JP4640788B2 - Level conversion circuit - Google Patents

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Description

本発明は、低振幅の信号を高振幅の信号に変換して出力するレベル変換回路に関するものである。   The present invention relates to a level conversion circuit that converts a low amplitude signal into a high amplitude signal and outputs the converted signal.

図7に従来のレベル変換回路の一例を示す。このレベル変換回路は、特許文献1の図6に記載されているように、振幅が低電圧VLの入力信号Siを振幅が高電圧VHの信号Soに変換して出力する従来公知のものであり、2つのPMOSトランジスタ12,14と、2つのNMOSトランジスタ16,18と、低電圧VLの電源で動作するCMOSインバータ20とを備えている。   FIG. 7 shows an example of a conventional level conversion circuit. As described in FIG. 6 of Patent Document 1, this level conversion circuit is a conventionally known circuit that converts an input signal Si having a low voltage VL into a signal So having a high voltage VH and outputs the signal So. Two PMOS transistors 12 and 14, two NMOS transistors 16 and 18, and a CMOS inverter 20 that operates with a power source of a low voltage VL are provided.

ここで、PMOSトランジスタ12およびNMOSトランジスタ16は、ノードAを介して高電圧VHの電源と接地との間に直列に接続され、同様にPMOSトランジスタ14およびNMOSトランジスタ18はノードBを介して高電圧VHの電源と接地との間に直列に接続されている。PMOSトランジスタ12のゲートはノードBに接続され、PMOSトランジスタ14のゲートはノードAに接続され、ノードBは出力端子OUTに接続されている。   Here, the PMOS transistor 12 and the NMOS transistor 16 are connected in series between the power supply and the ground of the high voltage VH via the node A, and similarly, the PMOS transistor 14 and the NMOS transistor 18 are connected to the high voltage via the node B. It is connected in series between the VH power supply and ground. The gate of the PMOS transistor 12 is connected to the node B, the gate of the PMOS transistor 14 is connected to the node A, and the node B is connected to the output terminal OUT.

また、NMOSトランジスタ16のゲートは低電圧VLの振幅の入力信号Siの入力端子INに接続され、NMOSトランジスタ18のゲートは、インバータ20を介して入力端子INに接続されている。また、PMOSトランジスタ12,14のソースおよび基板は共に高電圧VHの電源に接続され、NMOSトランジスタ16,18のソースおよび基板は共に接地に接続されている。   The gate of the NMOS transistor 16 is connected to the input terminal IN of the input signal Si having the amplitude of the low voltage VL, and the gate of the NMOS transistor 18 is connected to the input terminal IN via the inverter 20. The sources and substrates of the PMOS transistors 12 and 14 are both connected to the power source of the high voltage VH, and the sources and substrates of the NMOS transistors 16 and 18 are both connected to the ground.

なお、低電圧VLと高電圧VHはVL<VHの関係がある。また、入力信号Siのハイレベルは低電圧VLであり、出力信号Soのハイレベルは高電圧VHである。   Note that the low voltage VL and the high voltage VH have a relationship of VL <VH. The high level of the input signal Si is the low voltage VL, and the high level of the output signal So is the high voltage VH.

このレベル変換回路において、入力信号Siとしてロウレベル(接地レベル)が入力されている時、NMOSトランジスタ16はオフ状態、インバータ20の出力はハイレベル(VL)であり、NMOSトランジスタ18はオン状態である。従って、ノードB(出力信号So)はロウレベルであり、PMOSトランジスタ12はオン状態で、ノードAはハイレベル(VH)であり、PMOSトランジスタ14はオフ状態である。
特開平9−200020号公報
In this level conversion circuit, when a low level (ground level) is input as the input signal Si, the NMOS transistor 16 is in an off state, the output of the inverter 20 is at a high level (VL), and the NMOS transistor 18 is in an on state. . Accordingly, the node B (output signal So) is at the low level, the PMOS transistor 12 is in the on state, the node A is at the high level (VH), and the PMOS transistor 14 is in the off state.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-200020

