JP5881432B2 - Level conversion circuit - Google Patents

Level conversion circuit Download PDF

Info

Publication number
JP5881432B2
JP5881432B2 JP2012009548A JP2012009548A JP5881432B2 JP 5881432 B2 JP5881432 B2 JP 5881432B2 JP 2012009548 A JP2012009548 A JP 2012009548A JP 2012009548 A JP2012009548 A JP 2012009548A JP 5881432 B2 JP5881432 B2 JP 5881432B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
drain
nmos transistor
transistor
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012009548A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013150180A (en
Inventor
公義 三添
公義 三添
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Japan Radio Co Ltd filed Critical New Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2012009548A priority Critical patent/JP5881432B2/en
Publication of JP2013150180A publication Critical patent/JP2013150180A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5881432B2 publication Critical patent/JP5881432B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)

Description

本発明は、ハイレベルおよびロウレベルともに異なる電圧にレベル変換でき、且つ定常時に定電流となりレベル遷移時に電流が増すようにした電流リミット回路を備えたレベル変換回路に関する。   The present invention relates to a level conversion circuit including a current limit circuit that can perform level conversion to different voltages for both high level and low level, and has a constant current during steady state and an increase in current during level transition.

図7に、従来から用いられている典型的なレベル変換回路を示す(例えば、特許文献1参照)。このレベル変換回路は、ロウレベルをGND共通として、ハイレベルの電圧をVDDLからVDDH(VDDL<VDDH)にレベルシフトする場合に用いられる。NMOSトランジスタMN21とPMOSトランジスタMP21は1段目インバータを構成し、NMOSトランジスタMN22とPMOSトランジスタMP22は2段目インバータを構成する。またNMOSトランジスタMN23,MN24とPMOSトランジスタMP23,MP24は、1段目インバータの出力と2段目インバータの出力で制御される出力回路を構成する。   FIG. 7 shows a typical level conversion circuit conventionally used (see, for example, Patent Document 1). This level conversion circuit is used when the low level is common to GND and the high level voltage is level-shifted from VDDL to VDDH (VDDL <VDDH). The NMOS transistor MN21 and the PMOS transistor MP21 constitute a first stage inverter, and the NMOS transistor MN22 and the PMOS transistor MP22 constitute a second stage inverter. The NMOS transistors MN23 and MN24 and the PMOS transistors MP23 and MP24 constitute an output circuit controlled by the output of the first stage inverter and the output of the second stage inverter.

入力端子INの信号振幅がGND−VDDLである場合、入力端子INがハイレベル(=VDDL)のときは、ノードN21がロウレベル(=GND)、ノードN22がハイレベル(=VDDL)となり、NMOSトランジスタMN24はオフし、NMOSトランジスタMN23はオンする。すると、PMOSトランジスタMP24はオンし、出力端子OUTの電圧はハイレベル(=VDDH)となる。このとき、トランジスタMP23はゲート電圧がVDDHとなるのでオフする。一方、入力端子INがロウレベル(=GND)のときは、トランジスタMN23,NM24,MP23,MP24の動作は反対になり、出力端子OUTの電圧はロウレベル(=GND)となる。したがって、入力端子INがハイレベル(=VDDL)であれば、出力端子OUTはハイレベル(VDDH)となり、入力端子INがロウレベル(=GND)であれば、出力端子OUTは同じくロウレベル(=GND)となって、ハイレベルの電圧のみがVDDLからVDDHにレベル変換される。   When the signal amplitude of the input terminal IN is GND-VDDL, when the input terminal IN is at high level (= VDDL), the node N21 is at low level (= GND), the node N22 is at high level (= VDDL), and the NMOS transistor MN24 is turned off and NMOS transistor MN23 is turned on. Then, the PMOS transistor MP24 is turned on, and the voltage of the output terminal OUT becomes high level (= VDDH). At this time, the transistor MP23 is turned off because the gate voltage becomes VDDH. On the other hand, when the input terminal IN is at the low level (= GND), the operations of the transistors MN23, NM24, MP23, and MP24 are reversed, and the voltage at the output terminal OUT is at the low level (= GND). Therefore, if the input terminal IN is at a high level (= VDDL), the output terminal OUT is at a high level (VDDH), and if the input terminal IN is at a low level (= GND), the output terminal OUT is also at a low level (= GND). Thus, only the high level voltage is level-converted from VDDL to VDDH.

図8に、別のレベル変換回路を示す(例えば、特許文献2参照)。これは、特に高耐圧回路に用いられる回路である。このレベル変換回路は、NMOSトランジスタMN31,MN32,MN33と、PMOSトランジスタMP31と、ツェナーダイオードZD31と、抵抗R31,R32とで構成される。   FIG. 8 shows another level conversion circuit (see, for example, Patent Document 2). This is a circuit particularly used for a high voltage circuit. This level conversion circuit includes NMOS transistors MN31, MN32, and MN33, a PMOS transistor MP31, a Zener diode ZD31, and resistors R31 and R32.

入力端子INがハイレベル(=VDDL)のときは、トランジスタMN31がオンし、トランジスタMP31がオフして、トランジスタMN32,MN33はオフする。このため、電源VDDHに接続した抵抗R32によって、トランジスタMN33のドレインはプルアップされ、出力端子OUTの電圧はVDDHとなる。入力端子INがロウレベ(=GND)のときは、トランジスタMP31がオンしてトランジスタMN31がオフし、電源電圧VDDLとトランジスタMN32のドレインとの電位差と抵抗R31で決まる電流が、トランジスタMN32のドレイン電流として流れる。トランジスタMN32,MN33はカレントミラー構成となっているので、トランジスタMN32のドレイン電流はトランジスタMN33のドレイン電流にミラーされ、トランジスタMN33のドレイン電流がツェナーダイオードZD31のツェナー電圧Vz3で決まる抵抗R32の電流より多ければ、ツェナーダイオードZD31に電流が流れ、トランジスタMN33のドレイン電圧は、電源電圧VDDHからツェナーダイオードZD31のツェナー電圧Vz3だけ低い電圧(=VDDH−Vz3)でクランプされ、これが出力端子OUTに出力する。したがって、入力端子INが電源電圧VDDLであれば、レベル変換回路の出力はVDDHとなり、入力端子INがGNDであれば、レベル変換回路の出力は「VDDH−Vz3」となり、ハイレベルおよびロウレベルともに異なる電圧にレベル変換される。   When the input terminal IN is at a high level (= VDDL), the transistor MN31 is turned on, the transistor MP31 is turned off, and the transistors MN32 and MN33 are turned off. For this reason, the drain of the transistor MN33 is pulled up by the resistor R32 connected to the power supply VDDH, and the voltage of the output terminal OUT becomes VDDH. When the input terminal IN is at a low level (= GND), the transistor MP31 is turned on and the transistor MN31 is turned off, and the current determined by the potential difference between the power supply voltage VDDL and the drain of the transistor MN32 and the resistor R31 is the drain current of the transistor MN32. Flowing. Since the transistors MN32 and MN33 have a current mirror configuration, the drain current of the transistor MN32 is mirrored to the drain current of the transistor MN33, and the drain current of the transistor MN33 is larger than the current of the resistor R32 determined by the Zener voltage Vz3 of the Zener diode ZD31. For example, a current flows through the Zener diode ZD31, and the drain voltage of the transistor MN33 is clamped by a voltage (= VDDH−Vz3) lower than the power supply voltage VDDH by the Zener voltage Vz3 of the Zener diode ZD31, and this is output to the output terminal OUT. Therefore, if the input terminal IN is the power supply voltage VDDL, the output of the level conversion circuit is VDDH, and if the input terminal IN is GND, the output of the level conversion circuit is “VDDH−Vz3”, which is different for both the high level and the low level. Level converted to voltage.

特開平7−142968号公報JP 7-142968 A 特開平11−68540号公報JP-A-11-68540

しかしながら、図8のレベル変換回路の場合、入力端子INがロウレベルのとき、NMOSトランジスタMN32,MN33に電流が流れ、消費電流の増加につながる。また、レベル変換回路出力がハイレベルのときは、抵抗R32のみで出力端子OUTに接続される次段のPMOSトランジスタ(図示せず)のゲートを駆動し、ロウレベルのときはトランジスタMN33のドレイン定電流で該次段のトランジスタのゲートを駆動するので、出力端子OUTの電圧がロウレベルからハイレベルへ遷移する時間、およびハイレベルからロウレベルへ遷移する時間が長くなる傾向がある。さらに低消費電流化を実現しようとするときには、トランジスタMN33のドレイン電流を少なくする必要があり、このようにするとハイレベルからロウレベルへの遷移時間が長くなってしまうという問題が発生する。   However, in the level conversion circuit of FIG. 8, when the input terminal IN is at a low level, a current flows through the NMOS transistors MN32 and MN33, leading to an increase in current consumption. Further, when the level conversion circuit output is high level, the gate of the next stage PMOS transistor (not shown) connected to the output terminal OUT is driven only by the resistor R32, and when it is low level, the drain constant current of the transistor MN33 is driven. Since the gate of the next-stage transistor is driven, the time for the voltage at the output terminal OUT to transition from low level to high level and the time for transition from high level to low level tend to be longer. In order to further reduce the current consumption, it is necessary to reduce the drain current of the transistor MN33, which causes a problem that the transition time from the high level to the low level becomes long.

また、図7のレベル変換回路では、状態遷移において、MOSトランジスタの一方がオンからオフに、他方がオフからオンになるので、遷移時間は短くでき、定常状態では消費電流は流れないものの、一方の電源側の電圧レベルしか変換できないという問題がある。   Further, in the level conversion circuit of FIG. 7, in the state transition, one of the MOS transistors is switched from on to off and the other is switched from off to on. Therefore, the transition time can be shortened, and current consumption does not flow in the steady state. There is a problem that only the voltage level on the power supply side can be converted.

