JP5024760B2 - Signal level conversion circuit - Google Patents

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Description

本発明は、低レベル入力信号を高レベル出力信号に変換する信号レベル変換回路に関する。 The present invention relates to a signal level converting circuits for converting a low-level input signal to the high level output signal.

近年、表示装置の制御駆動回路において、半導体技術の進展によるトランジスタ閾値の低電圧化にともない、コントローラICの駆動電圧を従来より低くすることが可能となってきており、またアプリケーションの低消費電力化が強く望まれていることから、コントローラICの出力信号は振幅減少の傾向にある。また、上記に加えて不要輻射(EMI)ノイズを低減する上でも、インターフェース信号は低振幅伝送が強く望まれ、これらに対して様々な提案がなされている。(例えば、特許文献1、2参照。)
特開2001−85988号公報 特開2005−311790号公報
In recent years, in control drive circuits for display devices, it has become possible to lower the drive voltage of controller ICs as the transistor threshold voltage has decreased due to advances in semiconductor technology, and lower power consumption for applications. Therefore, the output signal of the controller IC tends to decrease in amplitude. In addition to the above, in order to reduce unnecessary radiation (EMI) noise, low amplitude transmission of the interface signal is strongly desired, and various proposals have been made for these. (For example, see Patent Documents 1 and 2.)
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-85888 JP 2005-31790 A

しかしながら、薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置、EL表示装置に代表されるような、画素トランジスタを形成する同一のプロセスを用いて同一ガラス基板上に周辺回路を形成する場合においては、単結晶シリコン半導体に比べトランジスタの閾値の制御が困難であり、とくに工程ばらつきに起因する閾値電圧変動が大きいことなどから、コントローラICが出力する低振幅信号を受けてガラス基板上に形成したレベルシフタ回路が正常動作しない場合などがあり、コスト高の原因となっていた。   However, in the case where peripheral circuits are formed on the same glass substrate using the same process for forming pixel transistors, such as liquid crystal display devices using thin film transistors and EL display devices, single crystal silicon semiconductors are used. When the threshold value of the transistor is difficult to control and the level shifter circuit formed on the glass substrate in response to the low-amplitude signal output from the controller IC does not operate normally due to the large threshold voltage fluctuation caused by process variations. It was a cause of high costs.

図11は、従来のレベルシフタ回路の構成を表す一例の回路図である。同図に示すレベルシフタ回路30は、低電圧の電源VIH−GNDで動作する信号IN,その反転信号XINを、正側の高電圧の電源VDD−GNDで動作する信号OUT,その反転信号XOUTに変換するもので、入力段の高耐圧型のN型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)22a、22bと、高耐圧型のP型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)24a、24bとを備えている。   FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a conventional level shifter circuit. The level shifter circuit 30 shown in the figure converts a signal IN operating with a low-voltage power supply VIH-GND and its inverted signal XIN into a signal OUT operating with a positive high-voltage power supply VDD-GND and its inverted signal XOUT. Therefore, high-voltage N-type MOS transistors (hereinafter referred to as NMOS) 22a and 22b and high-voltage P-type MOS transistors (hereinafter referred to as PMOS) 24a and 24b in the input stage are provided.

ここで、NMOS22a、22bのゲートには、それぞれ信号IN,XINが入力され、そのソースはGNDに接続されている。また、PMOS24a、24bのゲートは、各々内部ノードB,Aに接続され、そのソースは電源VDDに接続され、そのドレインは各々NMOS22a、22bのドレインに接続されている。そして、内部ノードA,Bから、各々信号XOUT,OUTが出力されている。   Here, signals IN and XIN are input to the gates of the NMOSs 22a and 22b, respectively, and their sources are connected to GND. The gates of the PMOSs 24a and 24b are connected to the internal nodes B and A, respectively, their sources are connected to the power supply VDD, and their drains are connected to the drains of the NMOSs 22a and 22b, respectively. Signals XOUT and OUT are output from the internal nodes A and B, respectively.

以下の説明において、電源VDD>電源VIH>GNDであり、信号IN,XINのハイレベルは電源VIH、ローレベルはGNDの電位、信号OUT,XOUTのハイレベルは電源VDD、ローレベルはGNDの電位である。   In the following description, the power supply VDD> the power supply VIH> GND, the high levels of the signals IN and XIN are the power supply VIH, the low level is the GND potential, the high levels of the signals OUT and XOUT are the power supply VDD, and the low level is the GND potential. It is.

レベルシフタ回路30において、信号INがハイレベル、その反転信号XINがローレベルになると、NMOS22aはオン、NMOS22bはオフとなる。従って、信号XOUTは、NMOS22aを介してGNDに接続され、ローレベルとなる。信号XOUTのローレベルによりPMOS24bがオンとなり、信号OUTは、PMOS24bを介して電源VDDに接続され、ハイレベルとなる。そして、信号OUTのハイレベルによりPMOS24aはオフとなる。   In the level shifter circuit 30, when the signal IN is at a high level and the inverted signal XIN is at a low level, the NMOS 22a is turned on and the NMOS 22b is turned off. Therefore, the signal XOUT is connected to GND via the NMOS 22a and becomes low level. The PMOS 24b is turned on by the low level of the signal XOUT, and the signal OUT is connected to the power supply VDD via the PMOS 24b and becomes the high level. The PMOS 24a is turned off by the high level of the signal OUT.

続いて、信号INがローレベル、信号XINがハイレベルになると、NMOS22aはオフ、NMOS22bはオンとなる。従って、信号OUTは、NMOS22bを介してGNDに接続され、ローレベルとなる。信号OUTのローレベルによりPMOS24aがオンとなり、信号XOUTは、PMOS24aを介して電源VDDに接続され、ハイレベルとなる。そして、信号XOUTのハイレベルによりPMOS24bがオフとなる。   Subsequently, when the signal IN is at a low level and the signal XIN is at a high level, the NMOS 22a is turned off and the NMOS 22b is turned on. Therefore, the signal OUT is connected to GND through the NMOS 22b and becomes low level. The PMOS 24a is turned on by the low level of the signal OUT, and the signal XOUT is connected to the power supply VDD via the PMOS 24a and becomes high level. Then, the PMOS 24b is turned off by the high level of the signal XOUT.

ところで、レベルシフタ回路30では、信号IN,XINが変化する時に、PMOS24aおよびNMOS22a、もしくはPMOS24bおよびNMOS22bが一時的に同時にオン状態となり、電源VDDからGNDに向かって貫通電流が流れる。例えば、信号INがローレベルからハイレベル、信号XINがハイレベルからローレベルになるとき、NMOS22aがオンとなり、NMOS22bがオフとなる。この時には、まだPMOS24aはオン状態、PMOS24bはオフ状態である。   By the way, in the level shifter circuit 30, when the signals IN and XIN change, the PMOS 24a and NMOS 22a, or the PMOS 24b and NMOS 22b are temporarily turned on simultaneously, and a through current flows from the power supply VDD to GND. For example, when the signal IN changes from low level to high level and the signal XIN changes from high level to low level, the NMOS 22a is turned on and the NMOS 22b is turned off. At this time, the PMOS 24a is still on and the PMOS 24b is off.

従って、オン状態のPMOS24aおよびNMOS22aを介して、電源VDDからGNDに向かって貫通電流が流れる。この貫通電流が流れる状態において、NMOS22aのドライブ能力によりPMOS24bのゲートのチャージを引き抜くことによってPMOS24bがオンとなる。オン状態となったPMOS24bを介して信号OUTがハイレベルとなることによってPMOS24aがオフとなり、NMOS22aを介して信号XOUTがローレベルとなる。   Accordingly, a through current flows from the power supply VDD to GND through the PMOS 24a and the NMOS 22a in the on state. In a state where this through current flows, the PMOS 24b is turned on by extracting the charge of the gate of the PMOS 24b by the drive capability of the NMOS 22a. When the signal OUT becomes high level via the PMOS 24b which is turned on, the PMOS 24a is turned off, and the signal XOUT becomes low level via the NMOS 22a.

このため、レベルシフタ回路30では、レベルシフト量(VDDとVIHとの間の電位差)が大きくなるに従って、入力段のNMOS22a、22bのドライブ能力、すなわち、そのトランジスタサイズを大きくする必要があるという問題点があった。   Therefore, in the level shifter circuit 30, it is necessary to increase the drive capability of the NMOSs 22a and 22b in the input stage, that is, the transistor size as the level shift amount (potential difference between VDD and VIH) increases. was there.

また、レベルシフタ回路30では、互いに反対極性の二相入力信号INとXINを用いてレベルシフタ回路を動作させている。従って、信号インターフェースとして一対の接続端子が必要になる。必要な内部信号の数が増加するにつれて、信号インターフェースの接続端子数が増大し、結線作業が煩雑になるとともにコネクタやFPC(フレキシブルケーブル)などのデバイスのコンパクトな実装が阻害され、また部材費用や実装に関わるコストの増大を招くという問題があった。   Further, in the level shifter circuit 30, the level shifter circuit is operated using two-phase input signals IN and XIN having opposite polarities. Therefore, a pair of connection terminals is required as a signal interface. As the number of necessary internal signals increases, the number of signal interface connection terminals increases, which complicates the wiring work and impedes the compact mounting of devices such as connectors and FPCs (flexible cables). There was a problem that the cost related to mounting was increased.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トランジスタの閾値にも満たない低振幅の入力信号に対しても正常に信号レベル変換が可能であり、電源電圧の変動ならびにトランジスタの特性ばらつきに対する動作信頼性が高く、かつ構成が簡素な信号レベル変換回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is that signal level conversion can be normally performed even for a low-amplitude input signal less than the threshold value of the transistor, and the power supply voltage can be reduced. variation and high operation reliability against variations in transistor characteristics, and configuration is to provide a simple signal level converting circuits.

