JPH0429250B2 - - Google Patents

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JPH0429250B2
JPH0429250B2 JP62243036A JP24303687A JPH0429250B2 JP H0429250 B2 JPH0429250 B2 JP H0429250B2 JP 62243036 A JP62243036 A JP 62243036A JP 24303687 A JP24303687 A JP 24303687A JP H0429250 B2 JPH0429250 B2 JP H0429250B2
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transistor
pmos transistor
high voltage
drain
gate
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レベルシフト回路、特に高電圧レベ
ルシフト回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to level shifting circuits, and particularly to high voltage level shifting circuits.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

低電圧制御回路により高電圧出力を制御する高
電圧集積回路は、デイスプレイ駆動用やプリンタ
駆動用として重要である。そのなかでも、出力回
路がCMOS形式になつているものは、高速性・
低消費電力性が期待され、特に有望である。
High-voltage integrated circuits that control high-voltage output using low-voltage control circuits are important for driving displays and printers. Among them, those whose output circuit is in CMOS format are high-speed and
It is expected to have low power consumption and is particularly promising.

第3図は、高電圧のCMOSフリツプフロツ
プ・レベルシフト回路で、高電圧CMOS出力回
路を制御している例を示している。この高電圧
CMOS回路は高電圧レベルシフト回路15と高
電圧CMOS出力回路2からなり、制御信号入力
端子3と反転制御信号入力端子4を備えている。
また、11は正の高電圧印加端子、12は基準電
位印加端子である。高電圧レベルシフト回路15
は、高耐圧PMOSトランジスタ5,6と高耐圧
NMOSトランジスタ7,8から構成され、第3
図に示されるように高電圧CMOSフリツプフロ
ツプを形成している。高電圧CMOS出力回路2
は、高耐圧PMOSトランジスタ9と高耐圧
NMOSトランジスタ10から構成される高電圧
インバータである。制御信号は、制御信号入力端
子3を介して高耐圧NMOSトランジスタ8と高
耐圧NMOSトランジスタ10のゲートに印加さ
れる。反転制御信号は反転制御信号入力端子4を
介して高耐圧NMOSトランジスタ7のゲートに
印加される。レベルシフトされた制御信号は、高
耐圧PMOSトランジスタ5のドレインから取り
出され、高耐圧PMOSトランジスタ9のゲート
に印加される。
FIG. 3 shows an example in which a high voltage CMOS flip-flop level shift circuit controls a high voltage CMOS output circuit. This high voltage
The CMOS circuit consists of a high voltage level shift circuit 15 and a high voltage CMOS output circuit 2, and is provided with a control signal input terminal 3 and an inverted control signal input terminal 4.
Further, 11 is a positive high voltage application terminal, and 12 is a reference potential application terminal. High voltage level shift circuit 15
are high voltage PMOS transistors 5 and 6 and high voltage
Consisting of NMOS transistors 7 and 8, the third
As shown in the figure, a high voltage CMOS flip-flop is formed. High voltage CMOS output circuit 2
is a high-voltage PMOS transistor 9 and a high-voltage
This is a high voltage inverter composed of an NMOS transistor 10. The control signal is applied to the gates of the high voltage NMOS transistor 8 and the high voltage NMOS transistor 10 via the control signal input terminal 3. The inverted control signal is applied to the gate of the high voltage NMOS transistor 7 via the inverted control signal input terminal 4. The level-shifted control signal is taken out from the drain of the high voltage PMOS transistor 5 and applied to the gate of the high voltage PMOS transistor 9.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、上述した従来のMOSトランジスタを
用いるレベルシフト回路の場合、ホツトキヤリア
の注入効果によるMOSトランジスタ特性の劣化
の不都合があり、特に高電圧レベルシフト回路で
はこの問題が大きい。
However, in the case of the above-mentioned level shift circuit using the conventional MOS transistor, there is a disadvantage that the MOS transistor characteristics deteriorate due to the injection effect of hot carriers, and this problem is particularly serious in a high voltage level shift circuit.

すなわち、第3図の高電圧レベルシフト回路1
5を用いた場合、高耐圧PMOSトランジスタ5,
6,9のゲートには、基準電位と高電圧との間で
振幅する信号が加わる。例えば、高電圧印加端子
に200Vを印加し、基準電位を0Vとすると、高耐
圧PMOSトランジスタ5,6,9のゲートには、
振幅200Vの信号が加わることになる。そのため、
低電圧制御信号が印加される高耐圧NMOSトラ
ンジスタ7,8,10等のゲート酸化膜厚より
も、高耐圧PMOSトランジスタ5,6,9のゲ
ート酸化膜厚は、高振幅電圧に耐えられるように
厚くすることが必要となる。しかしながら、ゲー
ト酸化膜厚を厚くすると、トランジスタの製造工
程が複雑になるうえに、閾値電圧が増大する。ま
た、トランジスタがオフからオンへと変わる遷移
領域も増大し、オン・オフ特性が劣化する。そこ
で、ゲート酸化膜厚は、むやみに厚くできない。
そのため、トランジスタのゲートにより誘起され
る電界は、低電圧回路に用いられているトランジ
スタのゲートにより誘起される電界よりも大きく
なる。高ゲート電界下でMOSトランジスタを長
時間動作させると、ホツトキヤリアがゲート酸化
膜中に注入され、閾値電圧の変化やキヤリア移動
度の低下を発生させることが知られている。第3
図の高電圧レベルシフト回路15では、このホツ
トキヤリアの注入効果によるMOSトランジスタ
特性の劣化が高耐圧PMOSトランジスタ5,6,
9で発生する。
That is, the high voltage level shift circuit 1 in FIG.
5, high voltage PMOS transistor 5,
A signal that swings between a reference potential and a high voltage is applied to gates 6 and 9. For example, if 200V is applied to the high voltage application terminal and the reference potential is 0V, the gates of the high voltage PMOS transistors 5, 6, and 9 will be
A signal with an amplitude of 200V will be added. Therefore,
The gate oxide film thicknesses of the high voltage PMOS transistors 5, 6, and 9 are designed to withstand high amplitude voltages, compared to the gate oxide film thicknesses of the high voltage NMOS transistors 7, 8, and 10 to which low voltage control signals are applied. It is necessary to make it thicker. However, increasing the thickness of the gate oxide film not only complicates the manufacturing process of the transistor but also increases the threshold voltage. Furthermore, the transition region where the transistor changes from off to on increases, and the on/off characteristics deteriorate. Therefore, the thickness of the gate oxide film cannot be increased unnecessarily.
Therefore, the electric field induced by the gate of the transistor is larger than the electric field induced by the gate of a transistor used in a low voltage circuit. It is known that when a MOS transistor is operated for a long time under a high gate electric field, hot carriers are injected into the gate oxide film, causing a change in threshold voltage and a decrease in carrier mobility. Third
In the high voltage level shift circuit 15 shown in the figure, the deterioration of the MOS transistor characteristics due to the hot carrier injection effect is caused by the high voltage PMOS transistors 5, 6,
Occurs at 9.

本発明は、前記の問題点を解決し、レベルシフ
ト後の信号レベルを任意に選択可能とし、ホツト
キヤリア注入効果によるトランジスタ特性の劣化
がない、薄いゲート酸化膜厚を有する高耐圧
MOSトランジスタを使用することが可能なレベ
ルシフト回路を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, makes it possible to arbitrarily select the signal level after level shift, eliminates deterioration of transistor characteristics due to hot carrier injection effect, and has a high breakdown voltage with a thin gate oxide film thickness.
The present invention aims to provide a level shift circuit that can use MOS transistors.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1の発明のレベルシフト回路は、 第1のPMOSトランジスタと、 この第1のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線された第2のNMOSトラ
ンジスタと、 前記第1のPMOSトランジスタのソースと自
己のソースとが結線されて正の電源電圧が印加さ
れる第3のPMOSトランジスタと、 この第3のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線され、前記第2のNMOS
トランジスタのソースと自己のソースとが結線さ
れて基準電位が印加される第4のNMOSトラン
ジスタと、 アノードが前記第3のPMOSトランジスタの
ドレインに、カソードが前記第1のPMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第1のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第1のツエナーダイオードのカソー
ドに、他端が前記第1のPMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第1の抵抗と、 アノードが前記第1のPMOSトランジスタの
ドレインに、カソードが前記第3のPMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第2のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第2のツエナーダイオードのカソー
ドに、他端が前記第3のPMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第2の抵抗とを有
し、 前記第2のNMOSトランジスタのゲートに信
号を入力し、前記第4のNMOSトランジスタの
ゲートに反転信号を入力し、、前記第1のツエナ
ーダイオードのカソードまたは第2のツエナーダ
イオーの少なくともどちらか一方から信号を出力
することを特徴としている。
The level shift circuit of the first invention includes a first PMOS transistor, a second NMOS transistor whose own drain is connected to the drain of the first PMOS transistor, and a second NMOS transistor whose own drain is connected to the drain of the first PMOS transistor. A third PMOS transistor is connected to the source of the third PMOS transistor to which a positive power supply voltage is applied, and the drain of the third PMOS transistor is connected to the drain of the third PMOS transistor,
a fourth NMOS transistor to which the source of the transistor and its source are connected and a reference potential is applied; the anode is connected to the drain of the third PMOS transistor, and the cathode is connected to the gate of the first PMOS transistor. a first resistor having one end connected to the cathode of the first Zener diode and the other end connected to the source of the first PMOS transistor; an anode connected to the first PMOS transistor; a second Zener diode whose cathode is connected to the drain of the transistor and the gate of the third PMOS transistor; one end is connected to the cathode of the second Zener diode and the other end is connected to the source of the third PMOS transistor. a second resistor connected to each of the transistors, a signal is input to the gate of the second NMOS transistor, an inverted signal is input to the gate of the fourth NMOS transistor, and a second resistor is connected to the first Zener diode. A signal is output from at least one of the cathode of the second Zener diode and the second Zener diode.

