JP6493933B2 - レベルシフタ - Google Patents
レベルシフタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6493933B2 JP6493933B2 JP2017194179A JP2017194179A JP6493933B2 JP 6493933 B2 JP6493933 B2 JP 6493933B2 JP 2017194179 A JP2017194179 A JP 2017194179A JP 2017194179 A JP2017194179 A JP 2017194179A JP 6493933 B2 JP6493933 B2 JP 6493933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- power supply
- supply voltage
- voltage signal
- voltage
- 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
Links
Description
第2トランジスタは、第3主電極を入力電圧信号端子に接続し、第4主電極を出力電圧信号端子に接続する。第2トランジスタの第2制御電極は第3電源電圧に接続される。第3電源電圧は第1電源電圧よりも低く、第2電源電圧よりも高い電圧である。
第2抵抗の一端は第2トランジスタの第4主電極と出力電圧信号端子との間に接続される。第3トランジスタの第5主電極は第2抵抗の他端に接続され、第3トランジスタの第6主電極は第2電源電圧に接続される。そして、第3トランジスタの第3制御電極は第1制御電極に接続される。
このため、第2抵抗に流れる電流が電源系電流源の電流調整に応じて調整されるので、入力電圧信号の閾値電圧の電圧レベルを変化させることができる。
図1に示されるように、本実施の形態に係るレベルシフタ1は、車載バッテリから供給される高電圧の第1電源電圧VBBにより駆動されている。レベルシフタ1は、レベルシフト部2と、バッファ部3とを含んで構築されている。レベルシフタ1では、第1電源電圧VBBよりも低い電圧の入力電圧信号SINに応じて、第1電源電圧VBBからそれよりも低い電圧にレベルシフトされた出力電圧信号SOUT1及び反転出力電圧信号SOUT2が出力される。入力電圧信号SINはレベルシフタ1の入力電圧信号端子S1に印加される。出力電圧信号SOUT1は出力電圧信号端子S3に出力され、出力電圧信号SOUT2は出力電圧信号端子S4に出力される。
レベルシフタ1のレベルシフト部2は、電源系電流源20と、第2トランジスタT2と、第2抵抗R2と、第3トランジスタT3とを含んで構成されている。電源系電流源20は、第1抵抗R1と、第1トランジスタT1とを備えている。更に、レベルシフト部2では、静電気保護素子が配設されている。本実施の形態において、静電気保護素子は第3抵抗R3により構成されている。
第1トランジスタT1は、ここでは第1導電型としてのnチャネル導電型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(IGFET:Insulated Gate Field Effect Transistor)により構成されている。IGFETには、金属/酸化膜/半導体(MOS:Metal Oxide Semiconductor)型FET、金属/絶縁体/半導体(MIS:Metal Insulator Semiconductor)型FETが少なくとも含まれている。第1トランジスタT1の第1主電極(ドレイン電極)は第1抵抗R1の他端に接続され、第2主電極(ソース電極)は第2電源電圧VSSに接続されている。第1トランジスタT1の第1制御電極(ゲート電極)は第1抵抗R1、第3トランジスタT3の第3制御電極(ゲート電極)のそれぞれに接続されている。
第2トランジスタT2の第3主電極(ドレイン電極)は入力電圧信号端子S1に接続され、第4主電極(ソース電極)はレベルシフト部2の出力電圧信号端子S2に接続されている。出力電圧信号端子S2には、第1電源電圧VBBの高電圧が低電圧にレベルシフトされた出力信号電圧SOUTが出力される。第2トランジスタT2の第2制御電極(ゲート電極)には第3電源電圧VCCが接続されている。ここで、第3電源電圧VCCは、第1電源電圧VBBよりも低く第2電源電圧VSSよりも高い電圧、具体的には5Vである。第2トランジスタT2は、出力電圧信号端子S2に一定電圧以上の信号が出力されないクランプトランジスタとして作用する。
第3トランジスタT3は、第1導電型IGFETにより構成され、第1トランジスタT1と同一構造により構成されている。第3トランジスタT3の第5主電極(ドレイン電極)は第2抵抗R2の他端に接続され、第6主電極(ソース電極)は第2電源電圧VSSに接続されている。前述の通り、第3制御電極は第1トランジスタT1の第1制御電極に接続されているので、第3トランジスタT3は第1トランジスタT1とカレントミラー回路を構成している。
レベルシフタ1のバッファ部3は、本実施の形態において、電気的に直列に接続された3段の第1インバータ30、第2インバータ31及び第3インバータ32を含んで構成されている。
詳しく説明すると、第4トランジスタT4は第1導電型IGFETにより構成されている。第4トランジスタT4の一方の主電極としてのソース電極は第2電源電圧VSSに接続され、他方の主電極としてのドレイン電極は第5トランジスタT5の他方の主電極のドレイン電極に接続され、かつ、第2インバータ31のゲート電極に接続されている。第4トランジスタT4のゲート電極は出力電圧信号端子S2に接続されている。
第5トランジスタT5は第2導電型としてのpチャネル導電型IGFETにより構成されている。第5トランジスタT5の一方の主電極としてのソース電極は第3電源電圧VCCに接続され、ドレイン電極は第4トランジスタT4のドレイン電極に接続され、かつ、第2インバータ31のゲート電極に接続されている。第5トランジスタT5のゲート電極は出力電圧信号端子S2に接続されている。
第1インバータ30では、出力電圧信号端子S2から出力される出力電圧信号SOUTの波形が整形される。
本実施の形態に係るレベルシフタ1は、半導体集積回路(半導体装置)として構成されている。図2及び図3に示されるように、レベルシフタ1は、半導体基板40をベースとして形成されている。本実施の形態において、半導体基板40には、n型シリコン単結晶基板が使用されている。
第3トランジスタT3は、第1トランジスタT1と同一の縦断面構造により構成されている。
