate potential is set to a threshold value of the other conductivity type transistor than the half of the power supply voltage. The voltage is set lower by the absolute value of the value voltage, thereby achieving the above object.

さらに、好ましくは、本発明の出力回路における入力信号は、最小レベルが接地電位で最大レベルが電源電圧の信号である。   Further preferably, the input signal in the output circuit of the present invention is a signal whose minimum level is the ground potential and whose maximum level is the power supply voltage.

さらに好ましくは、前記第1の一方導電型トランジスタおよび前記第1の他方導電型トランジスタの各チャネル幅は、少なくとも前記第2の一方導電型トランジスタおよび前記第2の他方導電型トランジスタの各チャネル幅よりも大きく設定されている
More preferably, the channel widths of the first one-conductivity type transistor and the first other-conductivity-type transistor are at least as large as the channel widths of the second one-conductivity type transistor and the second other-conductivity-type transistor. Is also set larger .

本発明のレベルシフト回路は、第1の振幅を有する第1の入力信号と、該第1の入力信号と同じ第1の振幅を有し、信号の最小レベルが該第1の入力信号の最大レベルと同じレベルの第2の入力信号とが入力され、該第1の入力信号および第2の入力信号に応じて、該第1の振幅の2倍の大きさである第2の振幅を有する出力信号を出力するレベルシフト回路であって、制御端子に前記第1の入力信号が印加され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第1の一方導電型トランジスタと、一方駆動端子が前記第1の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第1の中間電位が印加されている第2の一方導電型トランジスタと、制御端子に前記第2の入力信号が印加され、一方駆動端子が電源電圧の供給端に接続されている第1の他方導電型トランジスタと、一方駆動端子が前記第1の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子と共通に接続されて出力端子となっている第2の他方導電型トランジスタとを有し、前記第1および第2の各一方導電型トランジスタおよび前記第1および第2の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された部分空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されており、前記第1および第2の各一方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続され、前記第1および第2の各他方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続されている。The level shift circuit of the present invention has a first input signal having a first amplitude and a first amplitude that is the same as the first input signal, and the minimum level of the signal is the maximum of the first input signal. A second input signal having the same level as that of the first input signal and having a second amplitude that is twice as large as the first amplitude in response to the first input signal and the second input signal. A level shift circuit for outputting an output signal, wherein the first input signal is applied to a control terminal, and one drive terminal is connected to a ground potential supply terminal; A second one-conductivity type transistor having a terminal connected to the other drive terminal of the first one-conductivity type transistor and a first intermediate potential applied to the control terminal; and the second input signal at the control terminal. One drive terminal is connected to the supply end of the power supply voltage The first other conductivity type transistor connected, one drive terminal is connected to the other drive terminal of the first other conductivity type transistor, a second intermediate potential is applied to the control terminal, and the other drive terminal is A second other conductivity type transistor connected in common with the other drive terminal of the second one conductivity type transistor and serving as an output terminal, and each of the first and second one conductivity type transistors and the first Each of the first and second other conductivity type transistors is a partially depleted thin film transistor fabricated on a substrate having an insulating surface, and the breakdown voltage between one drive terminal / the other drive terminal is half of the power supply voltage. The first intermediate potential is set to a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage of the one conductivity type transistor, The second intermediate potential is set to a voltage lower than half of the power supply voltage by the absolute value of the threshold voltage of the other conductivity type transistor, and each of the first and second one conductivity type transistors. One drive terminal and a substrate terminal are connected, and one drive terminal and a substrate terminal of each of the first and second other conductivity type transistors are connected.

また、本発明のレベルシフト回路は、第1の振幅を有する第1の入力信号と、該第1の入力信号と同じ第1の振幅を有し、信号の最小レベルが該第1の入力信号の最大レベルと同じレベルの第2の入力信号とが入力され、該第1の入力信号および第2の入力信号に応じて、該第1の振幅の2倍の大きさである第2の振幅を有する出力信号を出力するレベルシフト回路であって、制御端子に前記第1の入力信号が印加され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第1の一方導電型トランジスタと、一方駆動端子が前記第1の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第1の中間電位が印加されている第2の一方導電型トランジスタと、制御端子に前記第2の入力信号が印加され、一方駆動端子が電源電圧の供給端に接続されている第1の他方導電型トランジスタと、一方駆動端子が前記第1の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子と共通に接続されて出力端子となっている第2の他方導電型トランジスタとを有し、前記第1および第2の各一方導電型トランジスタおよび前記第1および第2の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されている。The level shift circuit of the present invention has a first input signal having a first amplitude, the same first amplitude as the first input signal, and the minimum level of the signal being the first input signal. And a second input signal having the same level as the second input signal, and a second amplitude that is twice the first amplitude according to the first input signal and the second input signal. A first shift transistor that outputs an output signal having the first input signal applied to a control terminal and one drive terminal connected to a ground potential supply terminal; A second one-conductivity type transistor in which one drive terminal is connected to the other drive terminal of the first one-conductivity type transistor and a first intermediate potential is applied to the control terminal; and the second input to the control terminal A signal is applied, while the drive terminal supplies the supply voltage. A first other conductivity type transistor connected to the end, one drive terminal is connected to the other drive terminal of the first other conductivity type transistor, a second intermediate potential is applied to the control terminal, and the other drive terminal Has a second other conductivity type transistor connected in common to the other drive terminal of the second one conductivity type transistor and serving as an output terminal, and each of the first and second one conductivity type transistors and Each of the first and second other conductivity type transistors is a fully depleted thin film transistor fabricated on a substrate having an insulating surface, and the withstand voltage between one drive terminal / the other drive terminal is the power supply voltage. The first intermediate potential is set to a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage of the one conductivity type transistor. The second intermediate potential is set to absolute value of only low voltage of the threshold voltage of the other conductivity type transistor than half of the supply voltage.

好ましくは、前記第1の入力信号は、最小レベルが接地電位で最大レベルが前記電源電圧の半分の信号であり、前記第2の入力信号は、最小レベルが前記電源電圧の半分で最大レベルが前記電源電圧の信号である。
Preferably, the first input signal, the minimum level is the maximum level at the ground potential is half of the signal of the power supply voltage, the second input signal, a maximum level at half the minimum level the power supply voltage The power supply voltage signal.

上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below with the above configuration.

本発明の出力回路にあっては、出力回路を構成している第1〜第3の一方導電型(例えばNチャネル型)トランジスタおよび第1〜第3の他方導電型(Pチャネル型)トランジスタにおいて、入力信号が入力される第1のNチャネル型トランジスタの制御端子(ゲート端子)および、出力信号が出力される第3のNチャネル型トランジスタの制御端子(ゲート端子)に印加される第1の中間電圧Vref1が電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、入力信号が入力される第1のPチャネル型トランジスタの制御端子(ゲート端子)および、出力信号が出力される第3のPチャネル型トランジスタの制御端子(ゲート端子)に印加される第2の中間電圧Vref2が電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧に設定されている。   In the output circuit of the present invention, in the first to third one conductivity type (for example, N channel type) transistors and the first to third other conductivity type (P channel type) transistors constituting the output circuit. The first N-channel transistor control terminal (gate terminal) to which the input signal is input and the first N-channel transistor control terminal (gate terminal) to which the output signal is output are applied to the first N-channel transistor control terminal (gate terminal). The intermediate voltage Vref1 is set to a voltage higher than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage, and the control terminal (gate terminal) of the first P-channel transistor to which the input signal is input and the output signal are output. The second intermediate voltage Vref2 applied to the control terminal (gate terminal) of the third P-channel transistor is a threshold voltage amount more than half of the power supply voltage Vdd. It is set to a low voltage.

これによって、第1のNチャネル型トランジスタおよび第1のPチャネル型トランジスタの一方駆動端子(例えばソース端子)に出力される信号の振幅と、第3のNチャネル型トランジスタおよび第3のPチャネル型トランジスタのソース端子に入力される信号の振幅とは、いずれも電源電圧の半分となる。したがって、第1〜第3のNチャネル型トランジスタおよび第1〜第3のPチャネル型トランジスタの一方駆動端子(例えばソース端子)/他方駆動端子(ドレイン端子)間にも電源電圧の半分の電圧しか印加されないため、一方駆動端子(例えばソース端子)/他方駆動端子(ドレイン端子)間の耐圧が電源電圧の半分程度のトランジスタを用いても、トランジスタが破壊されることなく、正常に動作させることが可能である。   Thus, the amplitude of the signal output to one drive terminal (for example, the source terminal) of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor, and the third N-channel transistor and the third P-channel transistor The amplitude of the signal input to the source terminal of the transistor is half of the power supply voltage. Accordingly, the voltage between the one drive terminal (for example, the source terminal) and the other drive terminal (the drain terminal) of the first to third N-channel transistors and the first to third P-channel transistors is only half the power supply voltage. Since no voltage is applied, even if a transistor having a breakdown voltage between one drive terminal (for example, a source terminal) and the other drive terminal (drain terminal) is about half the power supply voltage, the transistor can be operated normally without being destroyed. Is possible.

また、本発明の出力回路を構成しているトランジスタの基板端子を、全て、ソース端子に接続することによって、基板/ソース端子間の電圧差を0にすることができる。したがって、基板/ソース端子間の電圧差によるしきい値電圧の変動を抑えることができる。   Further, by connecting all the substrate terminals of the transistors constituting the output circuit of the present invention to the source terminal, the voltage difference between the substrate and the source terminal can be made zero. Therefore, variation in the threshold voltage due to the voltage difference between the substrate / source terminals can be suppressed.

さらに、本発明の出力回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製されたトランジスタを用いることによって、ドレイン接合容量を低減することができるため、トランジスタの動作速度を向上させて、遅延時間を短くすることができる。従って、ソース端子/ドレイン端子間に耐圧以上の電圧が印加される時間を短くすることができ、トランジスタの劣化を抑制することができる。   Further, by using a transistor formed over a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the output circuit of the present invention, the drain junction capacitance can be reduced, so that the operation speed of the transistor is improved. Thus, the delay time can be shortened. Accordingly, the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source terminal and the drain terminal can be shortened, and deterioration of the transistor can be suppressed.

さらに、本発明の出力回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型のトランジスタを用いることによって、動的な基板浮遊効果を現れないようにすることができるため、ボディ電位を固定化するためのボディコンタクト(基板端子)を設ける必要がなくなる。したがって、素子の占有面積の増大を防ぐことができ、レイアウト設計上の制約を緩和することができる。   Furthermore, by using a fully depleted transistor manufactured on a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the output circuit of the present invention, a dynamic substrate floating effect can be prevented from appearing. Therefore, it is not necessary to provide a body contact (substrate terminal) for fixing the body potential. Therefore, an increase in the area occupied by the element can be prevented, and restrictions on layout design can be relaxed.

さらに、本発明の出力回路を構成している第1のNチャネル型トランジスタおよび第1のPチャネル型トランジスタのチャネル幅を、第2のNチャネル型トランジスタおよび第2のPチャネル型トランジスタのチャネル幅よりも大きく設定することによって、第1のNチャネル型トランジスタおよび第1のPチャネル型トランジスタの駆動能力が高くなり、第1のNチャネル型トランジスタの立上り時間および第1のPチャネル型トランジスタの立下り時間が短くなる。したがって、第1のNチャネル型トランジスタの立上り時および第1のPチャネル型トランジスタの立下り時に、ソース/ドレイン間に耐圧以上の電圧が印加される時間が短くなるため、トランジスタの劣化を抑えることができる。   Further, the channel widths of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor constituting the output circuit of the present invention are the channel widths of the second N-channel transistor and the second P-channel transistor. By setting it to be larger than that, the drive capability of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor is increased, and the rise time of the first N-channel transistor and the rise time of the first P-channel transistor are increased. Downtime is shortened. Therefore, when the first N-channel transistor rises and when the first P-channel transistor falls, the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source and drain is shortened, so that deterioration of the transistor is suppressed. Can do.

本発明のレベルシフト回路にあっては、レベルシフト回路を構成している第1および第2のNチャネル型トランジスタ並びに第1および第2のPチャネル型トランジスタにおいて、出力信号が出力される第2のNチャネル型トランジスタのゲート端子に印加される第1の中間電圧Vref1が電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、出力信号が出力される第2のPチャネル型トランジスタのゲート端子に印加される第2の中間電圧Vref2が電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧に設定されている。   In the level shift circuit of the present invention, the first and second N-channel transistors and the first and second P-channel transistors constituting the level shift circuit output second output signals. The second P-channel transistor in which the first intermediate voltage Vref1 applied to the gate terminal of the N-channel transistor is set to a voltage higher than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage and the output signal is output. The second intermediate voltage Vref2 applied to the gate terminal is set to a voltage lower than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage.

これによって、第2のNチャネル型トランジスタおよび第2のPチャネル型トランジスタのソース端子に入力される信号の振幅は、いずれも電源電圧の半分となる。したがって、第1および第2のNチャネル型トランジスタ並びに第1および第2のPチャネル型トランジスタのソース/ドレイン間に電源電圧の半分の電圧しか印加されないため、ソース/ドレイン間の耐圧が電源電圧の半分程度のトランジスタを用いても、トランジスタが破壊されることなく、正常に動作させることが可能である。
また、本発明のレベルシフト回路を構成しているトランジスタの基板端子を、全てソース端子に接続することによって、基板/ソース端子間の電圧差を0にすることができる。従って、基板/ソース端子間の電圧差によるしきい値電圧の変動を抑えることができる。
さらに、本発明のレベルシフト回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製されたトランジスタを用いることによって、ドレイン接合容量を低減することができるため、トランジスタの動作速度を向上させて、遅延時間を短くすることができる。したがって、ソース/ドレイン間に耐圧以上の電圧が印加される時間を短くすることができ、トランジスタの劣化を抑制することができる。
さらに、本発明のレベルシフト回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型のトランジスタを用いることによって、動的な基板浮遊効果が現れないようにすることができるため、ボディ電位を固定するためのボディコンタクトを設ける必要がなくなる。従って、素子の占有面積の増大を防ぐことができ、レイアウト設計上の制約を緩和することができる。
As a result, the amplitudes of the signals input to the source terminals of the second N-channel transistor and the second P-channel transistor are both half of the power supply voltage. Therefore, since only half the power supply voltage is applied between the source / drain of the first and second N-channel transistors and the first and second P-channel transistors, the breakdown voltage between the source / drain is the power supply voltage. Even when about half of the transistors are used, the transistors can be operated normally without being destroyed.
Further, by connecting all the substrate terminals of the transistors constituting the level shift circuit of the present invention to the source terminals, the voltage difference between the substrate and the source terminals can be made zero. Therefore, fluctuations in the threshold voltage due to the voltage difference between the substrate / source terminals can be suppressed.
In addition, by using a transistor manufactured over a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the level shift circuit of the present invention, the drain junction capacitance can be reduced, so that the operation speed of the transistor is improved. Thus, the delay time can be shortened. Therefore, the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source and drain can be shortened, and deterioration of the transistor can be suppressed.
Further, by using a fully depleted transistor manufactured on a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the level shift circuit of the present invention, a dynamic substrate floating effect is prevented from appearing. Therefore, there is no need to provide a body contact for fixing the body potential. Therefore, an increase in the area occupied by the element can be prevented, and restrictions on layout design can be relaxed.

以上より、本発明によれば、出力回路を構成している第1〜第3の一方導電型(例えばNチャネル型)トランジスタおよび第1から3の他方導電型(Pチャネル型)トランジスタについて、入力信号が入力される第1のNチャネル型トランジスタの制御端子(ゲート端子)および出力信号が出力される第3のNチャネル型トランジスタの制御端子(ゲート端子)に印加される第1の中間電圧Vref1を電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧に設定し、入力信号が入力される第1のPチャネル型トランジスタのゲート端子および出力信号が出力される第3のPチャネル型トランジスタのゲート端子に印加される第2の中間電圧Vref2を電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧に設定することによって、一方駆動端子(例えばソース端子)/他方駆動端子(ドレイン端子)間の耐圧が電源電圧の半分程度のトランジスタを用いても、トランジスタが破壊されることなく正常に動作させることができる。   As described above, according to the present invention, the first to third one conductivity type (for example, N channel type) transistors and the first to third other conductivity type (P channel type) transistors constituting the output circuit are input. The first intermediate voltage Vref1 applied to the control terminal (gate terminal) of the first N-channel transistor to which a signal is input and the control terminal (gate terminal) of the third N-channel transistor to which an output signal is output. Is set to a voltage higher than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage, and the gate terminal of the first P-channel transistor to which the input signal is input and the third P-channel transistor to which the output signal is output. By setting the second intermediate voltage Vref2 applied to the gate terminal to a voltage lower than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage. On the other hand also withstand voltage between the drive terminal (for example, a source terminal) / other driving terminal (drain terminal) using about half of the transistors of the power supply voltage, it can be operated normally without the transistor is destroyed.

また、本発明の出力回路を構成しているトランジスタの基板端子を、全てソース端子に接続することにより、基板/ソース端子間の電圧差によるしきい値電圧の変動を抑えることができる。   Further, by connecting all the substrate terminals of the transistors constituting the output circuit of the present invention to the source terminal, fluctuations in the threshold voltage due to the voltage difference between the substrate and the source terminal can be suppressed.