本発明の目的は、ハイレベルおよびロウレベルともに異なる電圧にレベル変換でき、且つ定常時の消費電流を低減でき、且つレベル遷移時の遷移時間を短縮できるようにしたレベル変換回路を提供することである。   An object of the present invention is to provide a level conversion circuit that can perform level conversion to different voltages for both high and low levels, reduce current consumption during steady state, and shorten the transition time during level transition. .

上記課題を解決するために、請求項1にかかる発明のレベル変換回路は、第1の高電圧と第1の低電圧の振幅をもつ電圧が入力する入力端子と、該入力端子の電圧によってオン/オフする第1のNMOSトランジスタと、該第1のNMOSトランジスタのドレインに接続された第1の電流リミット回路とからなる信号入力部、前記第1の電流リミット回路と第2の高電圧の電源端子との間に接続された第1のツェナーダイオードと、該第1のツェナーダイオードに並列接続された第2の抵抗と、前記第2の高電圧と第2の低電圧が電源電圧として印加し、前記第1の電流リミット回路と前記第1のツェナーダイオードの共通接続点の第1のノードの電圧に対応した電圧を入力し反転して出力端子に出力する第1のインバータとからなる信号出力部を備え、前記第1の電流リミット回路は、前記第1のNMOSトランジスタのドレインに一端が接続された第1の抵抗と、該第1の抵抗がゲート・ソース間に接続されドレインに前記第1の高電圧の電源端子に接続された第1の電流源が接続された第2のNMOSトランジスタと、ソースが前記第1の抵抗の他端に接続されドレインが前記第1のノードに接続されゲートが前記第2のNMOSトランジスタのドレインに接続された第1の高耐圧用NMOSトランジスタとから構成され、前記第1の低電圧、前記第1の高電圧、前記第2の低電圧、前記第2の高電圧の順に電圧が高く設定されている、ことを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のレベル変換回路において、前記信号入力部に、前記入力端子の電圧によって前記第1のNMOSトランジスタがオン/オフするとき逆にオフ/オンする第3のNMOSトランジスタと、該第3のNMOSトランジスタのドレインに接続された第2の電流リミット回路とが追加され、前記信号出力部に、前記第2の電流リミット回路と第2の高電圧の電源端子との間に接続された第2のツェナーダイオードと、該第2のツェナーダイオードに並列接続された第4の抵抗と、前記第1のノードの電圧に対応する電圧を第1の端子に入力するとともに前記第2の電流リミット回路と前記第2のツェナーダイオードの共通接続点の第2のノードの電圧に対応する電圧を第2の端子に入力してラッチ動作を行い、第3の端子から出力する電圧を前記第1のインバータに入力するロジックレベル確定回路とが追加され、前記第2の電流リミット回路は、前記第3のNMOSトランジスタのドレインに一端が接続された第3の抵抗と、該第3の抵抗がゲート・ソース間に接続されドレインに前記第1の高電圧の電源端子に接続された第2の電流源が接続された第4のNMOSトランジスタと、ソースが前記第3の抵抗の他端に接続されドレインが前記第2のノードに接続されゲートが前記第4のNMOSトランジスタのドレインに接続された第2の高耐圧用NMOSトランジスタとから構成され、前記ロジックレベル確定回路は、前記第1の端子が前記第2の高電圧から前記第2のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧で且つ前記第2の端子が前記第2の高電圧のとき前記第3の端子を前記第2の低電圧にし、前記第1の端子が前記第2の高電圧で前記第2の端子が前記第2の高電圧から前記第1のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧のとき第3の端子を第2の高電圧にする、ことを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項2に記載のレベル変換回路において、前記第2の抵抗は、ドレインが前記第2の高電圧の電源端子に接続されゲートが固定バイアスされる第7のPMOSトランジスタと、該第7のPMOSトランジスタのドレインと前記第1のノードとの間にダイオード接続された第9のNMOSトランジスタとからなり、前記第7のPMOSトランジスタと前記第9のNMOSトランジスタの共通ドレイン端子が前記ロジックレベル確定回路の前記第1の端子に接続され、前記第4の抵抗は、ドレインが前記第2の高電圧の電源端子に接続されゲートが固定バイアスされる第8のPMOSトランジスタと、該第8のPMOSトランジスタのドレインと前記第2のノードとの間にダイオード接続された第10のNMOSトランジスタとからなり、前記第8のPMOSトランジスタと前記第10のNMOSトランジスタの共通ドレイン端子が前記ロジックレベル確定回路の第2の端子に接続されている、ことを特徴とする。
請求項4にかかる発明は、請求項3に記載のレベル変換回路において、前記第7のPMOSトランジスタに第9のPMOSトランジスタを並列接続するとともに、前記第8のPMOSトランジスタに第10のPMOSトランジスタを並列接続し、前記第1のノードが前記第2の高電圧から前記第1のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧になるとき、前記第9のPMOSトランジスタをオンさせ、前記第2のノードが前記第2の高電圧から前記第2のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧になるとき前記第10のPMOSトランジスタをオンさせるレベル変換補助回路を設けた、ことを特徴とする。
請求項5にかかる発明は、請求項1に記載のレベル変換回路において、前記信号出力部に、ゲートが前記第1のノードに接続されソースに前記第2の低電圧の電源端子が接続された第11のNMOSトランジスタと、該第11のNMOSトランジスタのドレインと前記第2の高電圧の電源端子との間に接続された第3の電流リミット回路とが追加され、前記第3の電流リミット回路は、前記第11のNMOSトランジスタのドレインに一端が接続された第5の抵抗と、該第5の抵抗がゲート・ソース間に接続されドレインに前記第2の高電圧に接続された第3の電流源が接続された第12のNMOSトランジスタと、ソースが前記第5の抵抗の他端に接続されゲートが前記第12のNMOSトランジスタのドレインに接続された第13のNMOSトランジスタと、ドレインとゲートが該第13のNMOSトランジスタのドレインに接続されドレインが前記第2の高電圧の電源端子に接続された第11のPMOSトランジスタと、該第11のPMOSトランジスタとカレントミラー接続され前記第1の抵抗に並列接続された第12のPMOSトランジスタとから構成されている、ことを特徴とする。
請求項6にかかる発明は、請求項1乃至5に記載のレベル変換回路において、前記第1の高電圧と前記第1の低電圧を互いに入れ替え、前記第2の高電圧と第2の低電圧を互いに入れ替えるとともに、入れ替えた後の前記第2の低電圧、前記第2の高電圧、前記第1の低電圧、前記第1の高電圧の順に電圧を高く設定し、且つ、前記NMOSトランジスタをPMOSトランジスタに、前記PMOSトランジスタをNMOSトランジスタにそれぞれ置き換えたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a level conversion circuit according to a first aspect of the present invention includes an input terminal to which a voltage having amplitudes of a first high voltage and a first low voltage is input, and is turned on by the voltage of the input terminal. A signal input unit comprising a first NMOS transistor to be turned off and a first current limit circuit connected to the drain of the first NMOS transistor, the first current limit circuit and a second high voltage power source A first Zener diode connected between the terminals, a second resistor connected in parallel to the first Zener diode, and the second high voltage and the second low voltage applied as power supply voltages. A signal output comprising a first inverter that inputs, inverts and outputs a voltage corresponding to the voltage of the first node at the common connection point of the first current limit circuit and the first Zener diode. A first resistor having one end connected to the drain of the first NMOS transistor; the first resistor connected between a gate and a source; A second NMOS transistor connected to a first current source connected to a high-voltage power supply terminal, a source connected to the other end of the first resistor, and a drain connected to the first node. A first high-voltage NMOS transistor having a gate connected to a drain of the second NMOS transistor; the first low voltage; the first high voltage; the second low voltage; The voltage is set higher in the order of 2 high voltages.
According to a second aspect of the present invention, in the level conversion circuit according to the first aspect, when the first NMOS transistor is turned on / off by the voltage of the input terminal, the signal input unit is turned off / on. And a second current limit circuit connected to the drain of the third NMOS transistor, and the signal output unit includes the second current limit circuit and a second high-voltage power source. A second Zener diode connected to the terminal, a fourth resistor connected in parallel to the second Zener diode, and a voltage corresponding to the voltage of the first node are input to the first terminal. In addition, a voltage corresponding to the voltage of the second node at the common connection point of the second current limit circuit and the second Zener diode is input to the second terminal to perform the latch operation. And a logic level determination circuit for inputting a voltage output from a third terminal to the first inverter, and one end of the second current limit circuit is connected to the drain of the third NMOS transistor. A fourth NMOS transistor in which a third resistor is connected between the gate and the source, and a drain is connected to a second current source connected to the first high-voltage power supply terminal; A second high voltage NMOS transistor having a source connected to the other end of the third resistor, a drain connected to the second node, and a gate connected to the drain of the fourth NMOS transistor; In the logic level determination circuit, the first terminal is a voltage obtained by subtracting the voltage of the second Zener diode from the second high voltage, and the second terminal is When the high voltage is 2, the third terminal is set to the second low voltage, the first terminal is the second high voltage, and the second terminal is the second high voltage to the first high voltage. When the voltage obtained by subtracting the voltage of the Zener diode is used, the third terminal is set to the second high voltage.
According to a third aspect of the present invention, in the level conversion circuit according to the second aspect, the second resistor includes a seventh PMOS having a drain connected to the second high-voltage power supply terminal and a gate fixedly biased. And a ninth NMOS transistor diode-connected between the drain of the seventh PMOS transistor and the first node, and a common drain of the seventh PMOS transistor and the ninth NMOS transistor. An eighth PMOS transistor having a terminal connected to the first terminal of the logic level determination circuit, the fourth resistor having a drain connected to the second high-voltage power supply terminal and a gate fixedly biased; A tenth NMOS transistor diode-connected between the drain of the eighth PMOS transistor and the second node. Consists of a register, the common drain terminal of the eighth PMOS transistor first 10 NMOS transistor is connected to a second terminal of the logic level setting circuit, characterized in that.
According to a fourth aspect of the present invention, in the level conversion circuit according to the third aspect, a ninth PMOS transistor is connected in parallel to the seventh PMOS transistor, and a tenth PMOS transistor is connected to the eighth PMOS transistor. In parallel connection, when the first node becomes a voltage obtained by subtracting the voltage of the first Zener diode from the second high voltage, the ninth PMOS transistor is turned on, and the second node is A level conversion auxiliary circuit for turning on the tenth PMOS transistor when a voltage obtained by subtracting a voltage of the second Zener diode from a second high voltage is provided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the level conversion circuit according to the first aspect, the gate is connected to the first node and the second low-voltage power supply terminal is connected to the source in the signal output unit. An eleventh NMOS transistor and a third current limit circuit connected between the drain of the eleventh NMOS transistor and the second high-voltage power supply terminal are added, and the third current limit circuit is added. A fifth resistor having one end connected to the drain of the eleventh NMOS transistor, and a third resistor having the drain connected between the gate and source and the drain connected to the second high voltage. A twelfth NMOS transistor having a current source connected thereto, and a thirteenth NM having a source connected to the other end of the fifth resistor and a gate connected to the drain of the twelfth NMOS transistor. An S transistor, an eleventh PMOS transistor having a drain and a gate connected to the drain of the thirteenth NMOS transistor and a drain connected to the second high voltage power supply terminal; the eleventh PMOS transistor and a current mirror; And a twelfth PMOS transistor connected in parallel to the first resistor.
According to a sixth aspect of the present invention, in the level conversion circuit according to any one of the first to fifth aspects, the first high voltage and the first low voltage are interchanged, and the second high voltage and the second low voltage are interchanged. Are switched to each other, the voltage is set higher in the order of the second low voltage, the second high voltage, the first low voltage, and the first high voltage after the replacement, and the NMOS transistor is The PMOS transistor is replaced with an NMOS transistor, respectively.

