JP5326830B2 - Level shift circuit - Google Patents

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本発明は、一次側の電位系から一次側の電位系より高電位の二次側の電位系に論理値信号を伝達するレベルシフト回路に関する。   The present invention relates to a level shift circuit for transmitting a logic value signal from a primary-side potential system to a secondary-side potential system having a higher potential than the primary-side potential system.

従来のレベルシフト回路の第1の構成例を図4に示す。図4は、本出願人が本願に先行して出願した特開2007−174627号(特許文献1)にて開示したレベルシフト回路である。
図4に示すレベルシフト回路は、入力回路10およびラッチ回路20から構成されている。
入力回路10は、一次側の高電位V1Hと一次側の低電位V1Lとの間で動作するパルス生成回路11と、NチャンネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)M11およびM12から構成される。
パルス生成回路11は、入力信号INが入力され、出力信号O1および出力信号O2を出力する。パルス生成回路11の出力信号O1は、NチャンネルMOSFETM11のゲートに接続し、パルス生成回路11の出力信号O2は、NチャンネルMOSFETM12のゲートに接続されている。NチャンネルMOSFETM11およびM12は、ソースが一次側の低電位V1Lに接続され、ドレインはラッチ回路20の入力N1およびN2にそれぞれ接続されている。
A first configuration example of a conventional level shift circuit is shown in FIG. FIG. 4 shows a level shift circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-174627 (Patent Document 1) filed prior to the present application by the present applicant.
The level shift circuit shown in FIG. 4 includes an input circuit 10 and a latch circuit 20.
The input circuit 10 includes a pulse generation circuit 11 that operates between a primary high potential V1H and a primary low potential V1L, and N-channel MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) M11 and M12. The
The pulse generation circuit 11 receives the input signal IN and outputs an output signal O1 and an output signal O2. The output signal O1 of the pulse generation circuit 11 is connected to the gate of the N-channel MOSFET M11, and the output signal O2 of the pulse generation circuit 11 is connected to the gate of the N-channel MOSFET M12. The sources of the N-channel MOSFETs M11 and M12 are connected to the primary low potential V1L, and the drains are connected to the inputs N1 and N2 of the latch circuit 20, respectively.

ラッチ回路20は、二次側の高電位V2Hと二次側の低電位V2Lとの間で動作するインバータU21およびU22と、抵抗R21およびR22から構成される。
ラッチ回路20の入力N1は、インバータU21の入力に接続されるとともに、抵抗R22を介してインバータU22の出力に接続されている。ラッチ回路20の入力N2は、インバータU22の入力に接続されるとともに、抵抗R21を介してインバータU21の出力に接続されている。インバータU22の出力は、ラッチ回路20の出力OUTとなる。
ここで図5および図6について説明する。図5は、図4におけるパルス生成回路11の具体的な構成を示し、図6は、パルス生成回路11の入出力動作波形を示している。
図5に示すようにパルス生成回路11は、4段のインバータU1〜U4が直列接続されて構成された遅延回路D1と、インバータU5およびU6と、2入力のNOR回路U7およびU8とから構成され、入力信号INから出力信号O1およびO2を生成して出力する。
The latch circuit 20 includes inverters U21 and U22 that operate between a secondary high potential V2H and a secondary low potential V2L, and resistors R21 and R22.
The input N1 of the latch circuit 20 is connected to the input of the inverter U21 and is connected to the output of the inverter U22 via the resistor R22. The input N2 of the latch circuit 20 is connected to the input of the inverter U22, and is connected to the output of the inverter U21 via the resistor R21. The output of the inverter U22 becomes the output OUT of the latch circuit 20.
Here, FIG. 5 and FIG. 6 will be described. FIG. 5 shows a specific configuration of the pulse generation circuit 11 in FIG. 4, and FIG. 6 shows input / output operation waveforms of the pulse generation circuit 11.
As shown in FIG. 5, the pulse generation circuit 11 includes a delay circuit D1 configured by connecting four stages of inverters U1 to U4 in series, inverters U5 and U6, and two-input NOR circuits U7 and U8. The output signals O1 and O2 are generated from the input signal IN and output.

出力信号O1は、入力信号INを第一の入力とし、遅延回路D1およびインバータU5を介して入力信号INが一定時間遅延された反転信号を第二の入力とする、2入力のNOR回路U7より出力される。出力信号O2は、インバータU6による入力信号INの反転信号を第一の入力とし、遅延回路D1により入力信号INが一定時間遅延された信号を第二の入力とする、2入力のNOR回路U8より出力される。
このような構成のパルス生成回路11は、図6に示す入出力動作波形のように、入力信号INの立ち上がりおよび立ち下がりに同期した微小パルス幅の信号を生成し出力する。すなわち、入力信号INの立ち下がりに同期した微小パルス信号を出力信号O1として出力し、入力信号INの立ち上がりに同期した微小パルス信号を出力信号O2として出力する。なお、この微小パルス幅は、遅延回路D1で設定された遅延時間により決定される。
The output signal O1 is input from a two-input NOR circuit U7 having the input signal IN as a first input and an inverted signal obtained by delaying the input signal IN through the delay circuit D1 and the inverter U5 for a predetermined time as a second input. Is output. The output signal O2 is obtained from a two-input NOR circuit U8 having a first input of an inverted signal of the input signal IN by the inverter U6 and a second input of a signal obtained by delaying the input signal IN by the delay circuit D1 for a predetermined time. Is output.
The pulse generation circuit 11 having such a configuration generates and outputs a signal having a minute pulse width synchronized with the rising and falling of the input signal IN, as in the input / output operation waveform shown in FIG. That is, a minute pulse signal synchronized with the falling edge of the input signal IN is output as the output signal O1, and a minute pulse signal synchronized with the rising edge of the input signal IN is output as the output signal O2. The minute pulse width is determined by the delay time set by the delay circuit D1.

以上のパルス生成回路11の動作を踏まえて、図4に示したレベルシフト回路の動作を説明する。
入力回路10への入力信号INがLレベル(V1L)からHレベル(V1H)へ立ち上がると、パルス生成回路11の出力信号O2から微小パルスがNチャンネルMOSFETM12のゲートに入力され、M12が微小時間オンする。すると、ラッチ回路20の入力N2の電位が低下し(V1L)、インバータU22の出力はHレベル(V2H)、インバータU21の出力はLレベル(V2L)となる。すなわち、ラッチ回路20の出力OUTは、Hレベルとなる。
一方、入力回路10への入力信号INがHレベル(V1H)からLレベル(V1L)へ立ち下がると、パルス生成回路11の出力信号O1から微小パルスがNチャンネルMOSFETM11のゲートに入力され、M11が微小時間オンする。すると、ラッチ回路20の入力N1の電位が低下し(V1L)、インバータU21の出力はHレベル(V2H)、インバータU22の出力はLレベル(V2L)となる。すなわち、ラッチ回路20の出力OUTはLレベルとなる。
Based on the operation of the pulse generation circuit 11 described above, the operation of the level shift circuit shown in FIG. 4 will be described.
When the input signal IN to the input circuit 10 rises from the L level (V1L) to the H level (V1H), a minute pulse is input from the output signal O2 of the pulse generation circuit 11 to the gate of the N-channel MOSFET M12, and M12 is turned on for a minute time. To do. Then, the potential of the input N2 of the latch circuit 20 decreases (V1L), the output of the inverter U22 becomes H level (V2H), and the output of the inverter U21 becomes L level (V2L). That is, the output OUT of the latch circuit 20 becomes H level.
On the other hand, when the input signal IN to the input circuit 10 falls from the H level (V1H) to the L level (V1L), a minute pulse from the output signal O1 of the pulse generation circuit 11 is input to the gate of the N-channel MOSFET M11, and M11 is Turns on for a short time. Then, the potential of the input N1 of the latch circuit 20 decreases (V1L), the output of the inverter U21 becomes H level (V2H), and the output of the inverter U22 becomes L level (V2L). That is, the output OUT of the latch circuit 20 becomes L level.