第4トランジスタT4は、チャネル形成領域としてのウエル領域44と、一方の主電極及び他方の主電極としての一対の半導体領域48と、ゲート絶縁膜50と、ゲート電極51とを含んで構成されている。つまり、第4トランジスタT4は、第1トランジスタT1、第3トランジスタT3のそれぞれと同一の縦断面構造により構成されている。
第5トランジスタT5は、チャネル領域としてのウエル領域43と、一方の主電極及び他方の主電極としての一対の半導体領域47と、ゲート絶縁膜50と、ゲート電極51とを含んで構成されている。
本実施の形態に係るレベルシフタ1は、図1に示されるように、レベルシフト部2を含んで構成される。レベルシフト部2は、電源系電流源20と、第2トランジスタT2と、第2抵抗R2と、第3トランジスタT3とを備える。電源系電流源20は、第1抵抗R1と、第1トランジスタT1とを含んで構成されている。第1抵抗R1の一端は第1電源電圧VBBに接続される。第1トランジスタT1の第1主電極及び第1制御電極は第1抵抗R1の他端に接続され、第1トランジスタT1の第2主電極は第2電源電圧VSSに接続される。第2電源電圧VSSは第1電源電圧VBBよりも低い電圧とされる。
第2トランジスタT2は、第3主電極を入力電圧信号端子S1に接続し、第4主電極を出力電圧信号端子S2に接続する。第2トランジスタT2の第2制御電極は第3電源電圧VCCに接続される。第3電源電圧VCCは、第1電源電圧VBBよりも低く、第2電源電圧VSSよりも高い電圧である。
第2抵抗R2の一端は第2トランジスタT2の第4主電極と出力電圧信号端子S2との間に接続される。第3トランジスタT3の第5主電極は第2抵抗R2の他端に接続され、第3トランジスタT3の第6主電極は第2電源電圧VSSに接続される。そして、第3トランジスタT3の第3制御電極は第1トランジスタT1の第1制御電極に接続される。
このため、第2抵抗R2に流れる電流が電源系電流源20の電流調整に応じて調整されるので、入力電圧信号SINの閾値電圧の電圧レベルを変化させることができる。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、例えば下記の通り変形可能である。
本発明は、レベルシフタ1のレベルシフト部2において、第2トランジスタT2を横方向拡散型電界効果トランジスタ(LDMOSFET:Lateral Diffused MOSFET)により構成してもよい。このトランジスタは高耐圧構造を有する。
また、本発明は、レベルシフト部2において、第1抵抗R1を第2導電型IGFETとしてもよい。第2導電型IGFETでは、チャネル形成領域が抵抗として使用可能である。
さらに、本発明は、レベルシフタ1のバッファ部3の回路構成を代えてもよい。例えば、バッファ部3は、第2インバータ31及び第3インバータ32の2段回路構成としてもよいし、4段以上の回路構成としてもよい。加えて、第1インバータ30〜第3インバータ32の第5トランジスタT5、第7トランジスタT7及び第9トランジスタT9は抵抗としてもよい。
Claims (4)
- 第1電源電圧に一端が接続される第1抵抗と、当該第1抵抗の他端に第1主電極及び第1制御電極が接続され、前記第1電源電圧よりも低い電圧の第2電源電圧に第2主電極が接続される第1トランジスタと、を有する電源系電流源と、
前記第1電源電圧の電位と前記第2電源電圧の電位との電位差に応じた電圧により駆動される入力電圧信号が入力される入力電圧信号端子に第3主電極が接続され、出力電圧信号端子に第4主電極が接続され、第2制御電極が前記第1電源電圧よりも低く前記第2電源電圧よりも高い電圧の第3電源電圧に接続される第2トランジスタと、
前記第4主電極と前記出力電圧信号端子との間に一端が接続された第2抵抗と、
当該第2抵抗の他端に第5主電極が接続され、前記第2電源電圧に第6主電極が接続され、第3制御電極が前記第1制御電極に接続された第3トランジスタと、
前記第3電源電圧の電位と前記第2電源電圧の電位との電位差に応じた電圧により駆動され、前記出力電圧信号端子から出力される信号に応じて出力電圧信号を出力するバッファ部と、
を備えたレベルシフタ。 - 前記入力電圧信号端子と前記第2トランジスタの第3主電極との間に静電気保護素子が配設されている請求項1に記載のレベルシフタ。
- 前記第2トランジスタの静電気破壊耐圧は、前記第1トランジスタ、前記第3トランジスタのそれぞれの静電気破壊耐圧よりも高く設定されている請求項1又は請求項2に記載のレベルシフタ。
- 前記第2トランジスタは、垂直方向拡散型トランジスタにより構成されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のレベルシフタ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711284701.2A CN108347243B (zh) | 2017-01-25 | 2017-12-07 | 电平转换器 |
US15/854,870 US10128848B2 (en) | 2017-01-25 | 2017-12-27 | Level shifter |
EP18150031.5A EP3355473B1 (en) | 2017-01-25 | 2018-01-02 | Level shifter |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017011459 | 2017-01-25 | ||
JP2017011459 | 2017-01-25 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018121324A JP2018121324A (ja) | 2018-08-02 |
JP6493933B2 true JP6493933B2 (ja) | 2019-04-03 |
Family
ID=63045489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017194179A Active JP6493933B2 (ja) | 2017-01-25 | 2017-10-04 | レベルシフタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6493933B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6954845B2 (ja) * | 2018-01-09 | 2021-10-27 | 株式会社東海理化電機製作所 | レベルシフト装置、及びic装置 |