さらに、本発明の出力回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製されたトランジスタを用いることによって、ドレイン接合容量を低減してトランジスタの動作速度を向上させることができるため、ソース端子/ドレイン端子間に耐圧以上の電圧が印加される時間を短くしてトランジスタの劣化を抑制することができる。   Furthermore, as a transistor included in the output circuit of the present invention, a transistor manufactured over a substrate having an insulating surface can be used, so that drain junction capacitance can be reduced and the operation speed of the transistor can be improved. The deterioration of the transistor can be suppressed by shortening the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source terminal and the drain terminal.

さらに、本発明の出力回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型のトランジスタを用いることによって、動的な基板浮遊効果を現れせないためにボディ電位を固定化するためのボディコンタクトを設ける必要がなくなり、素子の占有面積の増大を防いでレイアウト設計上の制約を緩和することができる。   Furthermore, by using a fully depleted transistor manufactured on a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the output circuit of the present invention, a body potential can be prevented from appearing because a dynamic substrate floating effect does not appear. Therefore, it is not necessary to provide a body contact for fixing the element, and an increase in the area occupied by the element can be prevented, and restrictions on layout design can be relaxed.

さらに、本発明の出力回路を構成している第1のNチャネル型トランジスタおよび第1のPチャネル型トランジスタの各チャネル幅を、第2および第3のNチャネル型トランジスタ並びに第2および第3のPチャネル型トランジスタの各チャネル幅よりも大きく設定することによって、第1のNチャネル型トランジスタおよび第1のPチャネル型トランジスタの駆動能力を高くすることができるため、第1のNチャネル型トランジスタの立上り時および第1のPチャネル型トランジスタの立下り時に、ソース端子/ドレイン端子間に耐圧以上の電圧が印加される時間を短くして、トランジスタの劣化を抑えることができる。   Further, the channel widths of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor constituting the output circuit of the present invention are set as the second and third N-channel transistors and the second and third N-channel transistors. By setting the channel width larger than each channel width of the P-channel transistor, the driving capability of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor can be increased. At the time of rising and at the time of falling of the first P-channel transistor, the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source terminal and the drain terminal can be shortened to suppress deterioration of the transistor.

次に、本発明のレベルシフト回路よれば、レベルシフト回路を構成している第1および2のNチャネル型トランジスタおよび第1および第2のPチャネル型トランジスタについて、出力信号が出力される第2のNチャネル型トランジスタのゲート端子に印加される第1の中間電圧Vref1を電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧に設定し、出力信号が出力される第2のPチャネル型トランジスタのゲート端子に印加される第2の中間電圧Vref2を電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧に設定することによって、ソース/ドレイン間の耐圧が電源電圧の半分程度のトランジスタを用いても、トランジスタが破壊されることなく正常に動作させることができる。   Next, according to the level shift circuit of the present invention, the second output signal is output for the first and second N-channel transistors and the first and second P-channel transistors constituting the level shift circuit. A second P-channel transistor from which an output signal is output by setting the first intermediate voltage Vref1 applied to the gate terminal of the N-channel transistor to a voltage higher than the half of the power supply voltage Vdd by a threshold voltage By setting the second intermediate voltage Vref2 applied to the gate terminal of the transistor to a voltage lower than the half of the power supply voltage Vdd by a threshold voltage, a transistor having a source / drain breakdown voltage of about half of the power supply voltage is used. However, the transistor can be operated normally without being destroyed.

また、本発明のレベルシフト回路を構成しているトランジスタの基板端子を、全てソース端子に接続することにより、基板/ソース端子間の電圧差によるしきい値電圧の変動を抑えることができる。   Further, by connecting all the substrate terminals of the transistors constituting the level shift circuit of the present invention to the source terminal, fluctuations in the threshold voltage due to the voltage difference between the substrate and the source terminal can be suppressed.

さらに、本発明のレベルシフト回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製されたトランジスタを用いることによって、ドレイン接合容量を低減してトランジスタの動作速度を向上させることができるため、ソース端子/ドレイン端子間に耐圧以上の電圧が印加される時間を短くしてトランジスタの劣化を抑制することができる。   Furthermore, by using a transistor manufactured over a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the level shift circuit of the present invention, the drain junction capacitance can be reduced and the operation speed of the transistor can be improved. Therefore, the deterioration of the transistor can be suppressed by reducing the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source terminal and the drain terminal.

さらに、本発明のレベルシフト回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型のトランジスタを用いることによって、動的な基板浮遊効果が現れないためにボディ電位を固定するためのボディコンタクトを設ける必要がなくなり、素子の占有面積の増大を防いでレイアウト設計上の制約を緩和することができる。   Further, as a transistor constituting the level shift circuit of the present invention, a fully depleted transistor manufactured on a substrate having an insulating surface is used, so that a dynamic substrate floating effect does not appear, so that the body potential Therefore, it is not necessary to provide a body contact for fixing the element, and an increase in the area occupied by the element can be prevented, and restrictions on layout design can be relaxed.

以下に、本発明の実施形態1〜4の出力回路および本発明の実施形態5〜7のレベルシフト回路について図面を参照しながら説明する。   The output circuits of Embodiments 1 to 4 of the present invention and the level shift circuits of Embodiments 5 to 7 of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は、本発明の出力回路の実施形態1における構成示す回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、この出力回路は、入力信号Vinが入力される第1のNチャネル型(一方導電型)トランジスタN11および第1のPチャネル型(他方導電型)トランジスタP11と、電源電圧Vddおよび接地電位GNDの間に直列に接続された第2のNチャネル型トランジスタN12、第2のNチャネル型トランジスタN13、第2のPチャネル型トランジスタP12および第3のPチャネル型トランジスタP13とによって構成されている。   In FIG. 1, this output circuit includes a first N-channel type (one conductivity type) transistor N11 and a first P-channel type (other conductivity type) transistor P11 to which an input signal Vin is input, a power supply voltage Vdd and a ground. A second N-channel transistor N12, a second N-channel transistor N13, a second P-channel transistor P12, and a third P-channel transistor P13 connected in series between the potential GND. Yes.

第1〜第3のNチャネル型トランジスタN11〜N13および第1〜第3のPチャネル型トランジスタP11〜P13の基板端子は、全てソース端子(一方駆動端子)に接続されている。このように、Nチャネル型トランジスタN11〜N13およびPチャネル型トランジスタP11〜P13の基板端子を全てソース端子に接続した理由については、後述する。   The substrate terminals of the first to third N-channel transistors N11 to N13 and the first to third P-channel transistors P11 to P13 are all connected to the source terminal (one drive terminal). The reason why all the substrate terminals of the N-channel transistors N11 to N13 and the P-channel transistors P11 to P13 are connected to the source terminals will be described later.

第1のNチャネル型トランジスタN11のドレイン端子(他方駆動端子)には入力信号Vinが印加され、ゲート端子(制御端子)には第1の中間電圧Vref1が印加され、ソース端子は第2のNチャネル型トランジスタN12のゲート端子に接続されている。   The input signal Vin is applied to the drain terminal (the other drive terminal) of the first N-channel transistor N11, the first intermediate voltage Vref1 is applied to the gate terminal (control terminal), and the source terminal is the second N The channel type transistor N12 is connected to the gate terminal.

第1のPチャネル型トランジスタP11のドレイン端子は第1のNチャネル型トランジスタN11のドレイン端子と共通に接続されて入力信号Vinが印加され、ゲート端子には第2の中間電圧Vref2が印加され、ソース端子は第2のPチャネル型トランジスタP12のゲート端子に接続されている。   The drain terminal of the first P-channel transistor P11 is connected in common with the drain terminal of the first N-channel transistor N11, the input signal Vin is applied, the second intermediate voltage Vref2 is applied to the gate terminal, The source terminal is connected to the gate terminal of the second P-channel transistor P12.

第2のNチャネル型トランジスタN12のドレイン端子は第3のNチャネル型トランジスタN13のソース端子に接続されており、第2のNチャネル型トランジスタN12のソース端子は接地電位GNDに接続されている。   The drain terminal of the second N-channel transistor N12 is connected to the source terminal of the third N-channel transistor N13, and the source terminal of the second N-channel transistor N12 is connected to the ground potential GND.

第2のPチャネル型トランジスタP12のドレイン端子は第3のPチャネル型トランジスタP13のソース端子に接続されており、第2のPチャネル型トランジスタP12のソース端子には電源電圧Vddが印加されている。   The drain terminal of the second P-channel transistor P12 is connected to the source terminal of the third P-channel transistor P13, and the power supply voltage Vdd is applied to the source terminal of the second P-channel transistor P12. .

第3のNチャネル型トランジスタN13のゲート端子には第1の中間電圧Vref1が印加され、第3のNチャネル型トランジスタN13のドレイン端子は出力端子Voutに接続されている。   The first intermediate voltage Vref1 is applied to the gate terminal of the third N-channel transistor N13, and the drain terminal of the third N-channel transistor N13 is connected to the output terminal Vout.

第3のPチャネル型トランジスタP13のゲート端子には第2の中間電圧Vref2が印加され、第3のPチャネル型トランジスタP13のドレイン端子は第3のNチャネル型トランジスタN13のドレイン端子と共通に接続されて出力端子Voutに接続されている。   The second intermediate voltage Vref2 is applied to the gate terminal of the third P-channel transistor P13, and the drain terminal of the third P-channel transistor P13 is connected in common with the drain terminal of the third N-channel transistor N13. And connected to the output terminal Vout.

第1の中間電圧Vref1は電源電圧Vddと接地電位GNDとの電位差の半分にNチャネル型トランジスタのしきい値電圧Vtnを加えた電圧であり、Vref1=Vdd/2+Vtnとなっている。   The first intermediate voltage Vref1 is a voltage obtained by adding the threshold voltage Vtn of the N-channel transistor to half of the potential difference between the power supply voltage Vdd and the ground potential GND, and Vref1 = Vdd / 2 + Vtn.

第2の中間電圧Vref2は電源電圧Vddと接地電位GNDとの電位差の半分からPチャネル型トランジスタのしきい値電圧の絶対値|Vtp|を引いた電圧であり、Vref2=Vdd/2−|Vtp|となっている。その一例として、例えばVdd=10V、Vtn=1V、Vtp=−1Vとすると、Vref1=10/2+1=6V、Vref2=10/2−|−1|=4Vとなる。   The second intermediate voltage Vref2 is a voltage obtained by subtracting the absolute value | Vtp | of the threshold voltage of the P-channel transistor from half of the potential difference between the power supply voltage Vdd and the ground potential GND, and Vref2 = Vdd / 2− | Vtp. | For example, if Vdd = 10V, Vtn = 1V, and Vtp = −1V, then Vref1 = 10/2 + 1 = 6V and Vref2 = 10 / 2− | −1 | = 4V.

上記構成により、本実施形態1の出力回路の動作について説明する。   The operation of the output circuit of the first embodiment will be described with the above configuration.

図2(a)〜図2(e)は、図1に示す出力回路を動作させたときの波形図である。   2A to 2E are waveform diagrams when the output circuit shown in FIG. 1 is operated.

図2(a)は入力信号Vinの波形(実線)および出力信号Voutの波形(点線)を示している。   FIG. 2A shows the waveform of the input signal Vin (solid line) and the waveform of the output signal Vout (dotted line).

図2(b)はトランジスタN11とトランジスタN12との接続点Aの電圧Vaの波形(実線)およびトランジスタP11とトランジスタP12との接続点Dの電圧Vdの波形(点線)を示している。   FIG. 2B shows a waveform (solid line) of the voltage Va at the connection point A between the transistors N11 and N12 and a waveform (dotted line) of the voltage Vd at the connection point D between the transistors P11 and P12.

図2(c)はトランジスタN12とトランジスタN13との接続点Bの電圧Vbの波形(実線)およびトランジスタP12とトランジスタP13との接続点Cの電圧Vcの波形(点線)を示している。   FIG. 2C shows the waveform (solid line) of the voltage Vb at the connection point B between the transistors N12 and N13 and the waveform (dotted line) of the voltage Vc at the connection point C between the transistors P12 and P13.

図2(d)はトランジスタN11のソース/ドレイン間の電圧差Vin−Va(実線)およびP13のソース/ドレイン間の電圧差Vd−Vin(点線)を示している。   FIG. 2D shows the voltage difference Vin−Va (solid line) between the source and drain of the transistor N11 and the voltage difference Vd−Vin (dotted line) between the source and drain of P13.

図2(e)はトランジスタN13のソース/ドレイン間の電圧差Vout−Vb(実線)およびP13のソース/ドレイン間の電圧差Vc−Vout(点線)を示している。   FIG. 2E shows the voltage difference Vout−Vb (solid line) between the source and drain of the transistor N13 and the voltage difference Vc−Vout (dotted line) between the source and drain of P13.

なお、以下では、説明の便宜上、トランジスタN11のゲート電圧をVg(N11)、ドレイン電圧をVd(N11)、ソース電圧をVs(N11)と表記する。また、トランジスタN12、N13およびP11〜P13のゲート電圧、ドレイン電圧、ソース電圧についても、同様の表記方法を用いて説明する。   Hereinafter, for convenience of description, the gate voltage of the transistor N11 is expressed as Vg (N11), the drain voltage is expressed as Vd (N11), and the source voltage is expressed as Vs (N11). The gate voltage, drain voltage, and source voltage of the transistors N12, N13 and P11 to P13 will be described using the same notation.

まず、第1のNチャネル型トランジスタN11の動作について説明する。   First, the operation of the first N-channel transistor N11 will be described.

図2(a)に示すように、時間T1において、入力信号VinがLowレベル(Vin=0)のときに、トランジスタN11は、Vg(N11)=Vref1=Vdd/2+Vtn、Vd(N11)=Vin=0より、Vg(N11)−Vd(N11)>Vtnであるために、ON状態となる。よって、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaはプルダウンされてVa=0となる。   As shown in FIG. 2A, when the input signal Vin is at a low level (Vin = 0) at time T1, the transistor N11 has Vg (N11) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn, Vd (N11) = Vin. Since = 0, Vg (N11) −Vd (N11)> Vtn, so that the ON state is entered. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Va at the connection point A is pulled down to Va = 0.

時間T2において、図2(a)に示すように入力信号VinがLow→Highレベル(Vin:0 →Vdd)に変化するとき、Vin=Vd(N11)<Vg(N11)−Vtn=Vdd/2の間はトランジスタN11はON状態である。よって、図2(b)に示すように、接続点Aはプルアップされて接続点Aの電圧Vaが0<Va<Vdd/2の範囲の値となり、入力信号VinがVin:0→Vdd/2へ増加するにつれてVa:0→Vdd/2へと増加していく。Vin=Vd(N11)>Vg(N11)−Vtn=Vdd/2になると、トランジスタN11はOFF状態となるため、接続点Aの電圧Vaはそれ以上プルアップされなくなり、Va=Vdd/2に保持される。   At time T2, when the input signal Vin changes from Low → High level (Vin: 0 → Vdd) as shown in FIG. 2A, Vin = Vd (N11) <Vg (N11) −Vtn = Vdd / 2 During this period, the transistor N11 is in the ON state. Therefore, as shown in FIG. 2B, the connection point A is pulled up so that the voltage Va at the connection point A becomes a value in the range of 0 <Va <Vdd / 2, and the input signal Vin becomes Vin: 0 → Vdd / As it increases to 2, Va increases from 0 to Vdd / 2. When Vin = Vd (N11)> Vg (N11) −Vtn = Vdd / 2, the transistor N11 is turned off, so that the voltage Va at the connection point A is not further pulled up and is held at Va = Vdd / 2. Is done.

時間T3において、図2(a)に示すように入力信号VinがHighレベル(Vin=Vdd)のときに、トランジスタN11は、Vg(N11)=Vdd/2+Vtn、Vd(N11)=Vin=VddよりVd(N11)>Vg(N11)−VtnであるためにOFF状態である。よって、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaはVa=Vdd/2に保持される。   At time T3, when the input signal Vin is at a high level (Vin = Vdd) as shown in FIG. 2A, the transistor N11 has Vg (N11) = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N11) = Vin = Vdd. Since Vd (N11)> Vg (N11) −Vtn, it is in the OFF state. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Va at the connection point A is held at Va = Vdd / 2.

時間T4において、図2(a)に示すように、入力信号VinがHigh→Lowレベル(Vin:Vdd→0)に変化するとき、Vin=Vd(N11)>Vg(N11)−Vtn=Vdd/2の間はトランジスタN11はOFF状態のままである。よって、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaはVa=Vdd/2に保持される。Vin=Vd(N11)<Vg(N11)−Vtn=Vdd/2になると、トランジスタN11はON状態となるため、接続点Aはプルダウンされて接続点Aの電圧Vaは0<Va<Vdd/2の範囲の値となり、入力信号VinがVin:Vdd/2→0へ低下するにつれてVa:Vdd/2→0へと低下していく。   At time T4, as shown in FIG. 2A, when the input signal Vin changes from High to Low level (Vin: Vdd → 0), Vin = Vd (N11)> Vg (N11) −Vtn = Vdd / During 2, the transistor N11 remains in the OFF state. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Va at the connection point A is held at Va = Vdd / 2. When Vin = Vd (N11) <Vg (N11) −Vtn = Vdd / 2, the transistor N11 is turned on, so that the connection point A is pulled down and the voltage Va at the connection point A is 0 <Va <Vdd / 2. As the input signal Vin decreases from Vin: Vdd / 2 → 0, Va: Vdd / 2 → 0.

