JPH02154516A - Output circuit - Google Patents

Output circuit

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JPH02154516A
JPH02154516A JP63308398A JP30839888A JPH02154516A JP H02154516 A JPH02154516 A JP H02154516A JP 63308398 A JP63308398 A JP 63308398A JP 30839888 A JP30839888 A JP 30839888A JP H02154516 A JPH02154516 A JP H02154516A
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JP
Japan
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output
transistor
gate
mos
voltage
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Application number
JP63308398A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoji Ueno
上野 昭司
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the chip size and to obtain a stable switch characteristic by controlling a gate level of a MOS transistor (TR) for output pullup and a gate level of a MOS TR for output pulldown separately. CONSTITUTION:A control circuit controls a gate level of a MOS TR DM1 for output pullup and a gate level of a MOS TR DM2 for output pulldown separately. Then it is possible to set the MOS TR DM1 for output pullup and the MOS TR DM2 for output pulldown for high dielectric strength to ON selectively or OFF respectively by using a low voltage signal. In such a case, since a voltage by constant voltage elements 21, 22 is applied between the gate and source of the output MOS TR, each drain current is increased and it is almost independently of the dispersion in the threshold level due to the dispersion in the process. Thus, a stable switching characteristic is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、低電圧信号をレベルシフトして高電圧出力信
号として出力する高耐圧の出力回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a high-voltage output circuit that level-shifts a low-voltage signal and outputs it as a high-voltage output signal.

(従来の技術) 一般に、エレクトロ・ルミネッセンス(E L)・デイ
スプレィやプラズマ・デイスプレィ・パネル(FDP)
等の発光型デイスプレィの駆動用集積回路(IC)は、
高い駆動電圧を必要とするため、高耐圧の駆動用ICが
使用されている。この高耐圧の駆動用ICにおける出力
回路では、高耐圧に加えてスイッチング時間の短縮、消
費電流の低減化が要求されている。このため、CMO8
(相補性絶縁ゲート型)素子と高耐圧素子、例えばDM
OS (Double  DiffusedMO8)素
子とを1チツプ上に混載し、CMOSレベルの入力信号
をレベルシフトした高電圧信号をプッシュプル型の出力
段から出力するようにしている。
(Prior art) Generally, electroluminescence (EL) displays and plasma display panels (FDP)
The integrated circuit (IC) for driving light-emitting displays such as
Since a high driving voltage is required, a driving IC with a high breakdown voltage is used. The output circuit of this high-voltage driving IC is required to shorten switching time and reduce current consumption in addition to high voltage resistance. For this reason, CMO8
(complementary insulated gate type) devices and high voltage devices, e.g. DM
An OS (Double Diffused MO8) element is mounted on one chip, and a high voltage signal obtained by level-shifting a CMOS level input signal is output from a push-pull type output stage.

第4図は上記したような駆動用ICに使用される従来の
出力回路を示している。即ち、駆動信号入力(In)ノ
ードには、CMOSインバータIVの入力端子および基
板・ソース相互が接地電位Vssに接続されたNチャネ
ルDMOSトランジスタDM3のゲートが接続されてい
る。CMOSインバータIVは、低電圧電源Vddと接
地電位VSSとの間にPチャネルMO8トランジスタP
1とNチャネルMOSトランジスタN1とが直列に接続
され、そのゲート相互が前記駆動信号人力ノードに接続
されている。NチャネルDMOSトランジスタDM3の
ドレインには、2コレクタ構造のPNP トランジスタ
P2のベースおよび第1のコレクタが接続されており、
このPNP トランジスタP2のエミッタは高電圧電源
Vccに接続されている。PNP l−ランジスタP2
の第2のコレクタと接地電位Vssとの間には、基板・
ソース相互が接続された出力プルダウン用のNチャネル
DMO8+−ランジスタDM2が接続されており、この
NチャネルのDMOSトランジスタDM2のゲートはC
MOSインバータIVの出力端子に接続されている。
FIG. 4 shows a conventional output circuit used in the above-mentioned driving IC. That is, the drive signal input (In) node is connected to the input terminal of the CMOS inverter IV and the gate of an N-channel DMOS transistor DM3 whose substrate and source are connected to the ground potential Vss. The CMOS inverter IV has a P-channel MO8 transistor P between the low voltage power supply Vdd and the ground potential VSS.
1 and an N-channel MOS transistor N1 are connected in series, and their gates are connected to the drive signal node. The drain of the N-channel DMOS transistor DM3 is connected to the base and first collector of a PNP transistor P2 having a two-collector structure.
The emitter of this PNP transistor P2 is connected to the high voltage power supply Vcc. PNP l-transistor P2
Between the second collector of the substrate and the ground potential Vss, there is a substrate
An N-channel DMOS transistor DM2 for output pull-down whose sources are connected to each other is connected, and the gate of this N-channel DMOS transistor DM2 is connected to the CMOS transistor DM2.
Connected to the output terminal of MOS inverter IV.

