JPH03162127A - 電圧レベル変換装置 - Google Patents

電圧レベル変換装置

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Publication number
JPH03162127A
JPH03162127A JP1302906A JP30290689A JPH03162127A JP H03162127 A JPH03162127 A JP H03162127A JP 1302906 A JP1302906 A JP 1302906A JP 30290689 A JP30290689 A JP 30290689A JP H03162127 A JPH03162127 A JP H03162127A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel mos
mos transistor
transistor
voltage
vdd
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Pending
Application number
JP1302906A
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English (en)
Inventor
Shigeki Nakaya
仲谷 茂樹
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1302906A priority Critical patent/JPH03162127A/ja
Publication of JPH03162127A publication Critical patent/JPH03162127A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体集積回路において電界効果型トランジ
スタを用い、ある電圧値の論理レベルを、必要とする電
圧値のレベルへ変換する電圧レベル変換装置に関する。
従来の技術 従来の電圧レベル変換装置の例を第3図に示す。いま入
力端子(以下INとする)に、正の電源電圧(以下VD
D)と、基準電圧(以下VSSI)を加えて、出力とし
てVDDと負の電圧(以下SS2)を得る場合を考える
INにVSSIが加えられた場合、ソース側を電源接続
したPチャンネルMOSトランジスタQPIとソース側
を接地したNチャンネルMOSトランジスタQNIとで
構威されるインバータの共通ゲート、40.431::
VSSIが印加される。これによりPチャンネルMOS
トランジスタQPIは導通状態(以下オン状!3)とな
り、NチャンネルMOS トランジスタQNIは非導通
状態(以下オフ状態)となる。
これによりPチャンネルMOSトランジスタQPIのド
レイン42は、ソース4lとほぼ同等の電圧レベルVD
Dに達する。次にQPI,QNIと同様にPチャンネル
及びNチャンネルMOSトランジスタQP2,QN2を
接続する。ここでPチャンネルMOSトランジスタQP
2のゲート46にトランジスタQPIのドレイン電圧が
加えられるので、QP2はオフ状態となる。一方、Pチ
ャンネルMOSトランジスタQP2のドレインと接続さ
れているNチャンネルMOSトランジスタQN2のゲー
ト49は常に電源より正の電圧VDDが加えられている
ためにトランジスタQN2は常にオン状態であり、トラ
ンジスタQN2のドレイン51、すなわち出力には、ト
ランジスタQN2のソース50の負の電圧VSS2とほ
ぼ等しい電圧が得られる。
次にINにVDDが加えられた場合、PチャンネルMO
SトランジスタQPIはオフ状態、NチャンネルMOS
トランジスタQNIはオン状態となり、トランジスタQ
NIのドレイン44は、ソース45に加えられている電
圧VSSIとほぼ等しい電圧に達する。これによりPチ
ャンネルMOSトランジスタQP2のゲート46に、ト
ランジスタQN1のドレイン電圧が加えられるので、ト
ランジスタQP2はオン状態となり、トランジスタQP
2のドレイン48はソース47に加えられている電圧V
DDに達する。
ここで前述のように、NチャンネルMosトランジスタ
QN2は常時オン状態であるため、トランジスタQP2
,QN2ともにオン状態となってしまう。
そこで、PチャンネルMOSトランジスタQP2のオン
状態時の抵抗(オン抵抗)を小さ<、NチャンネルMO
SトランジスタQN2のオン状態時の抵抗を大きくなる
ようにトランジスタサイズを決め、オン抵抗の抵抗分割
により出力にVDDとほぼ等しい電圧を取り出すことが
出来た。
発明が解決しようとする課題 従来の回路においては、常時オン状態のトランジスタが
あるため、消費電流が大きくなってしまう。また、トラ
ンジスタのオン抵抗の抵抗分割により出力を決定してい
ることから高速での動作が不適当であるとともに、トラ
ンジスタサイズが大きくなり、集積回路にした場合にこ
の回路の占める面積が大きくなってしまう。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、トラ
ンジスタのスイッチングにより電圧レベル変換を行い消
費電流を小さくし、高速での動作を可能とし、かつ、電
圧レベル変換装置の占める面積を小さくしようとするも
のである。
課題を解決するための手段 本発明は以上の問題を解決するために、Pチャンネル,
NチャンネルMOSトランジスタで次のような構成から
