JP5402852B2 - レベルシフト回路 - Google Patents
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- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
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- H03K19/018521—Interface arrangements of complementary type, e.g. CMOS
Description
ここで、スイッチング素子SWLがオンの状態からスイッチング素子SWHがオンの状態に切り替わるときについて考える。このとき接続点Vswの電位Vswは、接地電位から高電圧のEinに急激に切り替わる。このときNチャネルMOSトランジスタMN1,MN2がオフしていると、図21に示すように、dv/dtノイズと呼ばれる誤信号がVsetb,Vrstbに重畳されて両者が共にLとなってしまうため(なお、NチャネルMOSトランジスタMN1,MN2がオンしていると、オンしていることにより結局Vsetb,VrstbはLになる。)、フリップフロップFFにセット信号とリセット信号が同時に入力されてフリップフロップFFの出力が不定となる不具合、すなわちスイッチング素子SWHがオンかオフか不定となる不具合が生じてしまう。なお、図21において、電位Vswが立ち上がる前のVsetbとVrstbは、図20のものと同じ正規の信号である。以下、dv/dtノイズについて説明する。
請求項6に係る発明は、請求項5に係る発明において、前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする。
請求項12に係る発明は、請求項11に係る発明において、前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする。
請求項17に係る発明は、請求項16に係る発明において、前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする。
請求項22に係る発明は、請求項21に係る発明において、前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする。
図1に示すハーフブリッジ回路は、インバータINV1を廃し、伝達回路20(インバータINV2はここに組み込まれている。)を新たに設け、フリップフロップFFに替えてインバータINV3,INV4および抵抗R3からなるラッチ回路30を設けるとともに、インバータINV5,INV6によりラッチ回路30の出力SHの反転出力および正転出力を得て、これらの出力を抵抗R4,R5を介して第1の抵抗回路を構成する抵抗R1とNチャネルMOSトランジスタMN1の接続点である第1接続点Vsetb,および第2の抵抗回路を構成する抵抗R2とNチャネルMOSトランジスタMN2の接続点である第2接続点Vrstbに接続したことが、図19,24,26のハーフブリッジ回路に対する主たる相違点となっている。また、インバータINV1,INV2に対する入力電圧を制限する素子としては、図19と同じダイオードD1,D2を適用しているが、これに替えて図24,26と同じツェナーダイオードZD1,ZD2を適用してもよい(以下の実施例においても同様である。)。ここでは、インバータINV5,INV6および抵抗R4,R5がフィードバック回路を構成している。また、抵抗R1,R2,R4,R5の抵抗値については、R1=R2,R4=R5としている。
20 伝達回路
30 ラッチ回路
100 出力回路
120 低電位側駆動回路
C コンデンサ
Cds1,Cds2 寄生容量
D1,D2 ダイオード
DRVH,DRVL 駆動素子
E1 電源またはその電圧
E2,Ein 電源
FF フリップフロップ
INV1〜INV6 インバータ(反転素子)
MN1〜MN4 NチャネルMOSトランジスタ
MP1〜MP6 PチャネルMOSトランジスタ
PON,POFF レベルシフト回路への入力信号
R,R1〜R11,Ra,Rb 抵抗
RL 負荷
SWH,SWL スイッチング素子
Vb 電源ラインもしくはその電位
Vsw 接続点もしくはその電位
Vsetb 第1接続点もしくはその電位
Vrstb 第2接続点もしくはその電位
Claims (22)
- 1次側の電位系からの入力信号を、前記1次側の電位系とは異なる2次側電位系で動作する系に伝達するレベルシフト回路であって、
前記2次側電位系の高電位側電源電位と前記1次側電位系の低電位側電源電位との間に接続された第1の抵抗回路および第1のスイッチ素子を備える第1の直列回路と、
前記2次側電位系の高電位側電源電位と前記1次側電位系の低電位側電源電位との間に接続された第2の抵抗回路および第2のスイッチ素子を備える第2の直列回路と、
前記2次側電位系で動作し、前記第1の直列回路の前記第1の抵抗回路と前記第1のスイッチ素子との接続点である第1接続点の電位を第1の入力とし、前記第2の直列回路の前記第2の抵抗回路と前記第2のスイッチ素子との接続点である第2接続点の電位を第2の入力とする伝達回路と、
前記2次側電位系で動作し前記伝達回路の出力が入力される記憶素子と、
前記記憶素子の出力に応じて、前記第1接続点と前記第2接続点の一方を前記2次側電位系の高電位側電源電位にプルアップするとともに他方を前記2次側電位系の低電位側電源電位にプルダウンするフィードバック回路と、
を有し、
前記第1および前記第2のスイッチ素子には、前記第1および前記第2のスイッチ素子のオンオフを制御する前記1次側の電位系の信号がそれぞれ入力され、前記第1および前記第2のスイッチのいずれか一方のみがオンすると前記伝達回路は前記第1の入力および前記第2の入力に基づき決定される信号を前記記憶素子に伝達し、前記伝達回路の前記第1の入力および前記第2の入力が前記第1および前記第2のスイッチが同時にオンするときもしくはそれと同等の状態になると前記伝達回路は前記第1の入力および第2の入力に基づき決定される信号を前記記憶素子に伝達しないことを特徴とするレベルシフト回路。 - 前記第1の抵抗回路は第1の抵抗からなり、