図7のレベル変換回路では、入力信号Siがロウレベルからハイレベルに遷移するときは、PMOSトランジスタ14はNMOSトランジスタ16を介して駆動され、NMOSトランジスタ18はインバータ20を介して駆動される。つまり、出力信号Soがハイレベルに確定するまでのPMOSトランジスタ14とNMOSトランジスタ18は、いずれも1段のトランジスタを介して駆動されることになるので、動作は同時的となる。   In the level conversion circuit of FIG. 7, when the input signal Si transitions from the low level to the high level, the PMOS transistor 14 is driven via the NMOS transistor 16 and the NMOS transistor 18 is driven via the inverter 20. That is, since both the PMOS transistor 14 and the NMOS transistor 18 until the output signal So is determined to be at a high level are driven through a single-stage transistor, the operations are simultaneous.

しかし、入力信号Siがハイレベルからロウレベルに遷移するときは、NMOSトランジスタ18はインバータ20のみを介して駆動されるが、PMOSトランジスタ14は、NMOSトランジスタ16がオフすることによりそのゲートがハイインピーダンスとなり、ノードBがロウレベルに遷移することによりPMOSトランジスタ12がオン状態となって始めてノードAがハイレベルとなり、そのPMOSトランジスタ14がオフに駆動されるので、多段のトランジスタを介して駆動されることになり、出力信号Soがロウレベルに確定するまでの時間が長くかかる。   However, when the input signal Si transitions from the high level to the low level, the NMOS transistor 18 is driven only through the inverter 20, but the PMOS transistor 14 has a high impedance when the NMOS transistor 16 is turned off. When the node B transitions to the low level, the PMOS transistor 12 is turned on and the node A becomes the high level, and the PMOS transistor 14 is driven off. Therefore, the node B is driven through the multistage transistor. Therefore, it takes a long time for the output signal So to be fixed at the low level.

以上から、入力信号Siがロウレベルからハイレベルに遷移してから出力信号Soが同様に遷移するまでの遅延時間よりも、ハイレベルからロウレベルに遷移してから出力信号Soが同様に遷移するまでの遅延時間の方が長くなってしまう。   From the above, the delay time from when the input signal Si changes from the low level to the high level until the output signal So similarly changes until the output signal So similarly changes after the transition from the high level to the low level. The delay time will be longer.

このように、従来のレベル変換回路は、NMOSトランジスタ16と18のそれぞれのゲートを入力端子とする差動回路とみることができるが、遷移方向によって遅延時間に違いが生じて対称性が悪い。   As described above, the conventional level conversion circuit can be regarded as a differential circuit having the gates of the NMOS transistors 16 and 18 as input terminals. However, the delay time varies depending on the transition direction, and the symmetry is poor.

この遅延時間の差は、回路定数の調整によりある程度は縮めることができるが、入力信号Siの傾き(立上り/立下りの傾斜)が変わる等の条件が変化した場合には、対応することができない。   This difference in delay time can be reduced to some extent by adjusting the circuit constants, but it cannot be dealt with when conditions such as changes in the slope of the input signal Si (rise / fall slope) change. .

例えば、入力信号Siの立上り/立下りが緩やかになると、NMOSトランジスタ16がオン/オフするタイミングよりもインバータ20の出力の立下り/立上りのタイミングが早くなることがあり得、この場合にはNMOSトランジスタ16のオン/オフよりもNMOSトランジスタ18の方が早くオフ/オンし、動作の対称性がさらに悪くなる。   For example, when the rising / falling of the input signal Si becomes gentle, the falling / rising timing of the output of the inverter 20 may be earlier than the timing at which the NMOS transistor 16 is turned on / off. The NMOS transistor 18 is turned off / on earlier than the transistor 16 is turned on / off, and the operation symmetry is further deteriorated.

本発明の目的は、回路定数を調整する必要がなく、また入力信号の傾きが変動しても入力信号が遷移してから出力信号が遷移するまでの遅延時間が遷移方向に大きな依存を受けないようにしたレベル変換回路を提供することである。   The object of the present invention is that there is no need to adjust circuit constants, and even if the slope of the input signal varies, the delay time from the transition of the input signal to the transition of the output signal is not greatly dependent on the transition direction. An object of the present invention is to provide a level conversion circuit.

