JPH0345932B2 - - Google Patents

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JPH0345932B2
JPH0345932B2 JP58502437A JP50243783A JPH0345932B2 JP H0345932 B2 JPH0345932 B2 JP H0345932B2 JP 58502437 A JP58502437 A JP 58502437A JP 50243783 A JP50243783 A JP 50243783A JP H0345932 B2 JPH0345932 B2 JP H0345932B2
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JP
Japan
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voltage
node
coupled
supply voltage
transistor
Prior art date
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JP58502437A
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Japanese (ja)
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JPS59501242A (en
Inventor
Kupusuwamii Rafunasan
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Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
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Publication date
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Publication of JPH0345932B2 publication Critical patent/JPH0345932B2/ja
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Description

請求の範囲 1 第1および第2供給電圧ノードを経由した動
作電力を受信するよう適合された集積回路におい
て、 第1供給電圧ノードに結合した第1導電率形の
ソース領域、中間ノードに結合した第1導電率形
のドレイン領域、ソース領域とドレイン領域の間
にあつて第1供給電圧ノードに結合した第2導電
率形の電流チヤネル領域、および電流チヤネル領
域に隣接しているが、その領域から絶縁してお
り、第2供給電圧ノードに結合したゲート電極を
有する第1電界効果トランジスタと、 第1入力ノードに結合した第2導電率形のソー
ス領域、中間ノードに結合した第2導電率形のド
レイン領域、ソース領域とドレイン領域の間にあ
つて入力ノードに結合した第1導電率形の電流チ
ヤネル領域、及び電流チヤネル領域に隣接してい
るが、その領域から絶縁しており、第2供給電圧
ノードに結合したゲート電極を有する第2電界効
果トランジスタと、 第1供給電圧ノードに結合した第1導電率形の
ソース領域、出力ノードに結合した第1導電率形
のドレイン領域、ソース領域とそのドレイン領域
の間にあつて第1供給電圧ノードに結合した第2
導電率形の電流チヤネル領域、およびその電流チ
ヤネル領域に隣接しているが、その領域から絶縁
しており、第2入力ノードに結合したゲート電極
を有する第3電界効果トランジスタと、 第1入力ノードに結合した第2導電率形のソー
ス領域、第2導電率形のドレイン領域、ソース領
域とそのドレイン領域の間にあつて、第1入力ノ
ードに結合した第1導電率形の電流チヤネル領
域、およびその電流チヤネル領域に隣接している
がその領域から絶縁しており、第2入力ノードに
結合したゲート電極を有する第4電界効果トラン
ジスタと、 第4トランジスタのドレイン領域に結合した第
2導電率形のソース領域、出力ノードに結合した
第2導電率形のドレイン領域、ソース領域とその
ドレイン領域の間にあつて、第1入力ノードに結
合した第1導電率形の電流チヤネル領域、および
その電流チヤネル領域に隣接しているがその領域
から絶縁しており、中間ノードに結合したゲート
電極を有する第5電界効果トランジスタ、およ
び、 第1入力ノードに結合した第2導電率形のソー
ス領域、出力ノードに結合した第2導電率形のド
レイン領域、ソース領域とそのドレイン領域の間
にあつて第1入力ノードに結合した第1導電率形
の電流チヤネル領域、およびその電流チヤネル領
域に隣接しているが、その領域から絶縁してお
り、第2供給電圧ノードに結合したゲート電極を
有する第6電界効果トランジスタ とを含み、出力ノードにおいて出力信号を発生さ
せる電圧検出及び変換回路。
Claim 1: In an integrated circuit adapted to receive operating power via first and second supply voltage nodes, a source region of a first conductivity type coupled to the first supply voltage node, a source region of a first conductivity type coupled to an intermediate node; a drain region of a first conductivity type; a current channel region of a second conductivity type between the source region and the drain region and coupled to the first supply voltage node; and a region adjacent to the current channel region; a first field effect transistor having a gate electrode insulated from and coupled to a second supply voltage node; a source region of a second conductivity type coupled to the first input node; a second conductivity type coupled to the intermediate node; a current channel region of a first conductivity type between the source and drain regions and coupled to the input node; and a first conductivity type current channel region adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to the input node. a second field effect transistor having a gate electrode coupled to two supply voltage nodes; a source region of a first conductivity type coupled to the first supply voltage node; a drain region of a first conductivity type coupled to an output node; a second supply voltage node between the region and its drain region and coupled to the first supply voltage node;
a third field effect transistor having a conductivity type current channel region and a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to a second input node; a source region of a second conductivity type coupled to a drain region of a second conductivity type; a current channel region of a first conductivity type between the source region and its drain region coupled to the first input node; and a fourth field effect transistor having a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to the second input node; and a second conductivity transistor coupled to the drain region of the fourth transistor. a drain region of a second conductivity type coupled to the output node; a current channel region of a first conductivity type between the source region and its drain region coupled to the first input node; a fifth field effect transistor having a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to the intermediate node; and a source region of a second conductivity type coupled to the first input node. a drain region of a second conductivity type coupled to the output node, a current channel region of the first conductivity type between the source region and the drain region and coupled to the first input node, and adjacent to the current channel region. a sixth field effect transistor having a gate electrode coupled to the second supply voltage node and isolated from the region, the voltage sensing and conversion circuit generating an output signal at an output node.

