JP4467959B2 - Digital switch and level conversion digital switch - Google Patents

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Description

本発明は、一般にデジタルロジックレベル変換に関し、特に、第1のロジック供給を有する回路と、この回路と異なるロジック供給を有する別の回路との間のデジタル切換およびロジックレベル変換を行うデジタルスイッチ、およびレベル変換デジタルスイッチに関する。 The present invention relates generally to digital logic level conversion, and more particularly to a digital switch that performs digital switching and logic level conversion between a circuit having a first logic supply and another circuit having a different logic supply from the circuit , and The present invention relates to a level conversion digital switch.

双方向スイッチのネットワークは、並列データインターフェースの特定のポートを分離または接続するためによく用いられる。このタイプのスイッチはまた、孤立データ線を分離または接続するためにも用いられることがある。このタイプのデバイスは、特に多数のスイッチが並列で用いられる場合「バススイッチ」と呼ばれることが多い。バススイッチは、特定のデバイスを分離させるのに有用であるだけでなく、1つ以上のデバイスが特定のバス接続を共有しているときにも用いることができる。この種の構成において、バススイッチは、例えば、多ポートメモリを作成するのに用いることができる。   Bidirectional switch networks are often used to isolate or connect specific ports of a parallel data interface. This type of switch may also be used to isolate or connect isolated data lines. This type of device is often referred to as a “bus switch”, especially when a large number of switches are used in parallel. A bus switch is not only useful for isolating a particular device, but can also be used when one or more devices share a particular bus connection. In this type of configuration, the bus switch can be used, for example, to create a multi-port memory.

バススイッチの別の一般的応用には、ライブ挿入(ホットプラグ)応用などがある。このような応用においてバススイッチ構成要素の望ましい特徴は、バススイッチは、バス信号を干渉すべきではなく、また、バススイッチ自体、いかなる損傷も受けるべきではないということである。この種のデバイスは、1つの出力に対して多数の入力(またはその逆)があるマルチプレクサまたはデマルチプレクサとして用いられることも考えられる。   Another common application of bus switches is live insertion (hot plug) application. A desirable feature of the bus switch component in such an application is that the bus switch should not interfere with the bus signal and the bus switch itself should not be damaged in any way. This type of device could also be used as a multiplexer or demultiplexer with multiple inputs for one output (or vice versa).

さらに、ますます多くの混合ロジックレベル回路が利用可能であるので、バススイッチは、第1のロジック供給を利用するシステムと第2のロジック供給で動作する第2のシステムとの間のロジックレベル変換を行う、便利で安価な方法である。当該分野で公知のように、低オン抵抗を有する高速双方向スイッチを1つのNMOSトランジスタによって実現することができる。1つの直列接続NMOSバススイッチは、入力電圧レベルをNMOSトランジスタのゲート電圧からその閾値電圧を引いた値によって決定される出力電圧レベルにレベル変換する。   In addition, since more and more mixed logic level circuits are available, the bus switch can translate logic levels between a system that utilizes a first logic supply and a second system that operates with a second logic supply. Is a convenient and cheap way to do. As is known in the art, a high speed bidirectional switch having a low on-resistance can be realized with a single NMOS transistor. One series-connected NMOS bus switch converts the input voltage level to an output voltage level determined by a value obtained by subtracting the threshold voltage from the gate voltage of the NMOS transistor.

この種の回路は、供給電圧が3.3Vまたは2.5Vであって、3.3Vと2.5Vとの間、または2.5Vと1.8Vとの間でレベル変換を行うとき、うまく機能する。上に挙げた例において、出力電圧は、第1のロジック供給電圧よりおよそ1つのVtn(NMOSトランジスタ閾値電圧)だけ低く、これは、第2のロジック供給電圧とほぼ等しい。1つのNMOS構造を用いると、入力電圧が、ゲート電圧マイナスNMOS閾値電圧(Vgate−Vtn)である限り、出力でのクランピングとなる。   This type of circuit works well when the supply voltage is 3.3V or 2.5V and level conversion is performed between 3.3V and 2.5V, or between 2.5V and 1.8V. Function. In the example given above, the output voltage is approximately one Vtn (NMOS transistor threshold voltage) lower than the first logic supply voltage, which is approximately equal to the second logic supply voltage. When one NMOS structure is used, as long as the input voltage is the gate voltage minus the NMOS threshold voltage (Vgate−Vtn), clamping is performed at the output.

供給電圧が3.3ボルトで動作するアナログ・デジタル変換器(ADC)を1.8ボルト供給を用いるデジタル信号プロセッサ(DSP)に接続することが望ましい場合がある。レベル変換ネットワークによって、この2つのデバイスは異なるロジック供給で動作しているが、インターフェースは可能である。適切なレベル変換を用いなければ、DSPの入力は電圧のオーバーストレスを受けたり、損傷の可能性がある。   It may be desirable to connect an analog to digital converter (ADC) operating at a supply voltage of 3.3 volts to a digital signal processor (DSP) using a 1.8 volt supply. The level translation network allows the two devices to operate with different logic supplies, but can interface. Without proper level translation, the DSP input can be overstressed or damaged.

しかし、3.3Vと1.8Vとの間での変換を行うとき、この直列接続のNMOSトランジスタは、この2つの異なる供給電圧の間の望ましいインターフェースをもはや提供することはできないということを考えなければならない。したがって、ロジック供給の差が、例えば、1つのステップのロジック供給電圧のような特定の閾値電圧を超えるときも、ロジックレベル変換を提供することができるレベル変換バススイッチが必要とされる。望ましいレベル変換スイッチは、最新の集積回路プロセスを用いて構築するのに簡単であるが、比較的小さな構成要素カウントを示し、ダイ領域が最小であり、電力供給電流を節約すべきである。   However, when converting between 3.3V and 1.8V, consider that this series connected NMOS transistor can no longer provide the desired interface between the two different supply voltages. I must. Therefore, there is a need for a level translation bus switch that can provide logic level translation even when the difference in logic supply exceeds a certain threshold voltage, such as a one-step logic supply voltage. The desired level translation switch is simple to build using modern integrated circuit processes, but should exhibit a relatively small component count, have minimal die area, and save power supply current.