時間T5において、図2(a)に示すように、入力信号VinがLowレベル(Vin=0)のとき、トランジスタN11はVg(N11)=Vref1=Vdd/2+Vtn、Vd(N11)=Vin=0よりVg−Vd>Vtnであるため、ON状態となる。よって、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaはプルダウンされてVa=0となる。   At time T5, as shown in FIG. 2A, when the input signal Vin is at a low level (Vin = 0), the transistor N11 has Vg (N11) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn, Vd (N11) = Vin = 0. Since Vg−Vd> Vtn, the ON state is established. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Va at the connection point A is pulled down to Va = 0.

次に、第1のPチャネル型トランジスタP11の動作について説明する。第1のPチャネル型トランジスタP11についても、第1のNチャネル型トランジスタN11とほぼ同様の動作をする。   Next, the operation of the first P-channel transistor P11 will be described. The first P-channel transistor P11 also operates substantially the same as the first N-channel transistor N11.

図2(a)に示すように、時間T1において、入力信号VinがLowレベル(Vin=0のとき)、トランジスタP11はVg(P11)=Vdd/2−|Vtp|、Vd(P11)=Vin=0よりVin=Vd(P11)<Vg(P11)+|Vtp|であるため、OFF状態となる。したがって、図2(b)に示すように、接続点Dの電圧VdはVd=Vdd/2に保持される。   As shown in FIG. 2A, at time T1, the input signal Vin is at a low level (when Vin = 0), and the transistor P11 has Vg (P11) = Vdd / 2− || Vtp |, Vd (P11) = Vin. Since Vin = 0Vd (P11) <Vg (P11) + | Vtp | from 0, the state is OFF. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Vd at the connection point D is held at Vd = Vdd / 2.

時間T2において、図2(a)に示すように、入力信号VinがLow→Highレベル(Vin:0→Vdd)に変化するとき、Vin=Vd(P11)<Vg(P11)+|Vtp|=Vdd/2の間はトランジスタP11はOFF状態のままである。よって、図2(b)に示すように、接続点Dの電圧VdはVd=Vdd/2に保持される。図2(a)に示すようにVin=Vd(P11)>Vg(P11)+|Vtp|=Vdd/2になると、トランジスタP11はON状態となる。よって、図2(b)に示すように、接続点Dはプルアップされて接続点Dの電圧VdはVdd/2<Vd<Vddの範囲の値となり、入力信号VinがVin:0→Vddへ増加するにつれてVa:Vdd/2→Vddへと増加していく。   At time T2, as shown in FIG. 2A, when the input signal Vin changes from Low → High level (Vin: 0 → Vdd), Vin = Vd (P11) <Vg (P11) + | Vtp | = During Vdd / 2, the transistor P11 remains in the OFF state. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Vd at the connection point D is held at Vd = Vdd / 2. As shown in FIG. 2A, when Vin = Vd (P11)> Vg (P11) + | Vtp | = Vdd / 2, the transistor P11 is turned on. Therefore, as shown in FIG. 2B, the connection point D is pulled up, and the voltage Vd at the connection point D becomes a value in the range of Vdd / 2 <Vd <Vdd, and the input signal Vin becomes Vin: 0 → Vdd. As it increases, Va increases from Vdd / 2 to Vdd.

時間T3において、図2(a)に示すように入力信号VinがHighレベル(Vin=Vdd)のとき、トランジスタP11は、Vg(P11)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vd(P11)=Vin=VddよりVd(P11)−Vg(P11)>|Vtp|であるため、ON状態となる。よって、図2(b)に示すように、接続点Dの電圧VdはプルアップされてVd=Vddとなる。   At time T3, when the input signal Vin is at a high level (Vin = Vdd) as shown in FIG. 2A, the transistor P11 has Vg (P11) = Vref2 = Vdd / 2− || Vtp |, Vd (P11). Since = Vin = Vdd, Vd (P11) -Vg (P11)> | Vtp | Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Vd at the connection point D is pulled up to Vd = Vdd.

時間T4において、図2(a)に示すように入力信号VinがHigh→Lowレベル(Vin:Vdd→0)に変化するとき、Vin=Vd(P11)>Vg(P11)+|Vtp|=Vdd/2の間はトランジスタP11はON状態である。よって、図2(b)に示すように接続点Dはプルダウンされて接続点Dの電圧VdはVdd/2<Vd<Vddの範囲の値となり、入力信号VinがVin:Vdd→0へ低下するにつれてVa:Vdd→Vdd/2へ低下していく。図2(a)に示すようにVin=Vd(P11)<Vg(P11)+|Vtp|=Vdd/2になると、トランジスタP11はOFF状態となる。よって、図2(b)に示すように、接続点Dの電圧Vdはそれ以上プルダウンされなくなり、Vd=Vdd/2に保持される。   At time T4, when the input signal Vin changes from High to Low level (Vin: Vdd → 0) as shown in FIG. 2A, Vin = Vd (P11)> Vg (P11) + | Vtp | = Vdd. During / 2, the transistor P11 is in the ON state. Therefore, as shown in FIG. 2B, the connection point D is pulled down, and the voltage Vd at the connection point D becomes a value in the range of Vdd / 2 <Vd <Vdd, and the input signal Vin falls to Vin: Vdd → 0. As Va decreases from Vdd to Vdd / 2. As shown in FIG. 2A, when Vin = Vd (P11) <Vg (P11) + | Vtp | = Vdd / 2, the transistor P11 is turned off. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Vd at the connection point D is not pulled down any more, and is held at Vd = Vdd / 2.

時間T5において、図2(a)に示すように入力信号VinがLowレベル(Vin=0)のとき、トランジスタP11は、Vg(P11)=Vdd/2−|Vtp|、Vd(P11)=Vin= 0によりVin=Vd(P11)<Vg(P11)+|Vtp|であるため、トランジスタP11はOFF状態である。よって、図2(b)に示すように、接続点Dの電圧VdはVd=Vdd/2に保持される。   At time T5, when the input signal Vin is at a low level (Vin = 0) as shown in FIG. 2A, the transistor P11 has Vg (P11) = Vdd / 2− || Vtp |, Vd (P11) = Vin. Since 0 = Vin = Vd (P11) <Vg (P11) + | Vtp |, the transistor P11 is in the OFF state. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Vd at the connection point D is held at Vd = Vdd / 2.

次に、第2のNチャネル型トランジスタN12、第3のNチャネル型トランジスタN13、第2のPチャネル型トランジスタP12および第3のPチャネル型トランジスタP13の動作について説明する。   Next, operations of the second N-channel transistor N12, the third N-channel transistor N13, the second P-channel transistor P12, and the third P-channel transistor P13 will be described.

時間T1において、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaがLowレベル(Va=0)のとき、接続点Dの電圧VdもLowレベル(Vd=Vdd/2)である。このため、トランジスタN12は、Vg(N12)=0、Vs(N12)=0よりVg(N12)−Vs(N12)<Vtnとなるため、OFF状態であり、トランジスタP12は、Vg(P12)=Vdd/2、Vs(P12)=VddよりVs(P12)−Vg(P12)>|Vtp|となるため、ON状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点CはプルアップされてVc=Vddとなる。   At time T1, as shown in FIG. 2B, when the voltage Va at the connection point A is at the low level (Va = 0), the voltage Vd at the connection point D is also at the low level (Vd = Vdd / 2). Therefore, the transistor N12 is in an OFF state since Vg (N12) −Vs (N12) <Vtn from Vg (N12) = 0 and Vs (N12) = 0, and the transistor P12 is in the OFF state. From Vdd / 2, Vs (P12) = Vdd, Vs (P12) −Vg (P12)> | Vtp | Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point C is pulled up to Vc = Vdd.

このとき、トランジスタP13は、Vg(P13)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vs(P13)=Vc=VddよりVs(P13)−Vg(P13)>|Vtp|であるため、ON状態となる。よって、図2(a)に示すように、出力信号VoutもプルアップされてVout=Vddとなる。また、トランジスタN13は、Vg(N13)=Vref1=Vdd/2+Vtn、Vd(N13)=Vout=VddよりVg(N13)−Vd(N13)<Vtnであるため、OFF状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Bの電圧Vbは、時間T1の前の時点でVdd/2となっているために、Vb=Vdd/2に保持される。   At this time, since the transistor P13 is Vg (P13) = Vref2 = Vdd / 2− | Vtp | and Vs (P13) = Vc = Vdd, Vs (P13) −Vg (P13)> | Vtp | It becomes. Therefore, as shown in FIG. 2A, the output signal Vout is also pulled up to Vout = Vdd. Further, since Vg (N13) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N13) = Vout = Vdd, Vg (N13) −Vd (N13) <Vtn, the transistor N13 is turned off. Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vb at the connection point B is Vdd / 2 at the time before the time T1, and thus is held at Vb = Vdd / 2.

時間T2において、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaがLow→Highレベル(Va:0→Vdd/2)に変化するとき、接続点Dの電圧VdもLow→Highレベル(Vd:Vdd/2→Vdd)も変化する。ここで、Vg(N12)<Vs(N12)+Vtn=Vtnの間は、トランジスタN12はOFF状態である。また、トランジスタN13も、Vg(N13)=Vdd/2+Vtn、Vd(N13)=Vout=VddよりVd(N13)−Vg(N13)<VtnであるためOFF状態である。図2(b)に示すように、接続点Aの電圧Vaが増加していき、Vg(N12)>Vs(N12)+Vtn=Vtnとなると、トランジスタN12はON状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Bがプルダウンされて0<Vb<Vdd/2の範囲の値となり、Vb:Vdd/2→0へと低下していく。それに伴って、トランジスタN13も動作を開始し始め、図2(a)に示すように出力信号VoutがVddより低下し始める。   At time T2, as shown in FIG. 2B, when the voltage Va at the connection point A changes from Low to High level (Va: 0 to Vdd / 2), the voltage Vd at the connection point D also changes from Low to High level. (Vd: Vdd / 2 → Vdd) also changes. Here, the transistor N12 is in the OFF state while Vg (N12) <Vs (N12) + Vtn = Vtn. The transistor N13 is also in an OFF state because Vd (N13) −Vg (N13) <Vtn from Vg (N13) = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N13) = Vout = Vdd. As shown in FIG. 2B, when the voltage Va at the connection point A increases and Vg (N12)> Vs (N12) + Vtn = Vtn, the transistor N12 is turned on. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point B is pulled down to a value in the range of 0 <Vb <Vdd / 2, and decreases to Vb: Vdd / 2 → 0. Along with this, the transistor N13 also starts to operate, and the output signal Vout starts to drop below Vdd as shown in FIG.

トランジスタP12はVg(P12)<Vs(P12)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|の間はON状態であるが、トランジスタP13もVg(P13)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vd(P13)=Vout>Vdd/2の間はVd(P13)− Vg(P13)>|Vtp|であるためにON状態である。よって、トランジスタN12およびN13もON状態であるため、図2(c)に示すように接続点Cの電圧Vcも低下し始め、Vdd/2<Vc<Vddの範囲の値となり、Vc:Vdd→Vdd/2へと低下していく。   The transistor P12 is ON while Vg (P12) <Vs (P12) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, but the transistor P13 is also Vg (P13) = Vref2 = Vdd / 2− || Vtp |, Vd During (P13) = Vout> Vdd / 2, Vd (P13) −Vg (P13)> | Vtp | is in the ON state. Therefore, since the transistors N12 and N13 are also in the ON state, the voltage Vc at the connection point C starts to decrease as shown in FIG. 2C, and becomes a value in the range of Vdd / 2 <Vc <Vdd, and Vc: Vdd → It decreases to Vdd / 2.

Vg(N12)>Vs(N12)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|となると、トランジスタP12はOFF状態となるため、図2(c)に示すように接続点Cには電源電圧Vddが供給されなくなる。また、トランジスタP13はVd(P13)=Vout<Vdd/2となると、Vg(P13)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|よりVd(P13)−Vg(P13)<|Vtp|となってOFF状態となるため、図2(c)に示すように接続点Cの電圧VcはVc=Vdd/2に保持される。トランジスタP12およびP13がOFF状態となり、トランジスタN12およびN13がON状態となると、図2(a)および図2(c)に示すように、出力電圧Voutおよび接続点Bの電圧Vbは低下して、接地電位までプルダウンされる。   When Vg (N12)> Vs (N12) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, the transistor P12 is turned off, so that the power supply voltage Vdd is supplied to the connection point C as shown in FIG. It will not be done. In addition, when Vd (P13) = Vout <Vdd / 2, the transistor P13 becomes Vd (P13) −Vg (P13) <| Vtp | from Vg (P13) = Vref2 = Vdd / 2− || Vtp | Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vc at the connection point C is held at Vc = Vdd / 2. When the transistors P12 and P13 are turned off and the transistors N12 and N13 are turned on, as shown in FIGS. 2A and 2C, the output voltage Vout and the voltage Vb at the connection point B are reduced. Pulled down to ground potential.

時間T3において、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaがHighレベル(Va1=Vdd/2)のとき、接続点Dの電圧VdもHighレベル(Vd=Vdd)となる。このため、トランジスタN12はVg(N12)=Vdd/2+Vtn、Vs(N12)=0よりVg(N12)−Vs(N12)>Vtnとなるため、ON状態であり、トランジスタP12はVg(P12)=Vdd、Vs(P12)=VddよりVs(P12)−Vg(P12)<|Vtp|となるため OFF状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点BはプルダウンされてVb=0となる。   At time T3, as shown in FIG. 2B, when the voltage Va at the connection point A is at a high level (Va1 = Vdd / 2), the voltage Vd at the connection point D is also at a high level (Vd = Vdd). Therefore, since the transistor N12 is Vg (N12) = Vdd / 2 + Vtn and Vs (N12) = 0, and Vg (N12) −Vs (N12)> Vtn, the transistor P12 is in the ON state, and the transistor P12 is Vg (P12) = Since Vdd, Vs (P12) = Vdd, Vs (P12) −Vg (P12) <| Vtp |. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point B is pulled down to Vb = 0.

このとき、トランジスタN13は、Vg(N13)=Vdd/2+Vtn、Vs(N13)=Vb1=0よりVg(N13)−Vs(N13)>Vtnとなるため、ON状態となる。よって、図2(a)に示すように、出力信号VoutもプルダウンされてVout=Vs=0となる。また、トランジスタP13はVg(P13)=Vdd/2−|Vtp|、Vs(P13)=Vdd/2よりVs(P13)−Vg(P13)=|Vtp|となるためOFF状態となる。   At this time, the transistor N13 is in the ON state because Vg (N13) = Vdd / 2 + Vtn and Vs (N13) = Vb1 = 0, so that Vg (N13) −Vs (N13)> Vtn. Therefore, as shown in FIG. 2A, the output signal Vout is also pulled down to Vout = Vs = 0. The transistor P13 is turned off because Vs (P13) −Vg (P13) = | Vtp | from Vg (P13) = Vdd / 2− | Vtp | and Vs (P13) = Vdd / 2.

時間T4において、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaがHigh→Lowレベル(Va:Vdd/2→0)に変化するとき、接続点Dの電圧VdもHigh→Lowレベル(Vd:Vdd→Vdd/2)に変化する。ここで、Vg(P12)>Vs(P12)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|の間はトランジスタP12はOFF状態であり、トランジスタP13もVg(P13)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vd(P13)=Vout=0よりVd(P13)− Vg(P13)<|Vtp|となるためにOFF状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点Cの電圧VcもVc=Vdd/2に保持される。   At time T4, as shown in FIG. 2B, when the voltage Va at the connection point A changes from High to Low level (Va: Vdd / 2 → 0), the voltage Vd at the connection point D also changes from High to Low level. (Vd: Vdd → Vdd / 2). Here, during Vg (P12)> Vs (P12) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, the transistor P12 is in the OFF state, and the transistor P13 also has Vg (P13) = Vref2 = Vdd / 2− || Vtp | Since Vd (P13) = Vout = 0, Vd (P13) −Vg (P13) <| Vtp | Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vc at the connection point C is also held at Vc = Vdd / 2.

図2(b)に示すように、接続点Dの電圧Vdが低下していき、Vg(P12)<Vs(P12)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|となると、トランジスタP12はON状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Cがプルアップされ、Vdd/2<Vc<Vddの範囲の値となり、Vc:Vdd/2→Vddへと増加していく。それに伴って、トランジスタP13も動作を開始し始め、図2(a)に示すように出力信号Voutが接地電位より増加し始める。   As shown in FIG. 2B, when the voltage Vd at the connection point D decreases and Vg (P12) <Vs (P12) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, the transistor P12 is turned on. Become. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point C is pulled up to a value in the range of Vdd / 2 <Vc <Vdd, and increases from Vc: Vdd / 2 → Vdd. Along with this, the transistor P13 also starts to operate, and the output signal Vout starts to increase from the ground potential as shown in FIG.

トランジスタN12は、Vg(N12)>Vs(N12)+Vtn=Vtnの間はON状態であるが、トランジスタN13もVg(N13)=Vref2=Vdd/2+Vtn、Vd(N13)=Vout<Vdd/2の間はVg(N13)−Vd(N13)>Vtnとなり、ON状態である。よって、トランジスタP12およびP13もON状態であるため、図2(c)に示すように、接続点Bの電圧Vbも増加し始めて、0<Vb<Vdd/2の範囲の値となり、Vb:0→Vdd/2へと増加していく。   The transistor N12 is ON while Vg (N12)> Vs (N12) + Vtn = Vtn, but the transistor N13 also has Vg (N13) = Vref2 = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N13) = Vout <Vdd / 2. In the meantime, Vg (N13) −Vd (N13)> Vtn, and the state is ON. Therefore, since the transistors P12 and P13 are also in the ON state, as shown in FIG. 2C, the voltage Vb at the connection point B starts to increase and becomes a value in the range of 0 <Vb <Vdd / 2, and Vb: 0 → Increases to Vdd / 2.