また、PNP トランジスタP2の第2のコレクタには
、出力プルアップ用のNチャネルDMOSトランジスタ
DM]のゲートが接続されており、このNチャネルDM
OSトランジスタDMIのドレインは高電圧電源vCC
に接続され、基板・ソース相互が駆動信号出力(Out
)ノードに接続されている。そして、この出力プルアッ
プ用のNチャネルDMOSトランジスタDMIのゲート
とドレインとの間にツェナー・ダイオードZ1のカッド
・アノード間が接続されている。
Furthermore, the gate of an N-channel DMOS transistor DM for output pull-up is connected to the second collector of the PNP transistor P2.
The drain of the OS transistor DMI is connected to the high voltage power supply vCC
The substrate and source are connected to each other and the drive signal output (Out
) connected to the node. The quad anode of a Zener diode Z1 is connected between the gate and drain of this output pull-up N-channel DMOS transistor DMI.

上記構成の出力回路においては、CMOSレベルの駆動
信号入力Inが高レベル“H”の時、DMOSトランジ
スタDM3がオンになり、このオン電流によりPNP 
トランジスタP2がオンになる。このPNPトランジス
タP2のオン電流によりツェナー・ダイオードZ1にツ
ェナー電圧Vzが発生して出力プルアップ用のDMOS
トランジスタDMIに所要のゲート・ソース間電圧が印
加され、このDMOSトランジスタDMIがオンになっ
てOut端子の容量負荷等を充電し、出力Outの電位
を高電圧電源レベル(V ccレベル)にプルアップす
る。
In the output circuit with the above configuration, when the CMOS level drive signal input In is at a high level "H", the DMOS transistor DM3 is turned on, and this on current causes the PNP
Transistor P2 turns on. The on-current of this PNP transistor P2 generates a Zener voltage Vz in the Zener diode Z1, and the output pull-up DMOS
A required gate-source voltage is applied to the transistor DMI, and this DMOS transistor DMI is turned on, charging the capacitive load of the Out terminal, etc., and pulling up the potential of the output Out to the high voltage power supply level (Vcc level). do.

なお、この時、駆動信号入力Inの″H″レベルにより
CMOSインバーターVのPチャネルMO3トランジス
タP1およびNチャネルMOSトランジスタN1が対応
してオフおよびオンになり、このCMOSインバーター
VのVSSレベルの出力信号により出力プルダウン用の
DMOSトランジスタDM2がオフになっている。
At this time, the "H" level of the drive signal input In turns the P-channel MO3 transistor P1 and the N-channel MOS transistor N1 of the CMOS inverter V off and on, and the output signal of the CMOS inverter V at the VSS level. Therefore, the output pull-down DMOS transistor DM2 is turned off.

上記とは逆に、CMOSレベルの駆動信号入力Inが低
レベル“L”の時、DMOSトランジスタDM3がオフ
になり、PNPトランジスタP2がオフになり、出力プ
ルアップ用のDMOSトランジスタDMIはオフになる
。これに対して、駆動信号入力Inの“L”レベルによ
りCMOSインバータIVのPチャネルMO8トランジ
スタP1およびNチャネルMO8トランジスタN1が対
応してオンおよびオフになり、このCMOSインバータ
IVのVddレベルの出力信号により出力プルダウン用
のDMOSトランジスタDM2がオンになり、Out端
子の容量負荷等の電荷を放電し、出力Outの電位をV
SSレベルにプルダウンする。
Contrary to the above, when the CMOS level drive signal input In is low level "L", the DMOS transistor DM3 is turned off, the PNP transistor P2 is turned off, and the DMOS transistor DMI for output pull-up is turned off. . On the other hand, the "L" level of the drive signal input In turns on and off the P-channel MO8 transistor P1 and the N-channel MO8 transistor N1 of the CMOS inverter IV, and the output signal of the CMOS inverter IV at the Vdd level. The DMOS transistor DM2 for output pull-down is turned on, discharging the charge of the capacitive load of the Out terminal, and reducing the potential of the output Out to V.
Pull down to SS level.