上記課題を解決するために、本発明は、高電圧電源と接地との間に第1のノードを介して直列接続された第1のPMOSトランジスタおよび第1のNMOSトランジスタと、高電圧電源と接地との間に第2のノードを介して直列接続された第2のPMOSトランジスタおよび第2のNMOSトランジスタと、低電圧電源で動作する第1のインバータとを備え、入力端子が前記第1のNMOSトランジスタのゲートと前記第1のインバータの入力に接続され、出力端子が前記第2のノードと前記第1のPMOSトランジスタのゲートに接続され、第2のPMOSトランジスタのゲートが前記第1のノードに接続され、前記第2のNMOSトランジスタのゲートが前記第1のインバータの出力に接続され、前記入力端子がハイレベルからロウレベルに遷移するときに前記第2のNMOSトランジスタが前記第1のインバータのみによる遅延を受けてオン状態になるレベル変換回路において、前記第1のNMOSトランジスタを、ドレインとソースが共通接続され且つ合計で前記第2のNMOSトランジスタと等価の第5,第6のNMOSトランジスタに置き換え、前記第5のNMOSトランジスタのゲートを前記入力端子に、前記第6のNMOSトランジスタのゲートを前記第1のインバータの出力を反転する第2のインバータの出力に接続することにより、前記入力端子がロウレベルからハイレベルに遷移するときに前記第1および第2のインバータによる遅延を受けて前記第1のノードの電位がロウレベルになるようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a first PMOS transistor and a first NMOS transistor connected in series via a first node between a high voltage power source and ground, a high voltage power source and ground. A second PMOS transistor and a second NMOS transistor connected in series via a second node, and a first inverter that operates with a low-voltage power supply, and an input terminal of the first NMOS transistor The gate of the transistor is connected to the input of the first inverter, the output terminal is connected to the second node and the gate of the first PMOS transistor, and the gate of the second PMOS transistor is connected to the first node. connected, the gate of the second NMOS transistor is connected to the output of the first inverter, Rourebe the input terminal from a high level Wherein when transitioning second NMOS transistor receives the delayed only by the first inverter in the level conversion circuit according to the ON state, the first NMOS transistor, a drain and a source connected in common and in total The fifth NMOS transistor is replaced with the fifth NMOS transistor equivalent to the second NMOS transistor, the gate of the fifth NMOS transistor is used as the input terminal, and the gate of the sixth NMOS transistor is used as the output of the first inverter. Is connected to the output of the second inverter that inverts the signal, and when the input terminal transitions from the low level to the high level, the potential of the first node is reduced by the delay caused by the first and second inverters. It was made to become .

ここで、前記第2のインバータに代えて、前記入力端子に入力が接続された第3のインバータと、該第3のインバータの出力に入力が接続され出力が前記第6のNMOSトランジスタのゲートに接続された第4のインバータを用いを用い、前記入力端子がロウレベルからハイレベルに遷移するときに前記第1および第2のインバータによる遅延を受けて前記第1のノードの電位がロウレベルになるようにしたことに代えて、前記入力端子がロウレベルからハイレベルに遷移するときに前記第3および第4のインバータによる遅延を受けて前記第1のノードの電位がロウレベルになるようにしてもよい。 Here, instead of the second inverter, a third inverter having an input connected to the input terminal, an input connected to the output of the third inverter, and an output connected to the gate of the sixth NMOS transistor Using a connected fourth inverter, when the input terminal transitions from a low level to a high level, the potential of the first node becomes a low level due to a delay caused by the first and second inverters. Instead of this, when the input terminal transitions from the low level to the high level, the potential of the first node may be set to the low level in response to the delay by the third and fourth inverters .

また、前記第1のノードと前記第2のNMOSトランジスタのゲートとの間にソースとドレインが接続されゲートが前記低電圧電源に接続された第7のNMOSトランジスタを具備するようにすることが望ましい。   It is preferable that a seventh NMOS transistor having a source and a drain connected between the first node and the gate of the second NMOS transistor and having a gate connected to the low voltage power source is provided. .