Vg(N12)>Vs(N12)+Vtn=Vtnになると、トランジスタN12はOFF状態となるため、図2(c)に示すように、接続点Bは接地電位と非導通状態になる。また、トランジスタN13は、Vd(N13)=Vout>Vdd/2となると、Vg(N13)=Vref1=Vdd/2+VtnよりVg(N13)−Vd(N13)< VtnとなってOFF状態となるため、図2(c)に示すように接続点Bの電圧VbはVb=Vdd/2に保持される。   When Vg (N12)> Vs (N12) + Vtn = Vtn, the transistor N12 is turned off, so that the connection point B becomes non-conductive with the ground potential as shown in FIG. In addition, when Vd (N13) = Vout> Vdd / 2, the transistor N13 is in an OFF state with Vg (N13) −Vd (N13) <Vtn from Vg (N13) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn. As shown in FIG. 2C, the voltage Vb at the connection point B is maintained at Vb = Vdd / 2.

時間T5において、図2(b)に示すように、接続点Aの電圧VaがLowレベル(Va=0)のとき、接続点Dの電圧VdもLowレベル(Vd=Vdd/2)である。このため、トランジスタN12は、Vg(N12)=0、Vs(N12)=0よりVg(N12)−Vs(N12)<Vtnであるため、OFF状態であり、トランジスタP12は、Vg(P12)=Vdd/2、Vs(P12)=VddよりVs(P12)−Vg(P12)>|Vtp|であるため、ON状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点CはプルアップされてVc=Vddとなる。   At time T5, as shown in FIG. 2B, when the voltage Va at the connection point A is at the low level (Va = 0), the voltage Vd at the connection point D is also at the low level (Vd = Vdd / 2). Therefore, the transistor N12 is in the OFF state because Vg (N12) −Vs (N12) <Vtn from Vg (N12) = 0 and Vs (N12) = 0, so that the transistor P12 has Vg (P12) = From Vdd / 2, Vs (P12) = Vdd, Vs (P12) −Vg (P12)> | Vtp | is in the ON state. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point C is pulled up to Vc = Vdd.

このとき、トランジスタP13は、Vg(P13)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vs(P13)=Vc=VddよりVs(P13)−Vg(P13)>|Vtp|となるため、ON状態となる。よって、図2(a)に示すように、出力信号VoutもプルアップされてVout=Vddとなる。また、トランジスタN13は、Vg(N13)=Vref1=Vdd/2+Vtn、Vd(N13)=Vout=Vddより、Vg(N13)−Vd(N13)<Vtnとなるため、OFF状態となる。よって、図2(b)に示すように、接続点Bの電圧VbはVb=Vdd/2に保持される。   At this time, the transistor P13 is in an ON state because Vs (P13) −Vg (P13)> | Vtp | from Vg (P13) = Vref2 = Vdd / 2− | Vtp | and Vs (P13) = Vc = Vdd. It becomes. Therefore, as shown in FIG. 2A, the output signal Vout is also pulled up to Vout = Vdd. The transistor N13 is in an OFF state because Vg (N13) −Vd (N13) <Vtn from Vg (N13) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N13) = Vout = Vdd. Therefore, as shown in FIG. 2B, the voltage Vb at the connection point B is held at Vb = Vdd / 2.

上述したように、本実施形態1の出力回路において、接続点A〜Dの電圧Va〜Vdは、0<Va<Vdd/2、0<Vb<Vdd/2、Vdd/2<Vc<Vdd、Vdd/2<Vd<Vddの範囲の値となり、振幅が電源電圧の半分であるVdd/2の信号が出力されている。   As described above, in the output circuit of the first embodiment, the voltages Va to Vd at the connection points A to D are 0 <Va <Vdd / 2, 0 <Vb <Vdd / 2, Vdd / 2 <Vc <Vdd, A signal of Vdd / 2 having a value in the range of Vdd / 2 <Vd <Vdd and having an amplitude half the power supply voltage is output.

また、各トランジスタN11〜N13およびP11〜P13のソース/ドレイン間には、図2(d)および図2(e)に示すように、入力信号Vinの立上り時および立下り時においてトランジスタN11〜N13、P11〜P13がスイッチングするときに、瞬間的に大きな電圧が印加されるものの、安定状態ではソース/ドレイン間には電源電圧の半分であるVdd/2の電圧しか印加されていない。よって、トランジスタN11〜N13およびP11〜P13のソース/ドレイン間耐圧が、電源電圧の半分であるVdd/2程度あれば、トランジスタが高電圧による破壊を受けることなく、出力回路を正常に動作させることが可能となる。   Further, between the sources / drains of the transistors N11 to N13 and P11 to P13, as shown in FIGS. 2 (d) and 2 (e), the transistors N11 to N13 are at the rise and fall of the input signal Vin. When P11 to P13 are switched, a large voltage is instantaneously applied, but only Vdd / 2, which is half the power supply voltage, is applied between the source and drain in the stable state. Therefore, if the source / drain withstand voltages of the transistors N11 to N13 and P11 to P13 are about Vdd / 2, which is half the power supply voltage, the transistor can be operated normally without being damaged by the high voltage. Is possible.

次に、本実施形態1において、Nチャネル型トランジスタN11〜N13およびPチャネル型トランジスタP11〜P13の基板端子を全てソース端子に接続した理由について、説明する。   Next, the reason why all the substrate terminals of the N-channel transistors N11 to N13 and the P-channel transistors P11 to P13 are connected to the source terminals in the first embodiment will be described.

集積回路においては、同一基板上で複数のトランジスタを動作させるため、トランジスタによっては基板/ソース間に電位差Vbsが生じ、その影響を考える必要がある。例えば、Nチャネル型トランジスタの基板端子を接地電位に、Pチャネル型トランジスタの基板端子を電源電圧に接続した場合、基板/ソース間電圧Vbsが負の値で絶対値が大きくなると、チャネル/基板間の空乏層が広がるため、空乏層の固定電荷を充電する分だけ、ドレイン電流を流すために余分にゲート電圧を印加する必要がある。このため、基板/ソース間電圧Vbsが0のときのしきい値電圧をVth0とすると、しきい値電圧Vthは、下記式のように表される。   In an integrated circuit, since a plurality of transistors are operated on the same substrate, a potential difference Vbs is generated between the substrate and the source depending on the transistor, and it is necessary to consider the influence. For example, when the substrate terminal of the N-channel transistor is connected to the ground potential and the substrate terminal of the P-channel transistor is connected to the power supply voltage, if the substrate / source voltage Vbs is a negative value and the absolute value increases, the channel / substrate connection Therefore, it is necessary to apply an extra gate voltage to allow the drain current to flow as much as the fixed charge of the depletion layer is charged. Therefore, if the threshold voltage when the substrate / source voltage Vbs is 0 is Vth0, the threshold voltage Vth is expressed by the following equation.

Figure 0004115358
上記式において、γはしきい値電圧バイアス依存係数(Bulk threshold parameter)、φは表面ポテンシャル(Surface potential)である。また、Nsubは基板不純物濃度、Niは真性不純物濃度、εsiはSiの誘電率、εoxは酸化膜の誘電率、Toxは酸化膜厚である。
Figure 0004115358
In the above equation, γ is a threshold voltage bias dependency coefficient (Bulk threshold parameter), and φ is a surface potential. Nsub is the substrate impurity concentration, Ni is the intrinsic impurity concentration, εsi is the dielectric constant of Si, εox is the dielectric constant of the oxide film, and Tox is the oxide film thickness.

本実施形態1の出力回路において、Nチャネル型トランジスタN12の基板端子を接地電位に、Pチャネル型トランジスタP12の基板端子を電源電圧に接続した場合、Nチャネル型トランジスタN12およびPチャネル型トランジスタP12の基板端子はいずれもソース端子に接続されることになるため、基板/ソース間に電圧差は生じない。しかしながら、Nチャネル型トランジスタN11およびN13の基板端子を接地電位に、Pチャネル型トランジスタP11およびP13を電源電圧に接続した場合には、基板/ソース間電圧Vbsが負の値で絶対値が大きくなるため、しきい値電圧Vthが増加することになる。   In the output circuit of the first embodiment, when the substrate terminal of the N-channel transistor N12 is connected to the ground potential and the substrate terminal of the P-channel transistor P12 is connected to the power supply voltage, the N-channel transistor N12 and the P-channel transistor P12 Since all the substrate terminals are connected to the source terminal, there is no voltage difference between the substrate and the source. However, when the substrate terminals of the N-channel transistors N11 and N13 are connected to the ground potential and the P-channel transistors P11 and P13 are connected to the power supply voltage, the absolute value increases when the substrate-source voltage Vbs is negative. Therefore, the threshold voltage Vth increases.

したがって、本発明の出力回路を構成しているNチャネル型トランジスタN11〜N13の基板端子を接地電位に、Pチャネル型トランジスタP11〜P13の基板端子を電源電圧に接続した場合に、第1の中間電圧Vref1および第2の中間電圧Vref2を、基板/ソース間電圧Vbsの影響を考慮せずに設定すると、接続点A〜Dに出力される信号の振幅が低下してしまい、トランジスタN11、N13、P11およびP13のソース/ドレイン間に印加される電圧が基板/ソース間電圧Vbsの影響によるしきい値電圧分だけ増加することになる。また、基板/ソース間電圧Vbsの影響を考慮して、第1の中間電圧Vref1および第2の中間電圧Vref2を設定した場合には、トランジスタN11、N13、P11およびP13のゲート/ドレイン間電圧およびゲート/ソース間電圧が増加することになる。したがって、本実施形態1のように、Nチャネル型トランジスタN11〜N13およびPチャネル型トランジスタP11〜P13の基板端子はを、全てソース端子に接続して、Vbs=0とすることが望ましい。   Therefore, when the substrate terminals of the N-channel transistors N11 to N13 constituting the output circuit of the present invention are connected to the ground potential and the substrate terminals of the P-channel transistors P11 to P13 are connected to the power supply voltage, the first intermediate If the voltage Vref1 and the second intermediate voltage Vref2 are set without considering the influence of the substrate / source voltage Vbs, the amplitude of the signal output to the connection points A to D decreases, and the transistors N11, N13, The voltage applied between the source / drain of P11 and P13 increases by the threshold voltage due to the influence of the substrate / source voltage Vbs. Further, when the first intermediate voltage Vref1 and the second intermediate voltage Vref2 are set in consideration of the influence of the substrate / source voltage Vbs, the gate / drain voltages of the transistors N11, N13, P11 and P13 and The gate / source voltage will increase. Therefore, as in the first embodiment, it is desirable that the substrate terminals of the N-channel transistors N11 to N13 and the P-channel transistors P11 to P13 are all connected to the source terminals so that Vbs = 0.

以上説明したように、本実施形態1の出力回路によれば、Nチャネル型トランジスタN11およびN13のゲート端子に印加される第1の中間電圧Vref1を、電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧Vtnだけ高い電圧であるVref1=Vdd/2+Vtnに設定し、Pチャネル型トランジスタP11およびP13のゲート端子に印加される第2の中間電圧Vref2を、電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧Vtpだけ低い電圧であるVref2=Vdd/2−|Vtp|に設定することにより、出力回路を構成している各トランジスタの端子に印加される電圧を電源電圧の半分であるVdd/2程度に抑えることができる。したがって、トランジスタN11〜N13およびP11〜P13のソース/ドレイン間には電源電圧の半分の電圧であるVdd/2しか印加されないため、ソース/ドレイン間の耐圧が電源電圧の半分程度の低耐圧のトランジスタを用いて、出力回路を構成することができる。これによって、出力回路に高耐圧のトランジスタを使用する必要がなくなり、製造工程の増加によるコストアップを低減することができる。   As described above, according to the output circuit of the first embodiment, the first intermediate voltage Vref1 applied to the gate terminals of the N-channel transistors N11 and N13 is more than the threshold voltage Vtn than half of the power supply voltage Vdd. Is set to Vref1 = Vdd / 2 + Vtn, which is a higher voltage, and the second intermediate voltage Vref2 applied to the gate terminals of the P-channel transistors P11 and P13 is lower than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage Vtp. By setting Vref2 = Vdd / 2− | Vtp |, the voltage applied to the terminals of the transistors constituting the output circuit can be suppressed to about Vdd / 2, which is half the power supply voltage. Therefore, only Vdd / 2, which is half the power supply voltage, is applied between the sources / drains of the transistors N11 to N13 and P11 to P13, so that the low withstand voltage transistor whose breakdown voltage between the source and drain is about half of the power supply voltage. Can be used to configure an output circuit. As a result, it is not necessary to use a high-breakdown-voltage transistor in the output circuit, and the cost increase due to an increase in manufacturing steps can be reduced.

(実施形態2)
本実施形態2の出力回路は、図1に示す実施形態1の出力回路とほぼ同様であるが、異なる点は、出力回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製されたトランジスタ(SOI(Silicon On Insulator)構造)を用いている点である。
(Embodiment 2)
The output circuit of the second embodiment is substantially the same as the output circuit of the first embodiment shown in FIG. 1, except that the output circuit is manufactured on a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the output circuit. The transistor (SOI (Silicon On Insulator) structure) is used.

絶縁性表面を有する基板上にトランジスタを作製する方法としては、例えばSi基板中に酸素イオンを注入することによって埋め込み酸化膜層を形成したSOI基板上にトランジスタを作製する方法、表面に酸化膜を形成したSi基板と別のもう一枚のSi基板を貼り合わせて薄膜化することにより形成したSOI基板上にトランジスタを作製する方法、ガラスなどの絶縁性基板上にCVD装置などによりSi膜を形成(堆積)してトランジスタを作製する方法などが挙げられる。   As a method of manufacturing a transistor on a substrate having an insulating surface, for example, a method of manufacturing a transistor on an SOI substrate in which a buried oxide film layer is formed by implanting oxygen ions into a Si substrate, an oxide film is formed on the surface. A method of manufacturing a transistor on an SOI substrate formed by bonding a formed Si substrate and another Si substrate to form a thin film, and forming an Si film on an insulating substrate such as glass by a CVD apparatus or the like And a method for manufacturing a transistor by (deposition).

このように、表面に酸化膜を形成したSi基板と別のもう一枚のSi基板を貼り合わせて薄膜化するSOI基板を作成する方法について更に説明する。この作製方法の場合には、Si基板が2枚必要で、1枚は表面に酸化膜(SiO2)を形成(酸化膜の形成方法は熱酸化、CVDなど)しておく。このように表面に酸化膜(SiO2)を形成したSi基板と、もう1枚別のSi基板を、その酸化膜の上から貼り合わせる。貼り合わせたSi基板の片面(表面)のシリコン層を薄膜化(薄膜化の方法は研磨など)することにより、SOI基板を作製する。その薄膜化したシリコン層上にトランジスタを作製する。 In this manner, a method for producing an SOI substrate that is thinned by bonding another Si substrate having an oxide film formed on the surface thereof to another Si substrate will be further described. In the case of this manufacturing method, two Si substrates are required, and one has an oxide film (SiO 2 ) formed on the surface (the method for forming the oxide film is thermal oxidation, CVD, etc.). Thus, the Si substrate having the oxide film (SiO 2 ) formed on the surface and another Si substrate are bonded together from above the oxide film. An SOI substrate is manufactured by thinning the silicon layer on one side (front surface) of the bonded Si substrate (the method of thinning is polishing or the like). A transistor is formed on the thinned silicon layer.

LSIにおいて、信号伝播のためにトランジスタが充放電するべき負荷容量としては、ドレイン接合容量、ゲート容量および配線容量が挙げられる。このうち、ドレイン接合容量は、SOI構造にすることによって、通常のバルクSi基板を用いた場合と比較して、約1桁程度小さくなる。   In a LSI, examples of load capacitance that a transistor should charge and discharge for signal propagation include drain junction capacitance, gate capacitance, and wiring capacitance. Among these, the drain junction capacitance is reduced by about one digit by using the SOI structure as compared with the case of using a normal bulk Si substrate.

図3に示すように、SOIトランジスタのドレイン接合容量CJは、ドレイン/ボディ間容量CJLとドレイン/基板間容量CJVによって構成されている。ボディ領域の厚さは、CMOS用SOI基板では通常0.1μm以下であり、ドレイン−ボディ間の接合面積は極めて小さく、その接合容量CJLも小さい。   As shown in FIG. 3, the drain junction capacitance CJ of the SOI transistor is composed of a drain / body capacitance CJL and a drain / substrate capacitance CJV. The thickness of the body region is usually 0.1 μm or less in a CMOS SOI substrate, the junction area between the drain and the body is extremely small, and the junction capacitance CJL is also small.

また、接合容量CJVは、Siに比べて誘電率が1/3と小さいSi酸化膜からなる埋め込み酸化膜容量CJVBと、埋め込み酸化膜下に伸びた空乏層の容量CJVDの直列接続とによって構成されている。例えば、P型基板を用いたSOI基板に作製されたNチャネル型トランジスタでは、ドレイン層はn+型であるので、ドレイン電圧が0Vのときであっても、ドレイン層と基板とのフェルミ準位差の電位差が存在するため、埋め込み層の下に空乏層が形成されている。回路動作中のドレイン層の電位は0Vから電源電圧まで変化するが、いずれの電位でも埋め込み酸化膜下には空乏層が形成されていることになる。   The junction capacitance CJV is constituted by a series connection of a buried oxide film capacitance CJVB made of a Si oxide film having a dielectric constant as small as 1/3 of Si and a depletion layer capacitance CJVD extending under the buried oxide film. ing. For example, in an N-channel transistor manufactured on an SOI substrate using a P-type substrate, since the drain layer is n + type, even when the drain voltage is 0 V, the Fermi level difference between the drain layer and the substrate Therefore, a depletion layer is formed under the buried layer. During the operation of the circuit, the potential of the drain layer varies from 0 V to the power supply voltage, but a depletion layer is formed under the buried oxide film at any potential.