上記課題を解決するための本発明は、互いに同じ極性チャネルのトランジスタであって、低振幅の入力信号を高振幅の出力信号に変換するための第1の入力トランジスタ及び第2の入力トランジスタと、前記第1の入力トランジスタ及び前記第2の入力トランジスタと同じ極性チャネルのトランジスタであって、電流を供給する第1の電流源に接続され、前記入力信号に第1のオフセット電圧を加えて前記第1の入力トランジスタのゲートに印加する第1のオフセットトランジスタと、前記第1の入力トランジスタ及び前記第2の入力トランジスタと同じ極性チャネルのトランジスタであって、電流を供給する第2の電流源に接続され、前記入力信号に重畳する第1のバイアス電圧に第2のオフセット電圧を加えて前記第2の入力トランジスタのゲートに印加する第2のオフセットトランジスタとを備え、前記第1のオフセットトランジスタは、ドレインがゲートに接続されたn個のNチャネルトランジスタを有し、これらn個のNチャネルトランジスタがn段縦続に接続されて前記第1のオフセットトランジスタを構成しており、前記第2のオフセットトランジスタは、ドレインがゲートに接続されたm個のNチャネルトランジスタを有し、これらm個のNチャネルトランジスタがm段縦続に接続されて前記第2のオフセットトランジスタを構成しており、前記第2のオフセットトランジスタを構成する縦続m段のNチャネルトランジスタは、前記第1のオフセットトランジスタを構成する縦続n段のNチャネルトランジスタに比べて段数が多い、すなわちn<mである信号レベル変換回路である。 The present invention for solving the above-mentioned problems is a transistor having the same polarity channel with each other, a first input transistor and a second input transistor for converting a low-amplitude input signal into a high-amplitude output signal, A transistor having the same polarity channel as the first input transistor and the second input transistor, connected to a first current source for supplying current, and adding a first offset voltage to the input signal to A first offset transistor applied to the gate of one input transistor, and a transistor having the same polarity channel as the first input transistor and the second input transistor, and connected to a second current source for supplying current And adding a second offset voltage to the first bias voltage superimposed on the input signal, thereby adding the second input transistor. And a second offset transistors to be applied to the gate of said first offset transistor has n N-channel transistor having a drain connected to the gate, these n pieces of N-channel transistors are n-stage cascade To the first offset transistor, and the second offset transistor has m N-channel transistors whose drains are connected to the gate, and these m N-channel transistors are m The second offset transistor is connected in cascade to form the second offset transistor, and the cascaded m-stage N-channel transistor constituting the second offset transistor is the cascaded n-stage N constituting the first offset transistor. many stages as compared to channel transistor, ie it is n <m signal level It is a conversion circuit.

本発明によれば、トランジスタの閾値にも満たない低振幅の入力信号に対しても正常に信号レベル変換が可能であり、電源電圧の変動ならびにトランジスタの特性ばらつきに対する動作信頼性が高く、かつ簡素な構成の信号レベル変換回路、該回路を用いた液晶表示装置が得られる。   According to the present invention, it is possible to normally perform signal level conversion even for a low-amplitude input signal that does not reach the threshold of the transistor, and the operation reliability is high and simple with respect to fluctuations in power supply voltage and transistor characteristics. A signal level conversion circuit having a simple structure and a liquid crystal display device using the circuit can be obtained.

以下、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態と称する)を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る信号レベル変換回路の構成を示す回路図である。図1に示す本実施形態の信号レベル変換回路は、コントローラなどから供給される、例えば1V程度の低レベル制御信号である入力信号9を、例えば5V程度の高レベルの出力信号14として出力する。この信号レベル変換回路は、低レベルの入力信号9を高レベルの出力信号14に変換するための信号レベル変換手段を構成するNチャネル薄膜トランジスタからなる第1および第2の入力トランジスタ1および2を有する。第1の入力トランジスタ1のソースはGND電位としており、第2の入力トランジスタ2のソースには入力信号9が印加されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a signal level conversion circuit according to Embodiment 1 of the present invention. The signal level conversion circuit of the present embodiment shown in FIG. 1 outputs an input signal 9 which is a low level control signal of, for example, about 1V supplied from a controller or the like as an output signal 14 of high level of, for example, about 5V. This signal level conversion circuit has first and second input transistors 1 and 2 composed of N-channel thin film transistors constituting signal level conversion means for converting a low level input signal 9 into a high level output signal 14. . The source of the first input transistor 1 is set to the GND potential, and the input signal 9 is applied to the source of the second input transistor 2.

また、第1および第2の入力トランジスタ1および2は、各々ドレインがPチャネル薄膜トランジスタからなる負荷トランジスタ20および21を介して高レベル電源VDDに接続されている。また両負荷トランジスタ20および21のゲートは、それぞれ互いの負荷トランジスタのドレインに接続されるとともに、それぞれ第1の入力トランジスタ1、第2の入力トランジスタ2のドレインに接続されている。すなわち、負荷トランジスタ20および21はフリップフロップを構成している。   The first and second input transistors 1 and 2 are connected to the high-level power supply VDD via load transistors 20 and 21 each having a drain made of a P-channel thin film transistor. The gates of the load transistors 20 and 21 are connected to the drains of the load transistors, respectively, and to the drains of the first input transistor 1 and the second input transistor 2, respectively. That is, load transistors 20 and 21 constitute a flip-flop.

第1の入力トランジスタ1のゲートには、第1のオフセット手段を構成する1段のダイオード17のアノードが接続されるとともに、第1の電流源15を介して電源VDDに接続され、更にカソードには入力信号9が印加され、これにより該ダイオード17のカソードに入力信号9が印加されると、ダイオード17のカソードとアノード間にはダイオードを構成するトランジスタの閾値1段分の電圧に相当する電圧が発生し、入力信号9に該閾値電圧をオフセット電圧として加算した電圧信号がダイオード17のアノードに発生し、第1の入力トランジスタ1のゲートに印加される。   The gate of the first input transistor 1 is connected to the anode of the one-stage diode 17 constituting the first offset means, is connected to the power supply VDD via the first current source 15, and is further connected to the cathode. When the input signal 9 is applied to the cathode of the diode 17, the voltage corresponding to the threshold voltage of one stage of the transistor constituting the diode is applied between the cathode and the anode of the diode 17. A voltage signal obtained by adding the threshold voltage as an offset voltage to the input signal 9 is generated at the anode of the diode 17 and applied to the gate of the first input transistor 1.

同様に、第2の入力トランジスタ2のゲートには、第2のオフセット手段を構成する2段縦続ダイオード18のアノードが接続されるとともに第2の電流源16を介して電源VDDに接続され、更にカソードはGND電位としている。これによりダイオード18のカソードとアノード間にはダイオードを構成するトランジスタの閾値2段分の電圧に相当する電圧が発生する。その結果、GND電位に該閾値電圧(2段分)をオフセット電圧として加算した電圧信号がダイオード18のアノードに発生し、第2の入力トランジスタ2のゲートに印加される。   Similarly, the anode of the two-stage cascaded diode 18 constituting the second offset means is connected to the gate of the second input transistor 2 and is connected to the power supply VDD via the second current source 16. The cathode is at GND potential. As a result, a voltage corresponding to a voltage corresponding to two threshold levels of the transistor constituting the diode is generated between the cathode and the anode of the diode 18. As a result, a voltage signal obtained by adding the threshold voltage (for two stages) to the GND potential as an offset voltage is generated at the anode of the diode 18 and applied to the gate of the second input transistor 2.

図2は、図1で示した回路構成をさらに具体的に、トランジスタサイズを加味して記述した一例である。
図2に示す回路では、第1、第2のオフセット手段を構成するダイオード17,18として、Nチャネルトランジスタを使用している。
FIG. 2 is an example in which the circuit configuration shown in FIG. 1 is described more specifically in consideration of the transistor size.
In the circuit shown in FIG. 2, N-channel transistors are used as the diodes 17 and 18 constituting the first and second offset means.

すなわち、第1の入力トランジスタ1のゲートには、第1のオフセット手段を構成するNチャネルトランジスタ17のドレインが接続され、該ドレインは同トランジスタのゲートに接続されるとともに第1の電流源15を介して電源VDDに接続されている。更にNチャネルトランジスタ17のソースには入力信号9が印加される。これにより該Nチャネルトランジスタ17のソースに入力信号9が印加されると、Nチャネルトランジスタ17のソースとゲート間には該トランジスタの閾値電圧に相当する電圧が発生し、入力信号9に該閾値電圧をオフセット電圧として加算した電圧信号がNチャネルトランジスタ17のドレインに発生し、第1の入力トランジスタ1のゲートに印加される。   That is, the drain of the N-channel transistor 17 constituting the first offset means is connected to the gate of the first input transistor 1, and the drain is connected to the gate of the transistor and the first current source 15 is connected. Via the power supply VDD. Further, the input signal 9 is applied to the source of the N-channel transistor 17. As a result, when the input signal 9 is applied to the source of the N-channel transistor 17, a voltage corresponding to the threshold voltage of the transistor is generated between the source and gate of the N-channel transistor 17, and the threshold voltage is applied to the input signal 9. Is added to the drain of the N-channel transistor 17 and applied to the gate of the first input transistor 1.

同様に、第2の入力トランジスタ2のゲートには、第2のオフセット手段を構成する2段縦続接続したNチャネルトランジスタ18のドレインが接続され、該ドレインは同トランジスタのゲートに接続されるとともに第2の電流源16を介して電源VDDに接続されている。これによりNチャネルトランジスタ18のソースとゲート間には該トランジスタの閾値電圧(2段分)に相当する電圧が発生し、この電圧信号がNチャネルトランジスタ18のドレインに発生し、第2の入力トランジスタ2のゲートに印加される。   Similarly, the drain of the two-stage cascaded N-channel transistor 18 constituting the second offset means is connected to the gate of the second input transistor 2, and the drain is connected to the gate of the transistor and is connected to the second transistor. Two power sources 16 are connected to the power supply VDD. As a result, a voltage corresponding to the threshold voltage (for two stages) of the N-channel transistor 18 is generated between the source and the gate of the N-channel transistor 18, and this voltage signal is generated at the drain of the N-channel transistor 18. 2 is applied to the gate.