本発明によれば、入力差動回路として働く両側のNMOSトランジスタがほぼ同じタイミングで動作するので、回路定数の細かい調整を行うことなく、入力信号の遷移から出力信号が遷移するまでの遅延時間を、ロウレベルからハイレベルへの遷移、ハイレベルからロウレベルへの遷移のいずれもほぼ同じにすることができ、良好な遷移方向対称性を確保できる。また、入力信号の立上り/立下りの傾斜が変動しても、同様に良好な遷移方向対称性を確保できる。   According to the present invention, the NMOS transistors on both sides acting as the input differential circuit operate at almost the same timing, so that the delay time from the transition of the input signal to the transition of the output signal can be reduced without fine adjustment of the circuit constant. The transition from the low level to the high level and the transition from the high level to the low level can be made substantially the same, and good transition direction symmetry can be ensured. Further, even when the rising / falling slope of the input signal varies, it is possible to ensure a good transition direction symmetry.

本発明では、図7に示したNMOSトランジスタ16を並列接続した2個のNMOSトランジスタに置き換える。この並列接続の2個のNMOSトランジスタはその全体で従来のNMOSトランジスタ16と等価(NMOSトランジスタ18とも等価)となるようにする。つまり、その並列接続のNMOSトランジスタが全部オン/オフしたときNMOSトランジスタ16がオン/オフしたのと等価となるようにする。そして、その複数のNMOSトランジスタのそれぞれのゲートに、入力信号やその入力信号を遅延させた信号を印加させるようにして、入力差動回路の両側のNMOSトランジスタの動作特性を同等にすることで、入力信号が遷移してから出力信号が遷移するまでの遅延時間が遷移方向によって大きな差が生じないないようにする。以下、詳しく説明する。   In the present invention, the NMOS transistor 16 shown in FIG. 7 is replaced with two NMOS transistors connected in parallel. The two NMOS transistors connected in parallel are generally equivalent to the conventional NMOS transistor 16 (also equivalent to the NMOS transistor 18). That is, when all the NMOS transistors connected in parallel are turned on / off, it is equivalent to turning on / off the NMOS transistor 16. Then, by applying an input signal or a signal obtained by delaying the input signal to each gate of the plurality of NMOS transistors, the operating characteristics of the NMOS transistors on both sides of the input differential circuit are made equal, The delay time from the transition of the input signal to the transition of the output signal is prevented from causing a large difference depending on the transition direction. This will be described in detail below.

図1は本発明の実施例1のレベル変換回路の構成を示す回路図である。このレベル変換回路は、2つのPMOSトランジスタ12,14と、3つのNMOSトランジスタ46,47,18と、2つのCMOSインバータ20,40を備えている。図7に示した回路とは、NMOSトランジスタ16がNMOSトランジスタ46,47と置き換わり、インバータ40が新たに追加されている。   1 is a circuit diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to a first embodiment of the present invention. This level conversion circuit includes two PMOS transistors 12 and 14, three NMOS transistors 46, 47 and 18, and two CMOS inverters 20 and 40. In the circuit shown in FIG. 7, the NMOS transistor 16 is replaced with NMOS transistors 46 and 47, and an inverter 40 is newly added.

ここで、NMOSトランジスタ46,47はソースとドレインがそれぞれ共通接続され、その2個のNMOSトランジスタ46,47でNMOSトランジスタ16と等価(NMOSトランジスタ18とも等価)である。NMOSトランジスタ46のゲートは入力端子INに接続され、NMOSトランジスタ47のゲートはインバータ40の出力に接続されている。そして、そのインバータ40の入力はインバータ20の出力に接続されている。   Here, the NMOS transistors 46 and 47 have their sources and drains connected in common, and the two NMOS transistors 46 and 47 are equivalent to the NMOS transistor 16 (also equivalent to the NMOS transistor 18). The gate of the NMOS transistor 46 is connected to the input terminal IN, and the gate of the NMOS transistor 47 is connected to the output of the inverter 40. The input of the inverter 40 is connected to the output of the inverter 20.