2 第2トランジスタのオン抵抗が第1トランジ
スタのオン抵抗より小さく、第1供給電圧ノード
の電圧と、第2供給電圧ノードの電圧および第1
入力ノードの電圧の間の電圧との間で大幅に中間
ノードの電圧スイングを与える請求の範囲第1項
記載の電圧検出及び変換回路。
2 The on-resistance of the second transistor is smaller than the on-resistance of the first transistor, and the voltage at the first supply voltage node and the voltage at the second supply voltage node and the first
2. The voltage detection and conversion circuit of claim 1, which provides a significant intermediate node voltage swing between input node voltages.

3 中間ノードと第5電界効果トランジスタのゲ
ート電極の間に結合した少なくともひとつの追加
利得段をさらに含む請求の範囲第2項記載の電圧
検出及び変換回路。
3. The voltage sensing and conversion circuit of claim 2 further comprising at least one additional gain stage coupled between the intermediate node and the gate electrode of the fifth field effect transistor.

発明の背景 発明の分野 本発明は、一般的には電圧検出および変換
(translating)回路に関するものであり、更に具
体的に云うと、回路の供給電圧の範囲外にある入
力電圧の存在を検出し、回路の供給電圧の範囲内
にある入力信号を検出された入力電圧のより広い
電圧範囲に変換する(translate)する回路に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates generally to voltage sensing and translating circuits, and more particularly to detecting the presence of an input voltage that is outside the range of the circuit's supply voltage. , relates to a circuit for translating an input signal within a range of the circuit's supply voltage to a wider voltage range of detected input voltages.

先行技術の説明 一般的に云うと電圧検出回路は、回路の供給電
圧の範囲内にある入力信号の存在に応答して特定
の出力を与えるように設計されている。しかし一
部の応用例においては、検出回路の供給電圧の範
囲外にある入力電圧の存在を検出することが望ま
しい。これとは対照的に、電圧変換回路は回路の
供給電圧の範囲内にある入力信号と関連はあるが
その入力信号とは異なる入力信号を与えるように
設計されている。一部の応用例においては、変換
回路の通常の供給電圧の範囲外にある出力電圧を
与えることが望ましい。
Description of the Prior Art Generally speaking, voltage sensing circuits are designed to provide a particular output in response to the presence of an input signal that is within the range of the circuit's supply voltage. However, in some applications it is desirable to detect the presence of input voltages that are outside the range of the detection circuit's supply voltages. In contrast, voltage conversion circuits are designed to provide an input signal that is related to, but different from, an input signal that is within the supply voltage of the circuit. In some applications, it is desirable to provide an output voltage that is outside the range of the converter circuit's normal supply voltages.

例えば電気的にプログラム可能な固定メモリ
(EPROM)を有する典型的なモノリシツクマイ
クロプロセツサにおいては、マイクロプロセツサ
の供給電圧は+5ボルトおよび0ボルトである。
しかし、オンチツプEPROMはこれらの供給電圧
のかなり外側にあるプログラミング電圧を用いて
プログラムできるにすぎない。典型的なNチヤネ
ルデバイスでは、プログラミング電圧は+20ボル
ト程度となるが、CMOSデバイスにおいて、プ
ログラミング電圧はEPROM記憶セルを形成する
のに用いられる電界効果トランジスタの導電率型
に応じて−15又は+20ボルト程度になる。マイク
ロプロセツサもまた自己プログラミング形のもの
であれば、即ち外部メモリの内容を自動的にオン
チツプEPROMに転送できるのであれば、デバイ
スを自己プログラミングモードにするために何ら
かの手段が具えられていなければならない。この
機能を行う1つの便利な方法は、プログラミング
電圧がマイクロプロセツサの特定の入力ピンに印
加された場合にのみ明確な出力信号を与える電圧
検出回路を具えることである。しかし、この種類
の先行技術電圧検出回路はどちらかというと複雑
な電圧比較器の形をとる傾向がある。更に、その
ような先行技術電圧検出回路がプログラミング電
圧の存在を示すために与える出力信号は典型的に
は供給電圧の範囲囲に限定されている。
For example, in a typical monolithic microprocessor with electrically programmable permanent memory (EPROM), the microprocessor supply voltages are +5 volts and 0 volts.
However, on-chip EPROMs can only be programmed with programming voltages well outside these supply voltages. In a typical N-channel device, the programming voltage will be on the order of +20 volts, but in CMOS devices, the programming voltage will be -15 or +20 volts, depending on the conductivity type of the field effect transistor used to form the EPROM storage cell. It will be about. If the microprocessor is also self-programming, that is, the contents of external memory can be automatically transferred to on-chip EPROM, then some means must be provided to put the device into self-programming mode. . One convenient way to perform this function is to include a voltage sensing circuit that provides a distinct output signal only when a programming voltage is applied to a particular input pin of the microprocessor. However, prior art voltage detection circuits of this type tend to take the form of rather complex voltage comparators. Furthermore, the output signal that such prior art voltage detection circuits provide to indicate the presence of a programming voltage is typically limited to a range of supply voltages.