このように本実施形態の信号レベル変換回路においては、オフセット手段を構成するトランジスタ17,18をNチャネルとして、第1、第2の入力トランジスタ1,2と同じNチャネルとするとともに、第1、第2の入力トランジスタ1,2およびオフセット手段を構成するNチャネルトランジスタ17,18を同じ製造プロセスで形成している。これによりプロセスのばらつきによるトランジスタの特性の変動の影響を信号レベル変換回路が受けないようにしている。   As described above, in the signal level conversion circuit according to the present embodiment, the transistors 17 and 18 constituting the offset means are set as the N channel, and the same N channel as the first and second input transistors 1 and 2 is used. The second input transistors 1 and 2 and the N channel transistors 17 and 18 constituting the offset means are formed by the same manufacturing process. This prevents the signal level conversion circuit from being affected by variations in transistor characteristics due to process variations.

また、電流源15はゲートをバイアス電圧19に接続し、ソースを電源VDDに接続したPチャネルトランジスタからなる電流源トランジスタで構成している。電流源16はゲートを入力信号9に接続し、ソースを電源VDDに接続したPチャネルトランジスタからなる電流源トランジスタで構成している。   The current source 15 is formed of a current source transistor composed of a P-channel transistor having a gate connected to the bias voltage 19 and a source connected to the power supply VDD. The current source 16 is composed of a current source transistor composed of a P-channel transistor having a gate connected to the input signal 9 and a source connected to the power supply VDD.

第2の入力トランジスタ2は、並列に接続された4個のNチャネルトランジスタからなる。また、第1の入力トランジスタ1は、並列に接続された2個のNチャネルトランジスタからなる。また、負荷トランジスタ20,21は、それぞれ直列に2個に接続されたPチャネルトランジスタからなる。   The second input transistor 2 is composed of four N-channel transistors connected in parallel. The first input transistor 1 is composed of two N-channel transistors connected in parallel. Load transistors 20 and 21 are each composed of two P-channel transistors connected in series.

すなわち、第1の入力トランジスタ1のW/Lが、前記第2の入力トランジスタ2のW/Lに比べて小さく、かつ、前記第1の負荷トランジスタ20のW/Lが、前記第1の入力トランジスタ1のW/Lに比べて小さく、かつ、前記第2の負荷トランジスタ21のW/Lが、前記第2の入力トランジスタ2のW/Lに比べて小さい。   That is, the W / L of the first input transistor 1 is smaller than the W / L of the second input transistor 2, and the W / L of the first load transistor 20 is the first input transistor. The W / L of the second load transistor 21 is smaller than the W / L of the second input transistor 2.

トランジスタのチャネル幅W/チャネル長Lは、そのトランジスタの電流能力を決定するものであるから、第1の入力トランジスタ1の電流能力は、前記第2の入力トランジスタ2に比べて小さい。また、前記第1の負荷トランジスタ20の電流能力は、前記第1の入力トランジスタ1に比べて小さく、かつ、前記第2の負荷トランジスタ21の電流能力は、前記第2の入力トランジスタ2に比べて小さくなっていると言える。
また、電流源Pチャネルトランジスタ15、16および、オフセット手段を構成するNチャネルトランジスタ17,18は、チャネル長Lを高振幅信号が適用される回路部を構成するトランジスタのチャネル長よりも小さくしており、トランジスタの閾値電圧がチャネル長Lに依存することから、閾値が低い電圧にシフトした特性となっている。
Since the channel width W / channel length L of the transistor determines the current capability of the transistor, the current capability of the first input transistor 1 is smaller than that of the second input transistor 2. The current capability of the first load transistor 20 is smaller than that of the first input transistor 1, and the current capability of the second load transistor 21 is smaller than that of the second input transistor 2. It can be said that it is getting smaller.
In addition, the current source P-channel transistors 15 and 16 and the N-channel transistors 17 and 18 constituting the offset means have a channel length L smaller than the channel length of the transistors constituting the circuit unit to which the high amplitude signal is applied. In addition, since the threshold voltage of the transistor depends on the channel length L, the threshold voltage is shifted to a low voltage.

次に、以上のように構成される本実施形態の中の動作について説明する。なお、この説明において、入力信号9の低レベル電圧をグランド電圧とほぼ等しい0Vとし、高レベル電圧を入力振幅電圧VIHとし、また定常的に出力されているバイアス電圧19をVREFとし、前記オフセット電圧をVaとする。   Next, the operation in the present embodiment configured as described above will be described. In this description, the low level voltage of the input signal 9 is set to 0 V which is substantially equal to the ground voltage, the high level voltage is set to the input amplitude voltage VIH, the bias voltage 19 which is constantly output is set to VREF, and the offset voltage Is Va.

図2の信号レベル変換回路において、まず高レベルの入力信号9がNチャネルトランジスタ17のソースおよび第2の入力トランジスタ2のソースに印加されると、Nチャネルトランジスタ17のソースとゲート間には該ドレインの閾値電圧に相当する電圧が発生する。そして、入力信号9の高レベル電圧VIHに閾値電圧をオフセット電圧Vaとして加算した電圧(VIH+Va)がNチャネルトランジスタ17のドレインに発生し、第1の入力トランジスタ1のゲートに印加される。   In the signal level conversion circuit of FIG. 2, when a high level input signal 9 is first applied to the source of the N-channel transistor 17 and the source of the second input transistor 2, the N-channel transistor 17 is not connected between the source and gate. A voltage corresponding to the drain threshold voltage is generated. A voltage (VIH + Va) obtained by adding the threshold voltage as the offset voltage Va to the high level voltage VIH of the input signal 9 is generated at the drain of the N-channel transistor 17 and applied to the gate of the first input transistor 1.

この時、第1の入力トランジスタ1のソースはGND電位なので、第1の入力トランジスタ1のソースとゲート間に印加される電圧Vonは、次の式で表される。   At this time, since the source of the first input transistor 1 is the GND potential, the voltage Von applied between the source and gate of the first input transistor 1 is expressed by the following equation.

Von=VIH+Va
従って、ここで、電圧Vonが第1の入力トランジスタ1の閾値電圧よりも大きくなるように固定バイアスVREF19を調整してオフセット電圧Vaを設定することにより、第1の入力トランジスタ1は、オンとなり、負荷トランジスタ21はゲート電位がGNDと同電位となるため、負荷トランジスタ21がオンとなる。また、負荷トランジスタ20のゲート電位は負荷トランジスタ21よりVDDレベルとなるために、負荷トランジスタ20はオフとなる。
Von = VIH + Va
Therefore, by adjusting the fixed bias VREF 19 and setting the offset voltage Va so that the voltage Von is larger than the threshold voltage of the first input transistor 1, the first input transistor 1 is turned on. Since the load transistor 21 has the same gate potential as GND, the load transistor 21 is turned on. Further, since the gate potential of the load transistor 20 becomes VDD level from the load transistor 21, the load transistor 20 is turned off.

図3は、オフセット電圧の発生を説明する図である。
図3の(1)は、バイアス電圧19にVREFが印加された状態を示している。このとき、電流源トランジスタ15にはVREFによって定まる電流Iconstantが流れる。そうすると、図3の(2)のダイオード接続されたトランジスタの電流−電圧特性に示すように、Nチャネルトランジスタ17のドレインには、付加電圧VGに重畳してVaの電圧が発生する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the generation of the offset voltage.
FIG. 3 (1) shows a state in which VREF is applied to the bias voltage 19. At this time, a current Iconstant determined by VREF flows through the current source transistor 15. Then, as shown in the current-voltage characteristics of the diode-connected transistor in (2) of FIG. 3, a voltage Va is generated at the drain of the N-channel transistor 17 so as to be superimposed on the additional voltage VG.

つづいて、ソースがGND電位のNチャネルトランジスタ18のドレインに発生する電圧について説明する。   Next, a voltage generated at the drain of the N-channel transistor 18 whose source is the GND potential will be described.

本発明の実施例においては、電流源トランジスタ16のゲートが入力信号9に接続されており、前述のように電流源トランジスタ16のチャネル長Lは小さく設定されていることから閾値は小さい。これによって、入力信号9が閾値に満たないような低振幅信号であったとしても、高レベル電圧にあるときには、電流源16の電流量が小さくなる。   In the embodiment of the present invention, since the gate of the current source transistor 16 is connected to the input signal 9, and the channel length L of the current source transistor 16 is set small as described above, the threshold value is small. As a result, even if the input signal 9 is a low-amplitude signal that is less than the threshold value, the current amount of the current source 16 is small when the input signal 9 is at a high level voltage.

図4は、オフセット電圧を切り替える方法を説明する図である。
図4の(1)は、入力信号9がローレベルとなった状態を示している。電流源トランジスタ16はPMOSトランジスタであるためオンとなり、Nチャネルトランジスタ18には、大きな電流Ilargeが流れる。そうすると、図4の(3)のダイオード接続されたトランジスタの電流−電圧特性に示すように、Nチャネルトランジスタ18のドレインには、GND+Va1の電圧が発生する。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of switching the offset voltage.
(1) in FIG. 4 shows a state in which the input signal 9 is at a low level. Since the current source transistor 16 is a PMOS transistor, it is turned on, and a large current Ilarge flows through the N-channel transistor 18. Then, as shown in the current-voltage characteristic of the diode-connected transistor in (3) of FIG. 4, a voltage of GND + Va1 is generated at the drain of the N-channel transistor 18.

図4の(2)は、入力信号9がハイレベルとなった状態を示している。電流源トランジスタ16はPMOSトランジスタであるためオフとなり、Nチャネルトランジスタ18には、小さな電流Ismallが流れる。そうすると、図4の(3)のダイオード接続されたトランジスタの電流−電圧特性に示すように、Nチャネルトランジスタ18のドレインには、GND+Va2の電圧が発生する。   (2) in FIG. 4 shows a state in which the input signal 9 is at a high level. Since the current source transistor 16 is a PMOS transistor, it is turned off, and a small current Ismall flows through the N-channel transistor 18. Then, as shown in the current-voltage characteristic of the diode-connected transistor in (3) of FIG. 4, a voltage of GND + Va2 is generated at the drain of the N-channel transistor 18.

