JP5886112B2 - 半導体集積回路装置、レベルシフト回路 - Google Patents
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Description
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
図2に、第1の実施の形態に係る低耐圧のトランジスタを用いて高い電圧レベルの信号を出力するレベルシフト回路56の構成を示すブロック図が示される。レベルシフト回路56は、第1回路10と、第2回路とを具備する。ここで、基準電源電圧GNDを0(ボルト)、低い電源電圧(例えば1.8ボルト)を第1電源電圧VCCL、高い電源電圧(例えば3.3ボルト)を第2電源電圧VCCHとする。第1回路は、0ボルトから第2電源電圧VCCHの範囲の振幅を有する信号を入力して所望の信号レベルである第1電源電圧VCCLから第2電源電圧VCCHの範囲の振幅を有する信号に変換して出力する。第2回路20は、内部回路55から出力される0ボルトから第1電源電圧VCCLの範囲の振幅を有する信号を入力して0ボルトから第2電源電圧VCCHの範囲の振幅を有する信号に変換して出力する。また、第2回路20は、第1回路10から出力される第1電源電圧VCCLから第2電源電圧VCCHの範囲の振幅を有する信号を入力する。
図4は、第2の実施の形態に係る低耐圧のトランジスタを用いる高い電圧レベルの信号を出力するレベルシフト回路56の構成を示すブロック図である。第2の実施の形態に係るレベルシフト回路56は、第1回路10と、第2回路20と、第3回路30とを具備する。第1回路10と、第2回路20とは、第1の実施の形態に係るレベルシフト回路56の第1回路10と、第2回路20と同じであり、第2の実施の形態に係るレベルシフト回路は、第3回路30が付加された回路であり、重複して説明する。
Vb>VCCL
Vb>VCCH−VCCL
Vb>VCCL+Vtp
図7に示されるように、入力信号INが基準電源電圧GND=0ボルト(ロウレベル)の場合、ノードINBは、インバータ回路40によって論理反転されるため、“VCCL”となる。ノードa1、a4は、“VCCL−Vtn〜VCCL”となり、ノードa2、a3は、“VCCH”となる。ノードOUTPは、“VCCL”となる。ノードb1、b2は、“0”となり、ノードb3は、“VCCL+Vtp”となり、ノードb4は、“VCCL”となり、ノードOUTBは、“VCCH”となる。
Circuit Emphasis)によって動作をシミュレーションした結果を示す。上記で説明されたように、動作することが分かる。入力信号INは、50MHzのランダムパタンを示す信号(図8“入力IN(Vin)”)であり、出力信号OUT(図8出力Out)が、比較信号として特開平9−172368号公報に記載された回路のシミュレーションの結果(図8“出力Vg11”)とともに示される。特開平9−172368号公報に記載された回路では出力信号Vg11のロウレベル出力時の電圧が中間電位であるため、動作周波数が50MHzのランダムパタンに対する応答に対し、ジッタが発生している。実施の形態に係るレベルシフト回路では、出力信号OUTのスイングレベルは、第1電源電圧VCCLから第2電源電圧VCCHの間で、動作周波数50MHzのランダムパタンに対対して安定しており、ジッタが非常に少ないことが分かる。
20 第2回路
30 第3回路
50 半導体集積回路
51 内部ロジック領域
52 インターフェース領域
53 パッド
55 内部回路
56 レベルシフト回路
57 ドライバ回路
N11、N12、N21、N22 Nチャネル型MOSトランジスタ
P13〜P18、P23〜P28 Pチャネル型MOSトランジスタ
Claims (8)
- 第1回路および第2回路を備えるレベルシフト回路であって、
前記第1回路は、
出力信号の第1の論理レベルを決定する第1電源電圧と、前記出力信号の第2の論理レベルを決定する第2電源電圧とに基づいて、前記出力信号の振幅を前記第2の論理レベルに設定する第1および第2トランジスタと、前記第1電源電圧は、前記第2電源電圧と基準電源電圧との間の電圧値を示し、
前記出力信号の振幅を前記第1の論理レベルに設定する第3および第4トランジスタと
を備え、
前記第2回路は、
前記出力信号と、前記出力信号の論理反転された反転出力信号とを入力して前記第2の論理レベルの信号を出力するか否かを制御する第5および第6トランジスタと、
前記第1電源電圧と前記基準電源電圧との間の電圧値を示す入力信号を入力し、前記第5および第6トランジスタを駆動する第7および第8トランジスタと、
前記第5および第6トランジスタと、前記第7および第8トランジスタとの間に配置され、前記第5および第6トランジスタの耐圧を保護する第1耐圧保護回路と、
前記第1耐圧保護回路と、前記第7および第8トランジスタとの間に配置され、前記第7および第8トランジスタの耐圧を保護する第2耐圧保護回路と
を備え、
前記第1トランジスタと前記第3トランジスタとは、第1導電型のトランジスタであって、前記第2電源電圧と前記第1電源電圧との間に直列に接続され、