請求項1にかかる発明によれば、入力端子に対して出力端子をハイレベルおよびロウレベルともに異なる電圧にすることが可能である。また、第1の電流リミット回路により、入力端子がロウレベルからハイレベルに遷移するときに過渡的に大きな電流が流れるので出力端子のロウレベルからハイレベルへの遷移時間を短くできるとともに、定常時には定電流動作となるので低消費電流化が可能となる。
請求項2にかかる発明によれば、第2の電流リミット回路とロジックレベル確定回路により、入力端子がハイレベルからロウレベルに遷移するときにも、第1のインバータの入力電圧が短時間に遷移するので、請求項1の構成に対して第1のインバータの貫通電流を抑制することができる。
請求項3にかかる発明によれば、第2および第4の抵抗を第7および第8のPMOSトランジスタに置き換えることにより、チップ上の素子レイアウト面積削減が可能となる。また、ダイオード接続の第9および第10のNMOSトランジスタを挿入することにより、ロジックレベル確定回路のPMOSトランジスタのゲート耐圧保護を向上させることができるとともに、第1および第2の高耐圧用NMOSトランジスタのドレインのインピーダンスを第7および第8のトランジスタのドレインを直接つなげるよりも低くすることが可能である。
請求項4にかかる発明によれば、入力端子のハイレベルからロウレベルへの遷移に対する出力端子のハイレベルからロウレベルへの遷移の遷移時間も、短くすることができる。
請求項5にかかる発明によれば、信号出力部にも信号入力部の電流リミット回路と同様の電流リミット回路を用いているので、入力端子のハイレベルからロウレベルへの遷移と、ロウレベルからハイレベルへの遷移のどちらの遷移時間も短くでき、かつ回路規模を、同様な効果を実現する請求項2〜4にかかる発明の半分にできる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to make the output terminal have different voltages for both the high level and the low level with respect to the input terminal. The first current limit circuit allows a large current to flow transiently when the input terminal transitions from the low level to the high level, so that the transition time from the low level to the high level of the output terminal can be shortened, and a constant current is maintained in the steady state. Since this is an operation, the current consumption can be reduced.
According to the second aspect of the present invention, the input voltage of the first inverter transits in a short time even when the input terminal transits from the high level to the low level by the second current limit circuit and the logic level determination circuit. Therefore, the through current of the first inverter can be suppressed as compared with the configuration of the first aspect.
According to the invention of claim 3, the element layout area on the chip can be reduced by replacing the second and fourth resistors with the seventh and eighth PMOS transistors. In addition, by inserting the diode-connected ninth and tenth NMOS transistors, it is possible to improve the gate breakdown voltage protection of the PMOS transistor of the logic level determination circuit, and the first and second high breakdown voltage NMOS transistors. It is possible to make the impedance of the drain lower than when the drains of the seventh and eighth transistors are directly connected.
According to the invention of claim 4, the transition time of the transition from the high level of the output terminal to the low level with respect to the transition of the input terminal from the high level to the low level can also be shortened.
According to the fifth aspect of the present invention, since the signal output unit uses a current limit circuit similar to the current limit circuit of the signal input unit, the transition from the high level to the low level of the input terminal and the low level to the high level It is possible to shorten the transition time of both of the transitions to, and the circuit scale can be reduced to half that of the inventions according to claims 2 to 4 that achieve the same effect.

本発明の第1の実施例のレベル変換回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a level conversion circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例のレベル変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the level conversion circuit of 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例のレベル変換回路を示回路図である。It is a circuit diagram which shows the level conversion circuit of the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例のレベル変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the level conversion circuit of the 4th Example of this invention. 本発明の第5の実施例のレベル変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the level conversion circuit of the 5th Example of this invention. 本発明の入出力信号の電圧レベルを表す図である。It is a figure showing the voltage level of the input-output signal of this invention. 従来回路のレベル変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the level conversion circuit of the conventional circuit. 従来回路の別のレベル変換回路示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another level conversion circuit of a conventional circuit.

<第1の実施例> 図1に第1の実施例のレベル変換回路を示す。MN1はゲートが入力端子INに接続されたNMOSトランジスタである。1は電流リミット回路であり、NMOSトランジスタMN2と、デプレッション型NMOSトランジスタDMN1と、抵抗R1と、電流源I1とで構成され、電源電圧VDD3で動作する。トランジスタMN1,MN2は低耐圧素子である。このトランジスタMN1および電流リミット回路1から構成される信号入力部を、ロウサイド回路と呼ぶことにする。 First Embodiment FIG. 1 shows a level conversion circuit according to a first embodiment. MN1 is an NMOS transistor whose gate is connected to the input terminal IN. Reference numeral 1 denotes a current limit circuit, which includes an NMOS transistor MN2, a depletion type NMOS transistor DMN1, a resistor R1, and a current source I1, and operates with a power supply voltage VDD3. The transistors MN1 and MN2 are low breakdown voltage elements. The signal input unit composed of the transistor MN1 and the current limit circuit 1 is referred to as a low side circuit.

信号出力部は、ツェナーダイオードZD1と、抵抗R2と、インバータINV1とで構成され、電源電圧VDD2で動作する。ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧Vz1は、低耐圧素子のトランジスタMN1とMN2の定格電圧以下であり、インバータINV1は低耐圧素子で構成される。したがって、VDD2は低耐圧素子の定格電圧以下に設定する。この信号出力部をハイサイド回路と呼ぶことにする。   The signal output unit includes a Zener diode ZD1, a resistor R2, and an inverter INV1, and operates with the power supply voltage VDD2. The Zener voltage Vz1 of the Zener diode ZD1 is equal to or lower than the rated voltage of the transistors MN1 and MN2 of the low withstand voltage elements, and the inverter INV1 is configured with the low withstand voltage elements. Therefore, VDD2 is set below the rated voltage of the low withstand voltage element. This signal output unit is referred to as a high side circuit.

ここで、ハイサイド回路の電源電圧は、GNDに対しては電源電圧VDD1で設定し、
VDD1>(VDD2+VDD3)
とする。例えば、VDD1=30V、VDD2=5V、VDD3=3Vのような電源電圧設定になる。そしてロウサイド回路とハイサイド回路の両方に繋がるトランジスタDMN1には、電圧VDD1の最大電圧に耐えうる素子を用る。本実施例では、このトランジスタDMN1に30V以上の高耐圧素子を用いる。
Here, the power supply voltage of the high side circuit is set at the power supply voltage VDD1 for GND,
VDD1> (VDD2 + VDD3)
And For example, the power supply voltage is set such that VDD1 = 30V, VDD2 = 5V, VDD3 = 3V. For the transistor DMN1 connected to both the low side circuit and the high side circuit, an element that can withstand the maximum voltage of the voltage VDD1 is used. In this embodiment, a high breakdown voltage element of 30 V or more is used for the transistor DMN1.

まず、入力端子INの入力信号がロウレベルVL1(=GND)からハイレベルVH1(=VDD3)に遷移した場合の状態を説明する。遷移した直後、トランジスタMN1はオンし、トランジスタDMN1のソース電圧と抵抗R1で決まる最大電流Id1_maxが瞬時流れる。 Id1_max=(VDD3−Vgsdmn1)/R1ここで、Vgsdmn1はトランジスタDMN1のゲート・ソース間電圧である。これにより、トランジスタMN2が動作し、この後の定常時のトランジスタMN1のドレイン電流Id1は、
Id1=Vgsmn2/R1となる。ここで、Vgsmn2はトランジスタMN2のゲート・ソース間電圧であり、トランジスタMN2の閾値電圧と電流源I1の電流値で決まる。トランジスタMN2のトランジスタサイズを大きくすることでその寄生容量を増やしたり、トランジスタMN2のゲート・ソース間にキャパシタを接続したりすれば、トランジスタMN1がオンして最大電流Id1_maxが流れてから定常電流Id1になるまでの時間を長くすることができる。
First, the state when the input signal of the input terminal IN transits from the low level VL1 (= GND) to the high level VH1 (= VDD3) will be described. Immediately after the transition, the transistor MN1 is turned on, and the maximum current Id1_max determined by the source voltage of the transistor DMN1 and the resistor R1 flows instantaneously. Id1_max = (VDD3-Vgsdmn1) / R1 where Vgsdmn1 is the gate-source voltage of the transistor DMN1. As a result, the transistor MN2 operates, and the drain current Id1 of the transistor MN1 at the subsequent steady state is
Id1 = Vgsmn2 / R1. Here, Vgsmn2 is the gate-source voltage of the transistor MN2, and is determined by the threshold voltage of the transistor MN2 and the current value of the current source I1. If the parasitic capacitance is increased by increasing the transistor size of the transistor MN2 or if a capacitor is connected between the gate and source of the transistor MN2, the transistor MN1 is turned on and the maximum current Id1_max flows, and then the steady current Id1. The time to become can be lengthened.