このように、1段分のオフセット電圧Vaは、ダイオード接続されたトランジスタの電流−電圧特性に応じて、自動的に小さい電圧、弱オフセット電圧Va2となる。   Thus, the offset voltage Va for one stage automatically becomes a small voltage and a weak offset voltage Va2 in accordance with the current-voltage characteristics of the diode-connected transistor.

図5は、2段接続構成のダイオード接続されたトランジスタを用いた場合のオフセット電圧を示している。図5の(2)に示されるようにオフセット電圧は(Va2+Va2)となる。
このようにして、Nチャネルトランジスタ18のドレインには、GND電位に弱オフセット電圧Va2が2段分加算された電圧信号(GND(0V)+Va2+Va2=2×Va2)が発生し、第2の入力トランジスタ2のゲートに印加される。このとき第2の入力トランジスタ2のソースには高レベルの入力信号9の電圧VIHが印加されているので、第2の入力トランジスタ2のゲートとソース間に印加される電圧Voffは、以下の式で表される。
FIG. 5 shows an offset voltage when a diode-connected transistor having a two-stage connection configuration is used. As shown in (2) of FIG. 5, the offset voltage is (Va2 + Va2).
In this manner, a voltage signal (GND (0V) + Va2 + Va2 = 2 × Va2) obtained by adding two stages of the weak offset voltage Va2 to the GND potential is generated at the drain of the N-channel transistor 18, and the second input transistor 2 is applied to the gate. At this time, since the voltage VIH of the high-level input signal 9 is applied to the source of the second input transistor 2, the voltage Voff applied between the gate and the source of the second input transistor 2 is expressed by the following equation: It is represented by

Voff=(2×Va2)−VIH
Va2は前述のように十分に小さい電圧であるから、電圧Voffは第2の入力トランジスタ2の閾値電圧よりも小さくなり、第2の入力トランジスタ2は十分にオフ状態となる。
Voff = (2 × Va2) −VIH
Since Va2 is a sufficiently small voltage as described above, the voltage Voff is smaller than the threshold voltage of the second input transistor 2, and the second input transistor 2 is sufficiently turned off.

なお、オフセットがかかりすぎて、オフセット電圧(2×Va2)がVIHを超えてかつ入力トランジスタ2の閾値電圧よりも大きくなってしまい、入力トランジスタ2をオン状態にして誤動作が発生しないように、前述のようにトランジスタ17,18のチャネル長Lは小さく設定されている。
トランジスタの閾値特性のチャネル長依存により、トランジスタ17,18の閾値は小さい特性を有していることから、トランジスタの特性ばらつきなどにより閾値電圧が大きくなったとしても、オフセット量が大きくなりすぎて誤動作を誘発することはない。
It should be noted that the offset voltage (2 × Va2) exceeds VIH and becomes larger than the threshold voltage of the input transistor 2 due to excessive offset, so that the malfunction does not occur when the input transistor 2 is turned on. Thus, the channel length L of the transistors 17 and 18 is set small.
Due to the channel length dependence of the threshold characteristics of the transistors, the threshold values of the transistors 17 and 18 have small characteristics. Therefore, even if the threshold voltage increases due to variations in the characteristics of the transistors, the offset amount becomes too large and malfunctions. Will not trigger.

すなわち、図2に示す信号レベル変換回路に高レベルの入力信号9が印加されると、負荷トランジスタ21がオンとなると同時に、第2の入力トランジスタ2がオフとなり、これにより第2の入力トランジスタ2のドレインの電圧は、オンとなった負荷トランジスタ21を介した電源VDDの電圧にほぼ等しい最大電圧となり、この最大電圧が出力信号14として出力される。   That is, when a high-level input signal 9 is applied to the signal level conversion circuit shown in FIG. 2, the load transistor 21 is turned on and the second input transistor 2 is turned off at the same time, whereby the second input transistor 2 is turned on. The drain voltage is a maximum voltage substantially equal to the voltage of the power supply VDD via the load transistor 21 that is turned on, and this maximum voltage is output as the output signal 14.

図6は、信号波形を示す図である。本実施形態において、出力信号14は、符号345で示すように薄膜トランジスタ集積回路の電源VDDを振幅とする出力信号となる。なお、入力信号9の高レベル電圧VIHは、符号41で示すような信号波形となり、この入力信号9の高レベル電圧VIHに対してオフセット電圧Vaを印加した電圧の信号波形は、符号343で示すようになる。   FIG. 6 is a diagram showing signal waveforms. In the present embodiment, the output signal 14 is an output signal whose amplitude is the power supply VDD of the thin film transistor integrated circuit as indicated by reference numeral 345. The high level voltage VIH of the input signal 9 has a signal waveform as indicated by reference numeral 41. The signal waveform of the voltage obtained by applying the offset voltage Va to the high level voltage VIH of the input signal 9 is indicated by reference numeral 343. It becomes like this.

なお、出力信号14の応答性は、負荷トランジスタ21のオン電流と第2の入力トランジスタ2のオフ電流との比によって決まる。
図2に示す本発明では、上述したように、第1、第2の入力トランジスタ1,2とオフセット手段を構成するNチャネルトランジスタ17,18を同じ製造プロセスで形成できる同極性のNチャネルのトランジスタで構成する。これにより、入力トランジスタ1,2の閾値が小さい場合には、オフセット手段を構成するNチャネルトランジスタ17,18の閾値も同様に小さくなるため、オフセットバイアスが自動的に抑制される。従って、第2の入力トランジスタ2を適切にオフ状態にすることができる。この結果、プロセス変動に対する出力信号14の応答性は、従来の信号レベル変換回路に比較して良くなり、高速な動作を実現することができる。
The responsiveness of the output signal 14 is determined by the ratio between the on-current of the load transistor 21 and the off-current of the second input transistor 2.
In the present invention shown in FIG. 2, as described above, the first and second input transistors 1 and 2 and the N-channel transistors 17 and 18 constituting the offset means can be formed in the same manufacturing process by the same polarity N-channel transistor. Consists of. As a result, when the threshold values of the input transistors 1 and 2 are small, the threshold values of the N-channel transistors 17 and 18 constituting the offset unit are similarly reduced, so that the offset bias is automatically suppressed. Therefore, the second input transistor 2 can be appropriately turned off. As a result, the responsiveness of the output signal 14 with respect to process variations is better than that of the conventional signal level conversion circuit, and high-speed operation can be realized.

また、このとき負荷トランジスタ20はオフであることから、VDDからGNDに向かって流れる電流を遮断することができるため、出力14が高レベル電圧を出力する際の動作消費電流を削減できる。   At this time, since the load transistor 20 is off, the current flowing from VDD to GND can be cut off, so that the operation current consumption when the output 14 outputs a high level voltage can be reduced.

次に、低レベルの入力信号9が入力された場合について説明する。
ソースがGND電位のNチャネルトランジスタ18のドレインに発生する電圧は、電流源トランジスタ16のゲートが入力信号9に接続されており、入力信号9がGND電位であることから、電流源16の電流量が大きくなり、図4の(1)、(3)で示されるように1段分のオフセット電圧Vaは、ダイオード接続されたトランジスタの電流−電圧特性に応じて、自動的に大きい電圧、強オフセット電圧Va1となる。したがって、2段縦続構成のダイオード接続された本実施例においては、図5の(1)に示されるように(Va1+Va1)となる。
Next, a case where a low level input signal 9 is input will be described.
The voltage generated at the drain of the N-channel transistor 18 whose source is the GND potential is such that the gate of the current source transistor 16 is connected to the input signal 9 and the input signal 9 is at the GND potential. As shown in (1) and (3) of FIG. 4, the offset voltage Va for one stage is automatically increased according to the current-voltage characteristics of the diode-connected transistor. The voltage Va1. Therefore, in this embodiment in which the diodes are connected in a two-stage cascade configuration, (Va1 + Va1) is obtained as shown in (1) of FIG.

従って、第2の入力トランジスタ2のゲートとソース間に印加される電圧Vonは、以下の式で表されるため、第2の入力トランジスタ2は十分にオンとなる。
Von=Va1+Va1−GND(0V)=2×Va1
また、負荷トランジスタ20のゲート電位は第2の入力トランジスタ2によって入力信号9(0V)と同電位に引き下げられ、オンとなる。
Accordingly, the voltage Von applied between the gate and the source of the second input transistor 2 is expressed by the following equation, and thus the second input transistor 2 is sufficiently turned on.
Von = Va1 + Va1-GND (0V) = 2 × Va1
The gate potential of the load transistor 20 is lowered to the same potential as the input signal 9 (0 V) by the second input transistor 2 and is turned on.

続いて負荷トランジスタ21のゲート電位はオン状態となった負荷トランジスタ20によって、Vddと同電位に引き上げられ、オフ状態となる。
また、第1の入力トランジスタ1のゲートとソース間に印加される電圧Voffは、以下の式よりVaとなる。
Voff=Va−GND(0V)=Va
電圧Voffが第1の入力トランジスタ1の閾値電圧よりも小さくなるように固定バイアスVREF19を調整してオフセット電圧Vaを設定することにより、第1の入力トランジスタ1はオフとなり、負荷トランジスタ21はさらに強いオフ状態となる。
このようにして第2の入力トランジスタ2のドレインからの出力信号14は、信号レベル変換回路のグランド電圧にほぼ等しい0Vの電圧となる。
Subsequently, the gate potential of the load transistor 21 is raised to the same potential as Vdd by the load transistor 20 which is turned on, and is turned off.
The voltage Voff applied between the gate and source of the first input transistor 1 is Va from the following equation.
Voff = Va-GND (0V) = Va
By adjusting the fixed bias VREF19 and setting the offset voltage Va so that the voltage Voff becomes smaller than the threshold voltage of the first input transistor 1, the first input transistor 1 is turned off and the load transistor 21 is stronger. Turns off.
In this way, the output signal 14 from the drain of the second input transistor 2 becomes a voltage of 0 V which is substantially equal to the ground voltage of the signal level conversion circuit.