ドレイン層をゲート電極、埋め込み酸化膜をゲート酸化膜として測定した場合のゲート/基板間の容量−電圧特性では、負のゲート電圧が印加されると埋め込み酸化膜下には蓄積層が形成されて、埋め込み酸化膜容量CJVBが観測されるが、0V以上のゲート電圧が印加されると、埋め込み酸化膜下に空乏層が形成されて埋め込み酸化膜容量CJVBと空乏層容量CJVDが直列接続されるので、急激に容量が減少することになる。   In the capacitance-voltage characteristics between the gate and the substrate when the drain layer is measured as the gate electrode and the buried oxide film as the gate oxide film, when a negative gate voltage is applied, a storage layer is formed under the buried oxide film. The buried oxide film capacitance CJVB is observed. When a gate voltage of 0 V or higher is applied, a depletion layer is formed under the buried oxide film, and the buried oxide film capacitance CJVB and the depletion layer capacitance CJVD are connected in series. The capacity will decrease rapidly.

バルクSi基板では、トランジスタのドレイン接合容量CJは、ドレイン/ボディ間容量CJLとドレイン/基板間容量CJVとによって構成されている。SOI構造では、容量−電圧特性から分かるように、正の電圧に対して、電圧変化による空乏層容量値の変化が極めて小さく、CJはドレイン電圧にほとんど依存しない。これに対して、バルクSi基板を用いた場合には、ドレイン電圧VDの減少により、ドレインn+−p接合の空乏層幅が(Vbi+VD)1/2に比例して小さくなるために、接合容量CJが増大することになる。ここで、Vbiはビルトイン電圧である。   In the bulk Si substrate, the drain junction capacitance CJ of the transistor is constituted by a drain / body capacitance CJL and a drain / substrate capacitance CJV. In the SOI structure, as can be seen from the capacitance-voltage characteristics, the change in the depletion layer capacitance value due to the voltage change is very small with respect to the positive voltage, and CJ hardly depends on the drain voltage. On the other hand, when a bulk Si substrate is used, the drain voltage VD decreases, so that the depletion layer width of the drain n + -p junction decreases in proportion to (Vbi + VD) 1/2. CJ will increase. Here, Vbi is a built-in voltage.

以上では、Nチャネル型トランジスタのドレイン接合容量について説明したが、次に、Pチャネル型トランジスタの場合について考えてみる。P型基板を用いたSOI基板に作製されたPチャネル型トランジスタでは、ドレイン層はp+型であるため、ドレイン電圧が0Vのときには基板側はほとんどフラットバンド状態に近く、埋め込み酸化膜下には空乏層は形成されないことになる。しかしながら、わずかな正電圧がドレイン層に与えられることによって、空乏層が伸び始めることになる。回路動作中のPチャネル型トランジスタのドレイン層は、0Vから正の電源電圧まで変化しており、平均的には埋め込み酸化膜の下には空乏層が形成されている。したがって、Nチャネル型トランジスタと比較して、わずかに効果が小さくなるが、Pチャネル型トランジスタの場合にも、同様のドレイン接合容量低減効果があると考えられる。   Although the drain junction capacitance of the N-channel transistor has been described above, consider the case of a P-channel transistor. In a P-channel transistor manufactured on an SOI substrate using a P-type substrate, since the drain layer is p + type, when the drain voltage is 0 V, the substrate side is almost in a flat band state and is depleted under the buried oxide film. No layer will be formed. However, when a slight positive voltage is applied to the drain layer, the depletion layer starts to grow. The drain layer of the P-channel transistor during circuit operation changes from 0 V to a positive power supply voltage, and on average, a depletion layer is formed under the buried oxide film. Therefore, the effect is slightly smaller than that of the N-channel transistor, but it is considered that the drain-channel capacitance reduction effect is similar in the case of the P-channel transistor.

以上では、P型基板を用いたSOI基板上に作製されたNチャネル型トランジスタおよびPチャネル型トランジスタについて説明したが、N型基板を用いたSOI基板上に作製されたNチャネル型トランジスタおよびPチャネル型トランジスタについても、同様であるため、ここでは説明を省略する。   Although the N-channel transistor and the P-channel transistor manufactured on the SOI substrate using the P-type substrate have been described above, the N-channel transistor and the P-channel transistor manufactured on the SOI substrate using the N-type substrate have been described. Since the same applies to the type transistor, the description thereof is omitted here.

以上説明したように、本発明によれば、絶縁性表面を有する基板上に作製されたトランジスタを用いることによって、バルクSi基板を用いた場合に比べて、ドレイン接合容量が約1桁程度小さくなる。したがって、出力回路を構成するトランジスタの動作速度が向上され、遅延時間を短くすることができる。これによって、ソース/ドレイン間に耐圧以上の電圧が印加される時間を短くすることができるため、トランジスタの劣化を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, by using a transistor manufactured on a substrate having an insulating surface, the drain junction capacitance is reduced by about an order of magnitude compared to the case of using a bulk Si substrate. . Therefore, the operation speed of the transistors constituting the output circuit is improved, and the delay time can be shortened. Accordingly, the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source / drain can be shortened, so that deterioration of the transistor can be suppressed.

(実施形態3)
図4は、本実施形態3の出力回路の構成を示す回路図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the output circuit of the third embodiment.

本実施形態3の出力回路は、図1に示す実施形態1の出力回路とほぼ同様であるが、出力回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型のトランジスタを用いているため、基板端子(ボディコンタクト)が設けられていない。   The output circuit of the third embodiment is substantially the same as the output circuit of the first embodiment shown in FIG. 1, but a fully depleted type manufactured on a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the output circuit. Therefore, the substrate terminal (body contact) is not provided.

部分空乏化トランジスタでは、インパクトイオン化現象に関係した場合、ゲートのオン/オフによる多数キャリアの再分布現象に関係した場合、およびチャージポンピング現象に関係した場合という3種類の動的な基板浮遊効果が現れる。したがって、ボディ電位を固定するためにボディコンタクトを設ける必要がある。しかしながら、完全空乏化型トランジスタでは、このような現象は見られないため、ボディコンタクトを設ける必要がない。以下に、その理由について詳細に説明する。   In the partially depleted transistor, there are three types of dynamic substrate floating effects, which are related to the impact ionization phenomenon, the case related to the redistribution of majority carriers due to on / off of the gate, and the case related to the charge pumping phenomenon. appear. Therefore, it is necessary to provide a body contact in order to fix the body potential. However, in a fully depleted transistor, such a phenomenon is not observed, so that it is not necessary to provide a body contact. The reason will be described in detail below.

まず、インパクトイオン化現象に関係した動的な基板浮遊効果について説明する。   First, the dynamic substrate floating effect related to the impact ionization phenomenon will be described.

完全空乏化トランジスタの方が、部分空乏型トランジスタよりもボディ領域の厚さが薄くなっている。例えば、部分空乏型トランジスタではボディ領域の厚さは100nm程度であり、完全空乏型トランジスタではボディ領域の厚さは50nm程度である。このため、部分空乏型トランジスタでは、ボディ領域の底部で空乏化されていない中性領域が存在するが、完全空乏型トランジスタでは、オン状態のときにもオフ状態のときにも、ボディ領域全体が空乏化されている。この違いによって、部分空乏型トランジスタと完全空乏型トランジスタとで、ボディ領域内の電位分布に差が生じる。   A fully depleted transistor has a thinner body region than a partially depleted transistor. For example, a partially depleted transistor has a body region thickness of about 100 nm, and a fully depleted transistor has a body region thickness of about 50 nm. For this reason, in a partially depleted transistor, there is a neutral region that is not depleted at the bottom of the body region, but in a fully depleted transistor, the entire body region is both in the on state and in the off state. It is depleted. This difference causes a difference in potential distribution in the body region between the partially depleted transistor and the fully depleted transistor.

完全空乏化トランジスタでは、深さ方向に向かってボディ領域全体が電位勾配を有しており、埋め込み酸化膜内へもゲート電界が入り込んでいる。これに対して、部分空乏化トランジスタでは、ゲート電界効果はボディ領域内に止まっており、電位勾配のない中性領域がボディ領域底部に存在している。したがって、ボディ領域の表面と底部との電位差は部分空乏型トランジスタの方が完全空乏化トランジスタよりも大きく、ボディ領域底部付近における、正孔に対するソース/ボディ間の電位障壁は、部分空乏化トランジスタの方が完全空乏化トランジスタより高くなる。   In a fully depleted transistor, the entire body region has a potential gradient in the depth direction, and a gate electric field enters the buried oxide film. On the other hand, in the partially depleted transistor, the gate field effect stops in the body region, and a neutral region without a potential gradient exists at the bottom of the body region. Therefore, the potential difference between the surface and the bottom of the body region is larger in the partially depleted transistor than in the fully depleted transistor, and the potential barrier between the source / body for holes near the bottom of the body region is that of the partially depleted transistor. Is higher than a fully depleted transistor.

このような正孔に対する電位障壁高さの差によって、ボディ領域内に存在し得る正孔数に差が生じる。この正孔は、インパクトイオン化によって生成されたものである。Nチャネル型トランジスタの動作中に、チャネル電子がドレイン付近における高電界領域を通過する際に、電界からエネルギーを得た高エネルギー電子がSiの荷電子と衝突し、インパクトイオン化によって電子と正孔が発生する。この際、完全空乏化トランジスタより電位障壁の高さが高い部分空乏型トランジスタでは、より多くの正孔がボディ領域に蓄積されることになる。したがって、部分空乏型トランジスタでは、ゲートがオンに変わるときのボディ電位がより大きな正電位に上昇していることになり、ゲート信号入力直後からドレイン電流の増加が見られる。この現象は、信号の周期が短いほど顕著に現れ、ドレイン電圧が大きいほど顕著に現れる。   Due to such a difference in potential barrier height with respect to holes, a difference occurs in the number of holes that can exist in the body region. These holes are generated by impact ionization. During the operation of the N-channel transistor, when the channel electrons pass through the high electric field region near the drain, the high energy electrons gaining energy from the electric field collide with Si valence electrons, and the impact ions cause the electrons and holes. appear. At this time, in the partially depleted transistor having a higher potential barrier than the fully depleted transistor, more holes are accumulated in the body region. Therefore, in the partially depleted transistor, the body potential when the gate is turned on is increased to a larger positive potential, and an increase in drain current is observed immediately after the gate signal is input. This phenomenon becomes more prominent as the signal period is shorter, and becomes more prominent as the drain voltage is larger.

次に、ゲートのオン/オフによる多数キャリアの再分布現象に関係した動的な基板浮遊効果について説明する。ここでは、Nチャネル型トランジスタを例として説明する。   Next, the dynamic substrate floating effect related to the redistribution phenomenon of majority carriers due to on / off of the gate will be described. Here, an N-channel transistor will be described as an example.

部分空乏型トランジスタの場合には、ゲートがオフからオンに変わるとチャネル空乏層幅が伸び、伸びた領域に存在していた正孔(多数キャリア)が排除されて、ソース側に流出する。引き続いて、ゲートがオフに変わるとチャネル空乏層幅が縮小して中性領域になるため、必要な正孔(多数キャリア)がソース側から逆方向接合電流として供給される。このとき、ソース接合における正孔の流出・供給能力とチャネル空乏層の伸縮による正孔の排除・再帰量のバランスによって、ボディ領域内の正孔数に過不足が生じてボディ電位が変化する。ソース接合におけるボディ領域からの正孔流出はソース接合の順方向電流であり、正孔のボディ領域への供給はソース接合の逆方向電流である。   In the case of a partially depleted transistor, the channel depletion layer width increases when the gate changes from off to on, and holes (majority carriers) present in the extended region are eliminated and flow out to the source side. Subsequently, when the gate is turned off, the channel depletion layer width is reduced to a neutral region, so that necessary holes (majority carriers) are supplied as a reverse junction current from the source side. At this time, due to the balance between the hole outflow / supply capability at the source junction and the elimination / recursion amount of holes due to expansion and contraction of the channel depletion layer, the number of holes in the body region is excessive and insufficient, and the body potential changes. The hole outflow from the body region at the source junction is the forward current of the source junction, and the supply of holes to the body region is the reverse current of the source junction.

したがって、良好なソース接合が形成されている場合には、逆方向電流によるボディ領域への正孔流入の方が、多くの時間を要することになる。このため、ゲートを高速にオン/オフさせると、定常的にボディ領域内の正孔が不足することになる。この結果、ボディ電位が負となり、しきい値電圧が増加して、ドレイン電流の減少を引き起こすことになる。このような効果は、ボディ領域全体が空乏化されている完全空乏化トランジスタでは現れない。   Therefore, when a good source junction is formed, it takes more time to inject holes into the body region due to a reverse current. For this reason, when the gate is turned on / off at a high speed, holes in the body region are constantly insufficient. As a result, the body potential becomes negative, the threshold voltage increases, and the drain current decreases. Such an effect does not appear in a fully depleted transistor in which the entire body region is depleted.

最後に、チャージポンピング現象に関係した動的な基板浮遊効果について説明する。   Finally, the dynamic substrate floating effect related to the charge pumping phenomenon will be described.

チャージポンピング現象とは、ゲート電圧が急峻にオフされたときに、反転層内のキャリアの大部分はドレインやソース側に流出されるが、一部のキャリアが取り残されてボディ領域内に注入されたり、または、ゲート酸化膜とボディ領域との界面に存在する界面準位にトラップされていたキャリアが、ゲートのオフ時にボディ領域へ注入されたりすることである。この結果、例えばNチャネル型トランジスタの場合には、ボディ領域が負電位になり、しきい値電圧が増大してドレイン電流が減少することになる。   The charge pumping phenomenon is that when the gate voltage is sharply turned off, most of the carriers in the inversion layer flow out to the drain or source side, but some of the carriers are left behind and injected into the body region. Alternatively, carriers trapped at the interface state existing at the interface between the gate oxide film and the body region are injected into the body region when the gate is turned off. As a result, for example, in the case of an N-channel transistor, the body region becomes a negative potential, the threshold voltage increases, and the drain current decreases.

本実施形態3の出力回路を構成しているトランジスタは、完全空乏型トランジスタであるため、部分空乏型トランジスタで見られるような動的な基板浮遊効果は見られない。したいがって、動的な基板浮遊効果を抑制するためのボディコンタクトを設ける必要がなくなり、素子の占有面積が大きくなることを防ぐことができるため、レイアウト設計上での制約が緩和されることになる。   Since the transistors constituting the output circuit of the third embodiment are fully depleted transistors, the dynamic substrate floating effect as seen in partially depleted transistors is not observed. Therefore, it is not necessary to provide a body contact for suppressing the dynamic substrate floating effect, and it is possible to prevent an increase in the area occupied by the element, thereby relaxing the constraints on the layout design. become.

ところで、完全空乏型トランジスタでは、ソース・ボディ・ドレインをエミッタ・ベース・コレクタとする寄生バイポーラ効果が生じやすいため、ソース/ドレイン間耐圧VDSが小さいという欠点がある。しかしながら、本実施形態3の出力回路では、Nチャネル型トランジスタN11およびN13のゲート電極に印加される第1の中間電位Vref1が電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVref1=Vdd/2+Vtnに、Pチャネル型トランジスタP11およびP13のゲート電極に印加される第2の中間電位Vref2が電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧であるVref2=Vdd/2−|Vtp|に設定されているため、各トランジスタのソース端子からは電源電圧の半分の振幅の信号しか出力されない。   By the way, in a fully depleted transistor, a parasitic bipolar effect in which the source, body and drain are used as the emitter, base and collector is likely to occur, so that the source / drain breakdown voltage VDS is small. However, in the output circuit of the third embodiment, the first intermediate potential Vref1 applied to the gate electrodes of the N-channel transistors N11 and N13 is a voltage higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage Vref1 = Vdd. At / 2 + Vtn, the second intermediate potential Vref2 applied to the gate electrodes of the P-channel transistors P11 and P13 is Vref2 = Vdd / 2− | Vtp |, which is a voltage lower than half the power supply voltage by the threshold voltage. Since it is set, only a signal having an amplitude half the power supply voltage is output from the source terminal of each transistor.

これに対して、Nチャネル型トランジスタN11およびN13並びにPチャネル型トランジスタP11およびP13のゲート電極に印加される中間電位が電源電圧の半分であるVdd/2に設定された場合には、Nチャネル型トランジスタのソース端子には電源電圧よりもしきい値電圧分だけ低い電圧であるVdd/2−Vtnが出力され、Pチャネル型トランジスタのソース端子には電源電圧よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+|Vtp|が出力される。   On the other hand, when the intermediate potential applied to the gate electrodes of the N-channel transistors N11 and N13 and the P-channel transistors P11 and P13 is set to Vdd / 2, which is half the power supply voltage, the N-channel transistors Vdd / 2-Vtn, which is a voltage lower than the power supply voltage, is output to the source terminal of the transistor, and the source terminal of the P-channel transistor is a voltage higher than the power supply voltage by the threshold voltage. Vdd / 2 + | Vtp | is output.