この結果、NMOSトランジスタ46のゲートには、入力端子INの入力信号Siがそのまま入力するが、NMOSトランジスタ47のゲートには、入力端子INの入力信号Siがインバータ20,40を経由して入力することになる。   As a result, the input signal Si of the input terminal IN is inputted as it is to the gate of the NMOS transistor 46, but the input signal Si of the input terminal IN is inputted to the gate of the NMOS transistor 47 via the inverters 20 and 40. It will be.

いま、入力信号Siがハイレベルからロウレベルに遷移するときは、NMOSトランジスタ46は直ちにオフ状態になるが、NMOSトランジスタ47は2段のインバータ20と40による遅延を受けてオフ状態になるので、ノードAの電位はNMOSトランジスタ47のオフ状態になるタイミングにより変化する。また、NMOSトランジスタ18は1段のインバータ20による遅延を受けてオン状態となり、ノードBがロウレベル方向に遷移してPMOSトランジスタ12がオンするとノードAがハイレベルになりPMOSトランジスタ14がオフして、ノードBのロウレベルが確定する。このときの入力信号Siがロウレベルに遷移してからノードBがロウレベルに遷移するまでの遅延時間は図7の回路と同様である。   Now, when the input signal Si transitions from the high level to the low level, the NMOS transistor 46 is immediately turned off, but the NMOS transistor 47 is turned off in response to the delay by the two-stage inverters 20 and 40, so that the node The potential of A changes depending on the timing at which the NMOS transistor 47 is turned off. The NMOS transistor 18 is turned on in response to a delay by the inverter 20 in one stage. When the node B transitions in the low level direction and the PMOS transistor 12 is turned on, the node A becomes high level and the PMOS transistor 14 is turned off. The low level of node B is determined. The delay time from the transition of the input signal Si at this time to the low level to the transition of the node B to the low level is the same as in the circuit of FIG.

一方、入力信号Siがロウレベルからハイレベルに遷移するときは、NMOSトランジスタ46はオン状態になるが、NMOSトランジスタ47は2段のインバータ20と40による遅延を受けてオン状態になるので、ノードAの電位はNMOSトランジスタ47がオン状態になったとき完全なロウレベルになる。つまり、ノードAの電位がロウレベルになるタイミングはインバータ20,40の遅延を受ける。また、NMOSトランジスタ18は1段のインバータ20による遅延を受けてオフ状態となる。よって、ノードBの電位がハイレベルに確定するタイミングはインバータ20,40の遅延により決まり、図7に示した従来のレベルシフト回路よりも遅れる。   On the other hand, when the input signal Si transitions from the low level to the high level, the NMOS transistor 46 is turned on, but the NMOS transistor 47 is turned on in response to the delay by the two-stage inverters 20 and 40, so that the node A Is completely at a low level when the NMOS transistor 47 is turned on. That is, the timing at which the potential of the node A becomes low level is delayed by the inverters 20 and 40. Further, the NMOS transistor 18 is turned off in response to the delay by the one-stage inverter 20. Therefore, the timing at which the potential of the node B is determined at the high level is determined by the delay of the inverters 20 and 40, and is delayed from the conventional level shift circuit shown in FIG.

以上から、入力信号Siがハイレベルからロウレベルに遷移するときは図7の従来回路と同様の遅延で出力信号Soがハイレベルからロウレベルに遷移するが、入力信号Siがロウレベルからハイレベルに遷移するときは図7の従来回路よりも大きな遅延で出力信号Soがロウレベルからハイレベルに遷移し、結果的に入力信号Siが遷移してから出力信号Soが遷移するまでの遅延時間は、いずれの方向の遷移についてもほぼ同じ時間になり、差動回路の対称性を維持することができる。   From the above, when the input signal Si changes from the high level to the low level, the output signal So changes from the high level to the low level with the same delay as the conventional circuit of FIG. 7, but the input signal Si changes from the low level to the high level. When the output signal So transitions from a low level to a high level with a delay greater than that of the conventional circuit of FIG. 7, the delay time from the transition of the input signal Si to the transition of the output signal So is determined in any direction. The same time is also applied to the transitions of, and the symmetry of the differential circuit can be maintained.