第2の発明のレベルシフト回路は、 第1のPMOSトランジスタと、 この第1のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線された第2のNMOSトラ
ンジスタと、 前記第1のPMOSトランジスタのソースと自
己のソースとが結線されて基準電位が印加される
第3のPMOSトランジスタと、 この第3のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線され、前記第2のNMOS
トランジスタのソースと自己のソースとが結線さ
れて負の電源電圧が印加される第4のNMOSト
ランジスタと、 カソードが前記第4のNMOSトランジスタの
ドレインに、アノードが前記第2のPMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第1のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第1のツエナーダイオードのアノー
ドに、他端が前記第2のNMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第1の抵抗と、 カソードが前記第2のNMOSトランジスタの
ドレインに、アノードが前記第4のNMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第2のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第2のツエナーダイオードのアノー
ドに、他端が前記第4のNMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第2の抵抗とを有
し、 前記第1のPMOSトランジスタのゲートに信
号を入力し、前記第3のPMOSトランジスタの
ゲートに反転信号を入力し、前記第1のツエナー
ダイオードのアノードまたは第2のツエナーダイ
オードの少なくともどちらか一方から信号を出力
することを特徴としている。
The level shift circuit of the second invention includes a first PMOS transistor, a second NMOS transistor whose own drain is connected to the drain of the first PMOS transistor, and a second NMOS transistor whose own drain is connected to the drain of the first PMOS transistor. A third PMOS transistor is connected to the source of the third PMOS transistor and a reference potential is applied thereto, and the drain of the third PMOS transistor is connected to the drain of the third PMOS transistor,
a fourth NMOS transistor to which the source of the transistor and its own source are connected and a negative power supply voltage is applied; a cathode is connected to the drain of the fourth NMOS transistor, and an anode is connected to the gate of the second PMOS transistor. a first Zener diode connected to each other; a first resistor having one end connected to the anode of the first Zener diode and the other end connected to the source of the second NMOS transistor; and a cathode connected to the second NMOS transistor. a second Zener diode whose anode is connected to the drain of the NMOS transistor, and whose anode is connected to the gate of the fourth NMOS transistor; one end is connected to the anode of the second Zener diode, and the other end is connected to the fourth NMOS transistor. and a second resistor connected to the sources of the first Zener transistor, inputs a signal to the gate of the first PMOS transistor, inputs an inverted signal to the gate of the third PMOS transistor, and inputs a signal to the gate of the first Zener transistor. It is characterized in that a signal is output from at least one of the anode of the diode and the second Zener diode.