デバイスが自己プログラミングモードにされる
場合には、プログラミング電圧をEPROMプログ
ラミング論理に結合させるために何らかの手段も
また具えられていなければならない。この機能を
行うための1つの便利な方法は、プログラミング
電圧がマイクロプロセツサの特定の入力ピンに印
加された場合に、出力信号としてそのプログラミ
ング電圧を選択的に与える電圧変換回路を具える
ことである。しかし、この種類の先行技術電圧変
換回路は比較的に複雑になる傾向がある。更に、
そのような回路は典型的には結合トランジスタの
電流チヤネル領域をバイアスするためバイアス電
圧発生回路を必要とする。
If the device is to be placed in self-programming mode, some means must also be provided to couple the programming voltage to the EPROM programming logic. One convenient way to perform this function is to include a voltage conversion circuit that selectively provides the programming voltage as an output signal when the programming voltage is applied to a particular input pin of the microprocessor. be. However, prior art voltage conversion circuits of this type tend to be relatively complex. Furthermore,
Such circuits typically require a bias voltage generation circuit to bias the current channel region of the coupling transistor.

発明の要約 本発明の目的は、回路の供給電圧の範囲外の入
力信号を検出する簡単な電圧検出回路を提供する
ことである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a simple voltage detection circuit for detecting input signals outside the range of the circuit's supply voltage.

本発明のもう1つの目的は、回路の供給電圧の
範囲外の検出された入力信号とほぼ同じ電圧の出
力信号を与える電圧検出回路を提供することであ
る。
Another object of the invention is to provide a voltage detection circuit that provides an output signal of approximately the same voltage as the detected input signal outside the range of the circuit's supply voltage.

本発明のもう1つの目的は、回路の供給電圧の
範囲内の入力信号をそのような範囲外の出力信号
に変換する簡単な電圧変換回路を提供することで
ある。
Another object of the invention is to provide a simple voltage conversion circuit that converts an input signal within the range of the circuit's supply voltage to an output signal outside such range.

本発明の更にもう1つの目的は、回路の供給電
圧の範囲外の制御電圧とほぼ同じ電圧の出力信号
を与える電圧変換回路を提供することである。
Yet another object of the invention is to provide a voltage conversion circuit that provides an output signal of approximately the same voltage as a control voltage outside the range of the circuit's supply voltage.

これらの、およびその他の目的は、 第1供給電圧ノードに結合した第1導電率形の
ソース領域、出力ノードに結合した第1導電率形
のドレイン領域、ソース領域とドレイン領域の間
にあつて第1供給電圧ノードに結合した第2導電
率形の電流チヤネル領域、および電流チヤネル領
域に隣接しているがその領域から絶縁されており
第2供給電圧ノードに結合したゲート電極を有す
る第1電界効果トランジスタと、 入力ノードに結合した第2導電率形のソース領
域、出力ノードに結合した第2導電形のドレイン
領域、ソース領域とドレイン領域の間にあつて入
力ノードに結合された第1導電率形の電流チヤネ
ル領域、および電流チヤネル領域に隣接している
がその領域から絶縁されており第2供給電圧ノー
ドに結合したゲート電極を有する第2電界効果ト
ランジスタとを含む電圧検出回路を用いて達成さ
れる。第2トランジスタのオン抵抗(on
resistance)は第1トランジスタのオン抵抗より
かなり小さいことが好ましい。
These and other purposes include: a source region of a first conductivity type coupled to a first supply voltage node; a drain region of a first conductivity type coupled to an output node; a first electric field having a current channel region of a second conductivity type coupled to the first supply voltage node; and a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to the second supply voltage node. an effect transistor, a source region of a second conductivity type coupled to the input node, a drain region of the second conductivity type coupled to the output node, a first conductivity type between the source region and the drain region and coupled to the input node. a second field effect transistor having a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to a second supply voltage node; achieved. On resistance of the second transistor (on
Preferably, the on-resistance of the first transistor is significantly smaller than the on-resistance of the first transistor.