しかし、上記構成の出力回路においては、出力プルダウ
ン用のDMOSトランジスタDM2をCMOSインバー
タIVからのCMOSレベルの出力により駆動している
ので、以下に述べるような問題がある。即ち、このDM
OSトランジスタDM2のドレイン電流をId、ゲート
・ソース間電圧をV CS、閾値電圧をVTH1定数を
Aで表わすと、 I  d = A  (VGS−VTH)  2   
 −−−−−−  (1)の関係がある。ここで、閾値
電圧VTRは例えば1.4■であり、出力プルダウン用
のDMOSトランジスタDM2のゲート・ソース間電圧
VGSがCMOSレベルのH”レベル(例えば3.5v
〜5V)のように小さいので、そのドレイン電流Idは
閾値電圧VTHに大きく依存し、プロセスのばらつきに
よる閾値電圧VT)lのばらつきによってドレイン電流
Idがばらつくので、スイッチング特性が安定に得られ
ないという問題があった。
However, in the output circuit having the above configuration, since the output pull-down DMOS transistor DM2 is driven by the CMOS level output from the CMOS inverter IV, there are problems as described below. That is, this DM
If the drain current of the OS transistor DM2 is Id, the gate-source voltage is VCS, and the threshold voltage is VTH1, the constant is A, then Id = A (VGS-VTH) 2
----------- There is the relationship (1). Here, the threshold voltage VTR is, for example, 1.4V, and the gate-source voltage VGS of the DMOS transistor DM2 for output pull-down is at the CMOS level H'' level (for example, 3.5V).
~5V), its drain current Id largely depends on the threshold voltage VTH, and the drain current Id varies due to variations in the threshold voltage VT) due to process variations, making it difficult to obtain stable switching characteristics. There was a problem.

また、出力プルアップ用のDMOSトランジスタDMI
はゲート・ソース間電圧としてツェナー・ダイオードZ
1のツェナー電圧VZが印加されるので、その閾値電圧
をVTll、定数をAで表わすと、ドレイン電流Id’
 は I d’  −A (Vz −VTH) 2− (2)
で表わされる。このツェナー電圧Vzが例えば10Vと
すると、これに比べて出力プルダウン用のDMO8トラ
ンジスタDM2のゲート・ソース間電圧vGSは非常に
小さいので、Id(Id’であり、またはVTRの変化
に対しIdの変化は少なくなる。
In addition, a DMOS transistor DMI for output pull-up
is the gate-source voltage of the Zener diode Z
Since a Zener voltage VZ of 1 is applied, if the threshold voltage is VTll and the constant is A, then the drain current Id'
is I d' -A (Vz -VTH) 2- (2)
It is expressed as If this Zener voltage Vz is 10V, for example, the gate-source voltage vGS of the DMO8 transistor DM2 for output pull-down is very small compared to this, so it is Id (Id'), or the change in Id with respect to the change in the VTR. becomes less.

一方、駆動用ICの使い勝手を良くするために、駆動信
号出力Outの波形の立上がりと立下がりとを揃えるこ
とが要求されている。これは、Out端子の流出電流と
流入電流とを等しくする(Id’=Id)ことにより可
能となる。従来の回路にて、前記したId(Id’ の
関係をId’=Idとなるように補正し、出力プルダウ
ン用のDMOSトランジスタDM2のチャネル幅Wを出
力プルアップ用のDMO8トランジスタDMIのチャネ
ル幅W′よりも十分大きく設計することにより可能とな
るが、その分だけチップサイズの増大を招いてしまうと
いう問題がある。
On the other hand, in order to improve the usability of the driving IC, it is required that the rising and falling edges of the waveform of the driving signal output Out be aligned. This is possible by making the outflow current and inflow current of the Out terminal equal (Id'=Id). In the conventional circuit, the relationship between Id (Id') is corrected so that Id'=Id, and the channel width W of the DMOS transistor DM2 for output pull-down is changed to the channel width W of the DMO8 transistor DMI for output pull-up. This can be achieved by designing it to be sufficiently larger than ', but there is a problem in that the chip size increases accordingly.

(発明が解決しようとする課題) 上記したように従来の出力回路は、駆動信号出力端子の
流出電流と流入電流とを等しくするためには出力プルダ
ウン用のDMO8I−ランジスタのチャネル幅を出力プ
ルアップ用のDMO5トランジスタのチャネル幅よりも
十分大きく設計しなければならず、その分だけチップサ
イズの増大を招いてしまい、しかも、出力プルダウン用
のDMO8トランジスタのドレイン電流がプロセスのば
らつきによる閾値電圧のばらつきに大きく依存してばら
つくので、そのスイッチング特性が安定に得られないと
いう問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional output circuit, in order to equalize the outflow current and inflow current of the drive signal output terminal, the channel width of the DMO8I transistor for output pulldown is The channel width of the DMO5 transistor for output pull-down must be designed to be sufficiently larger than the channel width of the DMO5 transistor, which increases the chip size accordingly.Furthermore, the drain current of the DMO8 transistor for output pull-down is subject to variations in threshold voltage due to process variations. There is a problem that the switching characteristics cannot be stably obtained because the switching characteristics vary depending on the switching characteristics.