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、比較的小さな構成要素カウントを示し、ダイ領域が最小であり、電力供給電流を節約するデジタルスイッチ、およびレベル変換デジタルスイッチを提供することを目的とする。 Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention has an object to provide a digital switch and a level conversion digital switch that exhibit a relatively small component count, have a minimum die area , and save power supply current. And

これらの要求およびその他の要求(上記課題の解決手段)は、NMOSトランジスタが、異なるロジック供給電圧を用いて動作する第1のシステムと第2のシステムとの間の切り換えおよびレベル変換を提供する本発明のレベル変換デジタルスイッチによって満たされる。第1のシステムの供給電圧が、第2のシステムの供給電圧より大きい場合、NMOSトランジスタのゲートは、第1のシステムのロジック供給電圧より低い電圧によって駆動される。   These and other requirements (a solution to the above problem) are books that provide switching and level conversion between a first system and a second system in which an NMOS transistor operates using different logic supply voltages. Filled by the inventive level conversion digital switch. If the supply voltage of the first system is greater than the supply voltage of the second system, the gate of the NMOS transistor is driven by a voltage lower than the logic supply voltage of the first system.

本発明のある局面によると、改良されたデジタルスイッチは、第1のロジック供給電圧で動作する第1のシステムと第2のロジック供給電圧で動作する第2のシステムとの間の双方向信号経路を提供する切り換え要素を含む。この改良は、切り換え要素のための制御電圧を供給する駆動回路を含み、制御電圧が第1のロジック供給電圧より低い。好ましくは、切り換え要素は、NMOSトランジスタを含み、第2のロジック供給電圧は、第1のロジック供給電圧より振幅が低く、駆動回路が、第1のロジック供給電圧より低い第2の供給電圧を生成する電圧選択部と、第2の供給電圧によって作動し、切り換え要素のための制御電圧を生成する制御部とを含む。電圧選択部は、デジタルスイッチ供給電圧に接続したドレインを有し、デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧をソースに供給するNMOSトランジスタを含む。 According to one aspect of the present invention, an improved digital switch is a bidirectional signal path between a first system operating with a first logic supply voltage and a second system operating with a second logic supply voltage. Including a switching element. This improvement includes a drive circuit that provides a control voltage for the switching element, the control voltage being lower than the first logic supply voltage. Preferably, the switching element comprises an NMOS transistor, the second logic supply voltage amplitude than the first logic supply voltage is rather low, drive circuit, the lower than the first logic supply voltage a second supply voltage A voltage selection unit to generate, and a control unit to operate by the second supply voltage and generate a control voltage for the switching element. The voltage selection unit includes an NMOS transistor having a drain connected to the digital switch supply voltage and supplying a second supply voltage that is lower by about one NMOS threshold voltage than the digital switch supply voltage to the source.

本発明の別の形態において、制御部が、ロジック出力での制御電圧を、スイッチ制御入力信号に応答して第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給基準電位との間で切替えるように第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックを含む。好ましくは、第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックが、少なくとも1つのインバータを含む。一般に、デジタルスイッチ供給基準電位は、接地であるが、制御部が、分割電力供給動作するように構成されているときは、負の供給電圧である。   In another form of the invention, the controller supplies the second supply such that the control voltage at the logic output is switched between the second supply voltage and the digital switch supply reference potential in response to the switch control input signal. Includes logic that is at least partially activated by voltage. Preferably, the logic operated at least in part by the second supply voltage includes at least one inverter. Generally, the digital switch supply reference potential is ground, but is a negative supply voltage when the control unit is configured to perform a divided power supply operation.

本発明のさらに別の形態において、NMOSトランジスタドレインは、デジタルスイッチ供給電圧に接続され、NMOSトランジスタゲートは、デジタルスイッチ供給電圧とは異なる電圧に接続されてもよい。好ましくは、デジタルスイッチ供給電圧とは異なり、NMOSトランジスタゲートに接続された電圧は、温度の変動およびデジタルスイッチ供給電圧の振幅の変動と比較的独立している。   In yet another aspect of the invention, the NMOS transistor drain may be connected to a digital switch supply voltage and the NMOS transistor gate may be connected to a voltage different from the digital switch supply voltage. Preferably, unlike the digital switch supply voltage, the voltage connected to the NMOS transistor gate is relatively independent of temperature variations and digital switch supply voltage amplitude variations.

改良されたデジタルスイッチは、選択ロジック制御入力信号に応答して、デジタルスイッチ供給電圧におよそ等しい第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧との間で選択を行う選択ロジック部をさらに含んでもよい。   The improved digital switch is responsive to a select logic control input signal between a second supply voltage that is approximately equal to the digital switch supply voltage and a second supply voltage that is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage. It may further include a selection logic unit for performing selection between them.

好ましくは、選択ロジック部が、第1の選択ロジック制御入力に応答して、切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第1のレベル変換モードを選択し、選択ロジック部が、第2の選択ロジック制御入力に応答して、切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−2* Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第2のレベル変換モードを選択する(Vtnは、NMOSトランジスタ閾値電圧におよそ等しい)。   Preferably, the selection logic portion is responsive to the first selection logic control input and the switching element has a first system having a logic supply voltage Vcc1 and a second having a logic supply voltage Vcc2 approximately equal to Vcc1-Vtn. A first system in which a first level conversion mode for level conversion with the system is selected, and a selection logic unit is responsive to a second selection logic control input and the switching element has a logic supply voltage Vcc1 And select a second level translation mode that performs level translation between the second system having a logic supply voltage Vcc2 approximately equal to Vcc1-2 * Vtn (Vtn is approximately equal to the NMOS transistor threshold voltage).

本発明の別の局面によると、レベル変換デジタルスイッチは、第1のロジック供給電圧で動作する第1のシステムと第2のロジック供給電圧で動作する第2のシステムとの間の双方向信号経路を提供する切り換え要素と、駆動回路とを含み、駆動回路は、デジタルスイッチ供給電圧に接続したドレインを有し、デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧をソースに供給するNMOSトランジスタを含む電圧選択部と、第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックを含み、切り換え要素の制御電圧を生成する制御部であって、制御電圧を、スイッチ制御入力信号に応答して前記第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給基準電位との間で切替える制御部とを含む。   According to another aspect of the invention, the level translation digital switch is a bidirectional signal path between a first system operating with a first logic supply voltage and a second system operating with a second logic supply voltage. And a driving circuit, the driving circuit having a drain connected to the digital switch supply voltage and having a second supply voltage that is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage as a source. A control unit including a voltage selection unit including an NMOS transistor to be supplied and logic that is at least partially operated by a second supply voltage, and generates a control voltage of the switching element, the control voltage being converted into a switch control input signal And a controller that switches between the second supply voltage and the digital switch supply reference potential in response.