したがって、本実施形態3によれば、トランジスタのしきい値電圧分だけソース/ドレイン間に印加される電圧を低減することができるため、ソース/ドレイン間耐圧が低い完全空乏型トランジスタに対しても有効である。   Therefore, according to the third embodiment, the voltage applied between the source and the drain can be reduced by the threshold voltage of the transistor. Therefore, even for a fully depleted transistor having a low withstand voltage between the source and drain. It is valid.

(実施形態4)
本実施形態4の出力回路は、上記実施形態1〜3のいずれの構成についても適用することができるため、ここでは図1に示す回路図を用いて説明する。
(Embodiment 4)
Since the output circuit of the fourth embodiment can be applied to any of the configurations of the first to third embodiments, the output circuit will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG.

本実施形態4において、本発明の出力回路を構成しているトランジスタのチャネル幅について、第1のNチャネル型トランジスタN11および第1のPチャネル型トランジスタP11のチャネル幅は、第2のNチャネル型トランジスタN12、第3のNチャネル型トランジスタN13、第2のPチャネル型トランジスタP12および第3のPチャネル型トランジスタP13の各チャネル幅よりも大きく設定されている。以下に、その理由について説明する。   In the fourth embodiment, regarding the channel width of the transistors constituting the output circuit of the present invention, the channel widths of the first N-channel transistor N11 and the first P-channel transistor P11 are the second N-channel transistors. The channel width of each of the transistor N12, the third N-channel transistor N13, the second P-channel transistor P12, and the third P-channel transistor P13 is set larger. The reason will be described below.

まず、本発明の出力回路を構成しているトランジスタのチャネル幅を全て同じ大きさに設定した場合について説明する。   First, the case where the channel widths of the transistors constituting the output circuit of the present invention are all set to the same size will be described.

図2(b)において、接続点Aの電圧Vaでは立上り時間の遅延時間が長くなっており、接続点Dの電圧Vdでは立下り時間の遅延時間が長くなっている。トランジスタN12、N13、P12およびP13は、電源電圧Vddと接地電位GNDとの間に直列接続されており、Nチャネル型トランジスタN12およびN13、またはPチャネル型トランジスタP12およびP13のうち、いずれか一方がON状態からOFF状態へと遷移していても、他方がOFF状態からON状態へと遷移していくため、遅延時間はあまり長くならない。   In FIG. 2B, the delay time of the rise time is long at the voltage Va at the connection point A, and the delay time of the fall time is long at the voltage Vd at the connection point D. The transistors N12, N13, P12 and P13 are connected in series between the power supply voltage Vdd and the ground potential GND, and one of the N-channel transistors N12 and N13 or the P-channel transistors P12 and P13 is Even if the transition is from the ON state to the OFF state, the delay time is not so long because the other transitions from the OFF state to the ON state.

しかしながら、トランジスタN11およびP11はトランスファーゲートとして機能しており、それぞれ単独で充放電が行なわれているため、ON状態からOFF状態へと遷移していくときには、遅延時間が長くなる。そのため、図2(d)に示すように、トランジスタN11およびP11のソース/ドレイン間では、信号の切り替わり時に電源電圧の半分であるVdd/2よりも大きな電圧が印加される時間が長くなる。   However, the transistors N11 and P11 function as transfer gates, and are charged and discharged independently, so that the delay time becomes long when transitioning from the ON state to the OFF state. Therefore, as shown in FIG. 2D, the time during which a voltage higher than Vdd / 2, which is half of the power supply voltage, is applied between the sources / drains of the transistors N11 and P11 becomes longer.

図5(a)〜図5(e)は、本実施形態4の出力回路を構成するトランジスタのチャネル幅を最適化するために、第1のNチャネル型トランジスタN11および第1のPチャネル型P11のチャネル幅を、第2のNチャネル型トランジスタN12、第3のNチャネル型トランジスタN13、第2のPチャネル型トランジスタP12および第3のPチャネル型トランジスタP13の各チャネル幅の1/2倍(点線)、等倍(実線)、2倍(二重線)に変化させたときの出力回路の動作波形図である。   FIGS. 5A to 5E show the first N-channel transistor N11 and the first P-channel transistor P11 in order to optimize the channel width of the transistors constituting the output circuit of the fourth embodiment. The channel width of the second N-channel transistor N12, the third N-channel transistor N13, the second P-channel transistor P12, and the third P-channel transistor P13 is ½ times the channel width ( It is an operation waveform diagram of the output circuit when changed to a dotted line), equal magnification (solid line), and double (double line).

図5(a)は出力信号Voutの波形を示し、図5(b)はトランジスタN11とN12との接続点Aの電圧VaおよびトランジスタP11とP12との接続点Dの電圧Vdを示し、図5(c)はトランジスタN12とN13との接続点Bの電圧VbおよびトランジスタP12とP13との接続点Cの電圧Vcを示している。また、図5(d)はトランジスタN11のソース/ドレイン間の電圧差Vin−VaおよびトランジスタP11のソース/ドレイン間の電圧差Vd−Voutを示し、図5(e)はトランジスタN13のソース/ドレイン間の電圧差Vout−VbおよびトランジスタP13のソース/ドレイン間の電圧差Vc−Voutを示している。   5A shows the waveform of the output signal Vout, and FIG. 5B shows the voltage Va at the connection point A between the transistors N11 and N12 and the voltage Vd at the connection point D between the transistors P11 and P12. (C) shows the voltage Vb at the connection point B between the transistors N12 and N13 and the voltage Vc at the connection point C between the transistors P12 and P13. FIG. 5D shows the voltage difference Vin−Va between the source and drain of the transistor N11 and the voltage difference Vd−Vout between the source and drain of the transistor P11. FIG. 5E shows the source / drain of the transistor N13. A voltage difference Vout−Vb between the source and the drain of the transistor P13 is shown.

図5(b)に示すように、トランジスタN11およびP11の各チャネル幅を、トランジスタN12、N13、P12およびP13の各チャネル幅の1/2倍〜2倍と大きくしていくに伴って、トランジスタN11およびP11の駆動能力が増大するため、トランジスタN11の立上り時間およびトランジスタP11の立下り時間が短くなっている。その結果、図5(d)に示すように、トランジスタN11およびP11のソース/ドレイン間に、電源電圧の半分であるVdd/2以上の電圧が印加される時間も短くなっている。   As shown in FIG. 5B, as the channel widths of the transistors N11 and P11 are increased to 1/2 to 2 times the channel widths of the transistors N12, N13, P12, and P13, the transistors Since the drive capability of N11 and P11 increases, the rise time of transistor N11 and the fall time of transistor P11 are shortened. As a result, as shown in FIG. 5D, the time during which a voltage of Vdd / 2 or higher, which is half the power supply voltage, is applied between the sources / drains of the transistors N11 and P11 is also shortened.

以上説明したように、本発明の出力回路を構成しているトランジスタについて、トランジスタN11およびP11のチャネル幅を、トランジスタN12、N13、P12およびP13のチャネル幅よりも大きくすることによって、トランジスタN11およびP11のソース/ドレイン間に対して、信号の切り替わり時に電源電圧の半分であるVdd/2以上の電圧が印加される時間を短くすることができるため、トランジスタN11およびP11の劣化を抑制することができる。   As described above, for the transistors constituting the output circuit of the present invention, the transistors N11 and P11 are made larger by making the channel widths of the transistors N11 and P11 larger than the channel widths of the transistors N12, N13, P12 and P13. The time during which a voltage of Vdd / 2 or more, which is half of the power supply voltage, is applied to the source / drain of the transistor can be shortened, so that deterioration of the transistors N11 and P11 can be suppressed. .

(実施形態5)
図6は、本実施形態5のレベルシフト回路の構成を示す回路図である。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the level shift circuit according to the fifth embodiment.

図6において、このレベルシフト回路は、電源電圧Vddおよび接地電位GNDの間に直列に接続された第1のNチャネル型トランジスタN21および第2のNチャネル型トランジスタN22と、第1のPチャネル型トランジスタP21および第2のPチャネル型トランジスタP22とを有している。   In FIG. 6, this level shift circuit includes a first N-channel transistor N21 and a second N-channel transistor N22 connected in series between a power supply voltage Vdd and a ground potential GND, and a first P-channel transistor. It has a transistor P21 and a second P-channel transistor P22.

また、上記実施形態1でも説明したように、基板/ソース間Vbsによってしきい値電圧Vthが変動するのを防ぐため、Nチャネル型トランジスタN21およびN22とPチャネル型トランジスタP21およびP22の基板端子は、全てソース端子に接続されている。   Further, as described in the first embodiment, in order to prevent the threshold voltage Vth from fluctuating due to the substrate / source Vbs, the substrate terminals of the N-channel transistors N21 and N22 and the P-channel transistors P21 and P22 are Are all connected to the source terminals.

Nチャネル型トランジスタN21のゲート端子には第1の入力信号Vin1が入力され、ドレイン端子はNチャネル型トランジスタN22のソース端子に接続され、ソース端子は接地電位GNDの供給端に接続されている。   The first input signal Vin1 is input to the gate terminal of the N-channel transistor N21, the drain terminal is connected to the source terminal of the N-channel transistor N22, and the source terminal is connected to the supply terminal of the ground potential GND.

Pチャネル型トランジスタP21のゲート端子には第2の入力信号Vin2が入力され、ドレイン端子はPチャネル型トランジスタP22のソース端子に接続され、ソース端子には電源電圧Vddの供給端が印加されている。   The second input signal Vin2 is input to the gate terminal of the P-channel transistor P21, the drain terminal is connected to the source terminal of the P-channel transistor P22, and the supply terminal of the power supply voltage Vdd is applied to the source terminal. .

Nチャネル型トランジスタN22のゲート端子には第1の中間電圧Vref1が印加されている。   The first intermediate voltage Vref1 is applied to the gate terminal of the N-channel transistor N22.

Pチャネル型トランジスタP22のゲート端子には第2の中間電圧Vref2が印加され、ドレイン端子はNチャネル型トランジスタ22のドレイン端子と共通に接続されて出力端子Voutに接続されている。   The second intermediate voltage Vref2 is applied to the gate terminal of the P-channel transistor P22, and the drain terminal is connected in common with the drain terminal of the N-channel transistor 22 and is connected to the output terminal Vout.

第1の入力信号Vin1は、Lowレベルが接地電位GNDで、Highレベルが電源電圧の半分であるVdd/2の信号である。また、第2の入力信号Vin2は、Lowレベルが電源電圧の半分であるVdd/2で、Highレベルが電源電圧Vddの信号である。   The first input signal Vin1 is a Vdd / 2 signal whose Low level is the ground potential GND and whose High level is half of the power supply voltage. The second input signal Vin2 is a signal having a low level of Vdd / 2, which is half of the power supply voltage, and a high level of the power supply voltage Vdd.

第1の中間電圧Vref1は、電源電圧Vddと接地電位GNDとの電位差の半分にNチャネル型トランジスタのしきい値電圧Vtnを加えた電圧であり、Vref1=Vdd/2+Vtnとなっている。また、第2の中間電圧Vref2は、電源電圧Vddと接地電位GNDとの電位差の半分からPチャネル型トランジスタのしきい値電圧の絶対値|Vtp|を引いた電圧であり、Vref2=Vdd/2−|Vtp|となっている。一例として、例えばVdd=10V、Vtn=1V、Vtp=− 1Vとすると、Vref1=10/2+1=6V、Vref2=10/2−|−1|= 4Vとなる。   The first intermediate voltage Vref1 is a voltage obtained by adding the threshold voltage Vtn of the N-channel transistor to half the potential difference between the power supply voltage Vdd and the ground potential GND, and Vref1 = Vdd / 2 + Vtn. The second intermediate voltage Vref2 is a voltage obtained by subtracting the absolute value | Vtp | of the threshold voltage of the P-channel transistor from half the potential difference between the power supply voltage Vdd and the ground potential GND, and Vref2 = Vdd / 2. − | Vtp |. As an example, if Vdd = 10V, Vtn = 1V, and Vtp = −1V, then Vref1 = 10/2 + 1 = 6V and Vref2 = 10 / 2− | −1 | = 4V.

次に、本実施形態5のレベルシフト回路の動作について説明する。   Next, the operation of the level shift circuit according to the fifth embodiment will be described.

図6に示すレベルシフト回路を動作させたときの波形図は、図2(a)、(c)および(e)と概ね同様であるため、以下では、図6、図2(a)、(c)および(e)を参照しながら、NチャネルトランジスタN21およびN22とPチャネルトランジスタP21およびP22との動作について説明する。なお、図2(a)ではVinのHighレベルがVdd、Lowレベルが0となっているが、本実施形態5ではVin1は0〜Vdd/2、Vin2はVdd/2〜Vddの間で変化する。   Waveform diagrams when the level shift circuit shown in FIG. 6 is operated are substantially the same as those shown in FIGS. 2A, 2C, and 2E. Therefore, in the following, FIGS. The operations of the N channel transistors N21 and N22 and the P channel transistors P21 and P22 will be described with reference to c) and (e). In FIG. 2A, the high level of Vin is Vdd and the low level is 0. However, in the fifth embodiment, Vin1 varies between 0 and Vdd / 2, and Vin2 varies between Vdd / 2 and Vdd. .

図2(a)に示すように、時間T1において、第1の入力信号Vin1がLowレベル(Vin1=0)のとき、第2の入力信号Vin2もLowレベル(Vin2=Vdd/2)である。ここで、トランジスタN21はVg(N21)=0、Vs(N21)=0よりVg(N21)−Vs(N21)<VtnであるためにOFF状態であり、トランジスタP21はVg(P21)=Vdd/2、Vs(P21)=VddよりVs(P21)−Vg(P21)>|Vtp|であるためにON状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点CはプルアップされてVc=Vddとなる。   As shown in FIG. 2A, when the first input signal Vin1 is at the low level (Vin1 = 0) at time T1, the second input signal Vin2 is also at the low level (Vin2 = Vdd / 2). Here, since Vg (N21) = 0 and Vs (N21) = 0, Vg (N21) −Vs (N21) <Vtn, the transistor N21 is in the OFF state, and the transistor P21 is Vg (P21) = Vdd / 2. Since Vs (P21) -Vg (P21)> | Vtp | from Vs (P21) = Vdd, it is in the ON state. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point C is pulled up to Vc = Vdd.

このとき、トランジスタP22は、Vg(P22)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vs(P22)=Vc=Vddより、Vs(P22)−Vg(P22)>|Vtp|となるため、ON状態となる。よって、図2(a)に示すように、出力信号VoutもプルアップされてVout=Vddとなる。また、トランジスタN22は、Vg(N22)=Vref1=Vdd/2+Vtn、Vd(N22)=Vout=Vddより、Vg(N22)−Vd(N22)<Vtnとなるため、OFF状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Bの電圧VbはVb=Vdd/2に保持される。   At this time, since the transistor P22 is Vg (P22) = Vref2 = Vdd / 2− | Vtp | and Vs (P22) = Vc = Vdd, Vs (P22) −Vg (P22)> | Vtp | It becomes a state. Therefore, as shown in FIG. 2A, the output signal Vout is also pulled up to Vout = Vdd. Further, since Vg (N22) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N22) = Vout = Vdd, Vg (N22) −Vd (N22) <Vtn, the transistor N22 is turned off. Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vb at the connection point B is held at Vb = Vdd / 2.

時間T2において、図2(a)に示すように、第1の入力信号Vin1がLow→HighレベルUVin1:0→Vdd/2)に変化するとき、第2の入力信号もLow→Highレベル(Vin2:Vdd/2→Vdd)に変化する。ここで、トランジスタN21は、Vg(N21)<Vs(N21)+Vtn=Vtnの間はOFF状態であり、トランジスタN22もVg(N22)=Vdd/2+Vtn、Vd(N22)=Vout=VddよりVd(N22)−Vg(N22)<Vtnとなるため、OFF状態である。   At time T2, as shown in FIG. 2A, when the first input signal Vin1 changes from Low → High level UVin1: 0 → Vdd / 2), the second input signal also changes from Low → High level (Vin2). : Vdd / 2 → Vdd). Here, the transistor N21 is in an OFF state while Vg (N21) <Vs (N21) + Vtn = Vtn, and the transistor N22 is also Vg (N22) = Vdd / 2 + Vtn, Vd (N22) = Vout = Vdd from Vd (N Since N22) −Vg (N22) <Vtn, the state is OFF.

図2(a)に示すように、第1の入力信号Vin1が増加していき、Vg(N21)>Vs(N21)+Vtn=Vtnとなると、トランジスタN21はON状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Bがプルダウンされ、0<Vb<Vdd/2の範囲の値となり、Vb:Vdd/2→0へと低下していく。それに伴って、トランジスタN22も動作を開始し始め、図2(a)に示すように、出力信号VoutがVddより低下し始める。トランジスタP21は、Vg(P21)<Vs(P21)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|の間はON状態であるが、トランジスタP22もVg(P22)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vd(P22)=Vout>Vdd/2の間はVd(P22)−Vg(P22)>|Vtp|となるためON状態である。よって、トランジスタN21およびN22もON状態であるため、図2(c)に示すように、接続点Cの電圧Vcも低下し始めて、Vdd/2<Vc<Vddの範囲の値となり、Vc:Vdd→Vdd/2へと低下していく。   As shown in FIG. 2A, when the first input signal Vin1 increases and Vg (N21)> Vs (N21) + Vtn = Vtn, the transistor N21 is turned on. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point B is pulled down to a value in the range of 0 <Vb <Vdd / 2, and decreases from Vb: Vdd / 2 → 0. Along with this, the transistor N22 also starts to operate, and the output signal Vout starts to drop below Vdd as shown in FIG. The transistor P21 is ON while Vg (P21) <Vs (P21) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, but the transistor P22 is also Vg (P22) = Vref2 = Vdd / 2− | Vtp | During Vd (P22) = Vout> Vdd / 2, Vd (P22) −Vg (P22)> | Vtp | is in the ON state. Therefore, since the transistors N21 and N22 are also in the ON state, as shown in FIG. 2C, the voltage Vc at the connection point C starts to decrease and becomes a value in the range of Vdd / 2 <Vc <Vdd, and Vc: Vdd → Decreases to Vdd / 2.