本発明の目的は、上記問題点を解決すべくなされたもの
で、出力プルダウン用のDMO8トランジスタのチャネ
ル幅を出力プルアップ用のDMOSトランジスタのチャ
ネル幅と同じに設計し、駆動信号出力端子の流出電流と
流入電流とを等しくすることが可能になり、出力用のM
O8I−ランジスタのドレイン電流がプロセスのばらつ
きによる閾値電圧のばらつきに殆んど依存しなくなり、
安定なスイッチング特性が得られると共にチップサイズ
の縮小化を図ることができる出力回路を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems by designing the channel width of the DMO8 transistor for output pull-down to be the same as the channel width of the DMOS transistor for output pull-up. It becomes possible to equalize the current and the inflow current, and the output M
The drain current of the O8I-transistor becomes almost independent of threshold voltage variations due to process variations,
It is an object of the present invention to provide an output circuit that can obtain stable switching characteristics and reduce the chip size.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の出力回路は、ドレイン・ソース間が第1の電源
電位と出力端子との間に挿入された出力プルアップ用の
MOSトランジスタと、この出力プルアップ用のMOS
トランジスタのゲート豐ソース間に接続された第1の定
電圧素子と、前記出力端子と第2の電源電位との間にド
レイン・ラス間が挿入された出力プルダウン用のMOS
トランジスタと、この出力プルアップ用のMOSトラン
ジスタのゲート・ソース間に接続された第2の定電圧素
子と、前記出力プルアップ用のMOSトランジスタのゲ
ート電位および前記出力プルダウン用のMO8I−ラン
ジスタのゲート電位を別々に制御する制御回路とを具備
することを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The output circuit of the present invention includes an output pull-up MOS transistor whose drain and source are inserted between a first power supply potential and an output terminal; MOS for this output pull-up
A first constant voltage element connected between the gate and source of the transistor, and an output pull-down MOS having a drain and a lath inserted between the output terminal and a second power supply potential.
a second constant voltage element connected between the gate and source of the MOS transistor for output pull-up, and the gate potential of the MOS transistor for output pull-up and the gate of the MO8I-transistor for pull-down of the output; It is characterized by comprising a control circuit that separately controls the potentials.

(作用) 制御回路によって出力プルアップ用のMOSトランジス
タのゲート電位および出力プルダウン用のMOSトラン
ジスタのゲート電位を別々に制御することにより、低電
圧信号により高耐圧用の出力プルアップ用のMOSトラ
ンジスタおよび出力プルダウン用のMOSトランジスタ
を、選択的にオン状態、または、それぞれオフ状態に設
定することか可能になる。この場合、出力用のMOSト
ランジスタのゲート・ソース間にそれぞれ定電圧素子に
よる電圧が印加されるので、それぞれのドレイン電流は
、大きくなると共にプロセスのばらつきによる閾値電圧
のばらつきに殆んど依存しなくなり、安定なスイッチン
グ特性が得られるようになる。
(Function) By separately controlling the gate potential of the MOS transistor for output pull-up and the gate potential of the MOS transistor for output pull-down by the control circuit, the MOS transistor for output pull-up for high voltage and It becomes possible to selectively set the output pull-down MOS transistors to an on state or an off state. In this case, voltages are applied by constant voltage elements between the gate and source of the output MOS transistors, so each drain current increases and becomes almost independent of threshold voltage variations due to process variations. , stable switching characteristics can be obtained.

また、出力端子の流出電流と流入電流とを等しくする場
合、第1の定電圧素子および第1の定電圧素子の電圧を
ほぼ等しくすることにより、出力プルアップ用のMOS
トランジスタのドレイン電流と出力プルダウン用のMO
Sトランジスタのドレイン電流とがほぼ同じように大き
くなり、それぞれのMOSトランジスタのチャネル幅を
同じに設計しても、それぞれのドレイン電流がほぼ等し
くなるので、チップサイズの縮小化を図ることができる
In addition, when making the outflow current and inflow current of the output terminal equal, by making the voltages of the first constant voltage element and the first constant voltage element almost equal, the output pull-up MOS
MO for transistor drain current and output pulldown
The drain currents of the S transistors become almost the same, and even if the channel widths of the respective MOS transistors are designed to be the same, the drain currents of the respective MOS transistors become approximately equal, so that the chip size can be reduced.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、CMO8素子と高耐圧素子、例えばDMO8
素子とを1チツプ上に混載した高耐圧の駆動用ICにお
ける出力回路を示している。即ち、第1の制御信号入力
(B)ノードには、基板・ソース相互が第2の電源電位
(例えば接地電位V ss)に接続されたNチャネルD
MOSトランジスタDM3のゲートが接続されている。
Figure 1 shows a CMO8 element and a high voltage element, such as a DMO8 element.
This figure shows an output circuit in a high-voltage driving IC in which elements are mixed on one chip. That is, the first control signal input (B) node has an N-channel D whose substrate and source are mutually connected to the second power supply potential (for example, ground potential Vss).
The gate of MOS transistor DM3 is connected.