このように、図4に示したレベルシフト回路は、入力信号INの立ち上がりおよび立ち下がりの微小時間だけ動作を行い、電位変化のない定常状態ではNチャンネルMOSFETM11およびM12はオフ状態で、低消費電力を実現する構成となっている。
しかし、一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V2L)より遅れた場合は、入力信号INが確定せずラッチ回路20の入力N1およびN2も不定となるため、ラッチ回路20の出力OUTが不定状態となってしまう。
次に、図7について説明する。図7は、従来のレベルシフト回路の第2の構成例で、特許文献2で開示されているものである。
図7に示す回路は、入力回路10aと、ラッチ回路20aと、初期値設定回路131および132とから構成され、図4に示した第1の構成例とは異なり、一次側の低電位V1Lと二次側の低電位V2Lを同一電位にして基準電位GNDと接続している。
As described above, the level shift circuit shown in FIG. 4 operates only for a very short time of rising and falling of the input signal IN, and in a steady state where there is no potential change, the N-channel MOSFETs M11 and M12 are in an off state and have low power consumption. It is the composition which realizes.
However, if the primary power supply (V1H, V1L) is delayed from the secondary power supply (V2H, V2L), the input signal IN is not determined and the inputs N1 and N2 of the latch circuit 20 are also undefined. The output OUT of the latch circuit 20 becomes indefinite.
Next, FIG. 7 will be described. FIG. 7 shows a second configuration example of a conventional level shift circuit, which is disclosed in Patent Document 2. In FIG.
The circuit shown in FIG. 7 includes an input circuit 10a, a latch circuit 20a, and initial value setting circuits 131 and 132. Unlike the first configuration example shown in FIG. 4, the primary low potential V1L The low potential V2L on the secondary side is set to the same potential and connected to the reference potential GND.

入力回路10aは、一次側の高電位V1Hと基準電位GNDとの間で動作するインバータU11およびU12と、NチャンネルMOSFETM11およびM12から構成されている。
インバータU11は、入力信号INが入力され、その論理反転信号を出力する。インバータU11の出力は、NチャンネルMOSFETM11のゲートとインバータU12の入力に接続される。インバータU12は、入力信号INと同相の信号を出力して、NチャンネルMOSFETM12のゲートに入力する。NチャンネルMOSFETM11およびM12は、ソースが基準電位GNDに接続され、ドレインはそれぞれラッチ回路20aの入力N1aおよびN2aに接続されている。この入力回路10aは、図4の入力回路10に対し、パルス生成回路11を省略し、インバータU11、U12の出力を直接NチャンネルMOSFETM11、M12のゲートに入力した形となっている。
The input circuit 10a includes inverters U11 and U12 that operate between a primary high potential V1H and a reference potential GND, and N-channel MOSFETs M11 and M12.
The inverter U11 receives the input signal IN and outputs its logical inversion signal. The output of the inverter U11 is connected to the gate of the N-channel MOSFET M11 and the input of the inverter U12. The inverter U12 outputs a signal in phase with the input signal IN and inputs it to the gate of the N-channel MOSFET M12. N-channel MOSFETs M11 and M12 have sources connected to reference potential GND and drains connected to inputs N1a and N2a of latch circuit 20a, respectively. The input circuit 10a has a configuration in which the pulse generation circuit 11 is omitted from the input circuit 10 of FIG. 4 and the outputs of the inverters U11 and U12 are directly input to the gates of the N-channel MOSFETs M11 and M12.

ラッチ回路20aは、二次側の高電位V2Hと基準電位GNDとの間で動作するインバータU21およびU22から構成される。
インバータU21は、二次側の高電位V2Hと基準電位GNDとの間に直列接続されたPチャンネルMOSFETM21とNチャンネルMOSFETM22から構成され、両者のゲートは共通に接続されてラッチ回路20aの入力N1aとなっている。この入力N1aには、NチャンネルMOSFETM11のドレインとインバータU22の出力が接続されるとともに、初期値設定回路131が接続されている。インバータU22は、二次側の高電位V2Hと基準電位GNDとの間に直列接続されたPチャンネルMOSFETM23とNチャンネルMOSFETM24から構成され、両者のゲートは共通に接続されてラッチ回路20aの入力N2aとなっている。この入力N2aには、NチャンネルMOSFETM12のドレインとインバータU21の出力が接続されるとともに、初期値設定回路132が接続される。インバータU22の出力は、ラッチ回路20aの出力OUTとなる。
The latch circuit 20a includes inverters U21 and U22 that operate between the secondary high potential V2H and the reference potential GND.
The inverter U21 is composed of a P-channel MOSFET M21 and an N-channel MOSFET M22 connected in series between the secondary high potential V2H and the reference potential GND, and the gates of both are commonly connected to the input N1a of the latch circuit 20a. It has become. The input N1a is connected to the drain of the N-channel MOSFET M11 and the output of the inverter U22, and to the initial value setting circuit 131. The inverter U22 includes a P-channel MOSFET M23 and an N-channel MOSFET M24 connected in series between the secondary high potential V2H and the reference potential GND, and the gates of both are commonly connected to the input N2a of the latch circuit 20a. It has become. The input N2a is connected to the drain of the N-channel MOSFET M12 and the output of the inverter U21, and to the initial value setting circuit 132. The output of the inverter U22 becomes the output OUT of the latch circuit 20a.

初期値設定回路131は、ゲートおよびソースが二次側の高電位V2Hに接続され、ドレインがラッチ回路20aの入力N1aに接続されるPチャンネルMOSFETM3Hで構成される。初期値設定回路132は、ゲートおよびソースが基準電位GNDに接続され、ドレインがラッチ回路20aの入力N2aに接続されるNチャンネルMOSFETM3Lで構成される。
以上のように構成された図7に示すレベルシフト回路の動作について説明する。
まず、一次側の電源V1Hおよび二次側の電源V2Hが供給されている定常状態の動作を説明する。
初期設定回路131のPチャンネルMOSFETM3Hは、ゲートおよびソースが二次側の高電位V2Hに接続しているためオフとなる。同様に、初期値設定回路132のNチャンネルMOSFETM3Lも、ゲートおよびソースが基準電位GNDに接続しているためオフとなる。
The initial value setting circuit 131 includes a P-channel MOSFET M3H whose gate and source are connected to the secondary high potential V2H and whose drain is connected to the input N1a of the latch circuit 20a. The initial value setting circuit 132 includes an N-channel MOSFET M3L whose gate and source are connected to the reference potential GND and whose drain is connected to the input N2a of the latch circuit 20a.
The operation of the level shift circuit shown in FIG. 7 configured as described above will be described.
First, the steady state operation in which the primary power supply V1H and the secondary power supply V2H are supplied will be described.
The P-channel MOSFET M3H of the initial setting circuit 131 is turned off because the gate and source are connected to the secondary side high potential V2H. Similarly, the N-channel MOSFET M3L of the initial value setting circuit 132 is also turned off because the gate and source are connected to the reference potential GND.