Vg(N21)>Vs(N21)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|となると、トランジスタP21はOFF状態となるため、図2(c)に示すように、接続点Cには電源電圧Vddが供給されなくなる。また、トランジスタP22は、Vd(P22)=Vout<Vdd/2となると、Vg(P22)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|よりVd(P22)−Vg(P22)<|Vtp|よりOFF状態となるため、図2(c)に示すように、接続点Cの電圧VcはVc=Vdd/2に保持される。トランジスタP21およびP22がOFF状態となり、トランジスタN21およびN22がON状態となると、図2(a)および図2(c)に示すように、出力電圧Voutおよび接続点Bの電圧Vbは低下していき、接地電位までプルダウンされる。   When Vg (N21)> Vs (N21) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, the transistor P21 is in an OFF state. Therefore, as illustrated in FIG. It will not be supplied. Further, when Vd (P22) = Vout <Vdd / 2, the transistor P22 is in an OFF state from Vg (P22) = Vref2 = Vdd / 2− || Vtp | from Vd (P22) −Vg (P22) <| Vtp |. Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vc at the connection point C is held at Vc = Vdd / 2. When the transistors P21 and P22 are turned off and the transistors N21 and N22 are turned on, the output voltage Vout and the voltage Vb at the connection point B decrease as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (c). Pulled down to ground potential.

時間T3において、図2(a)に示すように、第1の入力信号Vin1がHighレベル(Vin1=Vdd/2)のとき、第2の入力信号Vin2もHighレベル(Vin2=Vdd)となる。このため、トランジスタN21はVg(N21)=Vdd/2+Vtn、Vs(N21)=0よりVg(N21)−Vs(N21)>Vtnとなるため、ON状態である。また、トランジスタP21は、Vg(P21)=Vdd、Vs(P21)=VddよりVs(P21)−Vg(P21)<|Vtp|となるため OFF状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点BはプルダウンされてVb=0となる。   At time T3, as shown in FIG. 2A, when the first input signal Vin1 is at a high level (Vin1 = Vdd / 2), the second input signal Vin2 is also at a high level (Vin2 = Vdd). For this reason, the transistor N21 is in the ON state because Vg (N21) -Vs (N21)> Vtn from Vg (N21) = Vdd / 2 + Vtn and Vs (N21) = 0. The transistor P21 is in an OFF state because Vs (P21) −Vg (P21) <| Vtp | from Vg (P21) = Vdd and Vs (P21) = Vdd. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point B is pulled down to Vb = 0.

このとき、トランジスタN22は、Vg(N22)=Vdd/2+Vtn、Vs(N22)=Vb=0よりVg(N22)−Vs(N22)>Vtnとなるため、ON状態となる。よって、図2(a)に示すように、出力信号Voutもプルダウンされて、Vout=Vs(N22)=0となる。また、トランジスタP22は、Vg(P22)=Vdd/2−|Vtp|、Vs(P22)=Vdd/2よりVs(P22)−Vg(P22)=|Vtp|となるため、OFF状態となる。   At this time, the transistor N22 is in an ON state because Vg (N22) = Vdd / 2 + Vtn and Vs (N22) = Vb = 0 from Vg (N22) −Vs (N22)> Vtn. Therefore, as shown in FIG. 2A, the output signal Vout is also pulled down, and Vout = Vs (N22) = 0. Further, since Vg (P22) = Vdd / 2− | Vtp | and Vs (P22) = Vdd / 2, Vs (P22) −Vg (P22) = | Vtp |

時間T4において、図2(a)に示すように、第1の入力信号Vin1がHigh→Lowレベル(Vin1:Vdd/2→0)に変化するとき、第2の入力信号Vin2もHigh→Lowレベル(Vin2:Vdd→Vdd/2)に変化する。ここで、トランジスタP21は、Vg(P21)>Vs(P21)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|の間はOFF状態であり、トランジスタP22も、Vg(P22)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vd(P22)=Vout=0よりVd(P22)− Vg(P22)<|Vtp|で、OFF状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点Cの電圧VcもVc=Vdd/2に保持される。   At time T4, as shown in FIG. 2A, when the first input signal Vin1 changes from High → Low level (Vin1: Vdd / 2 → 0), the second input signal Vin2 is also High → Low level. (Vin2: Vdd → Vdd / 2). Here, the transistor P21 is in an OFF state between Vg (P21)> Vs (P21) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, and the transistor P22 also has Vg (P22) = Vref2 = Vdd / 2− || Since Vtp |, Vd (P22) = Vout = 0, Vd (P22) −Vg (P22) <| Vtp | Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vc at the connection point C is also held at Vc = Vdd / 2.

図2(a)に示すように、第2の入力信号Vin2が低下していき、Vg(P21)<Vs(P21)−|Vtp|=Vdd−|Vtp|となると、トランジスタP21はON状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Cがプルアップされ、Vdd/2<Vc<Vddの範囲の値となり、Vc:Vdd/2→Vddへと増加していく。それに伴って、トランジスタP22も動作を開始し始めて、図2(a)に示すように、出力信号Voutが接地電位より増加し始める。   As shown in FIG. 2A, when the second input signal Vin2 decreases and Vg (P21) <Vs (P21) − | Vtp | = Vdd− | Vtp |, the transistor P21 is turned on. Become. Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point C is pulled up to a value in the range of Vdd / 2 <Vc <Vdd, and increases from Vc: Vdd / 2 → Vdd. Along with this, the transistor P22 also starts to operate, and the output signal Vout starts to increase from the ground potential as shown in FIG.

トランジスタN21は、Vg(N21)>Vs(N21)+Vtn=Vtnの間はON状態であるが、トランジスタN22もVg(N22)=Vref2=Vdd/2+Vtn、Vd(N22)=Vout<Vdd/2の間はVg(N22)−Vd(N22)>Vtnとなるため、ON状態である。よって、トランジスタP21およびP22もON状態であるため、図2(c)に示すように、接続点Bの電圧Vb増加し始めて、0<Vb<Vdd/2の範囲の値となり、Vb:0→Vdd/2へと増加していく。Vg(N21)>Vs(N21)+Vtn=Vtnになると、トランジスタN21はOFF状態となるため、接続点Bは接地電位と非導通状態なる。また、トランジスタN22は、Vd(N22)=Vout>Vdd/2となると、Vg(N22)=Vref1=Vdd/2 +VtnよりVg(N22)−Vd(N22)<VtnとなるためOFF状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Bの電圧VbはVb=Vdd/2に保持される。   The transistor N21 is in an ON state while Vg (N21)> Vs (N21) + Vtn = Vtn, but the transistor N22 also has Vg (N22) = Vref2 = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N22) = Vout <Vdd / 2. Since Vg (N22) −Vd (N22)> Vtn, the ON state is established. Therefore, since the transistors P21 and P22 are also in the ON state, as shown in FIG. 2C, the voltage Vb at the connection point B starts to increase and becomes a value in the range of 0 <Vb <Vdd / 2, and Vb: 0 → It increases to Vdd / 2. When Vg (N21)> Vs (N21) + Vtn = Vtn, the transistor N21 is turned off, so that the connection point B becomes non-conductive with the ground potential. Further, when Vd (N22) = Vout> Vdd / 2, the transistor N22 is turned off because Vg (N22) −Vd (N22) <Vtn from Vg (N22) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn. Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vb at the connection point B is held at Vb = Vdd / 2.

時間T5において、図2(a)に示すように、第1の入力信号Vin1がLowレベル(Vin1=0)のとき、第2の入力信号Vin2もLowレベル(Vin2=Vdd/2)である。このため、トランジスタN21は、Vg(N21)=0、Vs(N21)=0よりVg(N21)−Vs(N21)<VtnとなるためOFF状態であり、トランジスタP21は、Vg(P21)=Vdd/2、Vs(P21)=VddよりVs(P21)−Vg(P21)>|Vtp|となるためON状態である。よって、図2(c)に示すように、接続点Cはプルアップされて、Vc=Vddとなる。   At time T5, as shown in FIG. 2A, when the first input signal Vin1 is at the low level (Vin1 = 0), the second input signal Vin2 is also at the low level (Vin2 = Vdd / 2). For this reason, the transistor N21 is in an OFF state because Vg (N21) −Vs (N21) <Vtn from Vg (N21) = 0 and Vs (N21) = 0, and the transistor P21 is Vg (P21) = Vdd. / 2, Vs (P21) = Vdd, so Vs (P21) −Vg (P21)> | Vtp | Therefore, as shown in FIG. 2C, the connection point C is pulled up to Vc = Vdd.

このとき、トランジスタP22は、Vg(P22)=Vref2=Vdd/2−|Vtp|、Vs(P22)=Vc=VddよりVs(P22)−Vg(P22)>|Vtp|であるため、ON状態となる。よって、図2(a)に示すように、出力信号Voutもプルアップされて、Vout=Vddとなる。また、トランジスタN22は、Vg(N22)=Vref1=Vdd/2+Vtn、Vd(N22)=Vout=Vddより、Vg(N22)−Vd(N22)<Vtnであるため、OFF状態となる。よって、図2(c)に示すように、接続点Bの電圧VbはVb=Vdd/2に保持される。   At this time, since the transistor P22 is Vg (P22) = Vref2 = Vdd / 2− | Vtp | and Vs (P22) = Vc = Vdd, Vs (P22) −Vg (P22)> | Vtp | It becomes. Therefore, as shown in FIG. 2A, the output signal Vout is also pulled up to satisfy Vout = Vdd. Further, since Vg (N22) = Vref1 = Vdd / 2 + Vtn and Vd (N22) = Vout = Vdd, Vg (N22) −Vd (N22) <Vtn, the transistor N22 is turned off. Therefore, as shown in FIG. 2C, the voltage Vb at the connection point B is held at Vb = Vdd / 2.

上述したように、本実施形態5のレベルシフト回路において、接続点BおよびCの電圧VbおよびVcは、0<Vb<Vdd/2、Vdd/2<Vc<Vddの範囲の値となり、振幅は電源電圧の半分であるVdd/2の信号が出力されている。   As described above, in the level shift circuit according to the fifth embodiment, the voltages Vb and Vc at the connection points B and C are in the range of 0 <Vb <Vdd / 2, Vdd / 2 <Vc <Vdd, and the amplitude is A Vdd / 2 signal that is half the power supply voltage is output.

また、各トランジスタN21、N22、P21およびP22のソース/ドレイン間には、入力信号Vinの立上り時および立下り時においてトランジスタN21、N22、P21およびP22がスイッチングするときに瞬間的に大きな電圧が印加されるものの、安定状態ではソース/ドレイン間に電源電圧の半分であるVdd/2の電圧しか印加されていない。よって、トランジスタN21、N22、P21およびP22のソース/ドレイン間耐圧が、電源電圧の半分であるVdd/2程度あれば、トランジスタが高電圧による破壊を受けることなく、レベルシフト回路を正常に動作させることが可能となる。   Further, a large voltage is instantaneously applied between the sources / drains of the transistors N21, N22, P21 and P22 when the transistors N21, N22, P21 and P22 are switched at the rise and fall of the input signal Vin. However, in a stable state, only a voltage of Vdd / 2, which is half of the power supply voltage, is applied between the source and drain. Therefore, if the source / drain breakdown voltage of the transistors N21, N22, P21 and P22 is about Vdd / 2 which is half the power supply voltage, the level shift circuit operates normally without being damaged by the high voltage. It becomes possible.

以上説明したように、本実施形態5のレベルシフト回路によれば、Nチャネル型トランジスタN22のゲート端子に印加される第1の中間電圧Vref1を、電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧Vtn分だけ高い電圧であるVref1=Vdd/2+Vtnに設定し、Pチャネル型トランジスタP22のゲート端子に印加される第2の中間電圧Vref2を、電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧Vtpだけ低い電圧であるVref2=Vdd/2−|Vtp|に設定することにより、レベルシフト回路を構成している各トランジスタの端子に印加される電圧を電源電圧の半分であるVdd/2程度に抑えることができる。よって、トランジスタN11、N12、P11およびP12のソース/ドレイン間には電源電圧の半分の電圧であるVdd/2しか印加されないため、ソース/ドレイン間の耐圧が電源電圧の半分程度の低耐圧のトランジスタを用いて、レベルシフト回路を構成することが可能である。これによって、レベルシフト回路に高耐圧のトランジスタを使用する必要がなくなり、製造工程の増加によるコストアップを低減することが可能である。   As described above, according to the level shift circuit of the fifth embodiment, the first intermediate voltage Vref1 applied to the gate terminal of the N-channel transistor N22 is equal to the threshold voltage Vtn than half the power supply voltage Vdd. The second intermediate voltage Vref2 applied to the gate terminal of the P-channel transistor P22 is lower than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage Vtp. By setting Vref2 = Vdd / 2− | Vtp |, the voltage applied to the terminals of the transistors constituting the level shift circuit can be suppressed to about Vdd / 2, which is half the power supply voltage. Therefore, since only Vdd / 2, which is half the power supply voltage, is applied between the sources / drains of the transistors N11, N12, P11 and P12, a low breakdown voltage transistor whose breakdown voltage between the source / drain is about half of the power supply voltage. Can be used to configure a level shift circuit. As a result, it is not necessary to use a high breakdown voltage transistor in the level shift circuit, and it is possible to reduce the cost increase due to an increase in the manufacturing process.

(実施形態6)
本実施形態6のレベルシフト回路は、図6に示す実施形態5のレベルシフト回路とほぼ同様であるが、異なる点は、レベルシフト回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製されたトランジスタ(SOI構造)を用いている点である。
(Embodiment 6)
The level shift circuit according to the sixth embodiment is substantially the same as the level shift circuit according to the fifth embodiment shown in FIG. 6 except that the transistors constituting the level shift circuit are on a substrate having an insulating surface. The transistor (SOI structure) manufactured in (1) is used.

上記実施形態2でも説明したように、LSIにおいて、信号伝播のためにトランジスタが充放電すべき負荷容量としては、ドレイン接合容量、ゲート容量および配線容量が挙げられる。このうち、ドレイン接合容量は、SOI構造にすることによって、通常のバルクSi基板を用いた場合と比較して約1桁程度小さくなる。したがって、レベルシフト回路を構成するトランジスタの動作速度が向上され、遅延時間を短くすることができる。これによって、ソース/ドレイン間に耐圧以上の電圧が印加される時間を短くすることができるため、トランジスタの劣化を抑制することができる。   As described in the second embodiment, in a LSI, a load capacitance that a transistor should charge and discharge for signal propagation includes a drain junction capacitance, a gate capacitance, and a wiring capacitance. Among these, the drain junction capacitance is reduced by about one digit by using the SOI structure as compared with the case of using a normal bulk Si substrate. Therefore, the operation speed of the transistors constituting the level shift circuit is improved, and the delay time can be shortened. Accordingly, the time during which a voltage higher than the withstand voltage is applied between the source / drain can be shortened, so that deterioration of the transistor can be suppressed.

(実施形態7)
図7は、本実施形態7のレベルシフト回路の構成を示す回路図である。
(Embodiment 7)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the level shift circuit according to the seventh embodiment.

本実施形態7のレベルシフト回路は、図6に示す実施形態5の出力回路とほぼ同様であるが、本発明のレベルシフト回路を構成しているトランジスタとして、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型のトランジスタを用いているため、基板端子(ボディコンタクト)が設けられていない。   The level shift circuit according to the seventh embodiment is substantially the same as the output circuit according to the fifth embodiment shown in FIG. 6, but is manufactured on a substrate having an insulating surface as a transistor constituting the level shift circuit according to the present invention. Since the fully depleted transistor is used, the substrate terminal (body contact) is not provided.

上記実施形態3でも説明したように、本実施形態7のレベルシフト回路を構成しているトランジスタは、完全空乏型トランジスタであるため、部分空乏型で見られるような動的な基板浮遊効果は見られない。したがって、動的な基板浮遊効果を抑制するためのボディコンタクトを設ける必要がなくなり、素子の占有面積が大きくなることを防ぐことができるため、レイアウト設計上での制約が緩和されることになる。   As described in the third embodiment, since the transistors constituting the level shift circuit of the seventh embodiment are fully depleted transistors, the dynamic substrate floating effect as seen in the partially depleted transistors is not observed. I can't. Therefore, it is not necessary to provide a body contact for suppressing the dynamic substrate floating effect, and it is possible to prevent an increase in the area occupied by the element, so that restrictions on layout design are eased.