本発明のさらに別の局面によると、レベル変換デジタルスイッチは、第1のロジック供給電圧で動作する第1のシステムと第2のロジック供給電圧で動作する第2のシステムとの間の双方向信号経路を提供するNMOSトランジスタ切り換え要素と、駆動回路であって、デジタルスイッチ供給電圧に接続したドレインを有し、デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧をソースに供給するNMOSトランジスタを含む電圧選択部と、第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックを含み、切り換え要素の制御電圧を生成する制御部であって、制御電圧が、スイッチ制御入力信号に応答して第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給基準電位との間で切替える制御部とを含む駆動回路と、選択ロジック制御入力信号に応答して、デジタルスイッチ供給電圧におよそ等しい第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧との間で選択を行う選択ロジック部とを含む。   According to yet another aspect of the invention, the level translation digital switch is a bidirectional signal between a first system operating with a first logic supply voltage and a second system operating with a second logic supply voltage. NMOS transistor switching element providing a path and a drive circuit having a drain connected to the digital switch supply voltage and supplying a second supply voltage to the source which is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage A control unit for generating a control voltage for the switching element, the control voltage being responsive to the switch control input signal, including a voltage selection unit including an NMOS transistor and a logic that is at least partially activated by a second supply voltage. And a drive circuit including a controller that switches between a second supply voltage and a digital switch supply reference potential; A selection logic for selecting between a second supply voltage approximately equal to the digital switch supply voltage and a second supply voltage that is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage in response to the selection logic control input signal Part.

本発明のさらなる目的、特徴および利点を、以下の本発明にかかる実施の形態の説明および図面から説明する。   Further objects, features, and advantages of the present invention will be described from the following description of the embodiments and drawings according to the present invention.

本発明に係る改良されたデジタルスイッチおよびレベル変換デジタルスイッチによれば、比較的小さな構成要素カウントを示し、ダイ領域が最小であり、電力供給電流を節約することができる。   The improved digital and level conversion digital switches according to the present invention exhibit a relatively small component count, minimize die area, and save power supply current.

従来技術と比較して、明確な利点を有するレベル変換デジタルスイッチをここに説明する。図1は、一般に参照符号(100)で表す従来技術のレベル変換デジタルスイッチを示す。この従来技術の回路(100)を用いて、1つのNMOSバススイッチMN1(101)がVgate−Vtnの値まで入力電圧に続く出力電圧を供給する。入力電圧がさらに増加すると、出力電圧はVgate- Vtnでクランピングされる。   A level-converting digital switch will now be described that has distinct advantages over the prior art. FIG. 1 shows a prior art level converting digital switch, generally designated by reference numeral (100). Using this prior art circuit (100), one NMOS bus switch MN1 (101) supplies an output voltage following the input voltage up to the value of Vgate-Vtn. As the input voltage increases further, the output voltage is clamped at Vgate-Vtn.

ノードAでの入力電圧は、図1に示すように、Vccl であり、これは、システム1(102)のロジック供給電圧である。Vgateはシステム1(102)のロジック供給電圧と等しいので、ノードBでの出力電圧(システム2(103)の供給電圧)は、Vccl 電圧からNMOS閾値電圧である約0.8ボルトを引き算することによって得ることができる。この回路(100)は、供給電圧(Vcc)が3.3Vまたは2.5Vであって、3.3Vと2.5Vとの間、または2.5Vと1.8Vとの間のレベル変換を行うときは良好に機能するが、必要なレベル変換が約Vtnではなく、約2* Vtnになると回路(100)は十分ではない。   The input voltage at node A is Vccl, as shown in FIG. 1, which is the logic supply voltage for system 1 (102). Since Vgate is equal to the logic supply voltage of system 1 (102), the output voltage at node B (system 2 (103) supply voltage) subtracts the NMOS threshold voltage of about 0.8 volts from the Vccl voltage. Can be obtained by: This circuit (100) has a supply voltage (Vcc) of 3.3V or 2.5V and performs level conversion between 3.3V and 2.5V or between 2.5V and 1.8V. Works well when done, but the circuit (100) is not sufficient when the required level conversion is about 2 * Vtn rather than about Vtn.

供給電圧が3.3Vでの3.3Vと1.8Vとの間のレベル変換を行うとき、AとBとの間の必要とされるレベル変換を達成するために、NMOSバススイッチMN1(101)のゲートを駆動するためのVccより低い電圧を生成する必要がある。図2は、Vcc(203)より1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧Vx (202)を生成する第2のNMOSトランジスタMN2(201)の使用を示す。電圧Vcc(203)は、デジタルスイッチ供給電圧と呼ばれることがある。Vx (202)はインバータINV1(204)の正の供給電圧として用いられる。もちろん、正常な動作では、NMOSトランジスタMN2(201)は、適切な安定したバイアシングを必要とし、これは、Ibiasの値を有する電流源(205)によって与えられる。実用において、この電流源(205)は、当該分野で周知の電流ミラー回路によって与えられる。   When performing a level conversion between 3.3V and 1.8V with a supply voltage of 3.3V, to achieve the required level conversion between A and B, the NMOS bus switch MN1 (101 It is necessary to generate a voltage lower than Vcc for driving the gate. FIG. 2 illustrates the use of a second NMOS transistor MN2 (201) that generates a second supply voltage Vx (202) that is one NMOS threshold voltage below Vcc (203). The voltage Vcc (203) may be referred to as a digital switch supply voltage. Vx (202) is used as a positive supply voltage for inverter INV1 (204). Of course, in normal operation, NMOS transistor MN2 (201) requires proper stable biasing, which is provided by a current source (205) having a value of Ibias. In practice, this current source (205) is provided by a current mirror circuit well known in the art.

NMOSトランジスタMN1(101)がオンであると、INV1(204)はVx (202)であり、この電圧Vx (202)はトランジスタMN1(101)のゲート(104)を駆動する。これにより、ノードAとBとの間の電圧変換が可能となる。この場合、ノードBは、Vx (202)である最大電圧マイナス1つのNMOS閾値電圧またはVtnを有する。ノードBでの電圧は、実際、Vcc(203)より2* Vtn低い。この構成により、3.3Vから1.8Vのロジックレベル変換が可能になる。ノードAおよびBは交換可能であり、これによって図2の回路は双方向性を有する。   When the NMOS transistor MN1 (101) is on, INV1 (204) is Vx (202), and this voltage Vx (202) drives the gate (104) of the transistor MN1 (101). As a result, voltage conversion between the nodes A and B becomes possible. In this case, node B has a maximum voltage that is Vx (202) minus one NMOS threshold voltage or Vtn. The voltage at node B is actually 2 * Vtn lower than Vcc (203). With this configuration, logic level conversion from 3.3V to 1.8V becomes possible. Nodes A and B are interchangeable, so that the circuit of FIG. 2 is bidirectional.