このためラッチ回路20aは、入力信号INに対応した信号を、出力OUTから出力する。すなわち、入力信号INがHレベル(V1H)の場合は、NチャンネルMOSFETM11がオフし、M12がオンする。すると、ラッチ回路20aの入力N2aの電位が低下し(GND)、インバータU22の出力はHレベル(V2H)、インバータU21の出力はLレベル(GND)となる。すなわち、ラッチ回路20aの出力OUTは、Hレベルとなる。
一方、入力信号INがLレベル(GND)の場合は、NチャンネルMOSFETM11がオンし、M12がオフする。すると、ラッチ回路20aの入力N1aの電位が低下し(GND)、インバータU21の出力はHレベル(V2H)、インバータU22の出力はLレベル(GND)となる。すなわち、ラッチ回路20aの出力OUTは、Lレベルとなる。
Therefore, the latch circuit 20a outputs a signal corresponding to the input signal IN from the output OUT. That is, when the input signal IN is at the H level (V1H), the N-channel MOSFET M11 is turned off and M12 is turned on. Then, the potential of the input N2a of the latch circuit 20a is lowered (GND), the output of the inverter U22 is H level (V2H), and the output of the inverter U21 is L level (GND). That is, the output OUT of the latch circuit 20a becomes H level.
On the other hand, when the input signal IN is L level (GND), the N-channel MOSFET M11 is turned on and M12 is turned off. Then, the potential of the input N1a of the latch circuit 20a decreases (GND), the output of the inverter U21 becomes H level (V2H), and the output of the inverter U22 becomes L level (GND). That is, the output OUT of the latch circuit 20a becomes L level.

次に、一次側の電源投入(V1H、GND)が二次側の電源投入(V2H、GND)より遅く、入力信号INが確定しない場合の動作について説明する。
二次側の電源電圧(V2H−GND間電位)が、ラッチ回路20aを構成するMOSFETM21、M22、M23、M24が動作を開始する電圧(しきい値電圧:例えば0.5〜1.0V)より低い電圧では、オフ状態である初期設定用のMOSFETM3HおよびM3Lにそれぞれ漏れ電流(オフリーク電流)が流れる。このオフリーク電流により、ラッチ回路20aの入力N1aおよびN2aの電位が決定される。すなわち、PチャンネルMOSFETM3Hが接続される入力N1aがHレベル(V2H)となり、NチャンネルMOSFETM3Lが接続される入力N2aがLレベル(GND)となる。この状態で、二次側の高電位電源V2Hが更に上昇すると、入力N1aおよびN2aもこの電位を保持して上昇する。これにより、インバータU21の出力はLレベル(GND)、インバータU22の出力はHレベル(V2H)となる。すなわち、ラッチ回路20aの出力OUTはHレベル(V2H)に設定され、初期状態が確定する。
Next, the operation when the primary side power-on (V1H, GND) is later than the secondary side power-on (V2H, GND) and the input signal IN is not fixed will be described.
The power supply voltage (V2H-GND potential) on the secondary side is higher than the voltage (threshold voltage: for example, 0.5 to 1.0 V) at which the MOSFETs M21, M22, M23, and M24 constituting the latch circuit 20a start operating. At a low voltage, leakage currents (off-leakage currents) flow through the initial setting MOSFETs M3H and M3L which are in the off state. The off-leakage current determines the potentials of the inputs N1a and N2a of the latch circuit 20a. That is, the input N1a to which the P-channel MOSFET M3H is connected becomes H level (V2H), and the input N2a to which the N-channel MOSFET M3L is connected becomes L level (GND). In this state, when the secondary-side high potential power supply V2H further rises, the inputs N1a and N2a also rise while holding this potential. Thereby, the output of the inverter U21 becomes L level (GND), and the output of the inverter U22 becomes H level (V2H). That is, the output OUT of the latch circuit 20a is set to the H level (V2H), and the initial state is determined.

なお、この初期状態で一次側の電源電位(V1H、GND)が投入されると、前述した定常状態と同様の動作となるため、説明は省略する。   In addition, when the primary side power supply potential (V1H, GND) is turned on in this initial state, the operation is the same as that in the above-described steady state, and thus the description thereof is omitted.

特開2007−174627号公報JP 2007-174627 A 特開2008−17456号公報JP 2008-17456 A

上述した従来のレベルシフト回路には、以下のような改善が望ましい点があった。
まず、図4に示した第1の構成例では、定常状態では低消費電力を実現するが、一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V2L)より遅れた場合は、入力信号INが確定せずラッチ回路20の入力N1およびN2も不定となるため、ラッチ回路20の出力OUTが不定状態となり、確定したい用途の場合は改善が必要である。
また、図7に示した第2の構成例では、一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V2L)より遅れた場合でも、初期値設定回路を設けることでラッチ回路20aの出力OUTの状態を設定するようにしているが、MOSFETのしきい値やオフリーク電流を利用した回路構成となっているため、初期設定動作の精度が低いという問題点がある。
The conventional level shift circuit described above has the following desirable improvements.
First, in the first configuration example shown in FIG. 4, low power consumption is realized in the steady state, but the primary side power-on (V1H, V1L) is delayed from the secondary side power-on (V2H, V2L). In this case, since the input signal IN is not fixed and the inputs N1 and N2 of the latch circuit 20 are also undefined, the output OUT of the latch circuit 20 is undefined.
In the second configuration example shown in FIG. 7, even if the primary side power-on (V1H, V1L) is delayed from the secondary side power-on (V2H, V2L), an initial value setting circuit is provided. Although the state of the output OUT of the latch circuit 20a is set, there is a problem that the accuracy of the initial setting operation is low because the circuit configuration uses the threshold value of the MOSFET and the off-leakage current.

すなわち、MOSFETのしきい値やオフリーク電流は、製造工程によるバラツキや使用する電源電圧や立ち上がり時間および温度条件で大きく変動するため、インバータを構成するMOSFETと初期値設定回路を構成するMOSFETとの相対的な特性比較で論理動作が決まり、所望する初期設定動作の保証が難しくなる。
さらに、図7に示した第2の構成例では、一次側の電位系から二次側の電位系へ信号を伝達するNチャンネルMOSFETM11およびM12は、入力信号INに従い相補的にオン・オフ動作をするため、一次側の低電位V1Lと二次側の低電位V2Lが同一電位の場合は問題ないが、図4に示す構成のように異なる電位で動作する場合には問題が生じる。すなわち、NチャンネルMOSFETM11あるいはM12とインバータU21あるいはU22を構成するNチャンネルMOSFETにおいて、オンしているMOSFETを介し一次側の低電位V1Lと二次側の低電位V2Lとの間で、高い電位側から低い電位側へ電流が流れる継続的な経路ができてしまうという問題がある。例えば、V2L>V1Lであるとき、入力信号INがHレベルだと、MOSFETM12とM22がオンし、V2L→M22→M12→V1Lという継続的な電流経路ができてしまう。すなわち、図7に示した第2の構成例は、一次側の低電位V1Lと二次側の低電位V2Lが異なる場合には使うことができない。
That is, the threshold voltage and off-leakage current of the MOSFET vary greatly depending on variations in the manufacturing process, power supply voltage to be used, rise time, and temperature conditions. Therefore, the relative relationship between the MOSFET constituting the inverter and the MOSFET constituting the initial value setting circuit is relatively small. The logical operation is determined by the characteristic comparison, and it is difficult to guarantee the desired initial setting operation.
Furthermore, in the second configuration example shown in FIG. 7, the N-channel MOSFETs M11 and M12 that transmit signals from the primary-side potential system to the secondary-side potential system perform complementary on / off operations according to the input signal IN. Therefore, there is no problem when the primary low potential V1L and the secondary low potential V2L are the same potential, but there is a problem when operating at different potentials as in the configuration shown in FIG. That is, in the N-channel MOSFET that constitutes the N-channel MOSFET M11 or M12 and the inverter U21 or U22, between the primary low potential V1L and the secondary low potential V2L via the MOSFET that is turned on, from the high potential side. There is a problem that a continuous path through which current flows to the lower potential side is formed. For example, when V2L> V1L and the input signal IN is at the H level, the MOSFETs M12 and M22 are turned on, and a continuous current path of V2L → M22 → M12 → V1L is formed. That is, the second configuration example shown in FIG. 7 cannot be used when the primary-side low potential V1L and the secondary-side low potential V2L are different.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、一次側の低電位V1Lと二次側の低電位V2Lが異なる場合にでも使うことができ、且つ、電源投入時においても出力状態の確定が保証されるレベルシフト回路を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and the problem to be solved can be used even when the low potential V1L on the primary side and the low potential V2L on the secondary side are different, and It is an object of the present invention to provide a level shift circuit that ensures the determination of an output state even when power is turned on.