前記第2の抵抗回路は第2の抵抗からなり、
前記フィードバック回路は、一端が前記第1接続点に接続され他端に前記記憶素子の反転信号が印加される第3の抵抗と、一端が前記第2接続点に接続され他端に前記記憶素子の正転信号が印加される第4の抵抗からなることを特徴とする請求項1に記載のレベルシフト回路。 - 前記伝達回路の前記第1の入力および前記第2の入力が前記第1および前記第2のスイッチが同時にオンするときもしくはそれと同等の状態になると前記伝達回路はその出力を高インピーダンスと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。
- 前記伝達回路は、反転素子と、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたPチャネルMOSトランジスタ直列回路と、第1および第2のNチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたNチャネルMOSトランジスタ直列回路と、を有し、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路は前記2次側電位系の高電位側電源電位と低電位側電源電位の間に直列に接続されていて、
前記第1接続点が前記第1のPチャネルMOSトランジスタおよび第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第2接続点が前記反転素子の入力端子に接続され、
前記反転素子の出力端子が前記第2のPチャネルMOSトランジスタおよび前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路の接続点が前記記憶素子のデータ入力端子に接続されていることを特徴とする請求項3に記載のレベルシフト回路。 - 前記記憶素子は、入出力間に抵抗が接続されたバッファ回路からなることを特徴とする請求項4に記載のレベルシフト回路。
- 前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする請求項5に記載のレベルシフト回路。
- 前記第1の抵抗に並列に接続された第3のPチャネルMOSトランジスタと、前記第2の抵抗に並列に接続された第4のPチャネルMOSトランジスタと、をさらに有し、
前記第3のPチャネルMOSトランジスタのゲートが前記第2の抵抗と前記第4の抵抗の接続点に接続され、前記第4のPチャネルMOSトランジスタのゲートが前記第1の抵抗と前記第3の抵抗の接続点に接続されてい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。 - 前記記憶素子の反転信号が前記2次側電位系の低電位側電源電位であるとともに前記第1のスイッチ素子がオフしているときの前記第1接続点の電位が、前記2次側電位系の高電位側電源電位から前記第4のPチャネルMOSトランジスタの閾値電圧を差し引いた電位と、前記2次側電位系の低電位側電源電位に前記第1接続点電位に対する前記伝達回路の閾値電圧を加算した電位との間にあるよう、前記第1の抵抗と前記第3の抵抗の分圧比を定め、
前記記憶素子の正転信号が前記2次側電位系の低電位側電源電位であるとともに前記第2のスイッチ素子がオフしているときの前記第2接続点の電位が、前記2次側電位系の高電位側電源電位から前記第3のPチャネルMOSトランジスタの閾値電圧を差し引いた電位と、前記2次側電位系の低電位側電源電位に前記第2接続点電位に対する前記伝達回路の閾値電圧を加算した電位との間にあるよう、前記第1の抵抗と前記第3の抵抗の分圧比を定めたことを特徴とする請求項7に記載のレベルシフト回路。 - 前記伝達回路の前記第1の入力および前記第2の入力が前記第1および前記第2のスイッチが同時にオンするときもしくはそれと同等の状態になると前記伝達回路はその出力を高インピーダンスとすることを特徴とする請求項7に記載のレベルシフト回路。
- 前記伝達回路は、反転素子と、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたPチャネルMOSトランジスタ直列回路と、第1および第2のNチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたNチャネルMOSトランジスタ直列回路と、を有し、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路は前記2次側電位系の高電位側電源電位と低電位側電源電位の間に直列に接続されていて、
前記第1接続点が前記第1のPチャネルMOSトランジスタおよび第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第2接続点が前記反転素子の入力端子に接続され、
前記反転素子の出力端子が前記第2のPチャネルMOSトランジスタおよび前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路の接続点が前記記憶素子のデータ入力端子に接続されていることを特徴とする請求項9に記載のレベルシフト回路。 - 前記記憶素子は、入出力間に抵抗が接続されたバッファ回路からなることを特徴とする請求項10に記載のレベルシフト回路。
- 前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする請求項11に記載のレベルシフト回路。
- 前記第1の抵抗回路は直列接続された第1の抵抗および第5の抵抗からなり、