図3の回路において、独立電圧Vgen (301)が、トランジスタMN2(201)のゲートに印加され、異なる電力供給と温度条件下で最大の性能を供給するように設計されている。Vgen (301)は、典型的に、電力供給電圧の変動または温度の変動とは独立した固定の出力電圧を生成する回路によって供給される。例えば、Vgen (301)は、標準電圧調節器または電圧基準ICによって供給することができる。Vgen (301)をできるだけパラメータ変動と独立させることが望ましい。なぜなら、MN2(201)のゲートでのより安定した電圧が、Vx (202)をより安定させ、これがまた、出力での電圧の変動を減らすことになるからである。この文脈において、もちろん、「より安定した」とは、温度およびデジタルスイッチ供給電圧Vcc(203)に左右されることがより少なくなるという意味である。   In the circuit of FIG. 3, an independent voltage Vgen (301) is applied to the gate of transistor MN2 (201) and is designed to provide maximum performance under different power supply and temperature conditions. Vgen (301) is typically supplied by a circuit that generates a fixed output voltage independent of power supply voltage variations or temperature variations. For example, Vgen (301) can be supplied by a standard voltage regulator or a voltage reference IC. It is desirable to make Vgen (301) as independent of parameter variations as possible. This is because the more stable voltage at the gate of MN2 (201) makes Vx (202) more stable, which also reduces voltage fluctuations at the output. In this context, of course, “more stable” means less dependent on temperature and digital switch supply voltage Vcc (203).

図4は、本発明によるデジタル切換およびロジック変換を行うネットワークの模式図である。MN3(401)は、ノードAとBとの間の実際のレベル変換を行うスイッチである。Vgate電圧(402)は、ネットワークの出力から得られる最大の出力電圧、具体的にはVgate- Vtnを決定する。もちろん、この場合の閾値電圧Vtnは、実際の切換を行うNMOSトランジスタMN3(401)の閾値電圧のことである。   FIG. 4 is a schematic diagram of a network for performing digital switching and logic conversion according to the present invention. The MN3 (401) is a switch that performs an actual level conversion between the nodes A and B. The Vgate voltage (402) determines the maximum output voltage obtained from the output of the network, specifically, Vgate-Vtn. Of course, the threshold voltage Vtn in this case is the threshold voltage of the NMOS transistor MN3 (401) that performs actual switching.

制御入力BE(403)が、トランジスタMN3(401)がオンであるかオフであるかを判断する。一例である本実施形態において、制御信号BE(403)は、一連の3つのインバータINV1(404)、INV2(405)およびINV3(406)を通過する。インバータの数は異なっていてもいい。実際、制御入力信号BE(403)が伝播するロジックは、例えば、当該分野において周知のANDゲートまたはORゲートなどの他のロジック要素を用いて構築してもよい。   The control input BE (403) determines whether the transistor MN3 (401) is on or off. In the present exemplary embodiment, the control signal BE (403) passes through a series of three inverters INV1 (404), INV2 (405) and INV3 (406). The number of inverters may be different. In fact, the logic through which the control input signal BE (403) propagates may be constructed using other logic elements such as, for example, AND gates or OR gates well known in the art.

本発明の好ましい実施形態において、INV3(406)は、INV2(405)より大きなダイ領域を占め、INV2(405)は、INV1(404)より大きい。このように大きさが徐々に増加しているので、INV3(406)は、大きなNMOSトランジスタMN3(401)のゲートを駆動するのに十分大きなインバータとなっている。インバータINV3(406)はチップ上で生成される電圧(すなわち、Vx (407))によって作動する。このようにインバータの大きさが徐々に増加することは、通常の実用的な設計であって、本発明が良好に機能するための必要条件ではないことに留意されたい。   In a preferred embodiment of the present invention, INV3 (406) occupies a larger die area than INV2 (405), and INV2 (405) is larger than INV1 (404). Since the size gradually increases in this way, INV3 (406) is an inverter large enough to drive the gate of the large NMOS transistor MN3 (401). The inverter INV3 (406) is operated by the voltage generated on the chip (ie, Vx (407)). It should be noted that such a gradual increase in the size of the inverter is a normal practical design and not a requirement for the present invention to function well.

インバータINV3(406)は、制御入力信号BE(403)に応答してVx (407)と接地との間を切替えることは明らかであるが、制御入力信号BE(403)が伝播するインバータまたは他のロジックはまた、分割電力供給動作するよう構成されてもよい。この場合、回路の制御部は、第2の供給電圧Vx (407)および負の供給電圧Vss(図4に示さず)によって作動するので、インバータINV3(406)(または他のNMOSトランジスタMN3(401)のゲートを駆動するために選択されたデバイス)が制御入力信号BE(403)に応答してVx とVssとの間を切替える。一般的な原理として、インバータINV3(406)は、第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給基準電位との間を切替えると言えるかもしれない。1つの供給動作の場合、このデジタルスイッチ供給電位は、接地である。分割供給動作の場合、デジタルスイッチ供給電位は、負の供給電圧である。   It is clear that the inverter INV3 (406) switches between Vx (407) and ground in response to the control input signal BE (403), but the inverter or other transmission through which the control input signal BE (403) propagates The logic may also be configured for split power supply operation. In this case, the control unit of the circuit is operated by the second supply voltage Vx (407) and the negative supply voltage Vss (not shown in FIG. 4), so that the inverter INV3 (406) (or another NMOS transistor MN3 (401) The device selected to drive the gate of) switches between Vx and Vss in response to the control input signal BE (403). As a general principle, it may be said that the inverter INV3 (406) switches between the second supply voltage and the digital switch supply reference potential. In the case of one supply operation, the digital switch supply potential is ground. In the case of split supply operation, the digital switch supply potential is a negative supply voltage.