好ましい実施例においては、電圧検出回路は、 第1動作電圧ノードに結合した第1導電率形の
ソース領域、出力ノードに結合した第1導電率形
のドレイン領域、ソース領域とドレイン領域との
間にあつて第1動作電圧ノードに結合した第2導
電率形の電流チヤネル領域、および電流チヤネル
領域に隣接しているがその領域から絶縁されてお
り第1入力ノードに結合したゲート電極を有する
第1電界効果トランジスタと、 第2入力ノードに結合した第2導電率形のソー
ス領域、第2導電率形のドレイン領域、ソース領
域とドレイン領域との間にあつて第2入力ノード
に結合した第1導電率形の電流チヤネル領域、お
よび電流チヤネル領域に隣接しているがその領域
から絶縁されており第1入力ノードに結合したゲ
ート電極を有する第2電界効果トランジスタと、 第2トランジスタのドレイン領域に結合した第
2導電率形のソース領域、出力ノードに結合した
第2導電率形のドレイン領域、ソース領域とドレ
イン領域の間にあつて第2入力ノードに結合した
第1導電率形の電流チヤネル領域、および電流チ
ヤネル領域に隣接しているがその領域から絶縁さ
れており第3入力ノードに結合したゲート電極を
有する第3電界効果トランジスタと、 第2入力ノードに結合された第2導電率形のソ
ース領域、入力ノードに結合した第2導電率形の
ドレイン領域、ソース領域とドレイン領域との間
にあつて第2入力ノードに結合した第1導電率形
の電流チヤネル領域、および電流チヤネル領域と
隣接しているがその領域から絶縁されており第2
動作電圧ノードに結合したゲート電極を有する第
4電界効果トランジスタとを含む電圧変換回路と
協動動作をする。
In a preferred embodiment, the voltage sensing circuit includes a source region of a first conductivity type coupled to a first operating voltage node, a drain region of a first conductivity type coupled to an output node, and between the source region and the drain region. a current channel region of a second conductivity type coupled to the first operating voltage node; and a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to the first input node. a field effect transistor; a source region of a second conductivity type coupled to a second input node; a drain region of a second conductivity type; a second field effect transistor coupled to the second input node between the source region and the drain region; a second field effect transistor having a current channel region of one conductivity type, and a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to the first input node; and a drain region of the second transistor. a source region of a second conductivity type coupled to the output node, a drain region of the second conductivity type coupled to the output node, and a current of the first conductivity type between the source region and the drain region coupled to the second input node. a third field effect transistor having a channel region and a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to a third input node; and a second conductivity transistor coupled to the second input node. a source region of a shape, a drain region of a second conductivity type coupled to the input node, a current channel region of a first conductivity type between the source region and the drain region and coupled to the second input node; A second area that is adjacent to but insulated from that area.
and a fourth field effect transistor having a gate electrode coupled to the operating voltage node.

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

第1図は、本発明により作られた電圧検出回路
の概略図である。第2図は、本発明により作られ
た電圧変換回路の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a voltage detection circuit made in accordance with the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a voltage conversion circuit made in accordance with the present invention.

好ましい実施例の説明 第1図には主としてPチヤネル電界効果トラン
ジスタ12およびNチヤネル電界効果トランジス
タ14からなる電圧検出回路10が示されてい
る。トランジスタ12は正供給電圧ノード16に
結合したP形ソース領域、ノード18に結合した
P形ドレイン領域、ソース領域とドレイン領域の
間にあつて正供給電圧ノード16に結合したN形
電流チヤネル領域、および電流チヤネル領域に隣
接しているがその領域から絶縁しており負供給電
圧ノード20に結合したゲート電極を有する。ト
ランジスタ14は入力ノード22に結合したN形
ソース領域、ノード18に結合したN形ドレイン
領域、ソース領域とドレイン領域との間にあつて
入力ノード22に結合したP形電流チヤネル領
域、および電流チヤネル領域に隣接しているがそ
の領域から絶縁しており負供給電圧ノード20に
結合したゲート電極を有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a voltage sensing circuit 10 consisting primarily of a P-channel field effect transistor 12 and an N-channel field effect transistor 14. As shown in FIG. Transistor 12 has a P-type source region coupled to positive supply voltage node 16, a P-type drain region coupled to node 18, an N-type current channel region between the source and drain regions and coupled to positive supply voltage node 16; and a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to a negative supply voltage node 20. Transistor 14 has an N-type source region coupled to input node 22, an N-type drain region coupled to node 18, a P-type current channel region between the source and drain regions and coupled to input node 22, and a current channel region coupled to input node 22. It has a gate electrode adjacent to but insulated from the region and coupled to a negative supply voltage node 20.

動作すると、正および負供給電圧ノード16お
よび20は、その間において+3〜+15ボルト程
度の電位差を生じさせることができる電源(図示
されていない)にそれぞれ結合される。従つて、
トランジスタ12はオン又は導通状態においてバ
イアスされ、それによりノード18を正供給電圧
の方向に充電する傾向を示す。
In operation, positive and negative supply voltage nodes 16 and 20 are each coupled to a power supply (not shown) that can create a potential difference therebetween on the order of +3 to +15 volts. Therefore,
Transistor 12 is biased in the on or conducting state, thereby tending to charge node 18 toward the positive supply voltage.

入力ノード22の電圧が供給電圧の範囲内にあ
る限りにおいては、トランジスタ14はオフ又は
非導通状態においてバイアスされ、それによりト
ランジスタ12がノード18を正供給電圧に充電
できるようにする。しかし、入力ノード22が少
なくともトランジスタ14のしきい値電圧だけ負
供給電圧を下回る入力信号に結合されると、トラ
ンジスタ14はオン又は導通状態においてバイア
スされ、それにより入力信号の電圧方向にノード
18を放電させる傾向がある。これらの条件下で
は、ノード18の電圧はトランジスタ12および
14の相対的飽和電流に応じて正供給電圧と入力
信号の電圧の間に落ちつく。
As long as the voltage at input node 22 is within the supply voltage range, transistor 14 is biased in an off or non-conducting state, thereby allowing transistor 12 to charge node 18 to the positive supply voltage. However, when input node 22 is coupled to an input signal that is below the negative supply voltage by at least the threshold voltage of transistor 14, transistor 14 is biased in an on or conducting state, thereby causing node 18 to move in the direction of the voltage of the input signal. There is a tendency to discharge. Under these conditions, the voltage at node 18 settles between the positive supply voltage and the voltage of the input signal depending on the relative saturation currents of transistors 12 and 14.