このDMOSトランジスタDM3のドレインには、マル
チコレクタ構造(本例では3コレクタ構造)のPNP 
トランジスタP3のベースおよび第1のコレクタが接続
されており、このPNP l−ランジスタP3のエミッ
タは第1の電源電位(例えば高電圧電源V cc)に接
続されている。PNPトランジスタP3の第3のコレク
タには、出力プルアップ用のNチャネルDMOSトラン
ジスタDMIのゲートが接続されており、このDMO8
トランジスタDMIのドレインは高電圧電源VCCに接
続され、基板・ソース相互が駆動信号出力(Out)端
子に接続されている。そして、このDMOSトランジス
タDMIのゲートと接地電位VSSとの間には、基板・
ソース相互が接続されたNチャネルDMO3トランジス
タDM4が接続されており、このDMO8トランジスタ
DM4のゲートは第2の制御信号入力(A)ノードにゲ
ートが接続されている。
The drain of this DMOS transistor DM3 is a PNP with a multi-collector structure (three-collector structure in this example).
The base and first collector of transistor P3 are connected, and the emitter of this PNP l-transistor P3 is connected to a first power supply potential (eg, high voltage power supply Vcc). The third collector of the PNP transistor P3 is connected to the gate of an N-channel DMOS transistor DMI for output pull-up, and this DMO8
The drain of the transistor DMI is connected to a high voltage power supply VCC, and the substrate and source are connected to a drive signal output (Out) terminal. There is a substrate between the gate of this DMOS transistor DMI and the ground potential VSS.
An N-channel DMO3 transistor DM4 whose sources are connected to each other is connected, and the gate of this DMO8 transistor DM4 is connected to the second control signal input (A) node.

また、PNPトランジスタP3の第2のコレクタには基
板・ソース相互が接地電位VSSに接続された出力プル
ダウン用のNチャネルDMOSトランジスタDM2のゲ
ートが接続され、このDMO8トランジスタDM2のド
レインは駆動信号出力(Out)端子に接続されている
。そして、このDMO8I−ランジスタDM2のゲート
と接地電位Vssとの間には、NチャネルDMO3トラ
ンジスタDM5が接続されており、このDMOSトラン
ジスタDM5のゲートは第3の制御信号入力(A)ノー
ドにゲートが接続されている。
Further, the second collector of the PNP transistor P3 is connected to the gate of an output pull-down N-channel DMOS transistor DM2 whose substrate and source are connected to the ground potential VSS, and the drain of this DMO8 transistor DM2 is connected to the drive signal output ( Out) terminal. An N-channel DMO3 transistor DM5 is connected between the gate of this DMO8I transistor DM2 and the ground potential Vss, and the gate of this DMOS transistor DM5 is connected to the third control signal input (A) node. It is connected.

また、出力プルアップ用のDMOSトランジスタDMI
のゲートとドレインとの間に、第1の定電圧素子として
例えばツェナー・ダイオードZ1のカソード・アノード
間が接続され、出力プルダラン用のDMOSトランジス
タDM2のゲートとドレインとの間に、第2の定電圧素
子として例えばツェナー・ダイオードZ2のカソード・
アノード間が接続されている。
In addition, a DMOS transistor DMI for output pull-up
A first constant voltage element, for example, between the cathode and anode of a Zener diode Z1 is connected between the gate and drain of the DMOS transistor DM2 for output pull-down, and a second constant voltage element is connected between the gate and drain of the DMOS transistor DM2 for output pull-down. As a voltage element, for example, the cathode of Zener diode Z2
The anodes are connected.

次に、第1図の出力回路の動作を説明する。各制御信号
人力ノードには例えばCMOSレベルの低電圧の制御信
号B、Aおよびこれに相補的なAが入力し、高電圧電源
VccはCMOSレベルよりも十分に高い電圧が使用さ
れる。いま、制御信号BおよびAが高レベル“H“、制
御信号Aが低レベル″L”の時、DMO8I−ランジス
タDM3およびDM5がオンになり、DMOSトランジ
スタDM4がオフになる。従って、DMOSトランジス
タDM3のオン電流によりPNP トランジスタP3が
オンになり、このPNP トランジスタP3のオン電流
によりツェナー・ダイオードZ1にツェナー電圧が発生
して出力プルアップ用のDMO3トランジスタDMIに
所要のゲート・ソース間電圧が印加され、このDMO3
トランジスタDMIがオンになってOut端子の容量負
荷等を充電し、出力Outの電位を高電圧電源レベル(
Vccレベル)にプルアップする。
Next, the operation of the output circuit shown in FIG. 1 will be explained. For example, low-voltage control signals B and A at the CMOS level and A complementary thereto are input to each control signal input node, and a voltage sufficiently higher than the CMOS level is used as the high-voltage power supply Vcc. Now, when the control signals B and A are at a high level "H" and the control signal A is at a low level "L", the DMO8I transistors DM3 and DM5 are turned on and the DMOS transistor DM4 is turned off. Therefore, the on-current of the DMOS transistor DM3 turns on the PNP transistor P3, and the on-current of the PNP transistor P3 generates a zener voltage in the zener diode Z1, and the required gate and source voltage is applied to the DMO3 transistor DMI for output pull-up. A voltage is applied to this DMO3
The transistor DMI turns on and charges the capacitive load etc. of the Out terminal, and the potential of the output Out becomes the high voltage power supply level (
Vcc level).