上述した課題を解決するために、請求項1記載のレベルシフト回路によれば、一次側の電位系から該一次側の電位系より高電位の二次側の電位系に論理値信号を伝達するレベルシフト回路であって、前記二次側の電位系で動作する第1および第2のインバータを、互いの入力と出力の間に抵抗を接続することにより環状に接続して成るラッチ回路と、前記第1および第2のインバータの入力と、前記一次側の電位系の低電位側基準電位との間にそれぞれ接続された第1および第2のMOSFETと、前記第1および第2のインバータの入力の少なくとも一方に接続された初期値設定回路と、を備え、前記初期値設定回路として、前記第1および第2のインバータの何れか一方の入力と前記二次側の電位系の高電位側電位との間に接続された第1の抵抗と第1の容量が並列接続された第1の並列回路と、前記第1および第2のインバータの何れか他方の入力と前記二次側の電位系の低電位側電位との間に接続された第2の抵抗と第2の容量が並列接続された第2の並列回路と、の少なくとも一方を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to the level shift circuit of claim 1, a logic value signal is transmitted from the primary-side potential system to the secondary-side potential system having a higher potential than the primary-side potential system. A level shift circuit, wherein the first and second inverters operating in the secondary-side potential system are connected in a circular manner by connecting resistors between their inputs and outputs; First and second MOSFETs connected between inputs of the first and second inverters and a low-potential-side reference potential of the primary-side potential system; and the first and second inverters An initial value setting circuit connected to at least one of the inputs, and as the initial value setting circuit, one of the inputs of the first and second inverters and the high potential side of the potential system on the secondary side Connected between the first and the second Between the first parallel circuit in which the resistor and the first capacitor are connected in parallel, and the other input of the first and second inverters and the low potential side potential of the secondary potential system At least one of a connected second resistor and a second parallel circuit in which a second capacitor is connected in parallel is provided.

また、請求項記載のレベルシフト回路によれば、前記レベルシフト回路は、前記一次側の電位系で動作し、前記論理値信号の立ち上がりに第1のパルス信号を生成して該第1のパルス信号を前記第1のMOSFETのゲートに入力するとともに、前記論理値信号の立ち下がりに第2のパルス信号を生成して該第2のパルス信号を前記第2のMOSFETのゲートに入力するパルス生成回路を備えたことを特徴とする。 Further, according to the level shift circuit according to claim 2, wherein said level shift circuit, the work on the primary side of the potential system, first generates a first pulse signal with the rising of the logic value signal A pulse that inputs a pulse signal to the gate of the first MOSFET, generates a second pulse signal at the falling edge of the logical value signal, and inputs the second pulse signal to the gate of the second MOSFET A generation circuit is provided.

また、請求項記載のレベルシフト回路によれば、前記パルス生成回路は、前記論理値信号を所定時間遅延させた信号を出力する遅延回路を有し、前記論理値信号と前記遅延回路出力の反転信号との論理積により前記第1のパルス信号を生成し、前記論理値信号の反転信号と前記遅延回路の出力信号との論理積により前記第2のパルス信号を生成することを特徴とする。 According to the level shift circuit of claim 3 , the pulse generation circuit includes a delay circuit that outputs a signal obtained by delaying the logic value signal for a predetermined time, and outputs the logic value signal and the output of the delay circuit. The first pulse signal is generated by a logical product with an inverted signal, and the second pulse signal is generated by a logical product of an inverted signal of the logical value signal and an output signal of the delay circuit. .

本発明に係るレベルシフト回路は、一次側の電位系で動作する入力回路をパルス生成回路と2つのNチャンネルMOSFETから構成し、二次側の電位系で動作するラッチ回路を2つのインバータの相互の入出力を抵抗を介して環状に接続して構成し、二次側の高電位あるいは低電位に設定する初期値設定回路を備え、少なくとも一方のインバータの入力と初期値設定回路を接続することにより、定常状態における低消費電力を実現し、電源投入時においても出力状態の確定が保証されるという効果を奏する。   In the level shift circuit according to the present invention, an input circuit that operates in a primary-side potential system is composed of a pulse generation circuit and two N-channel MOSFETs, and a latch circuit that operates in a secondary-side potential system is connected between two inverters. The input / output of the inverter is connected in a ring through a resistor, and has an initial value setting circuit that sets the secondary side to a high or low potential, and the input of at least one inverter is connected to the initial value setting circuit Thus, low power consumption in a steady state is realized, and the output state is guaranteed to be confirmed even when the power is turned on.

本発明に係るレベルシフト回路の第一の参考例を示す図である。It is a figure which shows the 1st reference example of the level shift circuit which concerns on this invention. 本発明に係るレベルシフト回路の第二の参考例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd reference example of the level shift circuit which concerns on this invention. 本発明に係るレベルシフト回路の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of the level shift circuit which concerns on this invention. 従来のレベルシフト回路の第1の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 1st structural example of the conventional level shift circuit. パルス生成回路11の具体的な構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a specific configuration of a pulse generation circuit 11. FIG. パルス生成回路11の入出力動作波形を示す図である。3 is a diagram showing input / output operation waveforms of a pulse generation circuit 11. FIG. 従来のレベルシフト回路の第2の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd structural example of the conventional level shift circuit.

参考例1Reference example 1

以下、本発明の実施形態に係るレベルシフト回路について、図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明のレベルシフト回路の第1の参考例を示すブロック図である。図4、図7に示す従来回路例と同じ部位には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図1に示すレベルシフト回路は、入力回路10、ラッチ回路20および初期値設定回路31、32から構成されていて、図4に示す従来のレベルシフト回路に初期値設定回路31、32が付加された構成となっている。
初期値設定回路31は、一端が二次側の高電位V2Hに接続され、他端がラッチ回路20の入力N1に接続される抵抗RHで構成される。初期値設定回路32は、一端が二次側の低電位V2Lに接続され、他端がラッチ回路20の入力N2に接続される抵抗RLで構成される。
Hereinafter, a level shift circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a first reference example of the level shift circuit according to the present invention. The same parts as those in the conventional circuit example shown in FIGS. 4 and 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The level shift circuit shown in FIG. 1 includes an input circuit 10, a latch circuit 20, and initial value setting circuits 31, 32, and initial value setting circuits 31, 32 are added to the conventional level shift circuit shown in FIG. It becomes the composition.
The initial value setting circuit 31 includes a resistor RH having one end connected to the secondary high potential V2H and the other end connected to the input N1 of the latch circuit 20. The initial value setting circuit 32 includes a resistor RL having one end connected to the secondary low potential V2L and the other end connected to the input N2 of the latch circuit 20.

ここで、インバータU21およびU22をそれぞれCMOSインバータにより構成する場合、抵抗RHおよびRLの抵抗値(それぞれの抵抗値もRH,RLと記す)と、NチャンネルMOSFETM11,M12およびインバータU21およびU22を構成するMOSFETのオン抵抗(Ron)は、以下の(1)〜(4)式を満足するように設定しておく。
RH>>Ron(U22;NMOS)+R22 ・・・ (1)
RL>>Ron(U21;PMOS)+R21 ・・・ (2)
Ron(M11)<<Ron(U22;PMOS)+R22 ・・・ (3)
Ron(M12)<<Ron(U21;PMOS)+R21 ・・・ (4)ここで、Ron(M11),Ron(M12)はそれぞれNチャンネルMOSFETM11,M12のオン抵抗を意味し、Ron(U22;NMOS)はインバータU22を構成するNチャンネルMOSFETのオン抵抗を意味し、Ron(U21;PMOS),Ron(U22;PMOS)はそれぞれインバータU21,U22を構成するPチャンネルMOSFETのオン抵抗を意味する。また、抵抗R21,R22の抵抗値もR21,R22と記している。
Here, when inverters U21 and U22 are each constituted by a CMOS inverter, the resistance values of resistors RH and RL (respective resistance values are also indicated as RH and RL), N-channel MOSFETs M11 and M12, and inverters U21 and U22 are configured. The on-resistance (Ron) of the MOSFET is set so as to satisfy the following expressions (1) to (4).
RH >> Ron (U22; NMOS) + R22 (1)
RL >> Ron (U21; PMOS) + R21 (2)
Ron (M11) << Ron (U22; PMOS) + R22 (3)
Ron (M12) << Ron (U21; PMOS) + R21 (4) Here, Ron (M11) and Ron (M12) mean the on-resistances of the N-channel MOSFETs M11 and M12, respectively, and Ron (U22; NMOS) ) Means the on-resistance of the N-channel MOSFET constituting the inverter U22, and Ron (U21; PMOS) and Ron (U22; PMOS) mean the on-resistance of the P-channel MOSFET constituting the inverters U21 and U22, respectively. The resistance values of the resistors R21 and R22 are also indicated as R21 and R22.

なお、パルス生成回路11の具体的な構成および入出力動作波形は、図4に示す従来のレベルシフト回路におけるパルス生成回路11の構成および入出力波形を示す図5、6と同一であり、説明は省略する。
以上のように構成された図1に示すレベルシフト回路の動作について説明する。
まず、一次側の電源電位V1HとV1Lおよび二次側の電源電位V2HとV2Lが供給されている定常状態での動作を説明する。
上記(1)〜(4)式が満足されている場合、初期値設定回路31の抵抗RHおよび初期値設定回路32の抵抗RLは、定常状態では無視することができる。このため、上述した図4に示す従来のレベルシフト回路と同一の動作となる。
すなわち、入力回路10への入力信号INがLレベル(V1L)からHレベル(V1H)へ立ち上がると、パルス生成回路11の出力信号O2から微小パルスがNチャンネルMOSFETM12のゲートに入力され、M12が微小時間オンする。すると、ラッチ回路20の入力N2の電位が低下し(V1L)、インバータU22の出力はHレベル(V2H)、インバータU21の出力はLレベル(V2L)となる。すなわち、ラッチ回路20の出力OUTは、Hレベルとなる。
The specific configuration and input / output operation waveforms of the pulse generation circuit 11 are the same as those shown in FIGS. 5 and 6 showing the configuration and input / output waveforms of the pulse generation circuit 11 in the conventional level shift circuit shown in FIG. Is omitted.
The operation of the level shift circuit shown in FIG. 1 configured as described above will be described.
First, the operation in a steady state in which the primary power supply potentials V1H and V1L and the secondary power supply potentials V2H and V2L are supplied will be described.
When the above expressions (1) to (4) are satisfied, the resistance RH of the initial value setting circuit 31 and the resistance RL of the initial value setting circuit 32 can be ignored in a steady state. Therefore, the operation is the same as that of the conventional level shift circuit shown in FIG.
That is, when the input signal IN to the input circuit 10 rises from the L level (V1L) to the H level (V1H), a minute pulse is input from the output signal O2 of the pulse generation circuit 11 to the gate of the N-channel MOSFET M12, and M12 is minute. Turn on time. Then, the potential of the input N2 of the latch circuit 20 decreases (V1L), the output of the inverter U22 becomes H level (V2H), and the output of the inverter U21 becomes L level (V2L). That is, the output OUT of the latch circuit 20 becomes H level.

一方、入力回路10への入力信号INがHレベル(V1H)からLレベル(V1L)へ立ち下がると、パルス生成回路11の出力信号O1から微小パルスがNチャンネルMOSFETM11のゲートに入力され、M11が微小時間オンする。すると、ラッチ回路20の入力N1の電位が低下し(VL1)、インバータU21の出力はHレベル(V2H)、インバータU22の出力はLレベル(V2L)となる。すなわち、ラッチ回路20の出力OUTはLレベルとなる。
次に、一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V1L)より遅く、入力信号INが確定しない場合の動作について説明する。
二次側の電源電位(V2H、V2L)が投入されると、初期値設定回路31の抵抗RHにより、ラッチ回路20の入力N1はHレベル(V2H)に上昇し、初期値設定回路32の抵抗RLにより、ラッチ回路20の入力N2はLレベル(V2L)に低下する。
On the other hand, when the input signal IN to the input circuit 10 falls from the H level (V1H) to the L level (V1L), a minute pulse from the output signal O1 of the pulse generation circuit 11 is input to the gate of the N-channel MOSFET M11, and M11 is Turns on for a short time. Then, the potential of the input N1 of the latch circuit 20 decreases (VL1), the output of the inverter U21 becomes H level (V2H), and the output of the inverter U22 becomes L level (V2L). That is, the output OUT of the latch circuit 20 becomes L level.
Next, an operation when the primary side power-on (V1H, V1L) is later than the secondary side power-on (V2H, V1L) and the input signal IN is not fixed will be described.
When the power supply potential (V2H, V2L) on the secondary side is turned on, the input N1 of the latch circuit 20 rises to H level (V2H) by the resistance RH of the initial value setting circuit 31, and the resistance of the initial value setting circuit 32 Due to the RL, the input N2 of the latch circuit 20 is lowered to the L level (V2L).