例えば、電流チヤネルの幅対長さの比率がトラ
ンジスタ12の場合が6/25、トランジスタ14
の場合が50/7とすると、トランジスタ14のオ
ン抵抗はトランジスタ12のオン抵抗よりかなり
小さくなるので、入力信号の電圧が負供給電圧を
十分に下回つてトランジスタ14がトランジスタ
12よりも多くの電流を伝導することができる場
合にはトランジスタ12両端の電圧低下はトラン
ジスタ14両端の電圧低下よりはるかに大きくな
る。従つて、ノード18の電圧は入力信号の電圧
にほぼ等しくなる。
For example, the width-to-length ratio of the current channel is 6/25 for transistor 12, and 6/25 for transistor 14.
If the case is 50/7, the on-resistance of transistor 14 is much smaller than the on-resistance of transistor 12, so that when the voltage of the input signal is sufficiently below the negative supply voltage, transistor 14 draws more current than transistor 12. , the voltage drop across transistor 12 will be much larger than the voltage drop across transistor 14. Therefore, the voltage at node 18 will be approximately equal to the voltage of the input signal.

一部の応用例においては、上記の例におけるノ
ード18の著しく不均衡なソースおよびシンク電
流は望ましくないかもしれない。図示されている
形では、トランジスタ12および14は上記の例
におけるよりもかなり小さくてよいかもしれな
い。という訳は、ノード18における結果的に生
じる電圧上昇は追加の利得段24および26を含
むことによつて補償されるからである。例えば、
−15ボルトの“設計(design)”入力信号を用い
ると、トランジスタ12および14の幅対長さ比
はそれぞれ8/15および25/10となるので、トラ
ンジスタ14のその結果生じるオン抵抗は尚トラ
ンジスタ12のオン抵抗より小さい。しかし、入
力信号が−15ボルトの場合には、ノード18の電
圧は約−8ボルトの範囲にある。この電圧スウイ
ング(swing)は利得段24によつて増大し、こ
の利得段24はトランジスタ12および14と同
じように接続されているがそれらのゲート電極は
ノード18に結合している第2チヤネル電界効果
トランジスタ28と第2Nチヤネル電界効果トラ
ンジスタ30を含む。例えば、トランジスタ28
および30の幅対長さ比としてそれぞれ30/6お
よび6/6を選択すると、利得段24のスイツチ
点は約0ボルトとなり、ノード32に生じる電圧
は正供給電圧と“設計”入力信号の電圧、即ち与
えられた例に対する−15ボルトの間でスウイング
する。しかし、トランジスタ28のオン抵抗はな
おトランジスタ30のオン抵抗より幾分小さいこ
とが認められるであろう。平衡電流が得られる一
方で利得段26によつて全電圧スウイングを保持
し、この利得段26はトランジスタ12および1
4とそれぞれ同じように接続されているがそれら
のゲート電極はノード32に結合されている第
3Pチヤネル電界効果トランジスタ34および第
3Nチヤネル電界効果トランジスタ36を含む。
トランジスタ34および36のそれぞれの従来の
幅対長さ比30/6および10/6を用いると、利得
段26のスイツチ点は正供給電圧と“設計”入力
信号の中ほどになり、ノード38に生じる電圧は
正供給電圧、即ち+5ボルトと“設計”入力信号
の電圧−15ボルトの間でスウイングする。更に、
ノード38のソースおよびシンク電流は同じにな
る。
In some applications, the significantly unbalanced source and sink currents at node 18 in the above example may be undesirable. In the illustrated form, transistors 12 and 14 may be much smaller than in the example above. This is because the resulting voltage increase at node 18 is compensated for by including additional gain stages 24 and 26. for example,
Using a -15 volt "design" input signal, the width-to-length ratios of transistors 12 and 14 are 8/15 and 25/10, respectively, so the resulting on-resistance of transistor 14 is still The on-resistance is smaller than that of 12. However, if the input signal is -15 volts, the voltage at node 18 will be in the range of approximately -8 volts. This voltage swing is increased by a gain stage 24 connected like transistors 12 and 14 but with their gate electrodes coupled to node 18 in a second channel field. It includes an effect transistor 28 and a second N-channel field effect transistor 30. For example, transistor 28
and 30 width-to-length ratios of 30/6 and 6/6, respectively, the switch point of gain stage 24 will be approximately 0 volts and the voltage developed at node 32 will be the voltage of the positive supply voltage and the "design" input signal. , i.e. swinging between -15 volts for the example given. However, it will be appreciated that the on-resistance of transistor 28 is still somewhat less than the on-resistance of transistor 30. A balanced current is obtained while maintaining the total voltage swing by a gain stage 26, which controls transistors 12 and 1.
4, respectively, but their gate electrodes are coupled to node 32.
3P channel field effect transistor 34 and
Includes a 3N channel field effect transistor 36.
Using conventional width-to-length ratios of 30/6 and 10/6 for transistors 34 and 36, respectively, the switch point of gain stage 26 will be midway between the positive supply voltage and the "design" input signal, and will be at node 38. The resulting voltage swings between the positive supply voltage, ie, +5 volts, and the voltage of the "design" input signal -15 volts. Furthermore,
The source and sink currents at node 38 will be the same.