なお、この時、オン状態のDMO8トランジスタDM5
のドレイン電位は低くなっているので、このドレイン電
位がゲートに与えられる出力プルダウン用のDMO5ト
ランジスタDM2がオフになっている。
Note that at this time, the DMO8 transistor DM5 in the on state
Since the drain potential is low, the output pull-down DMO5 transistor DM2, whose gate is given this drain potential, is turned off.

上記とは逆に、制御信号Aか低レベル“L“制御信号B
およびAが高レベル“H”の時、DMO5トランジスタ
DM5がオフになり、DMO5トランジスタDM3およ
びDM4かオンになる。従って、このオン状態のDMO
SトランジスタDM4のドレイン電位は低くなっている
ので、このドレイン電位がゲートに与えられる出力プル
アップ用のDMO8トランジスタDMIはオフになるが
、PNP トランジスタP3からの電流によりツェナー
・ダイオードZ2にツェナー電圧が発生して出力プルダ
ウン用のDMOSトランジスタDM2に所要のゲート・
ソース間電圧が印加され、このDMO5トランジスタD
M2がオンになってOut端子の容量負荷等の電荷を放
電し、出力Outの電位をVSSレベルにプルダウンす
る。
Contrary to the above, control signal A or low level "L" control signal B
When and A are at high level "H", the DMO5 transistor DM5 is turned off, and the DMO5 transistors DM3 and DM4 are turned on. Therefore, this on-state DMO
Since the drain potential of the S transistor DM4 is low, the output pull-up DMO8 transistor DMI, whose gate is given this drain potential, is turned off, but the Zener voltage is applied to the Zener diode Z2 due to the current from the PNP transistor P3. The required gate and
A source voltage is applied to this DMO5 transistor D
M2 turns on, discharges the charge of the capacitive load of the Out terminal, and pulls down the potential of the output Out to the VSS level.

第1図の出力回路によれば、CMOSレベルの制御信号
入力をレベルシフトした高電圧信号をプッシュプル型の
出力段から出力することができる。この場合、出力プル
アップ用のDMOSトランジスタDMIたけでなく、出
力プルダウン用のDMOSトランジスタDM2のゲート
拳ソース間にも例えばIOV程度のツェナー電圧VZが
印加されるので、出力プルダウン用のDMOSトランジ
スタDM2のドレイン電流も前式(2)で表わされるよ
うになる。従って、出力プルアップ用のDMOSトラン
ジスタDMIのドレイン電流および出力プルダウン用の
DMOSトランジスタDM2のドレイン電流は、プロセ
スのばらつきによる閾値電圧のばらつきに殆んど依存し
なくなり、安定なスイッチング特性が得られるようにな
る。
According to the output circuit of FIG. 1, a high voltage signal obtained by level-shifting a CMOS level control signal input can be output from the push-pull type output stage. In this case, a Zener voltage VZ of, for example, IOV is applied not only to the DMOS transistor DMI for output pull-up but also between the gate and source of the DMOS transistor DM2 for output pull-down. The drain current is also expressed by the above equation (2). Therefore, the drain current of the DMOS transistor DMI for output pull-up and the drain current of the DMOS transistor DM2 for output pull-down almost no longer depend on variations in threshold voltage due to process variations, and stable switching characteristics can be obtained. become.

また、Out端子の流出電流と流入電流とを等しくする
場合、出力プルアップ用のDMOSトランジスタDMI
のゲート・ソース間および出カブルダウン用のDMO8
トランジスタDM2のゲート・ソース間にほぼ同じツェ
ナー電圧Vzを印加することにより、出力プルダウン用
のDMOSトランジスタDM2のドレイン電流は出力プ
ルアップ用のDMO8トランジスタDMIのドレイン電
流とほぼ同じように大きくなってそのドレイン・ソース
間のオン抵抗が小さくなる。従って、この出力プルダウ
ン用のDMO8I−ランジスタDM2のチャネル幅を出
力プルアップ用のDMOSトランジスタDM1のチャネ
ル幅と同じに設計しても、出力プルアップ用のDMO3
トランジスタDMIのドレイン電流および出力プルダウ
ン用のDMO8トランジスタDM2のドレイン電流がほ
ぼ等しくなるので、チップサイズの縮小化を図ることが
できる。
In addition, when making the outflow current and inflow current of the Out terminal equal, the output pull-up DMOS transistor DMI
DMO8 for gate-source and output power down
By applying approximately the same Zener voltage Vz between the gate and source of the transistor DM2, the drain current of the DMOS transistor DM2 for output pull-down becomes almost the same as the drain current of the DMO8 transistor DMI for output pull-up, and its On-resistance between drain and source is reduced. Therefore, even if the channel width of DMO8I-transistor DM2 for output pull-down is designed to be the same as the channel width of DMOS transistor DM1 for output pull-up, DMO3 for output pull-up
Since the drain current of the transistor DMI and the drain current of the output pull-down DMO8 transistor DM2 are approximately equal, the chip size can be reduced.