ハイサイド回路においては、トランジスタDMN1の電流がツェナーダイオードZD1と抵抗R2に流れ、ツェナーダイオードZD1のアノード電圧(ノードN1)は、VDD1からツェナー電圧Vz1まで低下する。なお、抵抗R2の抵抗値は、トランジスタDMN1のドレインに電流Id1が流れた状態で、ノードN1の電圧が「VDD1−Vz1」となるように設定する。ノードN1の電圧がVDD1から「VDD1−Vz1」に遷移すると、インバータINV1の出力電圧はロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)からハイレベルVH2(=VDD1)に遷移する。この遷移している途中で、トランジスタDMN1のドレイン電流は最大電流Id1_maxとなって、インバータINV1のゲート入力の寄生容量の電荷を急峻に引き技くことで、インバータINV1の出力電圧のロウレベルVL2からハイレベルVH2への遷移の時間を短くする。定常時では、ツェナーダイオードZD1に流れる電流Iz1は、
Iz1=Id1−Vz1/R2
となり、ノードN1の電圧は「VDD1−Vz1」で保持され、インバータINV1の出力電圧はハイレベルVH2(=VDD1)になる。定常時にロウサイド回路で電流クランプさせるのは、ツェナーダイオードZD1が大電流継続により破壊されるのを防ぐためである。
In the high side circuit, the current of the transistor DMN1 flows through the Zener diode ZD1 and the resistor R2, and the anode voltage (node N1) of the Zener diode ZD1 drops from VDD1 to the Zener voltage Vz1. Note that the resistance value of the resistor R2 is set so that the voltage at the node N1 becomes “VDD1-Vz1” in a state where the current Id1 flows through the drain of the transistor DMN1. When the voltage of the node N1 transitions from VDD1 to “VDD1-Vz1”, the output voltage of the inverter INV1 transitions from the low level VL2 (= VDD1-VDD2) to the high level VH2 (= VDD1). In the middle of this transition, the drain current of the transistor DMN1 becomes the maximum current Id1_max, and the charge of the parasitic capacitance at the gate input of the inverter INV1 is sharply manipulated, so that the output voltage from the low level VL2 of the inverter INV1 becomes high. The transition time to level VH2 is shortened. At a constant time, the current Iz1 flowing through the Zener diode ZD1 is
Iz1 = Id1-Vz1 / R2
Thus, the voltage of the node N1 is held at “VDD1-Vz1”, and the output voltage of the inverter INV1 becomes the high level VH2 (= VDD1). The reason why the current is clamped by the low-side circuit in the steady state is to prevent the Zener diode ZD1 from being destroyed due to the continuous high current.

次に、入力端子INの入力信号がハイレベルVH1(=VDD3)からロウレベルVL1(=GND)に遷移した場合を説明する。入力信号がロウレベルVL1になると、トランジスタMN1はオフしてトランジスタDMN1にドレイン電流が流れなくなる。すると、ハイサイド回路のツェナーダイオードZD1にも電流が流れなくなり、そのアノード(ノードN1)からトランジスタDMN1のドレインを見ると、ハイインピーダンスになる。ノードN1の電圧は、抵抗R2がプルアップ抵抗の役割を果たして徐々に上昇し、最終的にハイレベルVH2(=VDD1)になる。この状態の遷移における時間は、ツェナーダイオードZD1のアノードの接続部分における寄生容量と抵抗R2の時定数で決まる。なお、抵抗R2は、電流Id1が流れているときに、ノードN1の電圧を「VDD1−Vz」にするので、比較的大きな抵抗値になり、インバータINV1の出力電圧がハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)に遷移する時間は、ロウレベルVL2からハイレベルVH2に遷移する時間より長くなる。また、遷移時間が長い分だけインバータINV1に大きな貫通電流が流れやすくなる。以上の動作状態を簡略して表したのが図6であり、入力端子INで電圧VDD3を最大値としたパルスが、電圧VDD1を最大値とし電圧VDD2の振幅となるパルスに変換されて、出力端子OUTに現れる。 Next, a case where the input signal of the input terminal IN transitions from the high level VH1 (= VDD3) to the low level VL1 (= GND) will be described. When the input signal becomes the low level VL1, the transistor MN1 is turned off and the drain current does not flow to the transistor DMN1. Then, no current flows through the Zener diode ZD1 of the high side circuit, and when the drain of the transistor DMN1 is viewed from the anode (node N1), the impedance becomes high impedance. The voltage of the node N1 gradually increases with the resistor R2 serving as a pull-up resistor, and finally reaches a high level VH2 (= VDD1). The time for this state transition is determined by the parasitic capacitance and the time constant of the resistor R2 at the anode connection portion of the Zener diode ZD1. The resistor R2 has a relatively large resistance value because the voltage at the node N1 is set to “VDD1-Vz” when the current Id1 flows, and the output voltage of the inverter INV1 is at the high level VH2 (= VDD1). The transition time from the low level VL2 (= VDD1 to VDD2) is longer than the transition time from the low level VL2 to the high level VH2. In addition, a large through current easily flows through the inverter INV1 as long as the transition time is long. FIG. 6 shows the above operation state in a simplified manner. A pulse having the maximum value of the voltage VDD3 at the input terminal IN is converted into a pulse having the maximum value of the voltage VDD1 and an amplitude of the voltage VDD2. Appears at terminal OUT.

このように、第1の実施例では、入力信号に対して出力信号の電圧レベルをハイレベルおよびロウレベルとも異なる電圧にすることができる。また、入力信号がロウレベルからハイレベルに遷移するときに、過渡的にトランジスタDMN1に大きなドレイン電流が流れて、出力信号のロウレベルからハイレベルへの遷移時間が短くなる。また、定常時にはトランジスタDMN1,MN2、抵抗R1の働きにより定電流動作するので、その電流をツェナーダイオードZD1が定電圧Vz1を保てる最小バイアス電流にまで少なくでき、低消費電流化が可能となる。   Thus, in the first embodiment, the voltage level of the output signal can be different from the high level and the low level with respect to the input signal. Also, when the input signal transitions from the low level to the high level, a large drain current flows transiently in the transistor DMN1, and the transition time from the low level to the high level of the output signal is shortened. Further, since the transistors DMN1 and MN2 and the resistor R1 operate at a constant current in a steady state, the current can be reduced to the minimum bias current at which the Zener diode ZD1 can maintain the constant voltage Vz1, and the current consumption can be reduced.

<第2の実施例> 図2に第2の実施例のレベル変換回路を示す。ロウサイド回路の構成では、同一構成の一対の電流リミット回路1A,2が接続されている。電流リミット回路1Aでは、図1の電流リミット回路1と異なって、電流源I1としてPMOSトランジスタMP2が接続されている。電流リミット回路2は、抵抗R3、NMOSトランジスタMN4、デプレッション型NMOSトランジスタDMN2、電流源I2としてのPMOSトランジスタMP3から構成されている。トランジスタMP2,MP3は、定電流源の電流Iref1を流すPMOSトランジスタMP1とカレントミラー接続され、それらトランジスタMP2,MP3に電流Iref1が流れる。電流リミット回路2のNMOSトランジスタMN3のゲートには、電流リミット回路1AのトランジスタMN1のゲート入力信号をインバータINV2で反転した信号が入力する。 Second Embodiment FIG. 2 shows a level conversion circuit according to a second embodiment. In the configuration of the low side circuit, a pair of current limit circuits 1A, 2 having the same configuration is connected. In the current limit circuit 1A, unlike the current limit circuit 1 of FIG. 1, a PMOS transistor MP2 is connected as the current source I1. The current limit circuit 2 includes a resistor R3, an NMOS transistor MN4, a depletion type NMOS transistor DMN2, and a PMOS transistor MP3 as a current source I2. The transistors MP2 and MP3 are current mirror connected to the PMOS transistor MP1 that supplies the current Iref1 of the constant current source, and the current Iref1 flows through the transistors MP2 and MP3. A signal obtained by inverting the gate input signal of the transistor MN1 of the current limit circuit 1A by the inverter INV2 is input to the gate of the NMOS transistor MN3 of the current limit circuit 2.

ハイサイド回路の構成では、図1のハイサイド回路と同じように、電流リミット回路1AのトランジスタDMN1のドレイン(ノードN1)にはツェナーダイオードZD1と抵抗R2が接続され、電流リミット回路2のトランジスタDMN2のドレイン(ノードN2)にはツェナーダイオードZD2と抵抗R4が接続されている。3はロジックレベル確定回路であり、ノードN1とノードN2の電圧をノードN3,N4に入力し、ノードN6からインバータINV1に電圧を出力する。このロジックレベル確定回路3は、NMOSトランジスタMN5〜MN8、PMOSトランジスタMP4,MP5で構成され、ラッチ動作する。ここで、トランジスタMN1とそれに繋がる電流リミット回路1AからツェナーダイオードZD1と抵抗R2の側の構成を非反転動作側とし、トランジスタMN3とそれに繋がる電流リミット回路2からツェナーダイオードZD2と抵抗R4の側の構成を反転動作側とする。   In the configuration of the high side circuit, as in the high side circuit of FIG. 1, a Zener diode ZD1 and a resistor R2 are connected to the drain (node N1) of the transistor DMN1 of the current limit circuit 1A, and the transistor DMN2 of the current limit circuit 2 is connected. A zener diode ZD2 and a resistor R4 are connected to the drain (node N2). Reference numeral 3 denotes a logic level determination circuit which inputs the voltages of the nodes N1 and N2 to the nodes N3 and N4 and outputs the voltage from the node N6 to the inverter INV1. The logic level determination circuit 3 includes NMOS transistors MN5 to MN8 and PMOS transistors MP4 and MP5 and performs a latch operation. Here, the configuration on the side of the Zener diode ZD1 and the resistor R2 from the transistor MN1 and the current limit circuit 1A connected to the transistor MN1 is set as the non-inverting operation side, and the configuration on the side of the Zener diode ZD2 and the resistor R4 from the current limit circuit 2 connected to the transistor MN3. Is the reverse operation side.