JP7338821B2 (ja) * | 2018-11-06 | 2023-09-05 | 株式会社東海理化電機製作所 | 信号出力回路 |
JP7276749B2 (ja) * | 2019-12-26 | 2023-05-18 | 株式会社東海理化電機製作所 | 入力回路 |
US20220254854A1 (en) | 2020-07-10 | 2022-08-11 | Sony Group Corporation | Drive circuit array substrate, display device, and electronic apparatus |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4767946A (en) * | 1987-01-12 | 1988-08-30 | Tektronix, Inc. | High-speed supply independent level shifter |
JP3635466B2 (ja) * | 2002-09-30 | 2005-04-06 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | レベルシフト回路 |
US7561391B2 (en) * | 2005-12-20 | 2009-07-14 | International Rectifier Corporation | Input voltage sensing circuit |
JP4987447B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2012-07-25 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | 半導体集積回路 |
US8076725B2 (en) * | 2007-05-18 | 2011-12-13 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2011119979A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Toshiba Corp | レベルシフト回路 |
US9166591B1 (en) * | 2012-02-03 | 2015-10-20 | Altera Corporation | High speed IO buffer |
JP2017055214A (ja) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 株式会社東海理化電機製作所 | レベルシフト回路 |
-
2017
- 2017-10-04 JP JP2017194179A patent/JP6493933B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018121324A (ja) | 2018-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6493933B2 (ja) | レベルシフタ | |
US7692473B2 (en) | Switch circuits with the ability to control latch-up due to a parasitic element | |
TW201106126A (en) | Reference voltage circuit and electronic device | |
CN108347243B (zh) | 电平转换器 | |
JP4672575B2 (ja) | パワーデバイスの駆動回路 | |
JP2021525975A (ja) | トランジスタおよびダイオードを含む回路およびデバイス | |
JP2642465B2 (ja) | アナログ信号入力回路 | |
JP4923686B2 (ja) | 半導体装置 | |
US7746145B2 (en) | Level shift circuit capable of preventing occurrence of malfunction when low power supply fluctuates, and semiconductor integrated circuit including the circuit | |
JP2017055214A (ja) | レベルシフト回路 | |
US10312913B2 (en) | Level shifter | |
US6411133B1 (en) | Semiconductor device | |
US8836027B2 (en) | Switch circuit using LDMOS element | |
JP5487922B2 (ja) | 半導体装置、その駆動方法、及び駆動装置 | |
US9166047B2 (en) | Switch circuit using LDMOS device | |
JP3549521B1 (ja) | 差動入力回路 | |
JP2018117069A (ja) | 半導体装置 | |
US5689197A (en) | BIMOS-type current switch apparatus | |
CN113875140A (zh) | 驱动器电路和开关系统 | |
TW202013895A (zh) | 位準移位電路 | |
JPH0653415A (ja) | 集積回路 | |
JPS6232722A (ja) | プツシユプル出力回路 | |
WO1987003759A1 (en) | Electronic interface circuit | |
JPH05152513A (ja) | 高耐圧集積回路 | |
JPH06196993A (ja) | Mos型半導体集積回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181211 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190207 |
|
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: 20190219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6493933 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |