JPH04234216A - 低ダイナミック・インピーダンスの単一駆動レベルシフター - Google Patents

低ダイナミック・インピーダンスの単一駆動レベルシフター

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JPH04234216A
JPH04234216A JP3179723A JP17972391A JPH04234216A JP H04234216 A JPH04234216 A JP H04234216A JP 3179723 A JP3179723 A JP 3179723A JP 17972391 A JP17972391 A JP 17972391A JP H04234216 A JPH04234216 A JP H04234216A
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JP
Japan
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transistor
level shifter
single drive
inverter
drive signal
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Pending
Application number
JP3179723A
Other languages
English (en)
Inventor
Fabrizio Martignoni
ファビリジオ マルティグノニ
Claudio Diazzi
クラウディオ ディアッジィ
Albino Pidutti
アルビノ ピデュッティ
Fabio Vio
ファビオ ヴィオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SRL
Original Assignee
SGS Thomson Microelectronics SRL
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06Modifications for ensuring a fully conducting state
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • H03K17/041Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0412Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/04123Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低ダイナミック・イン
ピーダンスを有する単一駆動レベルシフターに関する。 一面では、本発明は、CMOS技術による集積形式で実
施することが適している単一駆動レベルシフターに関す
る。ほかの面では、本発明は、電力を集積回路へ送る電
力ステージを駆動する改良されたレベルシフターに係る
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】当該技術
分野に於いてレベルシフトを行う回路は、いくつか知ら
れている。これら既知の回路の大部分は、二重駆動、す
なわち、一般に逆の位相にある、二つのDMOS(ダブ
ル拡散MOS)であり、これは、電力ステージを駆動す
るインバータステージを駆動する双安定回路をセットあ
るいはリセットする。この種の回路の図例が図1に示さ
れており、抵抗性負荷14と16と、電圧制御ツェナー
ダイオード18と20とを備えた二つのDMOSトラン
ジスタ10と12は、フリップフロップ22のセットと
リセットの入力部を駆動し、その出力部は、図示されて
いない電力ステージのドライバ24を駆動する。
【0003】トランジスタ14と16は、どちらも、す
べての動作状態において電流を送るので、このタイプの
回路は、大きい半導体領域を占有しているほかに、望ま
しくない連続的電力消費を呈する。連続的電力消費を避
けるために、回路の変形が提案され、受動的負荷が、能
動的負荷に代わっているが、回路が一層複雑になり占有
面積の問題を悪化している。
【0004】二重駆動構造体のほかに、単一駆動回路が
提案されており、この場合、占有面積は減少しているが
、連続的電力消費のコストの点では、問題が残っている
。このタイプの回路の実施例は、図2に示されており、
負荷が、並列に配置された抵抗体28とツェナーダイオ
ード30とにより構成されており、DMOSトランジス
タ26は、パワートランジスタ34を駆動するインバー
タのドライバ32を駆動する。トランジスタ26により
発生した電流パルスにより、″スイッチ・オン″になる
が、″スイッチ・オフ″に関しては、トランジスタ26
のドレインの電圧増加、すなわち、ノードV2 に対す
るノードV1の電圧増加を待つことが必要である。この
電圧増加は、トランジスタ34のドレインとソースとの
間の寄生的コンデンサ36の放電によって制御され、こ
れにより、二重駆動回路に関して遅れが、特に″スイッ
チ・オン″の間に発生する。この遅れは、次のステージ
のスイッチングしきい値を減少するか、あるいは、負荷
の抵抗体または寄生的コンデンサを減少することにより
、低減することが出来る。
【0005】しかし、上記周知の回路は、ほかの、より
微妙な不利な点を有しており、これは、″スイッチ・オ
ン″において給電される構成要素への印加電圧が、急激
に傾斜してはならない装置の場合特に不利である。これ
らの回路において、電圧の傾斜dv/dtが過度に傾斜
しているとDMOSトランジスタの寄生的コンデンサに
電流が注入される。この電流は、負荷(能動的あるいは
受動的)を通過することにより、装置の早めのスイッチ
ング、すなわち、駆動信号がDMOSトランジスタへ到