入力端子INの入力信号がロウレベル(=GND)からハイレベル(=VDD3)に遷移した場合の状態を説明する。非反転動作側は図1の動作と同じであり、ノードN1,N3の電圧は、VH2(=VDD1)からVL2(=VDD1−VDD2)に遷移する。反転動作側においては、入力信号をインバータINV2で反転した信号をゲートに入力するトランジスタMN3は、オンからオフに変わり、トランジスタDMN2の電流は流れなくなり、ハイサイド回路のノードN2、N4の電圧は、抵抗R4のプルアップによりロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)からハイレベルVH2(=VDD1)に遷移する。   A state when the input signal of the input terminal IN transits from a low level (= GND) to a high level (= VDD3) will be described. The non-inversion operation side is the same as the operation of FIG. 1, and the voltages of the nodes N1 and N3 transition from VH2 (= VDD1) to VL2 (= VDD1-VDD2). On the inverting operation side, the transistor MN3 that inputs the signal obtained by inverting the input signal with the inverter INV2 to the gate changes from on to off, the current of the transistor DMN2 stops flowing, and the voltages of the nodes N2 and N4 of the high side circuit are The pull-up of the resistor R4 makes a transition from the low level VL2 (= VDD1-VDD2) to the high level VH2 (= VDD1).

そして、ロジックレベル確定回路3では、ノードN3が繋がったトランジスタMN7がオフ、トランジスタMP4がオンするので、トランジスタMP4のドレイン電圧(ノードN5)がVDD1になり、トランジスタMN6がオンする。一方、ノードN4が繋がったトランジスタMN8はオンし、トランジスタMP5がオフするので、ノードNの電圧はロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)になって、トランジスタMN5がオフする。このように、最終的にインバータINV3の入力であるノードN6は、ハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)に遷移するので、出力端子OUTの電圧は、ロウレベルVL2からハイレベルVH2に遷移する。 In the logic level determination circuit 3, since the transistor MN7 connected to the node N3 is turned off and the transistor MP4 is turned on, the drain voltage (node N5) of the transistor MP4 becomes VDD1, and the transistor MN6 is turned on. On the other hand, the transistor MN8 node N4 is connected is turned on, the transistor MP5 is turned off, the voltage of the node N 6 is turned to the low level VL2 (= VDD1-VDD2), the transistor MN5 is turned off. As described above, the node N6 that is finally the input of the inverter INV3 transitions from the high level VH2 (= VDD1) to the low level VL2 (= VDD1-VDD2), so that the voltage of the output terminal OUT is changed from the low level VL2 to the high level. Transition to VH2.

入力端子INの入力信号がハイレベルVH1(=VDD3)からロウレベルVL1(=GND)に遷移した場合の状態については、非反転動作側と反転動作側の動作が入れ替わり、ロジックレベル確定回路3ではトランジスタMN5,MN7,MP4と、トランジスタMN6,MN8,MP5のそれぞれの動作が入れ替わるので、出力端子OUTの電圧はハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)に遷移する。   Regarding the state when the input signal of the input terminal IN transits from the high level VH1 (= VDD3) to the low level VL1 (= GND), the operation on the non-inversion operation side and the inversion operation side is switched. Since the operations of the transistors MN5, MN7, MP4 and the transistors MN6, MN8, MP5 are switched, the voltage at the output terminal OUT changes from the high level VH2 (= VDD1) to the low level VL2 (= VDD1-VDD2).

本実施例では、反転動作側のノードN2の電圧がVDD1から「VDD1−Vz」に低下するときトランジスタDMN2に最大ドレイン電流が流れることで、トランジスタMP5のゲート電圧を短い時間にハイレベルVH2からロウレベルVL2に遷移させ、出力端子OUTの電圧のハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)への遷移時間をも短くすることできる。また、トランジスタMN3のゲート入力がハイレベルVH1(=VDD3)からロウレベルVL1(=GND)に遷移するときは、ノードN2は抵抗R4とツェナーダイオードZD2のアノードの寄生容量によりロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)からハイレベルVH2(=VDD1)に遷移する時間が長くなるが、ノードN2の電圧がトランジスタMN8の閾値電圧を超えると、トランジスタMN8のドレイン(ノードN6)の電圧がロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)となり、インバータINV3の出力がロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)からハイレベルVH2(=VDD1)に遷移するので、図1の回路でのインバータINV1の出力がハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)に遷移する時間よりも短くなる。 In this embodiment, when the voltage of the node N2 on the inverting operation side decreases from VDD1 to “VDD1-Vz”, the maximum drain current flows through the transistor DMN2, so that the gate voltage of the transistor MP5 is changed from the high level VH2 to the low level in a short time. Transition to VL2 can also shorten the transition time of the voltage at the output terminal OUT from the high level VH2 (= VDD1) to the low level VL2 (= VDD1-VDD2). Further, when the gate input of the transistor MN3 transitions from the high level VH1 (= VDD3) to the low level VL1 (= GND), the node N2 has a low level VL2 (= VDD1-VDD2) due to the parasitic capacitance of the resistor R4 and the Zener diode ZD2. ) To the high level VH2 (= VDD1) becomes longer, but when the voltage at the node N2 exceeds the threshold voltage of the transistor MN8, the voltage at the drain (node N6) of the transistor MN8 becomes the low level VL2 (= VDD1-VDD2). ) And the output of the inverter INV3 transitions from the low level VL2 (= VDD1-VDD2) to the high level VH2 (= VDD1), so that the output of the inverter INV1 in the circuit of FIG. (= VDD1 Shorter than the time to transition to the VDD2).

このように、第2の実施例では、インバータINVの入力は、電流リミット回路2とロジックレベル確定回路3により、ハイレベルからロウレベルへ、ロウレベルからハイレベルへの両方の遷移時間が短時間となるので、第1の実施例に対してインバータINVの貫通電流を抑制することができる。 As described above, in the second embodiment, the input of the inverter INV 1 is generated by the current limit circuit 2 and the logic level determination circuit 3 so that the transition time from the high level to the low level and from the low level to the high level is short. Therefore, the through current of the inverter INV 1 can be suppressed as compared with the first embodiment.

<第3の実施例> 図3に第3の実施例のレベル変換回路を示す。本実施例では、図2のハイサイド回路の抵抗R2、R4に代えてPMOSトランジスタMP7,MP8を使用し、このトランジスタMP7,MP8を、電流源の電流Iref2を流すトランジスタMP6とカレントミラー接続して、そのトランジスタMP7,MP8に定電流を流すように構成した。また、トランジスタMP7,MP8のドレイン電圧が瞬時でも定格を越えないように、それらのドレインに、ダイオード接続したNMOSトランジスタMN9,MN10を接続した。そして、ロジックレベル確定回路3のノードN3をトランジスタMP7,MN9の共通ドレインに接続し、ノードN4をトランジスタMP8,MN10の共通ドレインに接続した。 Third Embodiment FIG. 3 shows a level conversion circuit according to a third embodiment. In this embodiment, PMOS transistors MP7 and MP8 are used in place of the resistors R2 and R4 of the high-side circuit of FIG. 2, and these transistors MP7 and MP8 are connected in a current mirror manner to a transistor MP6 that passes the current Iref2 of the current source. The constant current is supplied to the transistors MP7 and MP8. In addition, diode-connected NMOS transistors MN9 and MN10 are connected to the drains of the transistors MP7 and MP8 so that the drain voltage does not exceed the rating even instantaneously. The node N3 of the logic level determination circuit 3 is connected to the common drain of the transistors MP7 and MN9, and the node N4 is connected to the common drain of the transistors MP8 and MN10.

本実施例では、図2のレベル変換回路とツェナーダイオードZD1,ZD2のアノード部分(ノードN1,N2)の回路構成は違うが、入力端子INの入力信号によるノードN1,N2の電圧遷移は図2と同じになり、入力端子INの信号状態に対して出力端子OUTの電圧遷移も図2と同じになる。本実施例のように、抵抗R2,R4を定電流のPMOSトランジスタMP7,MP8に置き換えれば、チップ上のレイアウト面積削減になる。また、ダイオード接続のトランジスタMN9,MN10を挿入することにより、ロジックレベル確定回路3のPMOSトランジスタMP4,MP5のゲート耐圧保護を向上させることができるとともに、NMOSトランジスタDMN1,DMN2のドレインのインピーダンスをトランジスタMP7,MP8のドレインを直接つなげるよりも低くすることが可能となる。
In this embodiment, the circuit configuration of the level conversion circuit of FIG. 2 and the anode portions (nodes N1, N2) of the Zener diodes ZD1, ZD2 are different, but the voltage transition of the nodes N1, N2 due to the input signal of the input terminal IN is as shown in FIG. The voltage transition of the output terminal OUT with respect to the signal state of the input terminal IN is also the same as in FIG. If the resistors R2 and R4 are replaced with constant current PMOS transistors MP7 and MP8 as in this embodiment, the layout area on the chip is reduced. Further, diode transistors connected MN9, by inserting the MN 10, it is possible to improve the gate breakdown voltage protection logic level setting circuit 3 of the PMOS transistor MP4, MP5, the transistor drain impedance of NMOS transistor DMNl, DMN2 It becomes possible to make it lower than connecting the drains of MP7 and MP8 directly.