なる電圧レベル変換装置である。
電源端子と第2電位間に第1のPチャンネルMOSトラ
ンジスタ、第1,第4のNチャンネルMOSトランジス
タを直列接続し、該第1のPチャンネルMOSトランジ
スタと第2のNチャンネルMOSトランジスタのゲート
を入力端子とし、該入力端子を電源端子と基準電圧端子
間に直列接続した第2の各PチャンネルおよびNチャン
ネルMOSトランジスタの共通ゲートに接続し、第4の
NチャンネルMOSトランジスタのゲートを電源端子と
第2の電圧端子間に直列接続した第3のNチャンネルM
OSトランジスタと第3のNチャンネルMOSトランジ
スタのドレイン接続点に接続し、第2とPチャンネルM
OSトランジス夕のドレイン接続点を電源端子と第4の
PチャンネルMOSトランジスタのドレイン間に接続し
た第3のPチャンネルMOSトランジスタのゲートに接
続し、第1のPチャンネルMOSトランジスタのドレイ
ン接続点を前記第4のPチャンネルおよび第3のNチャ
ンネルMOSトランジスタの共通ゲートと、電源端子と
第2電圧源間に直列接続した第5のPチャンネルおよび
NチャンネルMOSトランジスタの共通ゲートに接続し
、該トランジスタのドレイン接続点を出力端子として構
成される電圧レベル変換装置。
作用 本発明によると、入力電圧に対してMOSトランジスタ
のスイッチング動作と信号線のフィードバックにより、
各ノードの電圧を定め、出力を確定されるものである。
実施例 第1図に本発明の電圧レベル変換装置の実施例を示す。
入力端子(以下INとする)に、正の電源電圧(以下V
DD)と基準電圧(以下VSSI)を加え、出力端子に
VDDと負の電圧(以下VSSZ)を得る場合を考える
電圧レベル変換回路装置の構成は、電源端子と第2電位
間に第1のPチャンネルMOSトランジスタ、第1,第
4のNチャンネルMOS トランジスタを直列接続し、
該第1のPチャンネルMOSトランジスタと第2のNチ
ャンネルMOSトランジスタのゲートを入力端子とし、
該入力端子を電源端子と基準電圧端子間に直列接続した
第2の各PチャンネルおよびNチャンネルMOSトラン
ジスタのゲートを電源端子と第2の電圧端子間に直列接
続した第3のPチャンネルMOSトランジスタと第3の
NチャンネルMOSトランジスタのドレイン接続点に接
続し、第2とPチャンネルMOSトランジスタのドレイ
ン接続点を電源端子と第4のPチャンネルMOSトラン
ジスタのドレイン間に接続した第3のPチャンネルMO
Sトランジスタのゲートに接続し、第1のPチャンネル
MOSトランジスタのドレイン接続点を前記第4のPチ
ャンネルおよび第3のNチャンネルMOSトランジスタ
の共通ゲートと、電源端子と第2電圧源間に直列接続し
た第5のPチャンネルおよびNチャンネルMOSトラン
ジスタの共通ゲートに接続し、該トランジスタのドレイ
ン接続点を出力端子とする。
次に、本発明の電圧レベル変換装置の動作説明を第2図
のタイミングチャートを用いて説明する。
いよ第2図(a)の入力波形がINにVSSIが加えら
れた場合、まずPチャンネルMOSトランジスタMPI
のゲート10に加えられ、MPIは導通状a(オン状態
)となりトランジスタMPIのドレイン12は、ソース
11に加えられている電源電圧VDDに達し、これによ
りノードN2はVDDの電位となる。またNチャンネル
MOSトランジスタMNIのゲート23にvsstが加
えられ、トランジスタMNIのソース24がVSS2で
あるため、トランジスタMNIはオン状態となり、ドレ
イン22はVSS2の電圧とほぼ等しくなる。
PチャンネルMOSトランジスタMP4とNチャンネル
MOSトランジスタMN3とで構威されるインバータの
入力はノードN2であり、これによりトランジスタMP
4はオフ状態、トランジスタMN3はオン状態となり、
ノードN3はトランジスタMN3のソース33に接続さ
れているVSS2の電位に達する。さらにPチャンネル
MOSトランジスタMP2とNチャンネルMOSトラン
ジスタMN2とで構成されるインバータの入力にはVS
SIが加えられるため、出力のノードN1は、トランジ
スタMP2のソース14に接続されているVDDの電位
に達する。ノードNlは、PチャンネルMOSトランジ
スタMP3のゲート25と接続されており、非導通状態
(オフ状態〉となる。
ノードN3はNチャンネルMOSトランジスタMN4の
ゲート20と接続されており、ノードN3は第2図(b
)に示すようなVSS2の電位であるから、トランジス
タMN4はオフ状態となる。
以上のことによりノードN2の電位はVDDに確定され
ソース33をVDDに接続したPチャンネルMOSトラ
ンジスタMP5とソース37をVSS2に接続したNチ
ャンネルMOSトランジスタMN5で構成されるインバ
ータのゲート、32,35にVDDが加えられる。これ
によりPチャンネルMOS トランジスタMP5はオフ
状態となり、NチャンネルMOSトランジスタMN5は
オン状態となり、出力OUTには第2図(C)に示すよ
うなトランジスタMN5のソース37に接続されている
VSS2の電位が得られる。
次に第2図(a)に示すようにINにVDDが加えられ
た場合、PチャンネルMOSトランジスタMPIのゲー
ト10にVDDが加えられ、トランジスタMPIはオフ
状態となる。NチャンネルMOSトランジスタMNIの
ゲート23にVDDが加えられることによりトランジス
タMNIはオン状態となり、ドレイン22は、ソース2
4に接続されているVSS2の電位に達する。また、P
チャンネル,NチャンネルMOSトランジスタMP2.