すなわち、低レベルの入力信号9が印加されると、第2の入力トランジスタ2がオンとなると同時に、第1の入力トランジスタ1がオフとなって、負荷トランジスタ21がオフとなる。これにより第2の入力トランジスタ2のドレインの電位は、グランド電圧にほぼ等しい0Vとなり、この0Vの電圧が出力信号14として出力される。   That is, when the low-level input signal 9 is applied, the second input transistor 2 is turned on, and at the same time, the first input transistor 1 is turned off and the load transistor 21 is turned off. As a result, the drain potential of the second input transistor 2 becomes 0 V, which is substantially equal to the ground voltage, and this 0 V voltage is output as the output signal 14.

また、入力トランジスタ1の電流能力が入力トランジスタ2の電流能力に比べて小さくなっていることから、バイアス電圧19の電圧VREFが変動した場合にオフセットバイアスVaが入力トランジスタ1の閾値に近い値になったとしても、入力トランジスタ2のオン状態の方が強力なために、負荷トランジスタ20と負荷トランジスタ21のオンオフ状態は確定し、誤動作を防ぐことができる。   Further, since the current capability of the input transistor 1 is smaller than the current capability of the input transistor 2, the offset bias Va becomes a value close to the threshold value of the input transistor 1 when the voltage VREF of the bias voltage 19 fluctuates. Even so, since the ON state of the input transistor 2 is stronger, the ON / OFF states of the load transistor 20 and the load transistor 21 are determined, and malfunction can be prevented.

また、トランジスタの製造プロセスのばらつきなどにより、Nチャネルトランジスタの閾値が深く、移動度が小さく、かつ、Pチャネルトランジスタの閾値が浅く、移動度が大きくなるような場合においても、入力トランジスタ2の電流能力に比べて負荷トランジスタ21の電流能力は小さくなっているため、出力14の誤反転や立ち下がりディレイの悪化を防ぐことができる。   Even when the threshold value of the N-channel transistor is deep and the mobility is low and the threshold value of the P-channel transistor is shallow and the mobility is high due to variations in the transistor manufacturing process, the current of the input transistor 2 is increased. Since the current capability of the load transistor 21 is smaller than the capability, it is possible to prevent erroneous inversion of the output 14 and deterioration of the falling delay.

また、入力トランジスタ1と入力トランジスタ2の電流能力はトランジスタサイズによって決定しているが、プロセスの加工ばらつきなどにより、入力トランジスタ1と入力トランジスタ2のサイズ差が小さく、各々の電流能力差が少ないような場合が考えられる。このような場合についても、入力信号のオフセット手段であるNチャネルトランジスタ17は1段構成であり、Nチャネルトランジスタ18は2段構成であることから、この場合トランジスタ1のゲート電位よりもトランジスタ2のゲート電位は高い。従って、入力トランジスタ2のオン状態の方が強力なために、負荷トランジスタ20と負荷トランジスタ21のオンオフ状態は確定し、誤動作を防ぐことができる。   Further, the current capability of the input transistor 1 and the input transistor 2 is determined by the transistor size. However, due to process variations and the like, the size difference between the input transistor 1 and the input transistor 2 is small, so that the difference in current capability between the transistors is small. There may be cases. Even in such a case, the N-channel transistor 17 serving as an input signal offset means has a single-stage configuration, and the N-channel transistor 18 has a two-stage configuration. The gate potential is high. Accordingly, since the on state of the input transistor 2 is stronger, the on / off states of the load transistor 20 and the load transistor 21 are determined, and malfunction can be prevented.

なお、この場合の出力信号14の応答性は、負荷トランジスタ21のオフ電流と第2の入力トランジスタ2のオン電流の比によって決まる。この場合においても、上述したように、第1,第2の入力トランジスタ1,2とオフセット手段を構成するNチャネルトランジスタ17,18を同じ製造プロセスで形成できる同極性のNチャネルのトランジスタで構成することにより、入力トランジスタ1,2の閾値が大きい場合においても、オフセット手段を構成するNチャネルトランジスタ17,18の閾値も同様に大きくなるため、オフセットバイアスを自動的に大きくすることができる。これにより第2の入力トランジスタ2を十分にオン状態にすることができる。
この結果、出力信号14が低レベル出力になる場合においても、高レベル出力の場合と同様に、プロセス変動に対する出力信号14の応答性は、従来の信号レベル変換回路に比較して良くなり、高速な動作を実現することができる。
In this case, the response of the output signal 14 is determined by the ratio of the off current of the load transistor 21 and the on current of the second input transistor 2. Also in this case, as described above, the N-channel transistors 17 and 18 constituting the offset means and the first and second input transistors 1 and 2 are constituted by N-channel transistors having the same polarity that can be formed by the same manufacturing process. As a result, even when the threshold values of the input transistors 1 and 2 are large, the threshold values of the N-channel transistors 17 and 18 constituting the offset means are also increased, so that the offset bias can be automatically increased. Thus, the second input transistor 2 can be sufficiently turned on.
As a result, even when the output signal 14 becomes a low level output, the responsiveness of the output signal 14 to the process variation is better than that of the conventional signal level conversion circuit, as in the case of the high level output. Can be realized.

次に、バイアス電圧19の電圧VREFの設定方法について説明する。
バイアス電圧19の設定は、上述したように、入力信号9が高レベルの場合には、電圧Von(=VIH+Va)が第1の入力トランジスタ1の閾値電圧よりも大きくなるようにバイアス電圧19の電圧VREFを設定し、また入力信号9が低レベルの場合には、電圧Voff(=Va)が第1の入力トランジスタ1の閾値電圧よりも小さくなるように設定すればよい。
Next, a method for setting the voltage VREF of the bias voltage 19 will be described.
As described above, the bias voltage 19 is set so that the voltage Von (= VIH + Va) is larger than the threshold voltage of the first input transistor 1 when the input signal 9 is at a high level. When VREF is set and the input signal 9 is at a low level, the voltage Voff (= Va) may be set to be smaller than the threshold voltage of the first input transistor 1.

ここで、第1の入力トランジスタ1の閾値電圧をVtとして、上記を整理すると、次式のようになる。
Von=VIH+Va>Vt
Voff=Va<Vt
すなわち、
VIH+Va>Vt>Va
Vaが上式を満たすような範囲で、VREFは設定すればよい。
Here, when the threshold voltage of the first input transistor 1 is set to Vt, the above is arranged as follows.
Von = VIH + Va> Vt
Voff = Va <Vt
That is,
VIH + Va>Vt> Va
VREF may be set so that Va satisfies the above formula.

とくに、VIHがVtよりも大きい場合には、Vaは十分に小さい値でよいことから、VREFをある程度高い電圧に設定することができ、消費電力を小さくすることができる。   In particular, when VIH is larger than Vt, Va may be a sufficiently small value. Therefore, VREF can be set to a somewhat high voltage, and power consumption can be reduced.

また、すでに説明したようにVaがVt程度に大きくなったとしても、入力トランジスタ1,2の電流能力に強弱がつけられていることから、VREF電圧の変動に対して誤動作は原理的に発生しにくく、高い動作信頼性を実現できる。
加えて、入力トランジスタをONさせる際にはオフセット量が大きくなり、トランジスタをよりON状態にし、また、入力トランジスタをOFFさせる際にはオフセット量が小さくなり、トランジスタをよりOFF状態にすることにより、駆動トランジスタのオン電流とオフ電流の比を大きくすることができる。この結果、動作が高速となり、また、トランジスタの特性変動および電源電圧の変動、さらにはVIH変動に対しても高い動作信頼性を確保することができる。
In addition, as described above, even if Va increases to about Vt, the current capability of the input transistors 1 and 2 is increased or decreased, so that a malfunction may occur in principle for fluctuations in the VREF voltage. It is difficult to achieve high operational reliability.
In addition, when the input transistor is turned on, the offset amount becomes large and the transistor is turned on more. When the input transistor is turned off, the offset amount becomes smaller and the transistor is turned off. The ratio of the on-state current to the off-state current of the driving transistor can be increased. As a result, the operation speed is increased, and high operation reliability can be ensured even with respect to transistor characteristic fluctuations, power supply voltage fluctuations, and even VIH fluctuations.

さらにオフセットトランジスタ17を1段構成、オフセットトランジスタ18を2段構成とすることにより、プロセスの加工精度ばらつきなどによる入力トランジスタ1,2の電流能力差が小さいような場合にも、高い動作信頼性を実現できる。即ち、入力トランジスタ1,2に流せる電流の差が小さい場合であっても、オフセットトランジスタの構成に段数に差を設けることで信頼性を高めることができる。
このようにして、トランジスタの特性変動および電源電圧の変動に対しても動作信頼性が高く、高速応答特性を有する低消費電力の単相信号レベル変換回路を提供することができた。
In addition, the offset transistor 17 has a single-stage configuration and the offset transistor 18 has a two-stage configuration, so that even when the current capability difference between the input transistors 1 and 2 due to variations in process processing accuracy is small, high operational reliability is achieved. realizable. That is, even when the difference in current that can be passed through the input transistors 1 and 2 is small, the reliability can be improved by providing a difference in the number of stages in the configuration of the offset transistor.
In this way, it is possible to provide a low power consumption single phase signal level conversion circuit having high operation reliability with respect to transistor characteristic fluctuations and power supply voltage fluctuations and having high-speed response characteristics.

なお、入力トランジスタならびに負荷トランジスタのチャネル幅Wおよびチャネル長Lは、本実施例にて記載したサイズに限られるものではなく、各トランジスタについて上で説明した電流能力の強弱が得られるものであれば、任意のサイズであっても良い。   Note that the channel width W and the channel length L of the input transistor and the load transistor are not limited to the sizes described in the present embodiment, and can be any one as long as the current capability described above can be obtained for each transistor. Any size is acceptable.

(実施形態2)
図7は、本発明の実施形態2に係る信号レベル変換回路の回路構成を示す回路図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a signal level conversion circuit according to the second embodiment of the present invention.