キャパシタC0(410)とともにトランジスタMN0(408)およびMN1(409)を用いてVx (407)を生成する。SELB(図7に示す符号(701))は、後に詳述するように、MN0(408)およびMN1(409)、またはMP0(図7に示す符号(703))がオンであるかどうかを制御する。MN1(409)は、MN0(408)を通るバイアス電流を設定する、チャネルサイズに関して非常に小さなデバイスである。そして、MN0(408)は、Vcc−Vtnで電圧Vx (407)をクランピングし、そして、この電圧Vx (407)をINV3(406)の供給源として用いる。INV3(406)は、標準的なインバータであるので、Vgate(402)に相当するINV3(406)の出力は、制御電圧入力BE(403)に応じて、0ボルトとVx (407)との間を切替える。このように、MN3(401)のゲートの電圧Vgate(402)を変化させる方法が提供される。電圧Vx (407)は、他のインバータの供給源としても用いることができ、他の回路の作動させるのに用いることもできる。   Vx (407) is generated using transistors MN0 (408) and MN1 (409) with capacitor C0 (410). SELB (symbol (701) shown in FIG. 7) controls whether MN0 (408) and MN1 (409) or MP0 (symbol (703) shown in FIG. 7) is on, as will be described in detail later. To do. MN1 (409) is a very small device with respect to channel size that sets the bias current through MN0 (408). Then, MN0 (408) clamps the voltage Vx (407) with Vcc−Vtn, and uses this voltage Vx (407) as the supply source of INV3 (406). Since INV3 (406) is a standard inverter, the output of INV3 (406) corresponding to Vgate (402) is between 0 volt and Vx (407) according to control voltage input BE (403). Is switched. Thus, a method for changing the voltage Vgate (402) of the gate of MN3 (401) is provided. The voltage Vx (407) can be used as a source for other inverters and can be used to activate other circuits.

図7は、図4のネットワークの選択ロジック部を示す。デジタル入力信号SELB(701)は、図4のネットワークが3.3Vから2.5Vの変換を行うか、3.3Vから1.8Vの変換(供給電圧は3.3Vとする)を行うかを判断する。SELB701が高ロジック状態であれば、図4のネットワークは、3.3Vから2.5Vの変換を行うように構成されている。SELB(701)が低ロジック状態であるときは、図4のネットワークは、3.3Vから1.8Vの変換を行う。   FIG. 7 shows the selection logic part of the network of FIG. The digital input signal SELB (701) indicates whether the network of FIG. 4 performs conversion from 3.3V to 2.5V or 3.3V to 1.8V (supply voltage is 3.3V). to decide. If SELB 701 is in a high logic state, the network of FIG. 4 is configured to perform a 3.3V to 2.5V conversion. When SELB (701) is in a low logic state, the network of FIG. 4 performs a 3.3V to 1.8V conversion.

SELB(701)が、高レベルであるとき、トランジスタMP0(703)はオンである。これは、Vx (407)がトランジスタMP0(703)を介してVcc(411)と繋がっていることを意味する。ゲート・ソース電圧Vgsが−Vccであると、MP0(703)は完全にオンである。MP0(703)が大きなチャネル領域を有するように考慮して構築されているので、その電圧降下は少ない。これは、Vx (407)はVccとほぼ等しいということを意味し、これが、INV3(図4に示す符号(406))に印加される供給電圧である。   When SELB (701) is high, transistor MP0 (703) is on. This means that Vx (407) is connected to Vcc (411) via the transistor MP0 (703). When the gate-source voltage Vgs is −Vcc, MP0 (703) is completely on. Since MP0 (703) is constructed so as to have a large channel region, the voltage drop is small. This means that Vx (407) is approximately equal to Vcc, which is the supply voltage applied to INV3 (symbol (406) shown in FIG. 4).

一方、SELB(701)が、低ロジック状態であると、MN0(408)およびMN1(409)のいずれもオンとなる。MN1(409)を用いて、MN0(408)を通るバイアス電流を設定する。そして、Vx (407)は、Vcc−Vtn0(MN0(408)の閾値電圧)に設定する。これは、MN0(408)のレベル変換作用のためである。そして、Vcc−Vtn0でのこの電圧Vx (407)が、INV3(図4に示す符号(406))の供給源として用いられる電圧である。   On the other hand, when SELB (701) is in a low logic state, both MN0 (408) and MN1 (409) are turned on. MN1 (409) is used to set the bias current through MN0 (408). Vx (407) is set to Vcc-Vtn0 (the threshold voltage of MN0 (408)). This is because of the level conversion effect of MN0 (408). This voltage Vx (407) at Vcc-Vtn0 is a voltage used as a supply source of INV3 (reference numeral (406) shown in FIG. 4).

MN1(409)は、MN0(408)はそれを通る公知のIds(ドレイン・ソース電流)を有するようにバイアス電流を設定しているだけである。このバイアス電流は、例えば、レジスタまたは電流源を用いて生成することができる。C0(410)は、過渡電流が大きい場合、切り換えの間、Vx (407)をできるだけ安定に保つために用いられる大きなキャパシタである。これらの大きな切り換え電流の間、電圧Vx (407)は変化するかもしれないが、C0(410)はできるだけ安定を保つように「畜電器」として作用する。キャパシタC0(410)が含まれることが好ましいが、これに限定されるものではなく、この回路は、C0(410)がなくても作動する。   MN1 (409) only sets the bias current so that MN0 (408) has a known Ids (drain-source current) through it. This bias current can be generated, for example, using a resistor or a current source. C0 (410) is a large capacitor used to keep Vx (407) as stable as possible during switching if the transient current is large. During these large switching currents, the voltage Vx (407) may change, but C0 (410) acts as a “liver” to be as stable as possible. Capacitor C0 (410) is preferably included, but is not so limited, and the circuit operates without C0 (410).

インバータINV1(404)、INV2(405)およびINV3(406)などの典型的なインバータの模式図を図6に示し、参照符号(600)で示す。各インバータは、供給電圧(603)に接続され、それから接地へのnチャネルMOSFET(602)に接続されたpチャネルMOSFET(601)で構成されている。入力電圧(604)は、両デバイス(601)、(602)のゲートに接続され、出力信号(605)は、2つのデバイスのドレインの接合部から導出される。   A schematic diagram of a typical inverter, such as inverters INV1 (404), INV2 (405), and INV3 (406), is shown in FIG. 6 and denoted by reference numeral (600). Each inverter consists of a p-channel MOSFET (601) connected to a supply voltage (603) and then to an n-channel MOSFET (602) to ground. The input voltage (604) is connected to the gates of both devices (601), (602) and the output signal (605) is derived from the junction of the drains of the two devices.

高レベルの入力信号(604)が印加されると、トランジスタ(601)がオフとなり、トランジスタ(602)はオンとなり、0ボルトに近いロジック低の出力信号が生成される。逆に、入力(604)に現れる低ロジックレベルがトランジスタ(601)をオンにし、トランジスタ(602)をオフにする。このように、出力電圧(605)は、供給電圧(603)にほぼ等しいロジック高レベルの信号である。   When a high level input signal (604) is applied, transistor (601) is turned off and transistor (602) is turned on, producing a logic low output signal close to 0 volts. Conversely, a low logic level appearing at input (604) turns on transistor (601) and turns off transistor (602). Thus, the output voltage (605) is a logic high level signal substantially equal to the supply voltage (603).