MN2とで構成されるインバータのゲートに、VDDが
加えられることにより、出力のノードN1は、トランジ
スタMN2のソースl8に接続されている電位VSSI
に達する。ノードN1はPチャンネルMOSトランジス
タMP3のゲート25と接続されており、ノードN1は
、VSSIの電位であるからトランジスタMP3はオン
状態となり、トランジスタMP3のドレイン27は、ソ
ース26に接続されているVDDの電位に達し、第2図
(b)に示すようにノードN3はVDDの電位になる。
ノードN3は、NチャンネルMOSトランジスタMN4
のゲート20と接続されており、ノードN3はVDDの
電位であるからトランジスタMN4はオン状態となり、
ドレイン19はソース22の電位つまり,Nチャンネル
MOSトランジスタMNIのドレイン22の電位である
VSS2に達する。したがってノードN2はVSS2の
電位となり、PチャンネルMOSトランジスタMP4と
NチャンネルMOSトランジスタMN3で構成されるイ
ンバータの入力に加えられ、トランジス夕MP4はオン
状態、トランジスタMN3はオフ状態となり、ノードN
3は、トランジスタMP4のソース29に接続されてぃ
るVDDの電位に達し、PチャンネルMOS トランジ
スタMP3のドレイン27の電位と一致する。
以上のことによりノードN2はVSS2の電位に確定さ
れソース33をVDDに接続したPチャンネルMOSト
ランジスタMP5とソース37をVSS2に接続したN
チャンネルMosトランジスタMN5で構威されるイン
バータのゲート32,35にVSS2が加えられる。こ
れによりPチャンネルMOSトランジスタMP5はオン
状態となり、NチャンネルMOSトランジスタMN5は
オフ状態となり、第2図(C)に示すように出力OUT
にはトランジスタMP5のソース33に接続されている
VDDの電位が得られる。
以上のような、Pチャンネル,NチャンネルMOSトラ
ンジスタのスイッチング動作により、人力端子の電圧レ
ベルであるVDD−VSSIを出力端子にてVDD−V
SS2の電圧レベルに変換することが可能である。
発明の効果 本発明により、消費電流はトランジスタのスイッチング
時による瞬間電流の和であり、少ない電流での電圧レベ
ル変換が可能である。また、スイッチング動作のみによ
るため、高速での電圧レベル変換が可能である。
【図面の簡単な説明】
第2図(a), (b), (cH之入力端子(!N〉
に基準電圧VSSI一電源電圧VDDのレベルを加えた
とMNI〜MN5,QNI,QN2・・・・・・Nチャ
ンネルMOSトランジスタ、MPI〜MP5,QPI,
QP2・・・・・・PチャンネルMOSトランジスタ、
VDD・・・・・・正の電圧電源端子、vssi・・・
・・・基準電圧端子、VSS2・・・・・・負の電圧電
源端子、IN・・・・・・入力端子、 OUT・・・・・・出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1電源端子と第2電源端子間に第1のPチャンネルM
    OSトランジスタ、第1、第4のNチャンネルMOSト
    ランジスタを直列接続し、前記第1のPチャンネルMO
    Sトランジスタと第2のNチャンネルMOSトランジス
    タのゲートを入力端子とし、同入力端子を第1電源端子
    と基準電圧端子間に直列接続した第2のPチャンネルお
    よび第2のNチャンネルMOSトランジスタの共通ゲー
    トに接続し、前記第4のNチャンネルMOSトランジス
    タのゲートを第1電源端子と第2電圧端子間に直列接続
    した第3のPチャンネルMOSトランジスタと第3のN
    チャンネルMOSトランジスタのドレイン接続点に接続
    し、第2のNチャンネルMOSトランジスタと第2のP
    チャンネルMOSトランジスタのドレイン接続点を第1
    電源端子と第4のPチャンネルMOSトランジスタのド
    レインとの間に接続した第3のPチャンネルMOSトラ
    ンジスタのゲートに接続し、第1のPチャンネルMOS
    トランジスタのドレイン接続点を前記第4のPチャンネ
    ルMOSトランジスタおよび第3のNチャンネルMOS
    トランジスタの共通ゲートと、第1電源端子と第2電源
    端子間に直列接続した第5のPチャンネルMOSトラン
    ジスタおよび第5のNチャンネルMOSトランジスタの
    共通ゲートに接続し、前記第5のPチャンネルMOSト
    ランジスタと第5のNチャンネルMOSトランジスタの
    ドレイン接続点を出力端子としたことを特徴とする電圧
    レベル変換装置。
JP1302906A 1989-11-21 1989-11-21 電圧レベル変換装置 Pending JPH03162127A (ja)

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JP1302906A JPH03162127A (ja) 1989-11-21 1989-11-21 電圧レベル変換装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108494393A (zh) * 2018-04-16 2018-09-04 电子科技大学 一种用于产生负压的电平转换电路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108494393A (zh) * 2018-04-16 2018-09-04 电子科技大学 一种用于产生负压的电平转换电路

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