着する前に、スイッチングが行われる。負荷への出力電
圧Vの挙動は、時間の関数として、図3に質的に示され
ており、点Aは、装置がスイッチされた時点を示し、点
Bは、駆動信号がDMOSへ送られた時点を示す。
【0006】装置の偽りの″スイッチ・オン″は、負荷
の抵抗値を減少することにより解消するが、その結果、
さらに電力消費が増加する。
【0007】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的は
、CMOS技術の集積された形式で実施するのに適した
新しいレベルシフターを提供することである。本発明の
ほかの目的は、電力を集積回路へ送る電力ステージを駆
動するのに特に適しているレベルシフターを提供するこ
とである。本発明のそのほかの目的は、単一のトランジ
スタを必要とし、低ダイナミック・インピーダンスを有
し、連続的な大きい電力消費と早めの″スイッチ・オン
″の現象とを防止するレベルシフターを提供することで
ある。
【0008】本発明は、上記及びほかの目的と利点を達
成するもので、これらのことは、単一駆動信号レベルシ
フターにより、次の説明から明らかになるであろう。こ
のレベルシフターは、ドレイン、ゲート、及びソースを
それぞれ有し、第1トランジスタがDMOSであり、第
2トランジスタがMOSトランジスタである第1と第2
のトランジスタと、前記トランジスタのゲートへ接続し
た信号源と、電圧源と、負荷要素とより成っている。前
記第1トランジスタは、前記負荷要素と互いに直列に前
記電圧源に接続され、前記第2トランジスタは、前記負
荷要素と並列に接続され、インバータは入力側と出力側
を有し、前記インバータの入力側は、前記負荷要素への
前記第1トランジスタの接続部へ接続し、駆動ステージ
は入力側と出力側を有し、前記駆動ステージの入力側は
、前記インバータの出力側へ接続され、前記第2トラン
ジスタのゲートは、前記インバータの出力側へ接続され
ている。
【0009】CMOS技術の集積された形式での実施に
適し、特に集積回路へ電力を供給する電力ステージを駆
動することに適している単一レベルシフターのこの好適
な実施例において、デジタル信号により駆動される単一
駆動DMOSトランジスタは、そのドレイン負荷として
負荷抵抗体を有し、ツェナーダイオードが負荷抵抗体と
並列に接続され、シフトされた出力信号が負荷抵抗体の
端末に発生する。DMOSトランジスタのドレインは、
インバータの入力側へ接続されている。第2トランジス
タは、負荷抵抗体と並列に配置されたPチャンネルトラ
ンジスタであり、Pチャンネルトランジスタのゲートは
、インバータの出力により駆動される。Pチャンネルト
ランジスタの抵抗は、負荷抵抗体よりかなり低い。イン
バータの出力側は、電力を集積回路へ供給する電力回路
を駆動する駆動回路の入力側へ接続されている。
【0010】本発明は、好適な実施例に関して非常に詳
細に説明されているが、これは例示に過ぎずこれに限定
されるものではない。
【0011】
【実施例】図4に示された、本発明によるレベルシフタ
ーにおいて、DMOSトランジスタ40は、デジタル信
号源42からデジタル信号を受信する。抵抗体44が、
トランジスタ40のドレイン負荷として働くように、D
MOSトランジスタ40と負荷抵抗44は、電圧基準接
地と高電圧源Vccとの間で、互いに直列に接続されて
いる。抵抗体44は、20KΩ程度の比較的高い値を有
している。DMOSトランジスタ40のドレインV1 
は、インバータ46を駆動し、インバータ46の出力は
、VccとV2 との間のフローティング電圧により給
電されたパワートランジスタ50を駆動するドライバー
・ステージを順次に駆動する。
【0012】Pチャンネルトランジスタは、抵抗体44
と並列に接続し、1KΩ程度の低導電抵抗を有するよう
に、大きさが設定されている。トランジスタ52のゲー
トは、インバータ46の出力により駆動される。ツェナ
ーダイオード54は、トランジスタ52と負荷抵抗体4
4とへ並列に接続されている。
【0013】DMOSトランジスタ40の入力ゲートに
デジタル信号がない場合、トランジスタ40は″オフ″
であり、そのドレインは高く、インバータ46の出力は
低い。従って、Pチャンネルトランジスタ52は、″オ
ン″である。デジタル信号源42が、インパルス電流を
DMOSトランジスタ40のゲートに加えると、トラン
ジスタ40のドレインの電圧は降下し、これにより、イ
ンバータ46の出力は上昇するようになり、Pチャンネ
ルトランジスタ52を″スイッチ・オフ″の状態に向っ
て誘導する。DMOSトランジスタ40の負荷のインピ
ーダンスは増加する傾向にあるので(トランジスタ52
の″スイッチ・オフ″により)、スイッチングを容易に
する正帰還がトリガーされて、DMOSトランジスタ4
0のドレインの電圧は減少し、インバータ46の出力は
増加するようになる。従って、パワートランジスタ50
は、″オン″に切換わり、これが″オン″であると、抵
抗体42を流れる低電流は、この状態を維持するのに十
分である。
【0014】図5は、DMOSトランジスタ40を流れ
る電流Iの質的挙動を、時間tの関数として示しており
、時点Cは、駆動信号が信号源42から送られた時点で
あり、時点Dは、スイッチングが完了した時点である。
【0015】次の″スイッチ・オフ″の場合、スイッチ
オフの時定数は、寄生的コンデンサ56により与えられ
る。しかし、この場合も、正帰還がトリガーされ、Pチ
ャンネルトランジスタ52の作動により、スイッチング
を加速する。
【0016】しかし、トランジスタ52は低抵抗であり
、抵抗値はその寸法により決定されるので、出力の導関
数dv/dtによる、抵抗による電圧降下は、パワート
ランジスタ50の早めの″スイッチ・オン″が発生しな
いように、制御することが出来る。
【0017】本発明の好適な実施例を説明したが、発明
的概念の範囲を逸脱しない、ほかの修正と変更が、採用