前記第2の抵抗回路は直列接続された第2の抵抗および第6の抵抗からなり、
前記フィードバック回路は、前記第1の抵抗に並列に接続された第3のPチャネルMOSトランジスタと、前記第2の抵抗に並列に接続された第4のPチャネルMOSトランジスタと、前記2次側電位系の高電位側電源電位と前記第1接続点の間に接続された第5のPチャネルMOSトランジスタと、前記2次側電位系の高電位側電源電位と前記第2接続点の間に接続された第6のPチャネルMOSトランジスタと、一端が前記第2接続点および前記第5のPチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され他端が前記第3のPチャネルMOSトランジスタのゲートに接続される第7の抵抗と、一端が前記第1接続点および前記第6のPチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され他端が前記第4のPチャネルMOSトランジスタのゲートに接続される第8の抵抗と、を有し、
前記第7の抵抗の他端に前記記憶素子の正転信号が印加され、
前記第8の抵抗の他端に前記記憶素子の反転信号が印加されることを特徴とする請求項1に記載のレベルシフト回路。 - 前記伝達回路の前記第1の入力および前記第2の入力が前記第1および前記第2のスイッチが同時にオンするときもしくはそれと同等の状態になると前記伝達回路はその出力を高インピーダンスとすることを特徴とする請求項13に記載のレベルシフト回路。
- 前記伝達回路は、反転素子と、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたPチャネルMOSトランジスタ直列回路と、第1および第2のNチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたNチャネルMOSトランジスタ直列回路と、を有し、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路は前記2次側電位系の高電位側電源電位と低電位側電源電位の間に直列に接続されていて、
前記第1接続点が前記第1のPチャネルMOSトランジスタおよび第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第2接続点が前記反転素子の入力端子に接続され、
前記反転素子の出力端子が前記第2のPチャネルMOSトランジスタおよび前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路の接続点が前記記憶素子のデータ入力端子に接続されていることを特徴とする請求項14に記載のレベルシフト回路。 - 前記記憶素子は、入出力間に抵抗が接続されたバッファ回路からなることを特徴とする請求項15に記載のレベルシフト回路。
- 前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする請求項16に記載のレベルシフト回路。
- 前記第1の抵抗回路は第1の抵抗からなり、
前記第2の抵抗回路は第2の抵抗からなり、
前記フィードバック回路は、直列接続された第9の抵抗および第10の抵抗からなる第1の直列抵抗回路と、直列接続された第11の抵抗および第12の抵抗からなる第2の直列抵抗回路を有し、
前記第1の直列抵抗回路の一端は前記第1接続点に接続され、
前記第2の直列抵抗回路の一端は前記第2接続点に接続され、
前記第9の抵抗と第10の抵抗との接続点が前記第4のPチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第11の抵抗と第12の抵抗との接続点が前記第3のPチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第1の直列抵抗回路の他端に前記記憶素子の反転信号が印加され、
前記第2の直列抵抗回路の他端に前記記憶素子の正転信号が印加されることを特徴とする請求項1に記載のレベルシフト回路。 - 前記伝達回路の前記第1の入力および前記第2の入力が前記第1および前記第2のスイッチが同時にオンするときもしくはそれと同等の状態になると前記伝達回路はその出力を高インピーダンスとすることを特徴とする請求項18に記載のレベルシフト回路。
- 前記伝達回路は、反転素子と、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたPチャネルMOSトランジスタ直列回路と、第1および第2のNチャネルMOSトランジスタが直列に接続されたNチャネルMOSトランジスタ直列回路と、を有し、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路は前記2次側電位系の高電位側電源電位と低電位側電源電位の間に直列に接続されていて、
前記第1接続点が前記第1のPチャネルMOSトランジスタおよび第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第2接続点が前記反転素子の入力端子に接続され、
前記反転素子の出力端子が前記第2のPチャネルMOSトランジスタおよび前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記PチャネルMOSトランジスタ直列回路と前記NチャネルMOSトランジスタ直列回路の接続点が前記記憶素子のデータ入力端子に接続されていることを特徴とする請求項19に記載のレベルシフト回路。 - 前記記憶素子は、入出力間に抵抗が接続されたバッファ回路からなることを特徴とする請求項20に記載のレベルシフト回路。
- 前記バッファ回路は直列に接続された2つの反転素子からなることを特徴とする請求項21に記載のレベルシフト回路。
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