また、このレベル変換回路では、入力信号Siをインバータ20,40の2段で増幅しNMOSトランジスタ47のゲートに入力させているので、入力信号Siの立上り/立下りが緩慢になっていて、NMOSトランジスタ46のオン/オフのタイミングよりもインバータ20の出力のロウレベル/ハイレベルに変化するタイミングが速くなったような場合でも、NMOSトランジスタ47を速いタイミングでオン/オフさせ、NMOSトランジスタ18とNMOSトランジスタ46,47とを同時的なタイミングで制御でき、差動回路の対称性を維持することができる。   In this level conversion circuit, since the input signal Si is amplified in two stages of the inverters 20 and 40 and input to the gate of the NMOS transistor 47, the rising / falling of the input signal Si is slow. Even when the timing at which the output of the inverter 20 changes to the low level / high level becomes faster than the on / off timing of the transistor 46, the NMOS transistor 47 is turned on / off at a fast timing, and the NMOS transistor 18 and the NMOS transistor 46 and 47 can be controlled at the same time, and the symmetry of the differential circuit can be maintained.

図2は本発明の実施例2のレベル変換回路の構成を示す回路図である。図2のレベル変換回路は、入力信号SiをNMOSトランジスタ47のゲートに印加する経路を独立した2段のCMOSインバータ40,41で構成して、インバータ20はNMOSトランジスタ18を駆動するのみとしたものである。   FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the second embodiment of the present invention. In the level conversion circuit of FIG. 2, the path for applying the input signal Si to the gate of the NMOS transistor 47 is constituted by two independent CMOS inverters 40 and 41, and the inverter 20 only drives the NMOS transistor 18. It is.

このレベル変換回路の動作は図1のレベル変換回路と全く同じであるが、NMOSトランジスタ47を駆動するインバータ40,41を独立させたので、その調整を独立して行うことができ、最適調整がし易くなる。また、これはインバータ20についても同様となる。   The operation of this level conversion circuit is exactly the same as that of the level conversion circuit of FIG. 1, but since the inverters 40 and 41 for driving the NMOS transistor 47 are made independent, the adjustment can be performed independently, and the optimum adjustment is possible. It becomes easy to do. This also applies to the inverter 20.

図3は本発明の実施例3のレベル変換回路の構成を示す回路図である。図3のレベル変換回路は、図1のレベル変換回路において、ノードAとインバータ20の出力との間にNMOSトランジスタ22を接続し、そのゲートを低電圧VLの電源に接続したものである。   FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the third embodiment of the present invention. The level conversion circuit of FIG. 3 is the same as the level conversion circuit of FIG. 1 except that an NMOS transistor 22 is connected between the node A and the output of the inverter 20, and its gate is connected to the power supply of the low voltage VL.

このレベル変換回路では、入力信号Siがハイレベルのときは、ノードAはロウレベル、インバータ20の出力もロウレベルであるので、NMOSトランジスタ22はオンしている。   In this level conversion circuit, when the input signal Si is at high level, the node A is at low level and the output of the inverter 20 is also at low level, so the NMOS transistor 22 is on.

入力信号Siがハイレベルからロウレベルに遷移するとき、インバータ20の出力がロウレベルからハイレベルに遷移するが、NMOSトランジスタ22がオンしているので、インバータ20の出力がハイレベル方向に遷移するとノードAがMOSトランジスタ22を介して「VL−Vth」の電圧レベル(VthはMOSトランジスタ22のしきい値電圧)まで瞬時に充電される。なお、このMOSトランジスタ22はノードAが「VL−Vth」の電圧レベルを超えるとオフする。この結果、トランジスタ14のオフタイミングが早期化され、入力信号Siがハイレベルからロウレベルに遷移するときの出力信号Soのハイレベルからロウレベルへの遷移までの遅延時間を短縮できる。   When the input signal Si transits from high level to low level, the output of the inverter 20 transits from low level to high level. However, since the NMOS transistor 22 is on, the node A changes when the output of the inverter 20 transits in the high level direction. Is instantaneously charged to a voltage level of “VL−Vth” (Vth is the threshold voltage of the MOS transistor 22) via the MOS transistor 22. The MOS transistor 22 is turned off when the node A exceeds the voltage level of “VL−Vth”. As a result, the off timing of the transistor 14 is advanced, and the delay time from the transition of the output signal So from the high level to the low level when the input signal Si transitions from the high level to the low level can be shortened.