第2図は、他の実施例に係る出力回路を示しており、第
1図の出力回路と比べて、DMO8トランジスタDM3
の基板・ソース相互接続点と接地電位VSSとの間に第
1の定電流(11)源21および第2の定電流(I2)
源22を選択的に接続する切換回路20が設けられ、こ
の切換回路20の切換動作が例えば制御信号Bにより制
御されるように構成されている点が異なり、その他は同
じであるので第1図中と同一符号を付している。ここで
、11くI2である。
FIG. 2 shows an output circuit according to another embodiment, and compared to the output circuit of FIG. 1, the DMO8 transistor DM3
A first constant current (11) source 21 and a second constant current (I2) between the substrate-source interconnection point of and the ground potential VSS.
The difference is that a switching circuit 20 for selectively connecting a power source 22 is provided, and the switching operation of this switching circuit 20 is controlled by, for example, a control signal B.The other points are the same, so FIG. The same reference numerals as inside are given. Here, 11 times I2.

第2図の出力回路の基本的な動作は第1図の出力回路と
同様であるか、駆動信号出力OutがVCCレベルから
VSSレベルに下がる時は、出力プルダウン用のDMO
3トランジスタDM2のゲート・ソース間のツェナー・
ダイオードZ2に定電流を流してゲート・ソース間電圧
をVss電位からツェナー電圧Vzまで変化させればよ
いので、定電流11によりPNP l−ランジスタP3
を駆動して所定のオン電流を供給している。
The basic operation of the output circuit in Figure 2 is the same as the output circuit in Figure 1, or when the drive signal output Out falls from the VCC level to the VSS level, the output pull-down DMO
Zener between the gate and source of 3 transistor DM2
Since it is sufficient to change the gate-source voltage from the Vss potential to the Zener voltage Vz by flowing a constant current through the diode Z2, the constant current 11 causes the PNP l-transistor P3
is driven to supply a predetermined on-current.

これに対して、駆動信号出力OutがVSSレベルから
Vccレベルに上がる時は、出力プルアップ用のDMO
8トランジスタDMIのゲート・ソース間のツェナー・
ダイオードZ1に定電流を流してゲート・ソース間電圧
をはVSS電位からVcc電位まで変化させると共にO
ut端子の容量負荷等を充電する必要があるので、定電
流■2によりPNP )−ランジスタP3を駆動して所
定のオン電流を供給している。
On the other hand, when the drive signal output Out rises from the VSS level to the Vcc level, the output pull-up DMO
Zener between gate and source of 8 transistor DMI
A constant current is applied to diode Z1 to change the gate-source voltage from VSS potential to Vcc potential, and O
Since it is necessary to charge the capacitive load of the ut terminal, the PNP transistor P3 is driven by a constant current (2) to supply a predetermined on-current.

第3図は、さらに他の実施例に係る出力回路を示してお
り、第1図の出力回路と比べて、出力プルアップ用のD
MO8トランジスタDMIの基板・ソース相互接続点と
駆動信号出力(Out)端子との間に逆電流防止用の高
耐圧用のダイオードDのアノード・カソード間が接続さ
れており、制御信号Aに代えて制御信号Cが与えられて
いる点が異なり、その他は同じであるので第1図中と同
一符号を付している。
FIG. 3 shows an output circuit according to still another embodiment, and compared to the output circuit of FIG.
The anode and cathode of a diode D for high withstand voltage for preventing reverse current is connected between the substrate-source interconnection point of the MO8 transistor DMI and the drive signal output (Out) terminal, and instead of the control signal A. The difference is that a control signal C is applied, and the other parts are the same, so the same reference numerals as in FIG. 1 are given.

第3図の出力回路において、駆動信号出力Outがve
cレベルからVssレベルに下がる時の動作および駆動
信号出力OutがVSSレベルからVc’cレベルに上
がる時の動作は、制御信号Cを制御信号Aと同様に設定
すれば、第1図の出力回路と同様の動作が行われる。さ
らに、制御信号Bを“L”レベル、制御信号AおよびC
を“H” レベルにすれば、DMO8トランジスタDM
4およびDM5がそれぞ°れオンになるので、出力プル
アップ用のDMO8トランジスタDMIおよび出力プル
ダウン用のDMO8トランジスタDM2がそれぞれオフ
になり、Out端子が高インピーダンス状態になる。こ
の時、ダイオードDは、Out端子側からDMOSトラ
ンジスタDM4側への電流の逆流を防止する。
In the output circuit of FIG. 3, the drive signal output Out is ve
If the control signal C is set in the same manner as the control signal A, the operation when the drive signal output Out falls from the c level to the Vss level and the operation when the drive signal output Out rises from the VSS level to the Vc'c level will be as shown in the output circuit of FIG. The same operation is performed. Furthermore, the control signal B is set to "L" level, and the control signals A and C are set to "L" level.
When set to “H” level, DMO8 transistor DM
4 and DM5 are respectively turned on, the DMO8 transistor DMI for output pull-up and the DMO8 transistor DM2 for output pull-down are respectively turned off, and the Out terminal becomes a high impedance state. At this time, the diode D prevents the current from flowing backward from the Out terminal side to the DMOS transistor DM4 side.