図5に示すグラフは、出力電圧(502)(図4に示すノードB)が、入力電圧(501)(図4に示すノードA)が0ボルトから3.3ボルトへ上昇するにつれておよそ1.8ボルトでクランピングされる様子を示している。図5のグラフを作成した図4のネットワークのシミュレーションは、全ての回路要素の公称モデル、3.3ボルトに等しいVccおよび温度25度に基づいている。   The graph shown in FIG. 5 shows that the output voltage (502) (node B shown in FIG. 4) is approximately 1.V as the input voltage (501) (node A shown in FIG. 4) increases from 0 volts to 3.3 volts. It shows how it is clamped at 8 volts. The simulation of the network of FIG. 4 that produced the graph of FIG. 5 is based on a nominal model of all circuit elements, Vcc equal to 3.3 volts and a temperature of 25 degrees.

以上、従来技術に比較して明確な利点を有する本発明にかかる改良されたデジタルスイッチまたはレベル変換デジタルスイッチを本明細書で説明した。本発明の精神および範囲から逸脱することなく改変が行われることは当業者にとって明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲を考慮して必要な場合以外は、本発明を限定することを意図するものではない。   Thus, an improved digital switch or level conversion digital switch according to the present invention having distinct advantages over the prior art has been described herein. It will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is not intended that the invention be limited, except as necessary in light of the appended claims.

本発明は、例えば、ネットワーク接続される複数の回路間においてデジタル切換およびロジックレベル変換を行うデジタルスイッチに適用できる。   The present invention can be applied to, for example, a digital switch that performs digital switching and logic level conversion between a plurality of circuits connected to a network.

従来技術のレベル変換デジタルスイッチを示す図である。It is a figure which shows the level conversion digital switch of a prior art. 本発明にかかるレベル変換デジタルスイッチの一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the level conversion digital switch concerning this invention. 本発明にかかるレベル変換デジタルスイッチの別の実施形態を示す図である。It is a figure which shows another embodiment of the level conversion digital switch concerning this invention. 本発明にかかるデジタル切換およびロジック変換を行うネットワークの模式図である。It is a schematic diagram of the network which performs the digital switching and logic conversion concerning this invention. 入力電圧の増加にしたがい、図4に示す出力電圧がクランピングされている様子を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing how the output voltage shown in FIG. 4 is clamped as the input voltage increases. 典型的なCMOSインバータの模式図である。It is a schematic diagram of a typical CMOS inverter. 図4に示すネットワークの選択ロジック部を示す図である。It is a figure which shows the selection logic part of the network shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100 回路
101 NMOSバススイッチMN1
102 システム1
103 システム2
104 ゲート
201 第2のNMOSトランジスタMN2
202 第2の供給電圧Vx
203 デジタルスイッチ供給電圧Vcc
204 インバータINV1
205 電流源
301 独立電圧Vgen
401 NMOSトランジスタMN3
402 Vgate電圧
403 制御入力BE
404 インバータINV1
405 インバータINV2
406 インバータINV3
407 第2の供給電圧Vx
408 トランジスタMN0
409 トランジスタMN1
410 キャパシタC0
411 Vcc
501 入力電圧
502 出力電圧
600 インバータ
601 pチャネルMOSFET
602 nチャネルMOSFET
603 供給電圧
604 入力電圧
605 出力信号
701 SELB
702 インバータ
703 トランジスタMP0
A ノード
B ノード
100 circuit 101 NMOS bus switch MN1
102 System 1
103 System 2
104 Gate 201 Second NMOS transistor MN2
202 Second supply voltage Vx
203 Digital switch supply voltage Vcc
204 Inverter INV1
205 Current source 301 Independent voltage Vgen
401 NMOS transistor MN3
402 Vgate voltage 403 Control input BE
404 Inverter INV1
405 Inverter INV2
406 Inverter INV3
407 Second supply voltage Vx
408 Transistor MN0
409 Transistor MN1
410 Capacitor C0
411 Vcc
501 Input voltage 502 Output voltage 600 Inverter 601 p-channel MOSFET
602 n-channel MOSFET
603 Supply voltage 604 Input voltage 605 Output signal 701 SELB
702 Inverter 703 Transistor MP0
A Node B Node

Claims (27)