第2図に示してあるのは、Pチヤネル電界効果
トランジスタ42および3個のNチヤネル電界効
果トランジスタ44,46および48からなる電
圧変換回路40である。トランジスタ42は正供
給電圧ノード50に結合したP形ソース領域、出
力ノード52に結合したP形ドレイン領域、、ソ
ース領域とドレイン領域の間にあつて正供給電圧
ノード50に結合したN形電流チヤネル領域、お
よび電流チヤネル領域に隣接しているがその領域
から絶縁されており第1入力ノード54に結合し
たゲート電極を有する。トランジスタ44は第2
入力ノード56に結合したN形ソース領域、N形
ドレイン領域、ソース領域とドレイン領域との間
にあつて第2入力ノード56に結合したP形電流
チヤネル領域、および電流チヤネル領域に隣接し
ているがその領域から絶縁されており第1入力ノ
ード54に結合したゲート電極を有する。トラン
ジスタ46はトランジスタ44のドレイン領域に
結合したN形ソース領域、、出力ノード52に結
合したN形ドレイン領域、ソース領域とドレイン
領域の間にあつて第2入力ノード56に結合した
P形電流チヤネル領域、および電流チヤネル領域
に隣接しているがその領域から絶縁しており第3
入力ノード58に結合したゲート電極を有する。
トランジスタ48は第2入力ノード56に結合し
たN形ソース領域、出力ノード52に結合したN
形ドレイン領域、ソース領域とドレイン領域の間
にあつて第2入力ノード56に結合したP形電流
チヤネル領域、および電流チヤネル領域に隣接し
ているがその領域から絶縁しており負供給電圧ノ
ード60に結合したゲート電極を有する。
Illustrated in FIG. 2 is a voltage conversion circuit 40 consisting of a P-channel field effect transistor 42 and three N-channel field effect transistors 44, 46 and 48. Transistor 42 has a P-type source region coupled to a positive supply voltage node 50, a P-type drain region coupled to an output node 52, and an N-type current channel between the source and drain regions and coupled to positive supply voltage node 50. a region, and a gate electrode adjacent to but insulated from the current channel region and coupled to a first input node 54. Transistor 44 is the second
an N-type source region coupled to input node 56; an N-type drain region; a P-type current channel region between the source and drain regions and coupled to second input node 56; and adjacent to the current channel region. is isolated from the region and has a gate electrode coupled to the first input node 54. Transistor 46 has an N-type source region coupled to the drain region of transistor 44, an N-type drain region coupled to an output node 52, and a P-type current channel between the source and drain regions and coupled to a second input node 56. a third region adjacent to but insulated from the current channel region;
It has a gate electrode coupled to input node 58 .
Transistor 48 has an N type source region coupled to a second input node 56 and an N type source region coupled to an output node 52.
a P-type current channel region between the source and drain regions and coupled to the second input node 56; and a negative supply voltage node 60 adjacent to but isolated from the current channel region. has a gate electrode coupled to the gate electrode.

動作すると、正および負供給電圧ノード50お
よび60はその間で+3〜+15ボルト程度の電位
差を生じさせることができる電源(図示されてい
ない)にそれぞれ結合する。第1動作モードで
は、第2入力ノード56は負供給電圧に結合し、
第3入力ノード58は正供給電圧に結合する。従
つて、トランジスタ46はオン又は導通状態でバ
イアスされ、トランジスタ48はオフ又は非導通
状態でバイアスされる。これらの状態の下ではト
ランジスタ42および44は第1入力ノード54
に関連してインバータを形成し、トランジスタ4
2は第1入力ノード54が負供給電圧に結合する
のに応答して出力ノード52を正供給電圧に充電
し、トランジスタ44は第1入力ノード54が正
供給電圧に結合するのに応答して出力ノード52
を負供給電圧に放電する。
In operation, positive and negative supply voltage nodes 50 and 60 are each coupled to a power supply (not shown) that can create a potential difference between as much as +3 to +15 volts therebetween. In a first mode of operation, second input node 56 is coupled to a negative supply voltage;
A third input node 58 is coupled to the positive supply voltage. Thus, transistor 46 is biased on or conducting and transistor 48 is biased off or non-conducting. Under these conditions transistors 42 and 44 connect to first input node 54.
forming an inverter in conjunction with the transistor 4
2 charges output node 52 to a positive supply voltage in response to first input node 54 coupling to the negative supply voltage, and transistor 44 charges output node 52 to a positive supply voltage in response to first input node 54 coupling to the positive supply voltage. Output node 52
discharges to the negative supply voltage.