<第4の実施例> 図4に第4の実施例のレベル変換回路を示す。本実施例は、図3のレベル変換回路のトランジスタMP7、MP8と並列に、スイッチの役割をするPMOSトランジスタMP9,MP10をそれぞれ接続し、レベル確定回路3のノードN5、N6の電圧を入力として動作するレベル変換補助回路4により、トランジスタMP9,MP10のゲートを制御する。レベル変換補助回路4は、ノードN5,N6に接続されたインバータINV3,INV1、ノア回路NOR1、SRフリップフロップ41、およびナンド回路NAND1,NAND2から構成されている。 <Fourth Embodiment> FIG. 4 shows a level conversion circuit according to a fourth embodiment. In the present embodiment, PMOS transistors MP9 and MP10 functioning as switches are connected in parallel with the transistors MP7 and MP8 of the level conversion circuit of FIG. 3, and the operation is performed using the voltages of the nodes N5 and N6 of the level determination circuit 3 as inputs. The level conversion auxiliary circuit 4 controls the gates of the transistors MP9 and MP10. The level conversion auxiliary circuit 4 includes inverters INV3 and INV1, connected to nodes N5 and N6, a NOR circuit NOR1, an SR flip-flop 41, and NAND circuits NAND1 and NAND2.

本実施例の動作は次のようになる。非反転動作側では、入力端子INの電圧がロウレベルVL1(=GND)からハイレベルVH1(=VDD3)となると、トランジスタMN1はオンしてツェナーダイオードZD1に電流が流れ、ノードN1の電圧が下がり、トランジスタMP4がオンし、MN7がオフするので、ノードN5の電圧はハイレベルVH2(=VDD1)になる。 The operation of this embodiment is as follows. On the non-inverting operation side, when the voltage at the input terminal IN changes from the low level VL1 (= GND) to the high level VH1 (= VDD3), the transistor MN1 is turned on, a current flows through the Zener diode ZD1, and the voltage at the node N1 decreases. Since the transistor MP4 is turned on and the MN7 is turned off, the voltage of the node N5 becomes the high level VH2 (= VDD1).

一方、反転動作側では、インバータINV2の出力はハイレベルVH1(=VDD3)からロウレベルVL1(=GND)になるので、トランジスタMN3がオフして、ノードN2の電圧が上昇し、トランジスタMN8がオンし、トランジスタMP5がオフするので、ノードN6はロウレベルVL2(=VDD1-VDD2)になる。このとき、ノードN6の電圧の遷移する時間は、トランジスタMP8の電流とトランジスタMN8のゲート接続点に生じる寄生容量との時定数で決まる。   On the other hand, on the inverting operation side, the output of the inverter INV2 changes from the high level VH1 (= VDD3) to the low level VL1 (= GND), so that the transistor MN3 is turned off, the voltage at the node N2 rises, and the transistor MN8 is turned on. Since the transistor MP5 is turned off, the node N6 becomes the low level VL2 (= VDD1-VDD2). At this time, the transition time of the voltage at the node N6 is determined by the time constant between the current of the transistor MP8 and the parasitic capacitance generated at the gate connection point of the transistor MN8.

そして、ノードN5に接続しているインバータINV3の出力はロウレベルVL2(=VDD1−DD2)となり、ノードN6に接続しているインバータINV1の出力はハイレベルVH2(=VDD1)になるが、ノードN6の電圧の遷移がノードN5の電圧の遷移より遅いので、インバータINV3の出力がロウレベルVL2になった時点では、インバータINV1の出力もまだロウレベルVL2のままであり、SRフリップフロップ41の出力QはロウレベルVL2(=VDD1−DD2)からハイレベルVH2(=VDD1)に遷移し、ノア回路NOR1の出力もロウレベルVL2(=VDD1−DD2)からハイレベルVH2(=VDD1)に遷移するので、ナンド回路NAND2の出力はハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−DD2)に遷移して、トランジスタMP10をオンさせる。   The output of the inverter INV3 connected to the node N5 becomes the low level VL2 (= VDD1-DD2), and the output of the inverter INV1 connected to the node N6 becomes the high level VH2 (= VDD1). Since the voltage transition is slower than the voltage transition of the node N5, when the output of the inverter INV3 becomes the low level VL2, the output of the inverter INV1 is still at the low level VL2, and the output Q of the SR flip-flop 41 is the low level VL2. Since the transition from (= VDD1-DD2) to the high level VH2 (= VDD1) and the output of the NOR circuit NOR1 also transitions from the low level VL2 (= VDD1-DD2) to the high level VH2 (= VDD1), the output of the NAND circuit NAND2 Is low from high level VH2 (= VDD1). The transition to the level VL2 (= VDD1-DD2), turn on the transistor MP10.

すると、トランジスタMP8の定電流のみによるトランジスタMN8のゲート電圧(ノードN4)の上昇遷移よりも、トランジスタMP10のオンするタイミングが早いので、短い時間でトランジスタMN8のゲート電圧(ノードN4)を早く上昇遷移させることができる。   Then, the transistor MP10 is turned on earlier than the rising transition of the gate voltage (node N4) of the transistor MN8 due to only the constant current of the transistor MP8, so that the gate voltage (node N4) of the transistor MN8 rises quickly in a short time. Can be made.

入力端子INの電圧がハイレベルVH1(=VDD3)からロウレベルVL1(=GND)になる場合の非反転動作側と反転動作側、トランジスタMN7,MN8のドレイン電圧(ノードN3,N4)遷移、それに繋がるレベル変換補助回路4の動作は、上記の動作の逆となる。   When the voltage of the input terminal IN changes from the high level VH1 (= VDD3) to the low level VL1 (= GND), the non-inversion operation side and the inversion operation side, the drain voltage (nodes N3 and N4) transitions of the transistors MN7 and MN8 are connected. The operation of the level conversion auxiliary circuit 4 is the reverse of the above operation.

これにより、図3の第3の実施例のレベル変換回路では、入力端子INの信号がロウレベルVL1(=GND)からハイレベルVH1(=VDD3)へ遷移するときの、出力端子OUTのロウレベルVH2(=VDD1−VDD2)からハイレベルVL2(=VDD1)への遷移の遅延時間は短くできたが、それに加え、図4の第4の実施例のレベル変換回路では、入力端子INの信号がハイレベルVH1(=VDD3)からロウレベルVL1(=GND)へ遷移するときの、出力端子OUTのハイレベルVL2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)への遷移の遅延時間も、短くすることができる。   Thereby, in the level conversion circuit of the third embodiment of FIG. 3, when the signal of the input terminal IN transits from the low level VL1 (= GND) to the high level VH1 (= VDD3), the low level VH2 ( = VDD1-VDD2) to the high level VL2 (= VDD1), the delay time of the transition can be shortened. In addition, in the level conversion circuit of the fourth embodiment of FIG. 4, the signal at the input terminal IN is at the high level. When transitioning from VH1 (= VDD3) to low level VL1 (= GND), the delay time of transition from the high level VL2 (= VDD1) to the low level VL2 (= VDD1-VDD2) of the output terminal OUT may be shortened. it can.

このように、本実施例では、レベル変換補助回路4を加えることにより、入力端子INの信号がハイレベルからロウレベルへの遷移するときの出力端子OUTのハイレベルからロウレベルへの遷移の遷移時間も短くすることができる。   Thus, in this embodiment, by adding the level conversion auxiliary circuit 4, the transition time of the transition from the high level to the low level of the output terminal OUT when the signal of the input terminal IN transitions from the high level to the low level is also obtained. Can be shortened.

<第5の実施例> 図5に第5の実施例のレベル変換回路を示す。本実施例は、ロウサイド回路は図1のレベル変換回路と同じである。ハイサイド回路は、ツェナーダイオードZD1と、プルアップ用のPMOSトランジスタMP7と、そのバイアス源であるPMOSトランジスタMP6および定電流源Iref2と、NMOSトランジスタMN11と、電流リミット回路5とを備える。電流リミット回路5は、NMOSトランジスタMN12,MN13と、PMOSトランジスタMP11,MP12と、抵抗R5と、定電流源I3とで構成されている。そして、ロウサイド回路のトランジスタDMN1のドレインと、ハイサイド回路のトランジスタMP7のドレインと、トランジスタMP12のドレインと、トランジスタMN11のゲートの共通接続点のノードN1を入力としたインバータINV1の出力が、出力端子OUTに接続されている。ハイサイド側の電流リミット回路回路5は、ロウサイド側の電流リミット回路1と同様な働きをする。 Fifth Embodiment FIG. 5 shows a level conversion circuit according to a fifth embodiment. In this embodiment, the low side circuit is the same as the level conversion circuit of FIG. The high side circuit includes a Zener diode ZD1, a pull-up PMOS transistor MP7, a PMOS transistor MP6 and a constant current source Iref2 that are bias sources, an NMOS transistor MN11, and a current limit circuit 5. The current limit circuit 5 includes NMOS transistors MN12 and MN13, PMOS transistors MP11 and MP12, a resistor R5, and a constant current source I3. Then, the output of the inverter INV1 having the node N1 at the common connection point of the drain of the transistor DMN1 of the low side circuit, the drain of the transistor MP7 of the high side circuit, the drain of the transistor MP12, and the gate of the transistor MN11 as an input terminal Connected to OUT. The high-side current limit circuit 5 operates in the same manner as the low-side current limit circuit 1.

本実施例の動作は次のようになる。ロウサイド側の動作は図1のレベル変換回路と同様である。入力端子INの入力信号がロウレベルVL1(=GND)からハイレベルVH1(=VDD3)に遷移したとき、トランジスタDMN1のドレイン電流はリミット電流(Id1)よりも大きな電流を少しの時間に流そうとする。そのとき、トランジスタMP7,MP12での合計バイアス電流を、このときのトランジスタDMN1のドレイン電流(Id1_max)より少なく設定しておくと、ノードN5の電圧は「VDD1−Vz1」となり、VDD2がVz1以下であれば、トランジスタMN11はオフし、トランジスタMP12のバイアス電流は0になる。また、インバータINV1の出力はロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)からハイレベルVH2(=VDD1)に遷移する。 The operation of this embodiment is as follows. The operation on the low side is the same as that of the level conversion circuit of FIG. When the input signal of the input terminal IN transits from the low level VL1 (= GND) to the high level VH1 (= VDD3), the drain current of the transistor DMN1 tries to pass a current larger than the limit current (Id1) in a short time. . At this time, if the total bias current in the transistors MP7 and MP12 is set to be smaller than the drain current (Id1_max) of the transistor DMN1 at this time, the voltage of the node N5 becomes “VDD1-Vz1”, and VDD2 is less than Vz1. If so, the transistor MN11 is turned off and the bias current of the transistor MP12 becomes zero. The output of the inverter INV1 transitions from the low level VL2 (= VDD1-VDD2) to the high level VH2 (= VDD1).