この状態で、二次側の電源電圧(V2H−V2L間電位)が、インバータU21およびU22が動作する電圧(しきい値電圧:例えば0.5〜1.0V)以上に上昇すると、入力N1もこの電位を保持して上昇し、この値(入力N1の論理値H)がラッチ回路20にラッチされる。すなわち、インバータU21の出力はLレベル(V2L)、インバータU22の出力はHレベル(V2H)となる。これにより、ラッチ回路20の出力OUTはHレベル(V2H)に設定され、初期状態が確定する。
なお、この初期状態で一次側の電源電位(V1H、V1L)が投入されると、前述した定常状態と同様の動作となるため、説明は省略する。
以上説明したように、図1に示したレベルシフト回路は、入力信号INに電位変化がない定常状態の場合では、NチャンネルMOSFETM11およびM12がオフしており、出力OUTがLレベルの場合に、V2Hから抵抗RH,R22およびオンしているインバータU21のNチャンネルMOSFETを介してV2Lに流れる微少電流と、インバータU21の出力(Hレベル)から抵抗R21およびRLを介してV2Lに流れる微小電流を除き定常的に電流を消費しない回路構成で、低消費電力化を実現できる。そして、一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V1L)より遅く入力信号INが確定しない場合は、初期値設定回路の抵抗RHおよびRLの抵抗値を適切に設定することで、ラッチ回路の出力状態を確実に設定することができ、製造バラツキや動作条件などに影響を受けずに簡単な回路構成で低消費電力のレベルシフト回路を実現できる。
In this state, when the secondary side power supply voltage (the potential between V2H and V2L) rises above the voltage (threshold voltage: 0.5 to 1.0 V) at which the inverters U21 and U22 operate, the input N1 also This potential rises while holding it, and this value (the logic value H of the input N1) is latched by the latch circuit 20. That is, the output of the inverter U21 is L level (V2L), and the output of the inverter U22 is H level (V2H). As a result, the output OUT of the latch circuit 20 is set to the H level (V2H), and the initial state is determined.
It should be noted that if the primary power supply potential (V1H, V1L) is turned on in this initial state, the operation is the same as in the steady state described above, and the description thereof is omitted.
As described above, in the level shift circuit shown in FIG. 1, the N-channel MOSFETs M11 and M12 are OFF in the steady state where the input signal IN has no potential change, and the output OUT is at the L level. Excluding the minute current that flows from V2H to V2L through resistors RH and R22 and the N-channel MOSFET of inverter U21 that is on, and the minute current that flows from the output (H level) of inverter U21 to V2L via resistors R21 and RL Low power consumption can be achieved with a circuit configuration that does not consume current constantly. If the input signal IN is not determined later than the primary power supply (V1H, V1L) than the secondary power supply (V2H, V1L), set the resistance values of the resistors RH and RL of the initial value setting circuit appropriately. By setting, the output state of the latch circuit can be set reliably, and a low power consumption level shift circuit can be realized with a simple circuit configuration without being affected by manufacturing variations and operating conditions.

特に、図1に示したレベルシフト回路は、初期値設定回路31および32を抵抗で構成したことにより、二次側の電源電圧(V2H−V2L間電位)の立ち上がり速度が遅い場合の初期設定動作に好適となる。
なお、図1では、初期値設定回路31および32を備えたレベルシフト回路を示したが、いずれか一方を備えたレベルシフト回路で具体化してもよい。また、初期値設定回路31および32と入力N1およびN2との接続を入れ替えて構成してもよい。
In particular, the level shift circuit shown in FIG. 1 has an initial setting operation when the rising speed of the secondary power supply voltage (the potential between V2H and V2L) is slow because the initial value setting circuits 31 and 32 are configured by resistors. It becomes suitable for.
Although FIG. 1 shows the level shift circuit including the initial value setting circuits 31 and 32, the level shift circuit including either one may be embodied. Further, the connection between the initial value setting circuits 31 and 32 and the inputs N1 and N2 may be changed.

参考例2Reference example 2

図2は、この発明のレベルシフト回路の第2の参考例を示すブロック図である。図1に示す第1の参考例、および、図4、図7に示す従来回路例と同じ部位には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図2に示す回路は、入力回路10と、ラッチ回路20と、初期値設定回路31aおよび32aから構成されている。なお、入力回路10およびラッチ回路20の構成・動作は実施例1に関する図1のものと同一であり、説明は省略する。
初期値設定回路31aは、一端が二次側の高電位V2Hに接続され、他端がラッチ回路20の入力N1に接続する容量CHで構成される。初期値設定回路32aは、一端が二次側の低電位V2Lに接続され、他端がラッチ回路20の入力N2に接続する容量CLで構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing a second reference example of the level shift circuit of the present invention. The same parts as those in the first reference example shown in FIG. 1 and the conventional circuit examples shown in FIGS. 4 and 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The circuit shown in FIG. 2 includes an input circuit 10, a latch circuit 20, and initial value setting circuits 31a and 32a. The configurations and operations of the input circuit 10 and the latch circuit 20 are the same as those in FIG.
The initial value setting circuit 31a includes a capacitor CH having one end connected to the secondary high potential V2H and the other end connected to the input N1 of the latch circuit 20. The initial value setting circuit 32a includes a capacitor CL having one end connected to the secondary low potential V2L and the other end connected to the input N2 of the latch circuit 20.

なお、初期値設定回路に容量を適用するため、MOSFETのゲート容量や配線容量などの寄生容量も考慮する必要がある。そこで、入力N1に接続されているインバータU21のゲート容量などからなる寄生容量21を、入力N1と二次側の高電位V2H間の寄生容量CP1および入力N1と二次側の低電位V2L間の寄生容量CN1に分けて、図2に表示する。同様に、インバータU22のゲート容量などからなる入力N2に接続されている寄生容量22を、入力N2と二次側の高電位V2H間の寄生容量CP2および入力N2と二次側の低電位V2L間の寄生容量CN2に分けて、図2に表示する。
ここで、初期値設定回路の容量CHおよび容量CLの容量値(これらもCH、CLと記す。)は、寄生容量(CP1、CN1、CP2、CN2)の容量値(これらもCP1、CN1、CP2、CN2と記す。)も考慮して、容量値比(以下、単に容量比という。)が次式を満足するように設定する。
In addition, in order to apply a capacity | capacitance to an initial value setting circuit, it is necessary to consider parasitic capacitances, such as the gate capacity | capacitance of MOSFET and wiring capacity. Therefore, the parasitic capacitance 21 including the gate capacitance of the inverter U21 connected to the input N1 is changed between the parasitic capacitance CP1 between the input N1 and the secondary side high potential V2H and between the input N1 and the secondary side low potential V2L. This is shown in FIG. 2 divided into parasitic capacitance CN1. Similarly, the parasitic capacitance 22 connected to the input N2 including the gate capacitance of the inverter U22 is connected between the parasitic capacitance CP2 between the input N2 and the secondary side high potential V2H and between the input N2 and the secondary side low potential V2L. This is shown in FIG.
Here, the capacitance values CH and CL of the initial value setting circuit (also referred to as CH and CL) are the capacitance values of the parasitic capacitances (CP1, CN1, CP2, and CN2) (also CP1, CN1, and CP2). , CN2), and the capacitance value ratio (hereinafter simply referred to as the capacitance ratio) is set so as to satisfy the following equation.