第2動作モードでは、第2および第3入力ノー
ド56および58は、トランジスタ44および4
8の少なくともしきい値電圧だけは負供給電圧を
下回る制御電圧にそれぞれ結合する。従つて、ト
ランジスタ46はオフ又は非導通状態においてバ
イアスされ、トランジスタ48はオン又は導通状
態においてバアイスされる。これらの状態の下で
は、トランジスタ42および48は第1入力ノー
ド54に関連してインバータを形成し、トランジ
スタ42は第1入力ノード54が負供給電圧に結
合するのに対応して出力ノード52を正供給電圧
に充電するのに十分なほど強くなり、トランジス
タ48は第1入力ノード54が正供給電圧に結合
してオフ又は非導通状態においてトランジスタ4
2をバイアスさせるのに応答して出力ノード52
を制御電圧に放電できるようにする。
In a second mode of operation, second and third input nodes 56 and 58 are connected to transistors 44 and 4.
At least the threshold voltages of 8 are each coupled to a control voltage below the negative supply voltage. Thus, transistor 46 is biased in an off or non-conducting state and transistor 48 is biased in an on or conducting state. Under these conditions, transistors 42 and 48 form an inverter in conjunction with first input node 54 such that transistor 42 couples output node 52 to the negative supply voltage in response to first input node 54 being coupled to the negative supply voltage. Once the transistor 48 is strong enough to charge to the positive supply voltage, the first input node 54 is coupled to the positive supply voltage and the transistor 4 is in an off or non-conducting state.
2 in response to biasing the output node 52
can be discharged to a control voltage.

上述した電圧検出回路10の1つの用途は、通
常の供給電圧の範囲外の特徴的なプログラミング
電圧の特定の入力ピンへの結合を検出してそのプ
ログラミング論理を使用可能(enable)にするた
めに電気的にプログラム可能な固定メモリ
(EPROM)集積回路に用いることである。電圧
変換回路40は、電圧検出回路10と協動動作し
て語線選択機能を行うのに適している。この形で
は、電圧検出回路10はプログラミング電圧が第
2入力ノード56に結合しているか否かによつ
て、正供給電圧又はプログラミング電圧をトラン
ジスタ46のゲート電極に選択的に結合する。そ
れに応答して電圧変換回路40は、第2入力ノー
ド56からのプログラミング電圧を出力ノード5
2に結合した関連アレイ語線(ワード・ライン)
に選択的に結合させる。
One use of the voltage detection circuit 10 described above is to detect the coupling of a characteristic programming voltage outside the normal supply voltage range to a particular input pin to enable its programming logic. It is used in electrically programmable persistent memory (EPROM) integrated circuits. The voltage conversion circuit 40 is suitable for cooperating with the voltage detection circuit 10 to perform the word line selection function. In this manner, voltage detection circuit 10 selectively couples the positive supply voltage or programming voltage to the gate electrode of transistor 46 depending on whether a programming voltage is coupled to second input node 56 . In response, voltage conversion circuit 40 transfers the programming voltage from second input node 56 to output node 5.
Associated array word line (word line) connected to 2
selectively bind to.

前述した第1図及び第2図の動作説明は、次の
通りである。
The explanation of the operations shown in FIGS. 1 and 2 described above is as follows.

電圧検出回路10の(第1図)および電圧変換
回路40(第2図)は、電圧検出回路10の出力
ノード38を、電圧変換回路40の第3入力ノー
ド58に結合し、電圧検出回路10の入力ノード
22を電圧変換回路40の第2入力ノード56に
結合することにより、協同的に使用され得る。2
つの回路がこのように結合された場合、電圧変換
回路40のノード56と58にかかる電圧は、当
然電圧検出回路10のノード22および38と同
様に、共同作用的に変化する。電圧検出回路10
の入力ノード22および電圧変換回路40の第2
入力ノード56にかかる電圧が電源電圧の範囲内
である場合(すなわち、ノード20および60に
かかる電圧に等しいかそれより大きく、ノード1
6および50に等しいかそれより小さい場合)、
電圧変換回路40は上に説明した動作の第1モー
ドで作動する。電圧検出回路10の入力ノード2
2にかかる電圧が、負の電源電圧(ノード20と
60)より低い場合、電圧変換回路は、上に説明
した動作の第2モードで作動する。
Voltage detection circuit 10 (FIG. 1) and voltage conversion circuit 40 (FIG. 2) couple output node 38 of voltage detection circuit 10 to third input node 58 of voltage conversion circuit 40, and voltage detection circuit 10 can be used cooperatively by coupling the input node 22 of the voltage conversion circuit 40 to the second input node 56 of the voltage conversion circuit 40. 2
When the two circuits are coupled in this manner, the voltages across nodes 56 and 58 of voltage conversion circuit 40, as well as nodes 22 and 38 of voltage detection circuit 10, of course vary synergistically. Voltage detection circuit 10
and the second input node 22 of the voltage conversion circuit 40
If the voltage across input node 56 is within the supply voltage range (i.e., equal to or greater than the voltage across nodes 20 and 60, node 1
6 and 50),
Voltage conversion circuit 40 operates in the first mode of operation described above. Input node 2 of voltage detection circuit 10
If the voltage across 2 is less than the negative supply voltage (nodes 20 and 60), the voltage conversion circuit operates in the second mode of operation described above.