入力端子INの入力信号がハイレベルVH1(=VDD3)からロウレベルVL1(=GND)に遷移したときは、トランジスタDMN1のドレイン電流は0となり、トランジスタMP7のバイアス電流によりノードN1の電圧は上昇する。この電圧がトランジスタMN11の閾値電圧を超えると、トランジスタMN11はオンしてドレイン電圧を下げ、トランジスタMN12がオンし、そしてトランジスタMN13もオンして、トランジスタMP11に電流が流れ、トランジスタMP12にバイアス電流が流れる。すると、トランジスタMP7のバイアス電流でトランジスタMN11のゲート電圧をハイレベルに遷移させる時間より短い時間で、そのトランジスタMN11のゲート電圧をハイレベルに遷移させ、ノードN1の電圧が短時間でロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)からハイレベルVH2(=VDD1)になる。定常状態ではトランジスタMN11のドレイン電流はトランジスタMN12の閾値電圧と抵抗R5で決まる値となる。インバータINV1の出力はハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL2(=VDD1−VDD2)に遷移する。   When the input signal of the input terminal IN transits from the high level VH1 (= VDD3) to the low level VL1 (= GND), the drain current of the transistor DMN1 becomes 0, and the voltage of the node N1 rises due to the bias current of the transistor MP7. When this voltage exceeds the threshold voltage of the transistor MN11, the transistor MN11 is turned on to lower the drain voltage, the transistor MN12 is turned on, and the transistor MN13 is also turned on so that a current flows through the transistor MP11 and a bias current flows through the transistor MP12. Flowing. Then, the gate voltage of the transistor MN11 is changed to the high level in a time shorter than the time required to change the gate voltage of the transistor MN11 to the high level by the bias current of the transistor MP7, and the voltage of the node N1 is changed to the low level VL2 (= From VDD1 to VDD2), the level changes to the high level VH2 (= VDD1). In the steady state, the drain current of the transistor MN11 has a value determined by the threshold voltage of the transistor MN12 and the resistor R5. The output of the inverter INV1 transitions from the high level VH2 (= VDD1) to the low level VL2 (= VDD1-VDD2).

図5の実施例では、ハイサイド側にもロウサイド側の電流クランプ回路1と同じ構成の電流クランプ回路5を用いたことにより、出力端子OUTの入力信号のハイレベルVH2(=VDD1)からロウレベルVL21(=VDD1−VDD2)への遷移と、ロウレベルVL2からハイレベルVH2への遷移のどちらの時間も短くし、かつ第2〜第4の実施例と同様な効果を実現するための回路規模を第2〜第4の実施例の半分にできる。   In the embodiment of FIG. 5, the current clamp circuit 5 having the same configuration as that of the current clamp circuit 1 on the low side is used on the high side, so that the input signal at the output terminal OUT is changed from the high level VH2 (= VDD1) to the low level VL21. The circuit scale for shortening both the time of transition to (= VDD1-VDD2) and the transition from the low level VL2 to the high level VH2 and realizing the same effect as in the second to fourth embodiments. 2 to half of the fourth embodiment.

<その他の実施例>
なお、以上説明した第1〜第5の実施例では、第1の低電圧(=VL1=GND)、第1の高電圧(=VH1=VDD3)、第2の低電圧(=VL2=VDD1−VDD2)、第2の高電圧(VH2=VDD1)の順に電圧を高く設定していたが、第1の高電圧と第1の低電圧を互いに入れ替え、第2の高電圧と第2の低電圧を互いに入れ替えるとともに、入れ替えた後の第2の低電圧、第2の高電圧、第1の低電圧、第1の高電圧の順に電圧を高く設定したときは、NMOSトランジスタをPMOSトランジスタに、PMOSトランジスタをNMOSトランジスタにそれぞれ置き換えれば、同様に動作する。
<Other examples>
In the first to fifth embodiments described above, the first low voltage (= VL1 = GND), the first high voltage (= VH1 = VDD3), and the second low voltage (= VL2 = VDD1- VDD2) and the second high voltage (VH2 = VDD1) are set higher in this order, but the first high voltage and the first low voltage are interchanged, and the second high voltage and the second low voltage Are replaced with each other, and when the second low voltage, the second high voltage, the first low voltage, and the first high voltage are set higher in this order, the NMOS transistor is replaced with the PMOS transistor. If the transistors are replaced with NMOS transistors, the operation is the same.

1,1A,2,5:電流リミット回路 3:ロジックレベル確定回路
4:レベル変換補助回路、41:RSフリップフロップ回路
1, 1A, 2, 5: Current limit circuit 3: Logic level determination circuit 4: Level conversion auxiliary circuit, 41: RS flip-flop circuit

Claims (6)