図7の従来のレベル変換回路では、入力信号Siがハイレベルからロウレベルに遷移するときの遅延の方が、ロウレベルからハイレベルに遷移するときの遅延よりも長くなっていたが、図3のレベル変換回路ではこれを短くできる。したがって、この図3のレベル変換回路では、図1,2のレベル変換回路と同様に入力信号Siがロウレベルからハイレベルに遷移するときの図7の従来回路よりも遅延を長くし、入力信号Siがハイレベルからロウレベルに遷移するときの図7の従来回路よりも遅延を短くできるので、遅延時間の対称性を更に良好にできる。   In the conventional level conversion circuit of FIG. 7, the delay when the input signal Si transitions from the high level to the low level is longer than the delay when the input signal Si transitions from the low level to the high level. This can be shortened in the conversion circuit. Therefore, in the level conversion circuit of FIG. 3, the delay is made longer than that of the conventional circuit of FIG. 7 when the input signal Si transitions from the low level to the high level as in the level conversion circuit of FIGS. Since the delay can be shortened compared with the conventional circuit of FIG. 7 when the signal transits from the high level to the low level, the symmetry of the delay time can be further improved.

遅延特性比較Delay characteristics comparison

図4は図7に示した従来のレベル変換回路の遅延特性のシミュレーション結果、図5は図1のレベル変換回路の遅延特性のシミュレーション結果、図6は図3のレベル変換回路の遅延特性のシミュレーション結果を示すもので、それぞれの横軸のTrは入力信号Siの立上り時間、Tfは立下り時間を示し、縦軸のTplhはロウレベルからハイレベルへの遷移の遅延時間、Tphlはハイレベルからロウレベルへの遷移の遅延時間、Tplh−Tphlはその差分を示す。   4 is a simulation result of delay characteristics of the conventional level conversion circuit shown in FIG. 7, FIG. 5 is a simulation result of delay characteristics of the level conversion circuit of FIG. 1, and FIG. 6 is a simulation of delay characteristics of the level conversion circuit of FIG. In the graph, Tr on the horizontal axis represents the rise time of the input signal Si, Tf represents the fall time, Tplh on the vertical axis represents the delay time from the low level to the high level, and Tph1 represents the high level to the low level. The delay time of transition to Tplh-Tphl shows the difference.

この図4〜図6から明らかなように、遷移の遅延時間TplhとTphlは入力信号のTr、Tfが大きいほど大きくなって依存性を示しているが、その差分は、従来の特性である図4よりも実施例1の特性である図5の方が少なくなって対称性が改善され、さらに実施例3の特性である図6ではほとんど差分が無くなって対称性がより改善されていることが判る。   As is apparent from FIGS. 4 to 6, the delay times Tplh and Tph1 of the transition become larger as the Tr and Tf of the input signal become larger and show dependency. The difference is a characteristic of the conventional characteristic. FIG. 5 which is the characteristic of the first embodiment is less than 4 and the symmetry is improved, and in FIG. 6 which is the characteristic of the third embodiment, there is almost no difference and the symmetry is further improved. I understand.

本発明の実施例1のレベル変換回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the level conversion circuit of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2のレベル変換回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the level conversion circuit of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3のレベル変換回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the level conversion circuit of Example 3 of this invention. 従来のレベル変換回路の遅延特性図である。It is a delay characteristic figure of the conventional level conversion circuit. 実施例1のレベル変換回路の遅延特性図である。FIG. 3 is a delay characteristic diagram of the level conversion circuit according to the first embodiment. 実施例3のレベル変換回路の遅延特性図である。FIG. 10 is a delay characteristic diagram of the level conversion circuit according to the third embodiment. 従来のレベル変換回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional level conversion circuit.