同図に示す実施形態の信号レベル変換回路は、図2に示した実施形態の信号レベル変換回路において、バイアス電圧VREF19をGND電位に置き換えた点が異なるのみであり、その他の構成および作用は同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付している。   The signal level conversion circuit of the embodiment shown in the figure is different from the signal level conversion circuit of the embodiment shown in FIG. 2 only in that the bias voltage VREF19 is replaced with the GND potential, and the other configurations and operations are the same. The same components are denoted by the same reference numerals.

すでに説明したように、バイアス電圧VREF19をGND電位に置き換えたとしても、入力トランジスタ1,2の電流能力に強弱がつけられていることから、信頼性の高くかつ高速なレベル変換動作が得られる。   As already described, even if the bias voltage VREF19 is replaced with the GND potential, the current capability of the input transistors 1 and 2 is increased or decreased, so that a highly reliable and high-speed level conversion operation can be obtained.

このようにして、固定バイアス電源VREFを必要とせずとも、トランジスタの特性変動および電源電圧の変動に対しても動作信頼性が高く、高速応答特性を有する低消費電力の単相信号レベル変換回路を提供することができた。   In this way, a low power consumption single-phase signal level conversion circuit that has high operation reliability with respect to transistor characteristic fluctuations and power supply voltage fluctuations and high-speed response characteristics without requiring a fixed bias power supply VREF. Could be provided.

(実施形態3)
図8は、本発明の実施形態2に係る信号レベル変換回路の回路構成を示す回路図である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a signal level conversion circuit according to the second embodiment of the present invention.

同図に示す実施形態の信号レベル変換回路は、図2に示した実施形態の信号レベル変換回路において、第2のバイアス電圧VREF’19aを第1の入力トランジスタ1とオフセットトランジスタ18のそれぞれのソースに接続している点が異なるのみであり、その他の構成及び作用は同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付している。   The signal level conversion circuit of the embodiment shown in the figure is the same as the signal level conversion circuit of the embodiment shown in FIG. 2 except that the second bias voltage VREF ′ 19a is applied to the sources of the first input transistor 1 and the offset transistor 18, respectively. The other components and operations are the same, and the same components are denoted by the same reference numerals.

これによって、高レベルの入力信号9がNチャンネルトランジスタ17のソース及び第2の入力トランジスタのソースに印加されると、上述のように、第1の入力トランジスタ1のソースとゲート間に印加される電圧Vonは次の式で表される。
Von= VIH + Va −VREF’
従って、電圧Vonが第1の入力トランジスタ1の閾値電圧よりも大きくなるようにVREF’を設定することにより、上述のように負荷トランジスタ21をオンとし、負荷トランジスタ20をオフとすることができる。
一方、バイアス電圧VREF’を印加されているオフセットトランジスタ18のドレインには、2Va+VREF’の電圧信号が発生する。従って、高レベルの入力信号9が印加されたときは、第2の入力トランジスタ2のソースとゲート間に印加される電圧Voffは次の式で表される。
Voff= 2Va + VREF’− VIH
従って、電圧Voffが第2の入力トランジスタ2の閾値電圧よりも小さくなるようにVREF’を設定することにより、第2の入力トランジスタ2をオフとすることができる。
Thus, when the high level input signal 9 is applied to the source of the N-channel transistor 17 and the source of the second input transistor, it is applied between the source and gate of the first input transistor 1 as described above. The voltage Von is expressed by the following formula.
Von = VIH + Va-VREF '
Therefore, by setting VREF ′ so that the voltage Von is larger than the threshold voltage of the first input transistor 1, the load transistor 21 can be turned on and the load transistor 20 can be turned off as described above.
On the other hand, a voltage signal of 2Va + VREF ′ is generated at the drain of the offset transistor 18 to which the bias voltage VREF ′ is applied. Therefore, when the high level input signal 9 is applied, the voltage Voff applied between the source and gate of the second input transistor 2 is expressed by the following equation.
Voff = 2Va + VREF'- VIH
Therefore, the second input transistor 2 can be turned off by setting VREF ′ so that the voltage Voff becomes smaller than the threshold voltage of the second input transistor 2.

このようにバイアス電圧VREFのみならずバイアス電圧VREF’を設定することによっても上述の実施の形態と同じく動作の信頼性の高いレベル変換回路を提供することができる。   Thus, by setting not only the bias voltage VREF but also the bias voltage VREF ′, a level conversion circuit with high operation reliability can be provided as in the above-described embodiment.

(実施形態4)
次に、図9を参照して、上述した各実施形態の信号レベル変換回路を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置について説明する。
(Embodiment 4)
Next, with reference to FIG. 9, an active matrix type liquid crystal display device using the signal level conversion circuit of each embodiment described above will be described.

図9に示すアクティブマトリックス型の液晶表示装置901は、例えばフラットパネル式の液晶表示装置であって、薄膜トランジスタを用いた集積回路により構成されており、上述した各実施形態の信号レベル変換回路911を内蔵している。   An active matrix type liquid crystal display device 901 shown in FIG. 9 is, for example, a flat panel type liquid crystal display device, and is configured by an integrated circuit using thin film transistors. The signal level conversion circuit 911 of each of the above-described embodiments is used. Built-in.

コントローラ902は、例えばCMOSゲートアレイなどからなり液晶表示装置901を制御する。このコントローラ902からの例えば1Vの低信号振幅の制御信号912は、液晶表示装置901に内蔵されている信号レベル変換回路911に前記入力信号9として入力され、該信号レベル変換回路911で上記出力信号14に対応する例えば約5Vの高信号振幅の制御信号913に変換される。この高信号振幅の制御信号913は、ソース駆動回路909およびゲート駆動回路910に供給される。   The controller 902 is composed of a CMOS gate array, for example, and controls the liquid crystal display device 901. A control signal 912 having a low signal amplitude of, for example, 1 V from the controller 902 is input as the input signal 9 to the signal level conversion circuit 911 built in the liquid crystal display device 901, and the output signal is output from the signal level conversion circuit 911. 14 is converted into a control signal 913 having a high signal amplitude of about 5 V, for example. The control signal 913 having the high signal amplitude is supplied to the source driving circuit 909 and the gate driving circuit 910.

ゲート駆動回路910から出力される複数の並行に設けられたゲート線g1,g2,g3,…gnとソース駆動回路909から出力され、前記ゲート線に交差する複数の並行に設けられたソース線s1,s2,s3,…smとの各交差部には、ゲート線にゲートが接続され、ソース線にソースが接続された薄膜トランジスタ903が設けられている。この薄膜トランジスタ903のドレインには一方の電極が接続された蓄積容量904、およびこの蓄積容量904に並列に接続された液晶容量905からなる画素部が設けられている。なお、蓄積容量904および液晶容量905の各対向電極は共通電極線908に接続されている。   A plurality of parallel gate lines g1, g2, g3,... Gn output from the gate driving circuit 910 and a plurality of parallel source lines s1 output from the source driving circuit 909 and intersecting the gate lines. , S2, s3,... Sm is provided with a thin film transistor 903 having a gate connected to the gate line and a source connected to the source line. A pixel portion including a storage capacitor 904 connected to one electrode and a liquid crystal capacitor 905 connected in parallel to the storage capacitor 904 is provided at the drain of the thin film transistor 903. Each counter electrode of the storage capacitor 904 and the liquid crystal capacitor 905 is connected to the common electrode line 908.

そして、ゲート駆動回路910およびソース駆動回路909には、上述したように信号レベル変換回路911からの例えば約5Vの高信号振幅に変換された制御信号が供給される。ゲート駆動回路910が制御信号に応じて各ゲート線を順次走査し、このゲート駆動回路910で選択されたゲート線で特定される各画素部に対してソース駆動回路909がソース線を介して映像信号を入力する。これにより映像が表示される。   The gate drive circuit 910 and the source drive circuit 909 are supplied with the control signal converted to a high signal amplitude of, for example, about 5 V from the signal level conversion circuit 911 as described above. The gate drive circuit 910 sequentially scans each gate line in accordance with the control signal, and the source drive circuit 909 performs video via the source line for each pixel portion specified by the gate line selected by the gate drive circuit 910. Input the signal. Thereby, an image is displayed.

上述したように、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置901に前記信号レベル変換回路を内蔵することにより、例えばCMOSICゲートアレイなどからに小さな信号を用いて直接制御することが可能となる。この結果、高速なインターフェース信号に対応した液晶表示装置を実現することができ、高解像度の映像、動作周波数の高い規格に従った映像表現を実現することができる。   As described above, by incorporating the signal level conversion circuit in the active matrix type liquid crystal display device 901 using thin film transistors, it is possible to directly control using a small signal from, for example, a CMOSIC gate array. As a result, a liquid crystal display device corresponding to a high-speed interface signal can be realized, and high-resolution video and video expression in accordance with a standard with a high operating frequency can be realized.

また、本発明の信号レベル変換回路を搭載することにより、インターフェース信号の振幅は、液晶表示装置901内に形成されるトランジスタの閾値電圧よりも低くすることができるため、インターフェース信号の振幅を従来よりも小さくすることができ、不要輻射(EMI)ノイズを低減することができる。   Further, by mounting the signal level conversion circuit of the present invention, the amplitude of the interface signal can be made lower than the threshold voltage of a transistor formed in the liquid crystal display device 901. And unnecessary radiation (EMI) noise can be reduced.

また、上記構成では、薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置と信号レベル変換回路とを同一の製造プロセスで形成することができるとともに、特別なインターフェース素子を用いずに、一般的な低電源電圧のCMOS回路との高速で直接的なインターフェースを可能にする。   In the above configuration, a liquid crystal display device using a thin film transistor and a signal level conversion circuit can be formed by the same manufacturing process, and a general low power supply voltage CMOS circuit is used without using a special interface element. Enables fast and direct interface with.

上記構成では、画素を駆動する薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を形成する同一の製造プロセスを用いて、液晶表示装置の駆動回路を同一ガラス基板に形成する場合において、少ない数のトランジスタで信号レベル変換回路を構成でき、液晶表示装置の表示部周辺の額縁を小さくすることができる。また、液晶表示装置を駆動する制御信号線の数を低減でき、デバイスのコンパクトな実装が可能となり、部材費用や実装に関わる価格を抑えることができる。   In the above configuration, in the case where the driving circuit of the liquid crystal display device is formed on the same glass substrate using the same manufacturing process for forming the switching element composed of the thin film transistor for driving the pixel, the signal level conversion circuit is formed with a small number of transistors. The frame around the display unit of the liquid crystal display device can be reduced. In addition, the number of control signal lines for driving the liquid crystal display device can be reduced, the device can be mounted in a compact manner, and the material cost and the price related to the mounting can be suppressed.