第1のロジック供給電圧で動作する第1のシステムと第2のロジック供給電圧で動作する第2のシステムとの間の双方向信号経路を提供する切り換え要素を含む改良されたデジタルスイッチであって、
前記切り換え要素のための制御電圧を供給する駆動回路を含み、前記制御電圧が前記第1のロジック供給電圧より低く、
前記駆動回路が、前記第1のロジック供給電圧より低い第2の供給電圧を生成する電圧選択部と、前記第2の供給電圧によって作動し、前記切り換え要素のための制御電圧を生成する制御部と、を含む改良されたデジタルスイッチ。
An improved digital switch including a switching element that provides a bi-directional signal path between a first system operating with a first logic supply voltage and a second system operating with a second logic supply voltage. ,
A drive circuit for supplying a control voltage for the switching element, the control voltage being lower than the first logic supply voltage;
A voltage selector for generating a second supply voltage lower than the first logic supply voltage; and a controller for generating a control voltage for the switching element, wherein the drive circuit is operated by the second supply voltage. And an improved digital switch.
前記第2のロジック供給電圧が、前記第1のロジック供給電圧より振幅が低い請求項1に記載の改良されたデジタルスイッチ。   The improved digital switch of claim 1, wherein the second logic supply voltage has a lower amplitude than the first logic supply voltage. 前記切り換え要素がNMOSトランジスタを含む請求項1に記載の改良されたデジタルスイッチ。   The improved digital switch of claim 1, wherein the switching element comprises an NMOS transistor. 前記電圧選択部が、デジタルスイッチ供給電圧に接続したドレインを有し、前記デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧をソースに供給するNMOSトランジスタを含む請求項1に記載の改良されたデジタルスイッチ。 Wherein the voltage selecting unit has a drain connected to a digital switch supply voltage, the approximately one from the digital switch supply voltage NMOS threshold voltage lower second supply voltages to claim 1 including a NMOS transistor for supplying a source Improved digital switch as described. 前記制御部が、ロジック出力での制御電圧を、スイッチ制御入力信号に応答して前記第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給基準電位との間で切替えるように、前記第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックを含む請求項4に記載の改良されたデジタルスイッチ。 At least in part by the second supply voltage so that the control unit switches the control voltage at the logic output between the second supply voltage and the digital switch supply reference potential in response to a switch control input signal. The improved digital switch of claim 4 including logic that operates automatically. 前記第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックが、少なくとも1つのインバータを含む請求項5に記載の改良されたデジタルスイッチ。 6. The improved digital switch of claim 5 , wherein the logic that is at least partially activated by the second supply voltage includes at least one inverter. 前記デジタルスイッチ供給基準電位が接地である、請求項5に記載の改良されたデジタルスイッチ。 The improved digital switch of claim 5 , wherein the digital switch supply reference potential is ground. 前記制御部が、少なくとも部分的に分割電力供給動作するように構成され、前記デジタルスイッチ供給基準電位が負の供給電圧である請求項5に記載の改良されたデジタルスイッチ。 The improved digital switch according to claim 5 , wherein the control unit is configured to perform at least a partial power supply operation, and the digital switch supply reference potential is a negative supply voltage. 前記NMOSトランジスタドレインは、デジタルスイッチ供給電圧に接続され、前記NMOSトランジスタゲートは、前記デジタルスイッチ供給電圧とは異なる電圧に接続されている請求項4に記載の改良されたデジタルスイッチ。 5. The improved digital switch of claim 4 , wherein the NMOS transistor drain is connected to a digital switch supply voltage and the NMOS transistor gate is connected to a voltage different from the digital switch supply voltage. 前記デジタルスイッチ供給電圧とは異なり、NMOSトランジスタゲートに接続された電圧は、前記デジタルスイッチ供給電圧の振幅の変動および温度の変動と比較的独立している請求項9に記載の改良されたデジタルスイッチ。 10. The improved digital switch of claim 9 , wherein unlike the digital switch supply voltage, the voltage connected to the NMOS transistor gate is relatively independent of amplitude variation and temperature variation of the digital switch supply voltage. . 選択ロジック制御入力信号に応答して、前記デジタルスイッチ供給電圧におよそ等しい第2の供給電圧と前記デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧との間で選択を行う選択ロジック部をさらに含む請求項4に記載の改良されたデジタルスイッチ。 In response to a selection logic control input signal, a selection is made between a second supply voltage that is approximately equal to the digital switch supply voltage and a second supply voltage that is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage. The improved digital switch of claim 4 , further comprising a selection logic unit. 前記選択ロジック部が、第1の選択ロジック制御入力に応答して、前記切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第1のレベル変換モードを選択し、前記選択ロジック部が、第2の選択ロジック制御入力に応答して、前記切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−2* Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第2のレベル変換モードを選択する(Vtnは、NMOSトランジスタ閾値電圧におよそ等しい)請求項11に記載の改良されたデジタルスイッチ。 The selection logic portion is responsive to a first selection logic control input and the switching element has a first system having a logic supply voltage Vcc1 and a second system having a logic supply voltage Vcc2 approximately equal to Vcc1-Vtn. A first level conversion mode for performing level conversion between the first and second switching elements, and the selection logic unit is responsive to a second selection logic control input, and the switching element has a first logic supply voltage Vcc1. selecting a system and a second level conversion mode for performing level conversion between the second system having a Vcc1-2 * approximately equal logic supply voltage Vtn Vcc2 (Vtn is approximately equal to the NMOS transistor threshold voltage) according Item 12. The improved digital switch according to Item 11 . 第1のロジック供給電圧で動作する第1のシステムと第2のロジック供給電圧で動作する第2のシステムとの間の双方向信号経路を提供する切り換え要素と、駆動回路とを含み、
前記駆動回路は、デジタルスイッチ供給電圧に接続したドレインを有し、前記デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧をソースに供給するNMOSトランジスタを含む電圧選択部と、前記第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックを含み、前記切り換え要素の制御電圧を生成する制御部であって、制御電圧を、スイッチ制御入力信号に応答して前記第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給基準電位との間で切替える制御部と、を含むレベル変換デジタルスイッチ。
A switching element providing a bidirectional signal path between a first system operating with a first logic supply voltage and a second system operating with a second logic supply voltage, and a drive circuit;
The drive circuit has a drain connected to a digital switch supply voltage, and includes a voltage selection unit including an NMOS transistor that supplies a source with a second supply voltage that is lower by about one NMOS threshold voltage than the digital switch supply voltage; A controller that includes logic that is at least partially activated by the second supply voltage and generates a control voltage for the switching element, the control voltage being responsive to a switch control input signal; And a controller for switching between the digital switch supply reference potential and a level conversion digital switch.
前記第2のロジック供給電圧が、前記第1のロジック供給電圧より振幅が低い請求項13に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 14. The level conversion digital switch according to claim 13 , wherein the amplitude of the second logic supply voltage is lower than that of the first logic supply voltage. 前記切り換え要素が、NMOSトランジスタを含む請求項13に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 The level conversion digital switch according to claim 13 , wherein the switching element includes an NMOS transistor. 前記第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックが、少なくとも1つのインバータを含む請求項13に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 14. The level conversion digital switch of claim 13 , wherein the logic that is at least partially activated by the second supply voltage includes at least one inverter. 前記デジタルスイッチ供給基準電位が接地である請求項13に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 14. The level conversion digital switch according to claim 13 , wherein the digital switch supply reference potential is ground. 前記制御部が、少なくとも部分的に分割電力供給動作するように構成され、前記デジタルスイッチ供給基準電位が負の供給電圧である請求項13に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 14. The level conversion digital switch according to claim 13 , wherein the control unit is configured to perform at least a partial power supply operation, and the digital switch supply reference potential is a negative supply voltage. 