(CH+CP1)/CN1>CP2/(CL+CN2) ・・・ (5)
以上のように構成された図2に示すレベルシフト回路の動作について説明する。
まず、一次側の電源電位V1HとV1Lおよび二次側の電源電位V2HとV2Lが供給されている定常状態での動作を説明する。
定常状態では、初期値設定回路31aの容量CHおよび初期値設定回路32aの容量CLと寄生容量21(CP1、CN1)および22(CP2、CN2)は無視することができ、上述の図1と同一の動作となる。従い、これ以上の説明は省略する。
次に、一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V1L)より遅く、入力信号INが確定しない場合の動作について説明する。
二次側の電源電圧(V2H−V2L間電位)が投入されると、ラッチ回路20の入力N1は電源電圧を初期値設定回路31aの容量CHと寄生容量CP1およびCN1との容量比で分圧した電位となり、入力N2は電源電圧を初期値設定回路32aの容量CLと寄生容量CP2およびCN2との容量比で分圧した電位となる。ここで、容量比は(5)式のように設定されているため、ラッチ回路20の入力N1、N2の電位は、(入力N1の電位)>(入力N2の電位)という関係になる。(注:分圧なので、V2HやV2Lの値まで達せず、中間電位となる)
この状態で、二次側の電源電圧(V2H−V2L間電位)が、インバータU21およびU22が動作する電圧(しきい値電圧:例えば0.5〜1.0V)以上に上昇すると、入力N1およびN2も上記の関係を保持して上昇し、これに基づきラッチ回路20の状態が確定する。すなわち、インバータU21の出力はLレベル(V2L)、インバータU22の出力はHレベル(V2H)となる。これにより、ラッチ回路20の出力OUTはHレベル(V2H)に設定され、初期状態が確定する。
(CH + CP1) / CN1> CP2 / (CL + CN2) (5)
The operation of the level shift circuit shown in FIG. 2 configured as described above will be described.
First, the operation in a steady state in which the primary power supply potentials V1H and V1L and the secondary power supply potentials V2H and V2L are supplied will be described.
In the steady state, the capacitance CH of the initial value setting circuit 31a, the capacitance CL of the initial value setting circuit 32a, and the parasitic capacitances 21 (CP1, CN1) and 22 (CP2, CN2) can be ignored, and are the same as those in FIG. It becomes the operation. Therefore, further explanation is omitted.
Next, an operation when the primary side power-on (V1H, V1L) is later than the secondary side power-on (V2H, V1L) and the input signal IN is not fixed will be described.
When the secondary side power supply voltage (the potential between V2H and V2L) is turned on, the input N1 of the latch circuit 20 divides the power supply voltage by the capacity ratio between the capacitance CH of the initial value setting circuit 31a and the parasitic capacitances CP1 and CN1. The input N2 is a potential obtained by dividing the power supply voltage by the capacitance ratio between the capacitance CL of the initial value setting circuit 32a and the parasitic capacitances CP2 and CN2. Here, since the capacitance ratio is set as shown in equation (5), the potentials of the inputs N1 and N2 of the latch circuit 20 have a relationship of (potential of input N1)> (potential of input N2). (Note: Since it is a partial pressure, it does not reach the value of V2H or V2L, and becomes an intermediate potential)
In this state, when the secondary-side power supply voltage (the potential between V2H and V2L) rises above the voltage (threshold voltage: for example, 0.5 to 1.0 V) at which inverters U21 and U22 operate, input N1 and N2 also rises while maintaining the above relationship, and based on this, the state of the latch circuit 20 is determined. That is, the output of the inverter U21 is L level (V2L), and the output of the inverter U22 is H level (V2H). As a result, the output OUT of the latch circuit 20 is set to the H level (V2H), and the initial state is determined.

なお、この初期状態で一次側の電源電位(V1H、V1L)が投入されると、前述した定常状態と同様の動作となるため、説明は省略する。
以上説明したように、図2に示したレベルシフト回路は、一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V1L)より遅く入力信号INが確定しない場合でも、初期値設定回路の容量(CH、CL)および寄生容量(CP1、CN1、CP2、CN2)の容量比を適切に設定することで、ラッチ回路の出力状態を確実に設定することが可能となり、製造バラツキや動作条件などに影響を受けずに簡単な回路構成で低消費電力のレベルシフト回路を実現できる。
特に、図2に示したレベルシフト回路は、初期値設定回路31aおよび32aを容量のみで構成したことにより、抵抗と容量の組み合わせによる遅れ要素を排することができ、二次側の電源電圧(V2H−V2L間電位)の立ち上がりが急峻な場合の初期設定動作に好適となる。
It should be noted that if the primary power supply potential (V1H, V1L) is turned on in this initial state, the operation is the same as in the steady state described above, and the description thereof is omitted.
As described above, the level shift circuit shown in FIG. 2 is in the initial state even when the input signal IN is not fixed after the primary side power-on (V1H, V1L) is slower than the secondary side power-on (V2H, V1L). By appropriately setting the capacitance ratio between the capacitance (CH, CL) of the value setting circuit and the parasitic capacitance (CP1, CN1, CP2, CN2), it becomes possible to reliably set the output state of the latch circuit, resulting in manufacturing variations. A level shift circuit with low power consumption can be realized with a simple circuit configuration without being affected by the operating conditions.
In particular, in the level shift circuit shown in FIG. 2, since the initial value setting circuits 31a and 32a are configured only by capacitors, delay elements due to combinations of resistors and capacitors can be eliminated, and the secondary side power supply voltage ( This is suitable for the initial setting operation when the rise of the potential between V2H and V2L is steep.

なお、図2では、初期値設定回路31aおよび32aを備えたレベルシフト回路を示したが、いずれか一方を備えたレベルシフト回路で具体化してもよい。また、初期値設定回路31aおよび32aと入力N1およびN2との接続を入れ替えて構成してもよい。
また、図2に示したレベルシフト回路は、容量比が(5)式を満足すればよいため、初期値設定回路の容量CHおよびCLを個別に設けず、寄生容量CP1およびCN2のみで(5)式を満足するようにインバータU21およびU22のゲート容量などを設定してもよい。
Although FIG. 2 shows the level shift circuit including the initial value setting circuits 31a and 32a, the level shift circuit including either one may be embodied. Further, the connection between the initial value setting circuits 31a and 32a and the inputs N1 and N2 may be changed.
The level shift circuit shown in FIG. 2 only needs to satisfy the equation (5) for the capacitance ratio. Therefore, the capacitors CH and CL of the initial value setting circuit are not provided individually, and only the parasitic capacitances CP1 and CN2 are (5 ) The gate capacities of the inverters U21 and U22 may be set so as to satisfy the equation.

図3は、この発明のレベルシフト回路の実施例を示すブロック図である。図1および図2に示す参考例と同じ部位には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図3に示すレベルシフト回路は、図1および図2を組み合わせて構成している。すなわち、入力回路10およびラッチ回路20は、上述した図1および図2のものと同一であり、初期値設定回路31bおよび32bは、図1で示した抵抗(RH、RL)と図2で示した容量(CH、CL)の両方を用いて、抵抗RHと容量CH、および抵抗RLと容量CLとをそれぞれ並列に接続した構成とする。なお、抵抗および容量は、上述した(1)〜(5)式を満足するように設定する。
以上のように構成された図3に示すレベルシフト回路は、二次側の電源電圧(V2H−V2L間電位)の立ち上がり速度により、図1、図2で説明した動作を使い分けるものになる。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the level shift circuit of the present invention. The same parts as those in the reference example shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The level shift circuit shown in FIG. 3 is configured by combining FIG. 1 and FIG. That is, the input circuit 10 and the latch circuit 20 are the same as those in FIG. 1 and FIG. 2, and the initial value setting circuits 31b and 32b are the resistors (RH and RL) shown in FIG. In addition, the resistor RH and the capacitor CH, and the resistor RL and the capacitor CL are connected in parallel using both of the capacitors (CH and CL). The resistance and capacitance are set so as to satisfy the above-described equations (1) to (5).
The level shift circuit shown in FIG. 3 configured as described above selectively uses the operation described in FIGS. 1 and 2 depending on the rising speed of the power supply voltage (V2H-V2L potential) on the secondary side.