前記第2トランジスタと前記第4トランジスタとは、前記第1導電型のトランジスタであって、前記第2電源電圧と前記第1電源電圧との間に直列に接続され、
前記第1トランジスタのソースは前記第2電源電圧に接続され、前記第3トランジスタのドレインは前記第1電源電圧に接続され、前記第1トランジスタのドレインと前記第3トランジスタのソースとの接続ノードから前記出力信号が出力され、
前記第2トランジスタのソースは前記第2電源電圧に接続され、前記第4トランジスタのドレインは前記第1電源電圧に接続され、前記第2トランジスタのドレインと前記第4トランジスタのソースとの接続ノードから前記反転出力信号が出力され、
前記第1トランジスタのゲートに前記反転出力信号が印加され、前記第2トランジスタのゲートに前記出力信号が印加され、前記第3トランジスタのゲートに前記第1耐圧保護回路と前記第2耐圧保護回路との第1接続ノードの電圧が印加され、前記第4トランジスタのゲートに前記第1耐圧保護回路と前記第2耐圧保護回路との第2接続ノードの電圧が印加され、
前記第1回路は、前記第1接続ノードの電圧および前記第2接続ノードの電圧に基づいて駆動される
レベルシフト回路。 - 前記第5トランジスタと前記第7トランジスタとは、前記第1接続ノードを介して直列に接続され、
前記第6トランジスタと前記第8トランジスタとは、前記第2接続ノードを介して直列に接続され、
前記第5トランジスタは、前記第1導電型のトランジスタであって、ソースを前記第2電源電圧に接続され、ドレインを前記第1耐圧保護回路に接続され、ゲートに前記反転出力信号が印加され、
前記第6トランジスタは、前記第1導電型のトランジスタであって、ソースを前記第2電源電圧に接続され、ドレインを前記第1耐圧保護回路に接続され、ゲートに前記出力信号が印加され、
前記第7トランジスタは、前記第1導電型と相補の第2導電型のトランジスタであって、ソースを前記基準電源電圧に接続され、ドレインを前記第2耐圧保護回路に接続され、ゲートに前記入力信号の論理反転された反転入力信号が印加され、
前記第8トランジスタは、前記第2導電型のトランジスタであって、ソースを前記基準電源電圧に接続され、ドレインを前記第2耐圧保護回路に接続され、ゲートに前記入力信号が印加される
請求項1に記載のレベルシフト回路。 - 前記第1耐圧保護回路は、
前記第5トランジスタと、前記第1接続ノードとの間に接続され、電流源として動作する前記第1導電型の第9トランジスタと、
前記第6トランジスタと、前記第2接続ノードとの間に接続され、電流源として動作する前記第1導電型の第10トランジスタと
を含み、
前記第2耐圧保護回路は、
前記第1接続ノードと、前記第7トランジスタとの間に接続され、電流源として動作する前記第2導電型の第11トランジスタと、
前記第2接続ノードと、前記第8トランジスタとの間に接続され、電流源として動作する前記第2導電型の第12トランジスタと
を含む
請求項1または請求項2に記載のレベルシフト回路。 - 前記第9から第12トランジスタのゲートは、前記第1電源電圧に接続される
請求項3に記載のレベルシフト回路。 - 前記第7および第8トランジスタと、前記第2耐圧保護回路との接続ノードに、前記入力信号に応答して前記第1電源電圧を印加する第3回路をさらに具備する
請求項1から請求項4のいずれかに記載のレベルシフト回路。 - 前記第3回路は、
前記第1電源電圧と、前記7トランジスタと前記第2耐圧回路とが接続される第3接続ノードとの間に直列に接続される前記第1導電型の第13および14トランジスタと、
前記第1電源電圧と、前記8トランジスタと前記第2耐圧回路とが接続される第4接続ノードとの間に直列に接続される前記第1導電型の第15および16トランジスタと
を備え、
前記第13トランジスタは、ソースを前記第1電源電圧に接続され、ゲートを前記第1耐圧保護回路と前記第2耐圧保護回路との一方の接続ノードに接続され、
前記第14トランジスタは、ソースを前記第13トランジスタのドレインに接続され、ドレインを前記第3接続ノードに接続され、ゲートに前記入力信号を論理反転した信号が印加され、
前記第15トランジスタは、ソースを前記第1電源電圧に接続され、ゲートを前記第1耐圧保護回路と前記第2耐圧保護回路との他方の接続ノードに接続され、
前記第16トランジスタは、ソースを前記第15トランジスタのドレインに接続され、ドレインを前記第4接続ノードに接続され、ゲートに前記入力信号が印加される
請求項5に記載のレベルシフト回路。 - 前記入力信号INに基づいて前記反転入力信号を生成するインバータ回路を更に具備する
請求項1から請求項6のいずれかに記載のレベルシフト回路。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載のレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路の出力信号に応答して駆動される出力バッファ回路と
を具備する
半導体集積回路装置。
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