なお、本発明は種々の変形実施が可能であり、例えば上
記各実施例ではレベルシフト回路として高耐圧用のバイ
ポーラトランジスタP3を使用したが、これに代えて高
耐圧用のMOSトランジスタを使用してもよい。
Note that the present invention can be implemented in various modifications; for example, in each of the above embodiments, the high voltage bipolar transistor P3 is used as the level shift circuit, but instead of this, a high voltage MOS transistor can be used. Good too.

[発明の効果] 上述したように本発明の出力回路によれば、出力プルダ
ウン用のMOSトランジスタのチャネル幅を出力プルア
ップ用のMO5+−ランジスタのチャネル幅と同じに設
計し、駆動信号出力端子の流出電流と流入電流とを等し
くすることが可能になり、しかも、出力用のMOSトラ
ンジスタのドレイン電流がプロセスのばらつきによる閾
値電圧のばらつきに殆んど依存しなくなるので、安定な
スイッチング特性が得られると共にチップサイズの縮小
化を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the output circuit of the present invention, the channel width of the MOS transistor for output pull-down is designed to be the same as the channel width of the MO5+- transistor for output pull-up, and the width of the drive signal output terminal is It is possible to equalize the outflow current and inflow current, and moreover, the drain current of the output MOS transistor is almost independent of variations in threshold voltage due to process variations, so stable switching characteristics can be obtained. At the same time, the chip size can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の出力回路の一実施例を示す回路図、第
2図および第3図はそれぞれ本発明の出力回路の他の実
施例を示す回路図、第4図は従来の出力回路を示す回路
図である。 A、A、B、C・・・・・・制御信号入力、vcc・・
・・・・第1の電源電位(高電圧電源)  Vss・・
・・・・第2の電源電位(接地電位)  DMI〜DM
5・・・・・・DMOSトランジスタ、P3・・・・・
・PNP トランジスタ、Out・・・・・・駆動信号
出力、Zl・・・・・・第1の定電圧素子、Z2・・・
・・・第2の定電圧素子、D・・・・・・ダイオード。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 第 図 第 区
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the output circuit of the present invention, FIGS. 2 and 3 are circuit diagrams showing other embodiments of the output circuit of the present invention, and FIG. 4 is a conventional output circuit. FIG. A, A, B, C... Control signal input, vcc...
...First power supply potential (high voltage power supply) Vss...
...Second power supply potential (ground potential) DMI to DM
5...DMOS transistor, P3...
・PNP transistor, Out... Drive signal output, Zl... First constant voltage element, Z2...
... Second constant voltage element, D... Diode. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ドレイン・ソース間が第1の電源電位と出力端子
との間に挿入された出力プルアップ用のMOSトランジ
スタと、 この出力プルアップ用のMOSトランジスタのゲート・
ソース間に接続された第1の定電圧素子と、 前記出力端子と第2の電源電位との間にドレイン・ソー
ス間が挿入された出力プルダウン用のMOSトランジス
タと、 この出力プルダウン用のMOSトランジスタのゲート・
ソース間に接続された第2の定電圧素子と、 前記出力プルアップ用のMOSトランジスタのゲート電
位および前記出力プルダウン用のMOSトランジスタの
ゲート電位を別々に制御する制御回路と を具備することを特徴とする出力回路。
(1) An output pull-up MOS transistor whose drain and source are inserted between the first power supply potential and the output terminal;
a first constant voltage element connected between the sources; an output pull-down MOS transistor whose drain and source are inserted between the output terminal and a second power supply potential; and the output pull-down MOS transistor. gate of
A second constant voltage element connected between sources, and a control circuit that separately controls the gate potential of the output pull-up MOS transistor and the output pull-down MOS transistor. output circuit.
(2)前記出力プルアップ用のMOSトランジスタのソ
ースと前記出力端子との間に逆電流防止用素子が挿入さ
れていることを特徴とする請求項1記載の出力回路。
(2) The output circuit according to claim 1, wherein a reverse current prevention element is inserted between the source of the output pull-up MOS transistor and the output terminal.
JP63308398A 1988-12-06 1988-12-06 Output circuit Pending JPH02154516A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004129101A (en) * 2002-10-07 2004-04-22 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor integrated circuit device

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JP2004129101A (en) * 2002-10-07 2004-04-22 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor integrated circuit device

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