Claims (3)

高電圧電源と接地との間に第1のノードを介して直列接続された第1のPMOSトランジスタおよび第1のNMOSトランジスタと、高電圧電源と接地との間に第2のノードを介して直列接続された第2のPMOSトランジスタおよび第2のNMOSトランジスタと、低電圧電源で動作する第1のインバータとを備え、入力端子が前記第1のNMOSトランジスタのゲートと前記第1のインバータの入力に接続され、出力端子が前記第2のノードと前記第1のPMOSトランジスタのゲートに接続され、第2のPMOSトランジスタのゲートが前記第1のノードに接続され、前記第2のNMOSトランジスタのゲートが前記第1のインバータの出力に接続され、前記入力端子がハイレベルからロウレベルに遷移するときに前記第2のNMOSトランジスタが前記第1のインバータのみによる遅延を受けてオン状態になるレベル変換回路において、
前記第1のNMOSトランジスタを、ドレインとソースが共通接続され且つ合計で前記第2のNMOSトランジスタと等価の第5,第6のNMOSトランジスタに置き換え、前記第5のNMOSトランジスタのゲートを前記入力端子に、前記第6のNMOSトランジスタのゲートを前記第1のインバータの出力を反転する第2のインバータの出力に接続することにより、前記入力端子がロウレベルからハイレベルに遷移するときに前記第1および第2のインバータによる遅延を受けて前記第1のノードの電位がロウレベルになるようにしたことを特徴とするレベル変換回路。
A first PMOS transistor and a first NMOS transistor connected in series via a first node between a high voltage power supply and ground, and a series connected via a second node between the high voltage power supply and ground. A second PMOS transistor and a second NMOS transistor connected to each other; and a first inverter that operates with a low-voltage power supply; and an input terminal connected to a gate of the first NMOS transistor and an input of the first inverter. An output terminal connected to the second node and the gate of the first PMOS transistor; a gate of the second PMOS transistor connected to the first node; and a gate of the second NMOS transistor connected to the output of the first inverter, the second NMOS when the input terminal changes from a high level to the low level Transistors in the level converter circuit according to the on state by receiving the delay only by the first inverter,
The first NMOS transistor is replaced with fifth and sixth NMOS transistors whose drain and source are connected in common and equivalent to the second NMOS transistor in total, and the gate of the fifth NMOS transistor is the input terminal In addition, by connecting the gate of the sixth NMOS transistor to the output of the second inverter that inverts the output of the first inverter, the first and the second NMOS transistors are switched when the input terminal changes from low level to high level. A level conversion circuit characterized in that a potential of the first node is set to a low level in response to a delay by a second inverter .
請求項1に記載のレベル変換回路において、 前記第2のインバータに代えて、前記入力端子に入力が接続された第3のインバータと、該第3のインバータの出力に入力が接続され出力が前記第6のNMOSトランジスタのゲートに接続された第4のインバータを用い
前記入力端子がロウレベルからハイレベルに遷移するときに前記第1および第2のインバータによる遅延を受けて前記第1のノードの電位がロウレベルになるようにしたことに代えて、
前記入力端子がロウレベルからハイレベルに遷移するときに前記第3および第4のインバータによる遅延を受けて前記第1のノードの電位がロウレベルになるようにしたことを特徴とするレベル変換回路。
The level conversion circuit according to claim 1, wherein instead of the second inverter, a third inverter having an input connected to the input terminal, an input connected to an output of the third inverter, and an output being the output Using a fourth inverter connected to the gate of the sixth NMOS transistor ;
Instead of the delay of the first and second inverters causing the potential of the first node to become low level when the input terminal transitions from low level to high level,
A level conversion circuit characterized in that when the input terminal transitions from a low level to a high level, the potential of the first node is set to a low level in response to a delay by the third and fourth inverters .
請求項1又は2に記載のレベル変換回路において、
前記第1のノードと前記第2のNMOSトランジスタのゲートとの間にソースとドレインが接続されゲートが前記低電圧電源に接続された第7のNMOSトランジスタを具備することを特徴とするレベル変換回路。
In the level conversion circuit according to claim 1 or 2,
A level conversion circuit comprising a seventh NMOS transistor having a source and a drain connected between the first node and the gate of the second NMOS transistor, and a gate connected to the low voltage power source. .
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