前記NMOSトランジスタドレインは、デジタルスイッチ供給電圧に接続され、前記NMOSトランジスタゲートは、前記デジタルスイッチ供給電圧とは異なる電圧に接続されている請求項13に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 14. The level conversion digital switch according to claim 13 , wherein the NMOS transistor drain is connected to a digital switch supply voltage, and the NMOS transistor gate is connected to a voltage different from the digital switch supply voltage. 前記デジタルスイッチ供給電圧とは異なり、NMOSトランジスタゲートに接続された電圧は、前記デジタルスイッチ供給電圧の振幅の変動および温度の変動と比較的独立している請求項19に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 20. The level conversion digital switch according to claim 19 , wherein unlike the digital switch supply voltage, the voltage connected to the NMOS transistor gate is relatively independent of amplitude fluctuation and temperature fluctuation of the digital switch supply voltage. 選択ロジック制御入力信号に応答して、前記デジタルスイッチ供給電圧におよそ等しい第2の供給電圧と前記デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧との間で選択を行う選択ロジック部をさらに含む請求項13に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 In response to a selection logic control input signal, a selection is made between a second supply voltage that is approximately equal to the digital switch supply voltage and a second supply voltage that is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage. The level conversion digital switch according to claim 13 , further comprising a selection logic unit. 前記選択ロジック部が、第1の選択ロジック制御入力に応答して、前記切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第1のレベル変換モードを選択し、前記選択ロジック部が、第2の選択ロジック制御入力に応答して、前記切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−2*Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第2のレベル変換モードを選択する(Vtnは、NMOSトランジスタ閾値電圧におよそ等しい)請求項21に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 The selection logic portion is responsive to a first selection logic control input and the switching element has a first system having a logic supply voltage Vcc1 and a second system having a logic supply voltage Vcc2 approximately equal to Vcc1-Vtn. A first level conversion mode for performing level conversion between the first and second switching elements, and the selection logic unit is responsive to a second selection logic control input, and the switching element has a first logic supply voltage Vcc1. selecting a system and a second level conversion mode for performing level conversion between the second system having a Vcc1-2 * approximately equal logic supply voltage Vtn Vcc2 (Vtn is approximately equal to the NMOS transistor threshold voltage) according Item 22. The level conversion digital switch according to Item 21 . 第1のロジック供給電圧で動作する第1のシステムと第2のロジック供給電圧で動作する第2のシステムとの間の双方向信号経路を提供するNMOSトランジスタ切り換え要素と、
デジタルスイッチ供給電圧に接続したドレインを有し、前記デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧をソースに供給するNMOSトランジスタを含む電圧選択部と、前記第2の供給電圧によって少なくとも部分的に作動するロジックを含み、前記切り換え要素の制御電圧を生成する制御部であって、制御電圧を、スイッチ制御入力信号に応答して前記第2の供給電圧とデジタルスイッチ供給基準電位との間で切替える制御部と、を含む駆動回路と、
選択ロジック制御入力信号に応答して、前記デジタルスイッチ供給電圧におよそ等しい第2の供給電圧と前記デジタルスイッチ供給電圧よりおよそ1つのNMOS閾値電圧分低い第2の供給電圧との間で選択を行う選択ロジック部とを含むレベル変換デジタルスイッチ。
An NMOS transistor switching element providing a bidirectional signal path between a first system operating with a first logic supply voltage and a second system operating with a second logic supply voltage;
A voltage selector including an NMOS transistor having a drain connected to a digital switch supply voltage and supplying a source with a second supply voltage that is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage; and the second supply A controller that includes logic that is at least partially activated by a voltage to generate a control voltage for the switching element, the control voltage being responsive to a switch control input signal to the second supply voltage and the digital switch supply reference A drive circuit including a controller that switches between potentials;
In response to a selection logic control input signal, a selection is made between a second supply voltage that is approximately equal to the digital switch supply voltage and a second supply voltage that is approximately one NMOS threshold voltage lower than the digital switch supply voltage. A level conversion digital switch including a selection logic unit.
前記第2のロジック供給電圧が、前記第1のロジック供給電圧より振幅が低い請求項23に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 24. The level conversion digital switch according to claim 23 , wherein the second logic supply voltage has an amplitude lower than that of the first logic supply voltage. 前記デジタルスイッチ供給基準電位が接地である請求項23に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 The level conversion digital switch according to claim 23 , wherein the digital switch supply reference potential is ground. 前記制御部が、少なくとも部分的に分割電力供給動作するように構成され、前記デジタルスイッチ供給基準電位が負の供給電圧である請求項23に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 24. The level conversion digital switch according to claim 23 , wherein the control unit is configured to at least partially perform a divided power supply operation, and the digital switch supply reference potential is a negative supply voltage. 前記選択ロジック部が、第1の選択ロジック制御入力に応答して、前記切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第1のレベル変換モードを選択し、前記選択ロジック部が、第2の選択ロジック制御入力に応答して、前記切り換え要素が、ロジック供給電圧Vcc1を有する第1のシステムとVcc1−2*Vtnにおよそ等しいロジック供給電圧Vcc2を有する第2のシステムとの間のレベル変換を行う第2のレベル変換モードを選択する(Vtnは、NMOSトランジスタ閾値電圧におよそ等しい)請求項23に記載のレベル変換デジタルスイッチ。 The selection logic portion is responsive to a first selection logic control input and the switching element has a first system having a logic supply voltage Vcc1 and a second system having a logic supply voltage Vcc2 approximately equal to Vcc1-Vtn. A first level conversion mode for performing level conversion between the first and second switching elements, and the selection logic unit is responsive to a second selection logic control input, and the switching element has a first logic supply voltage Vcc1. selecting a system and a second level conversion mode for performing level conversion between the second system having a Vcc1-2 * approximately equal logic supply voltage Vtn Vcc2 (Vtn is approximately equal to the NMOS transistor threshold voltage) according Item 24. The level conversion digital switch according to Item 23 .
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100359502C (en) * 2005-07-21 2008-01-02 深圳创维-Rgb电子有限公司 Mixed logic level bidirectional bus converter and connection method thereof
WO2007113765A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Nxp B.V. Method and system for a signal driver using capacitive feedback
CN103138737A (en) * 2011-12-02 2013-06-05 大陆汽车电子(芜湖)有限公司 Single channel multi-level input circuit and method thereof
EP3379274B1 (en) * 2017-03-23 2021-04-28 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Multi-level logic analyzer for analyzing multi-level digital signals and method for operating a multi-level logic analyzer for analyzing multi-level digital signals
US10063225B1 (en) * 2017-06-11 2018-08-28 Nanya Technology Corporation Voltage switching device and method
CN107991981B (en) * 2017-12-05 2019-09-20 迈普通信技术股份有限公司 A kind of service board and electronic equipment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084637A (en) * 1989-05-30 1992-01-28 International Business Machines Corp. Bidirectional level shifting interface circuit
KR100354939B1 (en) * 1994-12-02 2003-02-05 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Circuit comprising a data communication bus
CN1177857A (en) * 1996-04-23 1998-04-01 摩托罗拉公司 Double-way voltage changer
US6154057A (en) * 1998-12-07 2000-11-28 Motorola, Inc. Bi-directional voltage translator

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