第1の高電圧と第1の低電圧の振幅をもつ電圧が入力する入力端子と、該入力端子の電圧によってオン/オフする第1のNMOSトランジスタと、該第1のNMOSトランジスタのドレインに接続された第1の電流リミット回路とからなる信号入力部、
前記第1の電流リミット回路と第2の高電圧の電源端子との間に接続された第1のツェナーダイオードと、該第1のツェナーダイオードに並列接続された第2の抵抗と、前記第2の高電圧と第2の低電圧が電源電圧として印加し、前記第1の電流リミット回路と前記第1のツェナーダイオードの共通接続点の第1のノードの電圧に対応した電圧を入力し反転して出力端子に出力する第1のインバータとからなる信号出力部を備え、
前記第1の電流リミット回路は、前記第1のNMOSトランジスタのドレインに一端が接続された第1の抵抗と、該第1の抵抗がゲート・ソース間に接続されドレインに前記第1の高電圧の電源端子に接続された第1の電流源が接続された第2のNMOSトランジスタと、ソースが前記第1の抵抗の他端に接続されドレインが前記第1のノードに接続されゲートが前記第2のNMOSトランジスタのドレインに接続された第1の高耐圧用NMOSトランジスタとから構成され、
前記第1の低電圧、前記第1の高電圧、前記第2の低電圧、前記第2の高電圧の順に電圧が高く設定されている、
ことを特徴とするレベル変換回路。
An input terminal to which a voltage having an amplitude of a first high voltage and a first low voltage is input, a first NMOS transistor that is turned on / off by the voltage of the input terminal, and a drain of the first NMOS transistor A signal input unit consisting of a first current limit circuit,
A first Zener diode connected between the first current limit circuit and a second high voltage power supply terminal; a second resistor connected in parallel to the first Zener diode; The high voltage and the second low voltage are applied as power supply voltages, and a voltage corresponding to the voltage of the first node at the common connection point of the first current limit circuit and the first Zener diode is input and inverted. And a signal output unit including a first inverter that outputs to the output terminal,
The first current limit circuit includes a first resistor having one end connected to a drain of the first NMOS transistor, and a first resistor connected between a gate and a source and the first high voltage applied to a drain. A second NMOS transistor to which a first current source connected to the power supply terminal of the first NMOS transistor is connected, a source connected to the other end of the first resistor, a drain connected to the first node, and a gate connected to the first node. A first high-voltage NMOS transistor connected to the drain of the two NMOS transistors,
The voltage is set higher in the order of the first low voltage, the first high voltage, the second low voltage, and the second high voltage.
A level conversion circuit characterized by that.
請求項1に記載のレベル変換回路において、
前記信号入力部に、前記入力端子の電圧によって前記第1のNMOSトランジスタがオン/オフするとき逆にオフ/オンする第3のNMOSトランジスタと、該第3のNMOSトランジスタのドレインに接続された第2の電流リミット回路とが追加され、
前記信号出力部に、前記第2の電流リミット回路と第2の高電圧の電源端子との間に接続された第2のツェナーダイオードと、該第2のツェナーダイオードに並列接続された第4の抵抗と、前記第1のノードの電圧に対応する電圧を第1の端子に入力するとともに前記第2の電流リミット回路と前記第2のツェナーダイオードの共通接続点の第2のノードの電圧に対応する電圧を第2の端子に入力してラッチ動作を行い、第3の端子から出力する電圧を前記第1のインバータに入力するロジックレベル確定回路とが追加され、
前記第2の電流リミット回路は、前記第3のNMOSトランジスタのドレインに一端が接続された第3の抵抗と、該第3の抵抗がゲート・ソース間に接続されドレインに前記第1の高電圧の電源端子に接続された第2の電流源が接続された第4のNMOSトランジスタと、ソースが前記第3の抵抗の他端に接続されドレインが前記第2のノードに接続されゲートが前記第4のNMOSトランジスタのドレインに接続された第2の高耐圧用NMOSトランジスタとから構成され、
前記ロジックレベル確定回路は、前記第1の端子が前記第2の高電圧から前記第2のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧で且つ前記第2の端子が前記第2の高電圧のとき前記第3の端子を前記第2の低電圧にし、前記第1の端子が前記第2の高電圧で前記第2の端子が前記第2の高電圧から前記第1のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧のとき第3の端子を第2の高電圧にする、
ことを特徴とするレベル変換回路。
The level conversion circuit according to claim 1,
The signal input unit includes a third NMOS transistor that is turned off / on when the first NMOS transistor is turned on / off by the voltage of the input terminal, and a third NMOS transistor connected to a drain of the third NMOS transistor. 2 current limit circuits are added,
The signal output unit includes a second Zener diode connected between the second current limit circuit and a second high-voltage power supply terminal, and a fourth Zener diode connected in parallel to the second Zener diode. Resistor and a voltage corresponding to the voltage of the first node are input to the first terminal and correspond to the voltage of the second node at the common connection point of the second current limit circuit and the second Zener diode A logic level determination circuit for inputting a voltage to be input to the second terminal, performing a latch operation, and inputting a voltage output from the third terminal to the first inverter, and
The second current limit circuit includes a third resistor having one end connected to the drain of the third NMOS transistor, and the third resistor connected between a gate and a source and the first high voltage connected to the drain. A fourth NMOS transistor to which a second current source connected to the power supply terminal of the second NMOS transistor is connected, a source connected to the other end of the third resistor, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second node. And a second high voltage NMOS transistor connected to the drain of the four NMOS transistors,
The logic level determination circuit is configured such that when the first terminal is a voltage obtained by subtracting the voltage of the second Zener diode from the second high voltage and the second terminal is the second high voltage. 3 terminal is set to the second low voltage, the first terminal is the second high voltage, and the second terminal is a voltage obtained by subtracting the voltage of the first Zener diode from the second high voltage. At this time, the third terminal is set to the second high voltage.
A level conversion circuit characterized by that.
請求項2に記載のレベル変換回路において、
前記第2の抵抗は、ドレインが前記第2の高電圧の電源端子に接続されゲートが固定バイアスされる第7のPMOSトランジスタと、該第7のPMOSトランジスタのドレインと前記第1のノードとの間にダイオード接続された第9のNMOSトランジスタとからなり、前記第7のPMOSトランジスタと前記第9のNMOSトランジスタの共通ドレイン端子が前記ロジックレベル確定回路の前記第1の端子に接続され、
前記第4の抵抗は、ドレインが前記第2の高電圧の電源端子に接続されゲートが固定バイアスされる第8のPMOSトランジスタと、該第8のPMOSトランジスタのドレインと前記第2のノードとの間にダイオード接続された第10のNMOSトランジスタとからなり、前記第8のPMOSトランジスタと前記第10のNMOSトランジスタの共通ドレイン端子が前記ロジックレベル確定回路の第2の端子に接続されている、
ことを特徴とするレベル変換回路。
The level conversion circuit according to claim 2, wherein
The second resistor includes a seventh PMOS transistor having a drain connected to the second high-voltage power supply terminal and a gate fixedly biased, and the drain of the seventh PMOS transistor and the first node. A ninth NMOS transistor having a diode connection therebetween, and a common drain terminal of the seventh PMOS transistor and the ninth NMOS transistor is connected to the first terminal of the logic level determination circuit;
The fourth resistor includes an eighth PMOS transistor having a drain connected to the second high-voltage power supply terminal and a gate fixedly biased, and the drain of the eighth PMOS transistor and the second node. A tenth NMOS transistor diode-connected in between, and a common drain terminal of the eighth PMOS transistor and the tenth NMOS transistor is connected to a second terminal of the logic level determining circuit,
A level conversion circuit characterized by that.
請求項3に記載のレベル変換回路において、
前記第7のPMOSトランジスタに第9のPMOSトランジスタを並列接続するとともに、前記第8のPMOSトランジスタに第10のPMOSトランジスタを並列接続し、
前記第1のノードが前記第2の高電圧から前記第1のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧になるとき、前記第9のPMOSトランジスタをオンさせ、前記第2のノードが前記第2の高電圧から前記第2のツェナーダイオードの電圧を減算した電圧になるとき前記第10のPMOSトランジスタをオンさせるレベル変換補助回路を設けた、
ことを特徴とするレベル変換回路。
The level conversion circuit according to claim 3,
A ninth PMOS transistor is connected in parallel to the seventh PMOS transistor, and a tenth PMOS transistor is connected in parallel to the eighth PMOS transistor,
When the first node becomes a voltage obtained by subtracting the voltage of the first Zener diode from the second high voltage, the ninth PMOS transistor is turned on, and the second node is set to the second high voltage. A level conversion auxiliary circuit that turns on the tenth PMOS transistor when a voltage obtained by subtracting the voltage of the second Zener diode from the voltage is provided;
A level conversion circuit characterized by that.
請求項1に記載のレベル変換回路において、
前記信号出力部に、ゲートが前記第1のノードに接続されソースに前記第2の低電圧の電源端子が接続された第11のNMOSトランジスタと、該第11のNMOSトランジスタのドレインと前記第2の高電圧の電源端子との間に接続された第3の電流リミット回路とが追加され、
前記第3の電流リミット回路は、前記第11のNMOSトランジスタのドレインに一端が接続された第5の抵抗と、該第5の抵抗がゲート・ソース間に接続されドレインに前記第2の高電圧に接続された第3の電流源が接続された第12のNMOSトランジスタと、ソースが前記第5の抵抗の他端に接続されゲートが前記第12のNMOSトランジスタのドレインに接続された第13のNMOSトランジスタと、ドレインとゲートが該第13のNMOSトランジスタのドレインに接続されドレインが前記第2の高電圧の電源端子に接続された第11のPMOSトランジスタと、該第11のPMOSトランジスタとカレントミラー接続され前記第1の抵抗に並列接続された第12のPMOSトランジスタとから構成されている、
ことを特徴とするレベル変換回路。
The level conversion circuit according to claim 1,
An eleventh NMOS transistor having a gate connected to the first node and a source connected to the second low-voltage power supply terminal; a drain of the eleventh NMOS transistor; And a third current limit circuit connected to the high voltage power supply terminal of
The third current limit circuit includes a fifth resistor having one end connected to the drain of the eleventh NMOS transistor, and the fifth resistor connected between a gate and a source and the second high voltage connected to the drain. A twelfth NMOS transistor connected to the third current source connected to the first NMOS transistor; a thirteenth NMOS transistor connected to the other end of the fifth resistor; and a gate connected to the drain of the twelfth NMOS transistor; An NMOS transistor, an eleventh PMOS transistor whose drain and gate are connected to the drain of the thirteenth NMOS transistor and whose drain is connected to the second high-voltage power supply terminal, the eleventh PMOS transistor and the current mirror And a twelfth PMOS transistor connected in parallel with the first resistor.
A level conversion circuit characterized by that.
請求項1乃至5に記載のレベル変換回路において、
前記第1の高電圧と前記第1の低電圧を互いに入れ替え、前記第2の高電圧と第2の低電圧を互いに入れ替えるとともに、入れ替えた後の前記第2の低電圧、前記第2の高電圧、前記第1の低電圧、前記第1の高電圧の順に電圧を高く設定し、且つ、前記NMOSトランジスタをPMOSトランジスタに、前記PMOSトランジスタをNMOSトランジスタにそれぞれ置き換えたことを特徴とするレベル変換回路。
The level conversion circuit according to any one of claims 1 to 5,
The first high voltage and the first low voltage are interchanged with each other, the second high voltage and the second low voltage are interchanged with each other, and the second low voltage and the second high voltage after the replacement are interchanged. The level conversion is characterized in that the voltage is set higher in the order of the voltage, the first low voltage, and the first high voltage, and the NMOS transistor is replaced with a PMOS transistor and the PMOS transistor is replaced with an NMOS transistor. circuit.
JP2012009548A 2012-01-20 2012-01-20 Level conversion circuit Active JP5881432B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012009548A JP5881432B2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Level conversion circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012009548A JP5881432B2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Level conversion circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013150180A JP2013150180A (en) 2013-08-01
JP5881432B2 true JP5881432B2 (en) 2016-03-09

Family

ID=49047276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012009548A Active JP5881432B2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Level conversion circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5881432B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7166072B2 (en) * 2018-05-07 2022-11-07 日清紡マイクロデバイス株式会社 level conversion circuit
CN114070297A (en) * 2020-08-05 2022-02-18 圣邦微电子(北京)股份有限公司 Level flip circuit with micro power consumption and method for reducing transient current in circuit
CN114978126B (en) * 2021-02-20 2024-06-07 珠海市杰理科技股份有限公司 Voltage comparison circuit and electronic equipment

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01167730U (en) * 1988-05-13 1989-11-27
IT1243691B (en) * 1990-07-27 1994-06-21 Sgs Thomson Microelectronics SINGLE TRANSISTOR LEVEL TRANSLATOR, WITH LOW DYNAMIC IMPEDANCE, IN CMOS TECHNOLOGY
JPH082738Y2 (en) * 1990-08-05 1996-01-29 新日本無線株式会社 Constant current circuit
JP3680544B2 (en) * 1997-04-03 2005-08-10 富士電機デバイステクノロジー株式会社 High voltage power IC output stage circuit
JP3900178B2 (en) * 2004-11-04 2007-04-04 富士電機デバイステクノロジー株式会社 Level shift circuit
JP4677928B2 (en) * 2006-02-27 2011-04-27 トヨタ自動車株式会社 Switching device drive circuit
JP2010045522A (en) * 2008-08-11 2010-02-25 Seiko Epson Corp Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013150180A (en) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4327411B2 (en) Semiconductor device
JP3152867B2 (en) Level shift semiconductor device
US8643426B2 (en) Voltage level shifter
TWI737299B (en) Buffer circuit and buffering method
CN107222196B (en) Semiconductor device with a semiconductor layer having a plurality of semiconductor layers
WO2010140276A1 (en) Input-output circuit
JP2007306042A (en) Level conversion circuit and input / output apparatus using the same
JP5881432B2 (en) Level conversion circuit
JP2006270132A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP6524829B2 (en) Level shift circuit
JP5389762B2 (en) Level shift circuit
JP2009225169A (en) Flip-flop circuit
JP2008199153A (en) Level shifter
JP4796437B2 (en) Oscillator circuit
JP5643158B2 (en) Level shift circuit
US7598791B2 (en) Semiconductor integrated apparatus using two or more types of power supplies
JP7136622B2 (en) level conversion circuit
JP4249597B2 (en) Level shift circuit
JP7361474B2 (en) input circuit
US11979155B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and level shifter circuit
JP2017147560A (en) Level shift circuit
JP2024025519A (en) level conversion circuit
KR101120941B1 (en) system stabilization circuit
TWM517481U (en) Voltage level converter
CN113179093A (en) Grid driver with CMOS structure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150618

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150806

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5881432

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250