なお、ここでは液晶表示装置の例を挙げたが、EL表示装置に関しても同様のインターフェース回路を適用することができ、上で説明した液晶表示装置と同様の効果を奏するEL表示装置を実現することができる。   In addition, although the example of the liquid crystal display device was given here, the same interface circuit can be applied to the EL display device, and an EL display device having the same effect as the liquid crystal display device described above is realized. Can do.

(実施形態5)
次に、図10を参照して、上述した各実施形態の信号レベル変換回路を用いた半導体記憶装置について説明する。
(Embodiment 5)
Next, a semiconductor memory device using the signal level conversion circuit of each embodiment described above will be described with reference to FIG.

図10はメモリデータの読み出し回路を示す概略図である。読み出し回路には、メモリセルアレイ51、ワード線52、セレクタ回路53、センスアンプ54が設けられている。また、ビット線56はセンスアンプ54とセレクタ回路53とをそれぞれ接続するように設けられている。なお、ビット線57はメモリセルアレイ51から延びる複数のビット線を集合的に示している。   FIG. 10 is a schematic diagram showing a memory data read circuit. The read circuit is provided with a memory cell array 51, a word line 52, a selector circuit 53, and a sense amplifier 54. The bit line 56 is provided to connect the sense amplifier 54 and the selector circuit 53, respectively. The bit line 57 collectively indicates a plurality of bit lines extending from the memory cell array 51.

次に動作について説明する。検出対象のメモリセルが接続されたワード線52を“H”レベルにするとともに、セレクタ回路53により検出対象のメモリセルが接続されたビット線57とビット線56とを接続して、検出対象のメモリセルの電荷に基づいてビット線上の電荷の再配分を実施する。   Next, the operation will be described. The word line 52 to which the memory cell to be detected is connected is set to the “H” level, and the bit line 57 and the bit line 56 to which the memory cell to be detected is connected by the selector circuit 53. Redistribution of the charge on the bit line is performed based on the charge of the memory cell.

センスアンプ回路54は、メモリセルアレイ51からビット線56に読み出された電圧を増幅するための回路である。ビット線56に読み出された電圧は数百mV程度と小さい。検出対象のメモリセルの論理データ、すなわち“0”または“1”を確定するためには、この電圧を増幅し、デジタルレベルとして取り扱いが可能になるレベルにまで増幅する必要がある。
本発明の実施形態5では、センスアンプ回路54に上述した各実施形態の信号レベル変換回路を用いた。
The sense amplifier circuit 54 is a circuit for amplifying the voltage read from the memory cell array 51 to the bit line 56. The voltage read to the bit line 56 is as small as several hundred mV. In order to determine the logical data of the memory cell to be detected, that is, “0” or “1”, it is necessary to amplify this voltage to a level at which it can be handled as a digital level.
In the fifth embodiment of the present invention, the signal level conversion circuit of each embodiment described above is used as the sense amplifier circuit 54.

このようにして、トランジスタの閾値にも満たないような微小振幅の2値論理状態(“0”,“1”)信号を、トランジスタを駆動可能なレベルに信号変換して読み出すことが可能なため消費電力を低減することができ、また、簡素な回路構成でチップサイズを小さくすることができるので低コストであり、かつプロセスのばらつきなどによるトランジスタ特性変動によらず高い動作信頼性を有するフラッシュメモリまたは強誘電体メモリを提供することができる。   In this way, a binary logic state (“0”, “1”) signal with a minute amplitude that does not reach the threshold value of the transistor can be read out by converting the signal to a level capable of driving the transistor. Flash memory that can reduce power consumption, and can be reduced in chip size with a simple circuit configuration, is low cost, and has high operation reliability regardless of variations in transistor characteristics due to process variations. Alternatively, a ferroelectric memory can be provided.

なお、上述の複数のメモリセルは、フローティングゲートを有する電界効果トランジスタを含んでなるフラッシュメモリセルか、あるいは強誘電体キャパシタとスイッチングトランジスタとを含んでなる強誘電体メモリセルとすることができる。   The plurality of memory cells described above can be a flash memory cell including a field effect transistor having a floating gate, or a ferroelectric memory cell including a ferroelectric capacitor and a switching transistor.

〔実施の形態の効果〕
上述の実施の形態によれば、信号レベル変換回路を構成する第1および第2の駆動トランジスタと第1および第2のオフセットトランジスタを同じ製造プロセスで形成される同極性チャネルのトランジスタで構成することにより、駆動トランジスタの閾値が大きい場合には、駆動トランジスタを制御する信号のオフセット量が閾値に応じて自動的に大きくなり、また、駆動トランジスタの閾値が小さい場合には、駆動トランジスタを制御する信号のオフセット量も閾値に応じて自動的に小さくなる。このため、トランジスタの閾値ばらつきの変動に依存せず、また電源電圧の変動に対しても動作信頼性が高い高速応答の信号レベル変換回路を提供することができる。
[Effect of the embodiment]
According to the above-described embodiment, the first and second drive transistors and the first and second offset transistors constituting the signal level conversion circuit are configured by transistors of the same polarity channel formed by the same manufacturing process. Therefore, when the threshold value of the driving transistor is large, the offset amount of the signal for controlling the driving transistor automatically increases according to the threshold value, and when the threshold value of the driving transistor is small, the signal for controlling the driving transistor. The offset amount is automatically reduced according to the threshold value. For this reason, it is possible to provide a high-speed response signal level conversion circuit that does not depend on fluctuations in the threshold value variation of the transistors and has high operation reliability even with respect to fluctuations in the power supply voltage.

上述の実施の形態によれば、入力信号の論理レベル変動に連動して電流源からオフセットトランジスタに供給される電流量が変動するため、入力信号に重畳されるオフセット電圧Vaが自動的に可変し、駆動トランジスタをONさせる際にはオフセット量が大きくなり、トランジスタをよりON状態にし、また、駆動トランジスタをOFFさせる際にはオフセット量が小さくなり、トランジスタをよりOFF状態にする。これにより、駆動トランジスタのオン電流とオフ電流の比を大きくすることができ、動作が高速であり、また、トランジスタの特性変動および電源電圧の変動に対しても高い動作信頼性を確保することができる。   According to the above-described embodiment, the amount of current supplied from the current source to the offset transistor fluctuates in conjunction with fluctuations in the logic level of the input signal, so that the offset voltage Va superimposed on the input signal is automatically varied. When the drive transistor is turned on, the offset amount is increased, and the transistor is turned on more. When the drive transistor is turned off, the offset amount is reduced, and the transistor is turned off. As a result, the ratio of the on-state current to the off-state current of the drive transistor can be increased, the operation is fast, and high operation reliability can be ensured even with respect to transistor characteristic fluctuations and power supply voltage fluctuations. it can.

上述の実施の形態によれば、前記第1のオフセットトランジスタは、ドレインがゲートに接続されたn個のNチャネルトランジスタを有し、これらn個のNチャネルトランジスタがn段縦続に接続されて前記第1のオフセットトランジスタを構成しており、前記第2のオフセットトランジスタは、ドレインがゲートに接続されたm個のNチャネルトランジスタを有し、これらm個のNチャネルトランジスタがm段縦続に接続されて前記第2のオフセットトランジスタを構成している。そして、前記第2のオフセットトランジスタを構成する縦続m段のNチャネルトランジスタは、前記第1のオフセットトランジスタを構成する縦続n段のNチャネルトランジスタに比べて段数が多い、すなわちn<mとしている。これにより、入力信号がローレベルのときの前記第1のオフセットトランジスタのオフセット量よりも、前記第1のオフセットトランジスタのオフセット量を大きくすることができ、トランジスタの閾値ばらつきの変動に依存せず、また電源電圧の変動に対しても動作信頼性の高い信号レベル変換回路を提供することができる。   According to the above-described embodiment, the first offset transistor has n N-channel transistors whose drains are connected to the gates, and these n N-channel transistors are connected in n stages in cascade. The second offset transistor has m N-channel transistors whose drains are connected to the gate, and these m N-channel transistors are connected in m stages in cascade. Thus, the second offset transistor is configured. The cascaded m-stage N-channel transistor constituting the second offset transistor has a larger number of stages than the cascaded n-stage N-channel transistor constituting the first offset transistor, that is, n <m. Thereby, the offset amount of the first offset transistor can be made larger than the offset amount of the first offset transistor when the input signal is at a low level, and it does not depend on fluctuations in threshold variation of the transistor, Further, it is possible to provide a signal level conversion circuit with high operation reliability against fluctuations in power supply voltage.

上述の実施の形態によれば、前記第2の電流源トランジスタのチャネル長は、高振幅信号が適用される回路部を構成するトランジスタのチャネル長よりも小さくしている。トランジスタの閾値がチャネル長に依存するため、電流源トランジスタの閾値を小さくすることができ、低振幅の入力信号の論理状態に応じてより敏感に電流を制御することで、駆動トランジスタの制御信号をより効果的に入力信号に連動したオフセットが可能となる。   According to the above-described embodiment, the channel length of the second current source transistor is made smaller than the channel length of the transistors constituting the circuit unit to which the high amplitude signal is applied. Since the threshold value of the transistor depends on the channel length, the threshold value of the current source transistor can be reduced, and by controlling the current more sensitively according to the logic state of the low amplitude input signal, the control signal of the driving transistor can be An offset linked to the input signal can be more effectively performed.