ところで、完全空乏型トランジスタでは、ソース・ボディ・ドレインをエミッタ・ベース・コレクタとする寄生バイポーラ効果が生じやすいため、ソース/ドレイン間耐圧VDSが小さいという欠点がある。しかしながら、本実施形態7のレベルシフト回路では、Nチャネル型トランジスタN22のゲート電極に印加される第1の中間電位Vref1が電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVref1=Vdd/2+Vtnに、Pチャネル型トランジスタP23のゲート電極に印加される第2の中間電位Vref2が電源電圧の半分よりもしきい値電圧分だけ低い電圧であるVref2=Vdd/2−|Vtp|に設定されているため、各トランジスタのソース端子からは電源電圧の半分の振幅の信号しか出力されない。   By the way, in a fully depleted transistor, a parasitic bipolar effect in which the source, body and drain are used as the emitter, base and collector is likely to occur, so that the source / drain breakdown voltage VDS is small. However, in the level shift circuit according to the seventh embodiment, the first intermediate potential Vref1 applied to the gate electrode of the N-channel transistor N22 is Vref1 = Vdd / V, which is higher than the half of the power supply voltage by the threshold voltage. At 2 + Vtn, the second intermediate potential Vref2 applied to the gate electrode of the P-channel transistor P23 is set to Vref2 = Vdd / 2− | Vtp |, which is a voltage lower than the half of the power supply voltage by the threshold voltage. Therefore, only a signal having an amplitude half the power supply voltage is output from the source terminal of each transistor.

これに対して、Nチャネル型トランジスタN23およびPチャネル型トランジスタP23のゲート電極に印加される中間電位が電源電圧の半分であるVdd/2に設定された場合には、Nチャネル型トランジスタのソース端子には電源電圧よりもしきい値電圧分だけ低い電圧であるVdd/2−Vtnが出力され、Pチャネル型トランジスタのソース端子には電源電圧よりもしきい値電圧分だけ高い電圧であるVdd/2+|Vtp|が出力される。   On the other hand, when the intermediate potential applied to the gate electrodes of the N-channel transistor N23 and the P-channel transistor P23 is set to Vdd / 2, which is half the power supply voltage, the source terminal of the N-channel transistor Vdd / 2−Vtn, which is a voltage lower than the power supply voltage by the threshold voltage, is output, and Vdd / 2 + |, which is a voltage higher than the power supply voltage by the threshold voltage, is output to the source terminal of the P-channel transistor. Vtp | is output.

したがって、本実施形態7によれば、トランジスタのしきい値電圧分だけソース/ドレイン間に印加される電圧を低減することができるため、ソース/ドレイン間耐圧が低い完全空乏型トランジスタに対しても有効である。   Therefore, according to the seventh embodiment, since the voltage applied between the source and drain can be reduced by the threshold voltage of the transistor, it can be applied to a fully depleted transistor having a low source / drain breakdown voltage. It is valid.

以上により、上記実施形態1〜7によれば、Nチャネル型トランジスタN11およびN13のゲート端子に印加される第1の中間電圧Vref1を、電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧Vtnだけ高い電圧Vref1=Vdd/2+Vtnとし、Pチャネル型トランジスタP11およびP13のゲート端子に印加される第2の中間電圧Vref2を、電源電圧Vddの半分よりもしきい値電圧Vtpだけ低い電圧Vref2=Vdd/2−|Vtp|とすることにより、接続点A〜Dに出力される信号の振幅を電源電圧の半分であるVdd/2以下に抑えることができる。よって、各トランジスタのソース/ドレイン間の耐圧が電源電圧の半分程度であっても、トランジスタが劣化したり破壊したりすることなく、高振幅の信号を出力させることができる。   As described above, according to the first to seventh embodiments, the first intermediate voltage Vref1 applied to the gate terminals of the N-channel transistors N11 and N13 is the voltage Vref1 that is higher than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage Vtn. = Vdd / 2 + Vtn, and the second intermediate voltage Vref2 applied to the gate terminals of the P-channel transistors P11 and P13 is a voltage Vref2 = Vdd / 2− || Vtp lower than the half of the power supply voltage Vdd by the threshold voltage Vtp. By setting |, the amplitude of the signal output to the connection points A to D can be suppressed to Vdd / 2 or less, which is half of the power supply voltage. Therefore, even when the breakdown voltage between the source and drain of each transistor is about half of the power supply voltage, a signal with a high amplitude can be output without deterioration or destruction of the transistor.

トランジスタによって構成される出力回路およびレベルシフタ回路の分野において、高耐圧トランジスタを用いずに高振幅の信号を出力することができる。   In the field of an output circuit constituted by transistors and a level shifter circuit, a high-amplitude signal can be output without using a high voltage transistor.

本発明の実施形態1における出力回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the output circuit in Embodiment 1 of this invention. (a)〜(e)は図1の出力回路の動作を説明するための波形図である。(A)-(e) is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the output circuit of FIG. 本発明の実施形態2における出力回路のトランジスタのドレイン接合容量を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the drain junction capacity | capacitance of the transistor of the output circuit in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3における出力回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the output circuit in Embodiment 3 of this invention. (a)〜(e)は、本発明の実施形態4における出力回路の動作を説明するための波形図である。(A)-(e) is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the output circuit in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態5におけるレベルシフト回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the level shift circuit in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6におけるレベルシフト回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the level shift circuit in Embodiment 6 of this invention. 従来の出力回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the conventional output circuit. (a)〜(e)は、従来の出力回路の動作を説明するための波形図である。(A)-(e) is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the conventional output circuit.

符号の説明Explanation of symbols

N11〜N13、N21、N22 Nチャネル型トランジスタ
P11〜P13、P21、P22 Pチャネル型トランジスタ

N11 to N13, N21, N22 N channel type transistors P11 to P13, P21, P22 P channel type transistors

Claims (7)

電源電圧と同じ大きさの振幅を有する入力信号が入力され、該入力信号に応じて、該電源電圧と同じ大きさの振幅を有する出力信号を出力する出力回路において、
他方駆動端子に前記入力信号が入力され、御端子に第1の中間電位が印加されている第1の一方導電型トランジスタと、
制御端子が該第1の一方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第2の一方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が該第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第1の中間電位が印加されている第3の一方導電型トランジスタと、
他方駆動端子に前記入力信号が入力され、制御端子に第2の中間電位が印加されている第1の他方導電型トランジスタと、
制御端子が該第1の他方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が電源電圧供給端に接続されている第2の他方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が該第2の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第3の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に共通に接続されて出力端子となっている第3の他方導電型トランジスタとを有し、
前記第1〜第3の各一方導電型トランジスタおよび前記第1〜第3の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された部分空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、
前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されており、
前記第1〜第3の各一方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続され、前記第1〜第3の各他方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続されている、出力回路。
In an output circuit that receives an input signal having the same magnitude as the power supply voltage and outputs an output signal having the same magnitude as the power supply voltage in response to the input signal,
Is input the input signal to the other driving terminal, a first one conductivity type transistor in which the first intermediate potential is applied to the control terminal,
A second one-conductivity-type transistor having a control terminal connected to one drive terminal of the first one-conductivity-type transistor and one drive terminal connected to a ground potential supply terminal;
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of the one conductivity type the second transistor, and a third one conductivity type transistor to which the first intermediate potential to the control terminal is applied,
Is input the input signal to the other driving terminal, the first other conductivity type transistor in which the second intermediate potential is applied to the control terminal,
A second other conductivity type transistor having a control terminal connected to one drive terminal of the first other conductivity type transistor and one drive terminal connected to a power supply voltage supply terminal;
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of the other conductivity type transistor of the second control terminal and the second intermediate potential is applied to, in the other driving terminal other driving terminal of the third one conductivity type transistor A third other conductivity type transistor connected in common and serving as an output terminal,
Each of the first to third one-conductivity type transistors and each of the first to third other-conductivity type transistors is a partially depleted thin film transistor fabricated on a substrate having an insulating surface. A low breakdown voltage transistor whose breakdown voltage between the drive terminal and the other drive terminal is half of the power supply voltage;
The first intermediate potential is set to a threshold voltage higher by a voltage of the one conductivity type transistor than half of the power supply voltage, said second intermediate potential and the other conductivity type transistor than half of the supply voltage of which is set in absolute value of only low voltage of the threshold voltage,
One drive terminal and substrate terminal of each of the first to third one conductivity type transistors are connected, and one drive terminal and substrate terminal of each of the first to third other conductivity type transistors are connected. It is, output circuit.
電源電圧と同じ大きさの振幅を有する入力信号が入力され、該入力信号に応じて、該電源電圧と同じ大きさの振幅を有する出力信号を出力する出力回路において、
他方駆動端子に前記入力信号が入力され、御端子に第1の中間電位が印加されている第1の一方導電型トランジスタと、
制御端子が該第1の一方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第2の一方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が該第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第1の中間電位が印加されている第3の一方導電型トランジスタと、
他方駆動端子に前記入力信号が入力され、制御端子に第2の中間電位が印加されている第1の他方導電型トランジスタと、
制御端子が該第1の他方導電型トランジスタの一方駆動端子に接続され、一方駆動端子が電源電圧供給端に接続されている第2の他方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が該第2の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に前記第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第3の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に共通に接続されて出力端子となっている第3の他方導電型トランジスタとを有し、
前記第1〜第3の各一方導電型トランジスタおよび前記第1〜第3の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、
前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されている出力回路。
In an output circuit that receives an input signal having the same magnitude as the power supply voltage and outputs an output signal having the same magnitude as the power supply voltage in response to the input signal,
Is input the input signal to the other driving terminal, a first one conductivity type transistor in which the first intermediate potential is applied to the control terminal,
A second one-conductivity-type transistor having a control terminal connected to one drive terminal of the first one-conductivity-type transistor and one drive terminal connected to a ground potential supply terminal;
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of the one conductivity type the second transistor, and a third one conductivity type transistor to which the first intermediate potential to the control terminal is applied,
Is input the input signal to the other driving terminal, the first other conductivity type transistor in which the second intermediate potential is applied to the control terminal,
A second other conductivity type transistor having a control terminal connected to one drive terminal of the first other conductivity type transistor and one drive terminal connected to a power supply voltage supply terminal;
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of the other conductivity type transistor of the second control terminal and the second intermediate potential is applied to, in the other driving terminal other driving terminal of the third one conductivity type transistor A third other conductivity type transistor connected in common and serving as an output terminal,
Each of the first to third one-conductivity type transistors and the first to third other-conductivity type transistors is a fully depleted thin film transistor fabricated on a substrate having an insulating surface, A low breakdown voltage transistor whose breakdown voltage between the drive terminal and the other drive terminal is half of the power supply voltage;
The first intermediate potential is set to a threshold voltage higher by a voltage of the one conductivity type transistor than half of the power supply voltage, said second intermediate potential and the other conductivity type transistor than half of the supply voltage absolute value of which is lower is set to the voltage, the output circuit of the threshold voltage of the.
前記入力信号は、最小レベルが接地電位で最大レベルが電源電圧の信号である請求項1または2に記載の出力回路。 The output circuit according to claim 1 , wherein the input signal is a signal whose minimum level is a ground potential and whose maximum level is a power supply voltage. 前記第1の一方導電型トランジスタおよび前記第1の他方導電型トランジスタのチャネル幅は、少なくとも前記第2の一方導電型トランジスタおよび前記第2の他方導電型トランジスタの各チャネル幅よりも大きく設定されている請求項1〜3のいずれかに記載の出力回路。 Each channel width of said first one conductivity type transistor and the first other conductivity type transistor is set larger than the channel width of at least the second one conductivity type transistor and the second of the other conductivity type transistor The output circuit according to claim 1 . 第1の振幅を有する第1の入力信号と、該第1の入力信号と同じ第1の振幅を有し、信号の最小レベルが該第1の入力信号の最大レベルと同じレベルの第2の入力信号とが入力され、該第1の入力信号および第2の入力信号に応じて、該第1の振幅の2倍の大きさである第2の振幅を有する出力信号を出力するレベルシフト回路であって、
制御端子に前記第1の入力信号が印加され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第1の一方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が前記第1の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第1の中間電位が印加されている第2の一方導電型トランジスタと、
制御端子に前記第2の入力信号が印加され、一方駆動端子が電源電圧の供給端に接続されている第1の他方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が前記第1の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子と共通に接続されて出力端子となっている第2の他方導電型トランジスタとを有し、
前記第1および第2の各一方導電型トランジスタおよび前記第1および第2の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された部分空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、
前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されており、
前記第1および第2の各一方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続され、前記第1および第2の各他方導電型トランジスタのそれぞれの一方駆動端子と基板端子とが接続されている、レベルシフト回路。
A first input signal having a first amplitude and a second input having the same first amplitude as the first input signal, the minimum level of the signal being the same as the maximum level of the first input signal And a level shift circuit that outputs an output signal having a second amplitude that is twice the first amplitude in response to the first input signal and the second input signal. Because
Wherein the control terminal a first input signal is applied, whereas the first one conductivity type transistors that drive terminal is connected to the supply end of the ground potential,
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of said first one conductivity type transistor, and the first second one conductivity type transistors intermediate potential is applied to the control terminal,
Wherein the control terminal and the second input signal is applied, whereas a first of the other conductivity type transistors that drive terminal is connected to the supply terminal of the power supply voltage,
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of the first of the other conductivity type transistor, the control terminal and the second intermediate potential is applied to the common and the other driving terminal and the other driving terminal of the second one conductivity type transistor A second other conductivity type transistor connected to the output terminal and serving as an output terminal,
Each of the first and second one-conductivity type transistors and each of the first and second other-conductivity type transistors is a partially depleted thin film transistor fabricated on a substrate having an insulating surface. A low breakdown voltage transistor whose breakdown voltage between the drive terminal and the other drive terminal is half of the power supply voltage;
The first intermediate potential is set to a threshold voltage higher by a voltage of the one conductivity type transistor than half of the power supply voltage, said second intermediate potential the other conductivity type than half of the supply voltage It is set to a voltage that is lower by the absolute value of the threshold voltage of the transistor ,
One drive terminal and substrate terminal of each of the first and second one conductivity type transistors are connected, and one drive terminal and substrate terminal of each of the first and second other conductivity type transistors are connected. A level shift circuit.
第1の振幅を有する第1の入力信号と、該第1の入力信号と同じ第1の振幅を有し、信号の最小レベルが該第1の入力信号の最大レベルと同じレベルの第2の入力信号とが入力され、該第1の入力信号および第2の入力信号に応じて、該第1の振幅の2倍の大きさである第2の振幅を有する出力信号を出力するレベルシフト回路であって、
制御端子に前記第1の入力信号が印加され、一方駆動端子が接地電位の供給端に接続されている第1の一方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が前記第1の一方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第1の中間電位が印加されている第2の一方導電型トランジスタと、
制御端子に前記第2の入力信号が印加され、一方駆動端子が電源電圧の供給端に接続されている第1の他方導電型トランジスタと、
一方駆動端子が前記第1の他方導電型トランジスタの他方駆動端子に接続され、制御端子に第2の中間電位が印加され、他方駆動端子が前記第2の一方導電型トランジスタの他方駆動端子と共通に接続されて出力端子となっている第2の他方導電型トランジスタとを有し、
前記第1および第2の各一方導電型トランジスタおよび前記第1および第2の各他方導電型トランジスタは、それぞれ、絶縁性表面を有する基板上に作製された完全空乏型の薄膜トランジスタであって、一方駆動端子/他方駆動端子間の耐圧が前記電源電圧の半分の低耐圧トランジスタであり、
前記第1の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記一方導電型トランジスタのしきい値電圧分だけ高い電圧に設定され、前記第2の中間電位は前記電源電圧の半分よりも前記他方導電型トランジスタのしきい値電圧の絶対値分だけ低い電圧に設定されている、レベルシフト回路。
A first input signal having a first amplitude and a second input having the same first amplitude as the first input signal, the minimum level of the signal being the same as the maximum level of the first input signal And a level shift circuit that outputs an output signal having a second amplitude that is twice the first amplitude in response to the first input signal and the second input signal. Because
Wherein the control terminal a first input signal is applied, whereas the first one conductivity type transistors that drive terminal is connected to the supply end of the ground potential,
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of said first one conductivity type transistor, and the first second one conductivity type transistors intermediate potential is applied to the control terminal,
Wherein the control terminal and the second input signal is applied, whereas a first of the other conductivity type transistors that drive terminal is connected to the supply terminal of the power supply voltage,
On the other hand drive terminal connected to the other driving terminal of the first of the other conductivity type transistor, the control terminal and the second intermediate potential is applied to the common and the other driving terminal and the other driving terminal of the second one conductivity type transistor A second other conductivity type transistor connected to the output terminal and serving as an output terminal,
Each of the first and second one-conductivity type transistors and each of the first and second other-conductivity type transistors is a fully depleted thin film transistor fabricated on a substrate having an insulating surface. A low breakdown voltage transistor whose breakdown voltage between the drive terminal and the other drive terminal is half of the power supply voltage;
The first intermediate potential is set to a threshold voltage higher by a voltage of the one conductivity type transistor than half of the power supply voltage, said second intermediate potential the other conductivity type than half of the supply voltage A level shift circuit that is set to a voltage that is lower by the absolute value of the threshold voltage of the transistor.
前記第1の入力信号は、最小レベルが接地電位で最大レベルが前記電源電圧の半分の信号であり、前記第2の入力信号は、最小レベルが前記電源電圧の半分で最大レベルが前記電源電圧の信号である請求項5または6に記載のレベルシフト回路。
The first input signal, the minimum level is half the signal of the maximum level of the power supply voltage to the ground potential, said second input signal, the maximum level of the power supply voltage minimum level at half the supply voltage The level shift circuit according to claim 5 or 6 , wherein
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