一次側の電源投入(V1H、V1L)が二次側の電源投入(V2H、V1L)より遅い場合、二次側の電源電圧の立ち上がり速度の違いで、初期値設定回路31bおよび32bの動作効果が異なる。すなわち、立ち上がり速度が遅い場合は、容量に流れる電流は無視され、抵抗に流れる電流が支配的となり、入力N1およびN2の電位が設定される。一方、立ち上がり速度が速い場合は、容量に流れる電流が支配的となり、容量比の分圧により入力N1およびN2の電位が設定される。
このように、図3に示したレベルシフト回路は、一次側の電源投入より二次側の電源投入が遅い場合に、二次側電源の立ち上がり時間の影響を受けず、ラッチ回路の出力状態を確実に設定することが可能で、製造バラツキや動作条件や二次側電源の立ち上がり時間などにも影響を受けず、簡単な回路構成で低消費電力のレベルシフト回路を実現できる。
When the primary side power-on (V1H, V1L) is slower than the secondary side power-on (V2H, V1L), the operation effect of the initial value setting circuits 31b and 32b is different due to the difference in the rising speed of the secondary-side power supply voltage. Different. That is, when the rising speed is slow, the current flowing through the capacitor is ignored, the current flowing through the resistor is dominant, and the potentials of the inputs N1 and N2 are set. On the other hand, when the rising speed is fast, the current flowing through the capacitor becomes dominant, and the potentials of the inputs N1 and N2 are set by the divided voltage of the capacitance ratio.
As described above, the level shift circuit shown in FIG. 3 is not affected by the rise time of the secondary side power supply when the power supply on the secondary side is slower than the power supply on the primary side, and the output state of the latch circuit is not affected. A level shift circuit with low power consumption can be realized with a simple circuit configuration without being affected by manufacturing variations, operating conditions, and rise time of the secondary power supply.

なお、図3では、初期値設定回路31bおよび32bを備えたレベルシフト回路を示したが、いずれか一方を備えたレベルシフト回路で具体化してもよい。また、初期値設定回路31bおよび32bと入力N1およびN2との接続を入れ替えて構成してもよい。また、初期値設定回路の容量は、寄生容量のみの構成で設定してもよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良や変更が可能である。
Although FIG. 3 shows the level shift circuit including the initial value setting circuits 31b and 32b, the level shift circuit including either one may be embodied. Further, the connection between the initial value setting circuits 31b and 32b and the inputs N1 and N2 may be changed. Further, the capacitance of the initial value setting circuit may be set with only a parasitic capacitance.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

10、10a 入力回路
11 パルス生成回路
20、20a ラッチ回路
21、22 寄生容量を示す等価回路
31、32、31a,32a、31b、32b、131、132 初期値設定回路
CH、CL 容量もしくはその容量値
CP1、CP2、CN1、CN2 寄生容量もしくはその寄生容量値
D1 遅延回路
GND 基準電源端子もしくはその電位
IN 入力信号
M11、M12 NチャンネルMOSFET
M21、M23、M3H PチャンネルMOSFET
M22、M24、M3L NチャンネルMOSFET
N1、N2、N1a、N2a ラッチ回路の入力
O1、O2 パルス生成回路の出力信号
OUT ラッチ回路の出力
R21、R22 抵抗もしくはその抵抗値
RH、RL 抵抗もしくはその抵抗値
Ron MOSFETのオン抵抗値
U1、U2、U3、U4、U5、U6 インバータ
U7、U8 NOR回路
U11、U12、U21、U22 インバータ
V1H 一次側の高電位電源端子もしくはその電位
V1L 一次側の低電位電源端子もしくはその電位
V2H 二次側の高電位電源端子もしくはその電位
V2L 二次側の低電位電源端子もしくはその電位
10, 10a Input circuit 11 Pulse generation circuit 20, 20a Latch circuit 21, 22 Equivalent circuit showing parasitic capacitance 31, 32, 31a, 32a, 31b, 32b, 131, 132 Initial value setting circuit CH, CL capacitance or capacitance value thereof CP1, CP2, CN1, CN2 Parasitic capacitance or its parasitic capacitance value D1 Delay circuit GND Reference power supply terminal or its potential IN Input signal M11, M12 N-channel MOSFET
M21, M23, M3H P-channel MOSFET
M22, M24, M3L N-channel MOSFET
N1, N2, N1a, N2a Input of latch circuit O1, O2 Output signal of pulse generation circuit OUT Output of latch circuit R21, R22 Resistor or its resistance value RH, RL Resistance or its resistance value Ron On resistance value of MOSFET U1, U2 , U3, U4, U5, U6 Inverter U7, U8 NOR circuit U11, U12, U21, U22 Inverter V1H Primary side high potential power supply terminal or its potential V1L Primary side low potential power supply terminal or its potential V2H Secondary side high Potential power terminal or its potential V2L Secondary side low potential power terminal or its potential

Claims (3)

一次側の電位系から該一次側の電位系より高電位の二次側の電位系に論理値信号を伝達するレベルシフト回路であって、
前記二次側の電位系で動作する第1および第2のインバータを、互いの入力と出力の間に抵抗を接続することにより環状に接続して成るラッチ回路と、
前記第1および第2のインバータの入力と、前記一次側の電位系の低電位側基準電位との間にそれぞれ接続された第1および第2のMOSFETと、
前記第1および第2のインバータの入力の少なくとも一方に接続された初期値設定回路と、
を備え
前記初期値設定回路として、
前記第1および第2のインバータの何れか一方の入力と、前記二次側の電位系の高電位側電位との間に接続された第1の抵抗と第1の容量が並列接続された第1の並列回路と、
前記第1および第2のインバータの何れか他方の入力と、前記二次側の電位系の低電位側電位との間に接続された第2の抵抗と第2の容量が並列接続された第2の並列回路と、
の少なくとも一方を備えたことを特徴とするレベルシフト回路。
A level shift circuit for transmitting a logical value signal from a primary potential system to a secondary potential system having a higher potential than the primary potential system;
A latch circuit formed by connecting the first and second inverters operating in the secondary side potential system in a circular manner by connecting a resistor between each input and output;
First and second MOSFETs connected between inputs of the first and second inverters and a low-potential-side reference potential of the primary-side potential system;
An initial value setting circuit connected to at least one of the inputs of the first and second inverters;
Equipped with a,
As the initial value setting circuit,
A first resistor and a first capacitor connected in parallel between the input of one of the first and second inverters and the high potential side potential of the secondary side potential system are connected in parallel. 1 parallel circuit;
A second resistor and a second capacitor connected in parallel between the input of either one of the first and second inverters and the low potential side potential of the secondary side potential system are connected in parallel. Two parallel circuits;
A level shift circuit comprising at least one of the above .
前記レベルシフト回路は、前記一次側の電位系で動作し、前記論理値信号の立ち上がりに第1のパルス信号を生成して該第1のパルス信号を前記第1のMOSFETのゲートに入力するとともに、前記論理値信号の立ち下がりに第2のパルス信号を生成して該第2のパルス信号を前記第2のMOSFETのゲートに入力するパルス生成回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載のレベルシフト回路 The level shift circuit operates in the potential system on the primary side, generates a first pulse signal at the rising edge of the logical value signal, and inputs the first pulse signal to the gate of the first MOSFET. 2. A pulse generation circuit for generating a second pulse signal at the falling edge of the logic value signal and inputting the second pulse signal to the gate of the second MOSFET. The level shift circuit described . 前記パルス生成回路は、  The pulse generation circuit includes:
前記論理値信号を所定時間遅延させた信号を出力する遅延回路を有し、  A delay circuit that outputs a signal obtained by delaying the logical value signal by a predetermined time;
前記論理値信号と前記遅延回路出力の反転信号との論理積により前記第1のパルス信号を生成し、  The first pulse signal is generated by a logical product of the logical value signal and an inverted signal of the delay circuit output,
前記論理値信号の反転信号と前記遅延回路の出力信号との論理積により前記第2のパルス信号を生成することを特徴とする請求項2に記載のレベルシフト回路。  3. The level shift circuit according to claim 2, wherein the second pulse signal is generated by a logical product of an inverted signal of the logical value signal and an output signal of the delay circuit.
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