することが出来ることは、理解されよう。
【0018】すべての請求の範囲に記載された技術的特
徴に参照符号が付されているが、これらの参照符号は、
請求の範囲を分り易くするだけのためのものであって、
従って、この種の参照符号は、この例示による各要素の
範囲に少しも限定を与えるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の技術による、二重駆動レベルシフターの
回路図である。
【図2】従来技術の単一駆動レベルシフターの回路図で
ある。
【図3】従来技術のレベルシフターの不利な点を示すに
役立つグラフである。
【図4】本発明の好適な実施例による単一駆動レベルシ
フターの回路図である。
【図5】図4の回路の駆動トランジスタを流れる電流の
挙動を示すグラフである。
【符号の説明】
44…負荷抵抗                  
  40…DMOSトランジスタ 46…インバータ                 
 48…駆動ステージ 50…電力ステージ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ドレイン、ゲート、及びソースをそれ
    ぞれ有し、第1トランジスタがDMOSトランジスタ(
    40)であり、第2トランジスタがMOSトランジスタ
    (52)である前記の第1と第2のトランジスタと、信
    号源が前記第1トランジスタのゲートへ接続されている
    前記信号源と、電圧源と、負荷要素(44)とより成り
    、前記第1トランジスタが互いに直列に負荷要素へまた
    前記電圧源と接続され、前記第2トランジスタが前記負
    荷要素と並列に接続され、インバータ(46)が入力側
    と出力側とを有し、前記インバータの入力側が前記負荷
    要素への前記第1トランジスタの接続部へ接続され、駆
    動ステージが前記インバータの出力側へ接続され、前記
    第2トランジスタのゲートが前記インバータの出力側へ
    接続されていることを特徴とする単一駆動信号レベルシ
    フター。
  2. 【請求項2】  請求項1に記載の単一駆動信号レベル
    シフターと、電力を集積回路へ供給する電力ステージと
    より成り、前記電力ステージが入力側を有し、前記電力
    ステージの入力側が前記駆動ステージの出力側へ接続さ
    れていることを特徴とする回路。
  3. 【請求項3】  前記負荷要素が前記第1トランジスタ
    のドレインと前記電圧源との間に接続されていることを
    特徴とする請求項1に記載の単一駆動信号レベルシフタ
    ー。
  4. 【請求項4】  前記第2トランジスタがPチャンネル
    であり、前記Pチャンネルトランジスタのドレインが、
    前記第1トランジスタのドレインへ接続されていること
    を特徴とする前記請求項の一つの請求項に記載の単一駆
    動信号レベルシフター。
  5. 【請求項5】  さらに、前記負荷要素と並列に接続し
    たツェナーダイオード(54)より成ることを特徴とす
    る前記請求項の一つの請求項に記載の単一駆動信号レベ
    ルシフター。
  6. 【請求項6】  前記負荷要素が負荷抵抗体(44)で
    あることを特徴とする前記請求項のうちの一つの請求項
    に記載の単一駆動信号レベルシフター。
  7. 【請求項7】  前記信号源が時間制御された信号を前
    記第1トランジスタのゲートへ送ることを特徴とする前
    記請求項のうちの一つの請求項に記載の単一駆動信号レ
    ベルシフター。
  8. 【請求項8】  CMOS技術の集積された形式で実施
    されることを特徴とする前記請求項のうちの一つの請求
    項に記載の単一駆動信号レベルシフター。
  9. 【請求項9】  前記第2トランジスタが前記負荷抵抗
    体よりも著しく低い抵抗を有することを特徴とする前記
    請求項のうちの一つの請求項に記載の単一駆動信号レベ
    ルシフター。
  10. 【請求項10】  前記請求項のうちの一つの請求項に
    記載の単一駆動信号レベルシフターと、ドレイン、ソー
    ス、及びゲートを有するパワートランジスタとより成り
    、前記パワートランジスタのゲートが前記駆動ステージ
    の出力側へ接続されていることを特徴とする回路。
JP3179723A 1990-07-27 1991-07-19 低ダイナミック・インピーダンスの単一駆動レベルシフター Pending JPH04234216A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT21086A/90 1990-07-27
IT02108690A IT1243691B (it) 1990-07-27 1990-07-27 Traslatore di livello a transistore singolo, con bassa impedenza dinamica, in tecnologia cmos

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JPH04234216A true JPH04234216A (ja) 1992-08-21

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US (1) US5160854A (ja)
EP (1) EP0468209B1 (ja)
JP (1) JPH04234216A (ja)
KR (1) KR920003703A (ja)
DE (1) DE69112153T2 (ja)
IT (1) IT1243691B (ja)

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