上述の実施の形態によれば、前記第1のオフセットトランジスタのチャネル長および、前記第2のオフセットトランジスタのチャネル長は、高振幅信号が適用される回路部を構成するトランジスタのチャネル長よりも小さくしている。トランジスタの閾値がチャネル長に依存するため、オフセットトランジスタの閾値を小さくすることでトランジスタ閾値ばらつきによってオフセット量が大きくなりすぎることを抑えることができる。   According to the above-described embodiment, the channel length of the first offset transistor and the channel length of the second offset transistor are smaller than the channel length of the transistors constituting the circuit unit to which the high amplitude signal is applied. is doing. Since the threshold value of the transistor depends on the channel length, it is possible to suppress the offset amount from becoming too large due to variations in the transistor threshold value by reducing the threshold value of the offset transistor.

上述の実施の形態によれば、信号レベル変換回路を用いて液晶表示装置またはEL表示装置を構成する。そのため、インターフェース信号振幅をトランジスタの閾値にも満たないような低振幅とすることが可能である。また、入力信号を反転する必要が無いため、信号線の数を低減することができ、部品および実装に関わるコストを低減でき、さらに表示部周辺の額縁面積を削減できる。また、プロセスのばらつきなどによるトランジスタ特性変動によらず高い動作信頼性および高速応答特性を有し、かつ低消費電力であり、さらには不要輻射(EMI)ノイズを低減した液晶表示装置またはEL表示装置を提供できる。   According to the above-described embodiment, the liquid crystal display device or the EL display device is configured using the signal level conversion circuit. Therefore, the interface signal amplitude can be set to a low amplitude that does not reach the threshold value of the transistor. In addition, since it is not necessary to invert the input signal, the number of signal lines can be reduced, the costs associated with components and mounting can be reduced, and the frame area around the display portion can be reduced. In addition, a liquid crystal display device or an EL display device having high operation reliability and high-speed response characteristics regardless of transistor characteristic fluctuations due to process variations, etc., low power consumption, and reduced unnecessary radiation (EMI) noise Can provide.

上述の実施の形態によれば、信号レベル変換回路をセンスアンプとしてフラッシュメモリまたは強誘電体メモリを構成するので、トランジスタの閾値にも満たないような微小振幅の2値論理状態(“0”,“1”)信号を、トランジスタを駆動可能なレベルに信号変換して読み出すことが可能なため消費電力を低減することができる。また、簡素な回路構成でチップサイズを小さくすることができるので低コストであり、かつプロセスのばらつきなどによるトランジスタ特性変動によらず高い動作信頼性を有するフラッシュメモリまたは強誘電体メモリを提供することができる。   According to the above-described embodiment, the flash memory or the ferroelectric memory is configured by using the signal level conversion circuit as a sense amplifier. Therefore, a binary logic state (“0”, Since the “1”) signal can be read out by converting the signal to a level capable of driving the transistor, power consumption can be reduced. Further, it is possible to provide a flash memory or a ferroelectric memory that is low in cost because a chip size can be reduced with a simple circuit configuration and that has high operation reliability regardless of transistor characteristics variation due to process variations. Can do.

なお、上述の実施の形態において、オフセット手段として第1及び第2のオフセットトランジスタを使用しているが、本発明はこの形態に限定されず、ダイオードを用いて構成しても良い。   In the above-described embodiment, the first and second offset transistors are used as the offset means. However, the present invention is not limited to this embodiment, and a diode may be used.

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

本発明の(実施形態1)に係わる信号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 signal level conversion circuit concerning (Embodiment 1) of this invention. 本発明の(実施形態1)に係わる信号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 signal level conversion circuit concerning (Embodiment 1) of this invention. 本発明の(実施形態1)に係わるオフセットバイアスの説明図である。It is explanatory drawing of the offset bias concerning (Embodiment 1) of this invention. 本発明の(実施形態1)に係わるオフセットバイアスの説明図である。It is explanatory drawing of the offset bias concerning (Embodiment 1) of this invention. 本発明の(実施形態1)に係わるオフセットバイアスの説明図である。It is explanatory drawing of the offset bias concerning (Embodiment 1) of this invention. 本発明の(実施形態1)に係わる信号レベル変換回路の各部の信号波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the signal waveform of each part of the signal level conversion circuit concerning (Embodiment 1) of this invention. 本発明の(実施形態2)に係わる信号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 signal level conversion circuit concerning (Embodiment 2) of this invention. 本発明の(実施形態3)に係わる信号レベル変換回路の構成を示す回路図であFIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a signal level conversion circuit according to (Embodiment 3) of the present invention. 本発明の信号レベル変換回路を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a circuit configuration of an active matrix type liquid crystal display device using a signal level conversion circuit of the present invention. 本発明の信号レベル変換回路を用いた半導体記憶装置の回路構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a circuit configuration of a semiconductor memory device using a signal level conversion circuit of the present invention. 従来の2相入力信号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 2 phase input signal level conversion circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1の入力トランジスタ、2…第2の入力トランジスタ、20,21…負荷トランジスタ、15,16…電流源トランジスタ、17,18…Nチャネルトランジスタ(ダイオード)、9…入力信号、14…出力信号、VREF…バイアス電圧、VREF’…バイアス電圧、41…単相入力信号の信号波形、343…単相入力信号をバイアスした信号波形、345…単相入力レベル変換回路における出力信号の信号波形、901…液晶表示装置、903…薄膜トランジスタ、904…蓄積容量、905…液晶容量、909…ソース駆動回路、910…ゲート駆動回路、911…信号レベル変換回路、51…メモリセルアレイ、52…ワード線、53…セレクタ回路、54…センスアンプ回路、56…センスアンプとセレクタ回路とを接続するように設けられたビット線、57…メモリセルアレイブロックから延びる複数のビット線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st input transistor, 2 ... 2nd input transistor, 20, 21 ... Load transistor, 15, 16 ... Current source transistor, 17, 18 ... N channel transistor (diode), 9 ... Input signal, 14 ... Output Signal, VREF: bias voltage, VREF ′: bias voltage, 41: signal waveform of single-phase input signal, 343: signal waveform of biasing single-phase input signal, 345: signal waveform of output signal in single-phase input level conversion circuit, 901: Liquid crystal display device, 903: Thin film transistor, 904: Storage capacitor, 905 ... Liquid crystal capacitor, 909 ... Source drive circuit, 910 ... Gate drive circuit, 911 ... Signal level conversion circuit, 51 ... Memory cell array, 52 ... Word line, 53 ... Selector circuit 54 ... Sense amplifier circuit 56 ... Connect sense amplifier and selector circuit Bit lines provided so as, a plurality of bit lines extending from 57 ... memory cell array blocks.

Claims (5)

互いに同じ極性チャネルのトランジスタであって、低振幅の入力信号を高振幅の出力信号に変換するための第1の入力トランジスタ及び第2の入力トランジスタと、
前記第1の入力トランジスタ及び前記第2の入力トランジスタと同じ極性チャネルのトランジスタであって、電流を供給する第1の電流源に接続され、前記入力信号に第1のオフセット電圧を加えて前記第1の入力トランジスタのゲートに印加する第1のオフセットトランジスタと、
前記第1の入力トランジスタ及び前記第2の入力トランジスタと同じ極性チャネルのトランジスタであって、電流を供給する第2の電流源に接続され、前記入力信号に重畳する第1のバイアス電圧に第2のオフセット電圧を加えて前記第2の入力トランジスタのゲートに印加する第2のオフセットトランジスタと
を備え
前記第1のオフセットトランジスタは、ドレインがゲートに接続されたn個のNチャネルトランジスタを有し、これらn個のNチャネルトランジスタがn段縦続に接続されて前記第1のオフセットトランジスタを構成しており、
前記第2のオフセットトランジスタは、ドレインがゲートに接続されたm個のNチャネルトランジスタを有し、これらm個のNチャネルトランジスタがm段縦続に接続されて前記第2のオフセットトランジスタを構成しており、
前記第2のオフセットトランジスタを構成する縦続m段のNチャネルトランジスタは、前記第1のオフセットトランジスタを構成する縦続n段のNチャネルトランジスタに比べて段数が多い、すなわちn<mであることを特徴とする信号レベル変換回路。
First and second input transistors for converting a low-amplitude input signal into a high-amplitude output signal, the transistors having the same polarity channel;
A transistor having the same polarity channel as the first input transistor and the second input transistor, connected to a first current source for supplying current, and adding a first offset voltage to the input signal to A first offset transistor applied to the gate of one input transistor;
A transistor having the same polarity channel as the first input transistor and the second input transistor, and is connected to a second current source that supplies current, and a second bias voltage that is superimposed on the input signal is A second offset transistor that applies the offset voltage and applies to the gate of the second input transistor ,
The first offset transistor has n N-channel transistors whose drains are connected to the gate, and the n N-channel transistors are connected in cascade in n stages to constitute the first offset transistor. And
The second offset transistor has m N-channel transistors whose drains are connected to the gate, and these m N-channel transistors are connected in m stages to form the second offset transistor. And
The cascaded m-stage N-channel transistor constituting the second offset transistor has a larger number of stages than the cascaded n-stage N-channel transistor constituting the first offset transistor, that is, n <m. Signal level conversion circuit.
前記第2の電流源トランジスタのチャネル長は、高振幅信号が適用される回路部を構成するトランジスタのチャネル長よりも小さいことを特徴とする請求項に記載の信号レベル変換回路。 2. The signal level conversion circuit according to claim 1 , wherein a channel length of the second current source transistor is smaller than a channel length of a transistor constituting a circuit unit to which a high amplitude signal is applied. 前記第1のオフセットトランジスタのチャネル長および、前記第2のオフセットトランジスタのチャネル長は、高振幅信号が適用される回路部を構成するトランジスタのチャネル長よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の信号レベル変換回路。 The channel length of the first offset transistor and the channel length of the second offset transistor, according to claim 1 or, characterized in smaller than the channel length of the transistor constituting the circuit portion high amplitude signal is applied 3. The signal level conversion circuit according to 2. 前記第1のバイアス電圧はグランド電位であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一に記載の信号レベル変換回路。 Signal level conversion circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the first bias voltage is a ground potential. 前記第1のバイアス電圧及び前記第2のバイアス電圧はグランド電位であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一に記載の信号レベル変換回路。 The first bias voltage and the second bias voltage signal level conversion circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a ground potential.
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