ノード54にかかる電圧とノード52にかかる
電圧の関係は、常に逆の関係である。電圧変換回
路40が、その第1動作モードで作動し、ノード
54が高い(より大きな正の電源電圧にほぼ等し
い)場合、ノード52にかかる電圧は低い。(よ
り大きな負の電源電圧にほぼ等しい)第1動作モ
ードにおいて、ノード54が高い場合、ノード5
2は、ノード22にかかる入力電圧にほぼ等し
い。それは、より大きな負の電源電圧より低い。
第2動作モードにおいては、ノード54が低い場
合、ノード52は高い。
The relationship between the voltage applied to node 54 and the voltage applied to node 52 is always an inverse relationship. When voltage conversion circuit 40 operates in its first mode of operation and node 54 is high (approximately equal to the larger positive supply voltage), the voltage across node 52 is low. In the first mode of operation (approximately equal to the larger negative supply voltage), if node 54 is high, then node 5
2 is approximately equal to the input voltage across node 22. It is lower than the larger negative supply voltage.
In the second mode of operation, when node 54 is low, node 52 is high.

上述した説明から、電圧検出回路10は負供給
電圧以下の電圧を有する入力信号が存在しない場
合には正供給電圧を出力として与え、前記入力信
号が存在する場合には入力信号自体を与えること
が判る。しかしその相補性の故に電圧検出回路1
0は、負供給電圧をノード22に結合し、正供給
電圧をノード20に結合し、入力信号をノード1
6に結合することによつて正供給電圧を上回る入
力信号を検出するのに容易に用いることができ
る。トランジスタの大きさが最後の例と同じであ
り“設計”入力信号が+20ボルトとすると、ノー
ド38の出力は入力信号が存在しない場合には負
供給電圧であり、入力信号が存在する場合には+
20ボルトの入力信号である。勿論電圧検出回路1
0のいずれの形も、従来の算法を適用してトラン
ジスタ12および14の大きさを選択することに
よつて、そしてもしトランジスタ26〜28およ
び34〜36が存在する場合にはそれらのトラン
ジスタの大きさを選択することによつて、選択さ
れた正および負供給電圧の範囲外にある異なる
“設計”入力信号に応答するようにすることがで
きる。
From the above description, it can be seen that the voltage detection circuit 10 provides a positive supply voltage as an output when there is no input signal having a voltage less than or equal to the negative supply voltage, and provides the input signal itself when said input signal is present. I understand. However, because of their complementarity, voltage detection circuit 1
0 couples the negative supply voltage to node 22, the positive supply voltage to node 20, and the input signal to node 1.
6 can be easily used to detect input signals above the positive supply voltage. Assuming the transistor size is the same as in the last example and the "design" input signal is +20 volts, the output of node 38 will be the negative supply voltage in the absence of an input signal and the negative supply voltage in the presence of an input signal. +
20 volt input signal. Of course voltage detection circuit 1
0 by selecting the sizes of transistors 12 and 14 and the sizes of transistors 26-28 and 34-36, if present, by applying conventional arithmetic. The selection of the voltage can be made responsive to different "design" input signals that are outside the range of the selected positive and negative supply voltages.

上記の説明から電圧変換回路40は、第2およ
び第3入力ノード56および58にそれぞれ印加
された信号が負供給電圧を下回らない場合には、
第1入力ノード54に印加される信号を介して選
択された正又は負供給電圧をその出力として与
え、前記信号が負供給電圧を下回る場合には正供
給電圧と第2および第3入力ノード56および5
8の電圧との間の電圧を与えることも判る。しか
し、電圧変換回路40は正供給電圧を上回る電圧
に変換するように容易に変形することができる。
From the above description, it is understood that voltage conversion circuit 40 will:
providing as its output a selected positive or negative supply voltage via a signal applied to a first input node 54 and a positive supply voltage and a second and third input node 56 when said signal is below the negative supply voltage; and 5
It can also be seen that a voltage between 8 and 8 is applied. However, voltage conversion circuit 40 can be easily modified to convert voltages above the positive supply voltage.

下記の請求の範囲に明示されているように、本
発明の精神および範囲を逸脱することなしに、上
述した好ましい実施例に対してその他の変更又は
変形を行つてもよい。
Other modifications or variations may be made to the preferred embodiments described above without departing from the spirit and scope of the invention, as set forth in the following claims.

JP50243783A 1982-07-06 1983-06-08 Voltage detection and conversion circuit Granted JPS59501242A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US395424 1982-07-06
US395958 1982-07-07
PCT/US1983/000905 WO1984000453A1 (en) 1982-07-06 1983-06-08 A voltage detecting and translating circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59501242A JPS59501242A (en) 1984-07-12
JPH0345932B2 true JPH0345932B2 (en) 1991-07-12

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5526799A (en) * 1978-06-23 1980-02-26 Rca Corp Circuit having twoopurpose terminal

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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