〔作 用〕[Effect]

第1の発明は、第1と第2のツエナーダイオー
ド、および、第1と第2の抵抗を付加したレベル
シフト回路である。第1の発明では、第2のツエ
ナーダイオードは、そのアノードを第1の
PMOSトランジスタのドレインに、カソードを
第2の抵抗の一端に結線し、第2の抵抗の他端は
第1のPMOSトランジスタのソースに結線する。
第1のツエナーダイオードは、そのアノードを第
3のPMOSトランジスタのドレインに、カソー
ドを第1の抵抗の一端に結線し、第1の抵抗の他
端は第3のPMOSトランジスタのソースに結線
する。
The first invention is a level shift circuit that includes first and second Zener diodes and first and second resistors. In the first invention, the second Zener diode has its anode connected to the first
The cathode of the drain of the PMOS transistor is connected to one end of a second resistor, and the other end of the second resistor is connected to the source of the first PMOS transistor.
The first Zener diode has its anode connected to the drain of the third PMOS transistor, its cathode connected to one end of the first resistor, and the other end of the first resistor connected to the source of the third PMOS transistor.

このレベルシフト回路は、基本的に、フリツプ
フロツプ動作を行う。フリツプフロツプ動作にお
いて、各ツエナーダイオードのカソードの電圧
は、その降伏電圧にクランプされ、これらカソー
ドが結線されているトランジスタのゲート電圧
は、ツエナーダイオードの降伏電圧以下には降下
しない。そのため、上述のトランジスタのゲート
には電源電圧値に比し小さな振幅の信号しか印加
されず、ホツトキヤリアの注入効果は生じず、従
つて、高電圧レベルシフト回路の場合であつて
も、ホツトキヤリアによる特性の劣化は発生しな
い。
This level shift circuit basically performs a flip-flop operation. In flip-flop operation, the voltage at the cathode of each Zener diode is clamped to its breakdown voltage, and the gate voltage of the transistor to which these cathodes are connected does not fall below the breakdown voltage of the Zener diode. Therefore, only a signal with a small amplitude compared to the power supply voltage value is applied to the gate of the transistor described above, and no hot carrier injection effect occurs. Therefore, even in the case of a high voltage level shift circuit, the characteristics due to hot carriers No deterioration occurs.

更に、電源電圧とは独立に、ゲートに印加する
電圧を設定することも可能となる。
Furthermore, it is also possible to set the voltage applied to the gate independently of the power supply voltage.

上記においては、第1の発明について、その作
用を説明したが、第2の発明については、負の電
圧レベルシフトする回路であり、その作用は上記
の説明と同様である。
In the above, the operation of the first invention has been explained, but the second invention is a circuit that shifts a negative voltage level, and its operation is the same as the above explanation.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は第1の発明の一実施例を示している。
第3図と同様、1は高電圧レベルシフト回路、2
は高電圧CMOS出力回路、3は制御信号入力端
子、4は反転制御信号入力端子、11は正の高電
圧印加端子、12は基準電位印加端子である。
FIG. 1 shows an embodiment of the first invention.
As in Fig. 3, 1 is a high voltage level shift circuit, 2
1 is a high voltage CMOS output circuit, 3 is a control signal input terminal, 4 is an inverted control signal input terminal, 11 is a positive high voltage application terminal, and 12 is a reference potential application terminal.

高電圧CMOS出力回路2は、高耐圧PMOSト
ランジスタ9と高耐圧NMOSトランジスタ10
から構成される高電圧インバータである。
The high voltage CMOS output circuit 2 includes a high voltage PMOS transistor 9 and a high voltage NMOS transistor 10.
This is a high voltage inverter consisting of

高電圧レベルシフト回路1は、高耐圧PMOS
トランジスタ5,6、高耐圧NMOSトランジス
タ7,8、ツエナーダイオード13,14、およ
び、抵抗16,17から構成され、第1図に示さ
れるように高電圧CMOSフリツプフロツプを形
成している。
High voltage level shift circuit 1 is a high voltage PMOS
It is composed of transistors 5 and 6, high voltage NMOS transistors 7 and 8, Zener diodes 13 and 14, and resistors 16 and 17, forming a high voltage CMOS flip-flop as shown in FIG.

すなわち、第1の高耐圧PMOSトランジスタ
6のドレインと第2の高耐圧NMOSトランジス
タ8のドレインとが結線され、第3の高耐圧
PMOSトランジスタ5のドレインと第4の高耐
圧NMOSトランジスタ7のドレインとが結線さ
れ、第1の高耐圧PMOSトランジスタ6のソー
スと、第3の高耐圧PMOSトランジスタ5のソ
ースとが結線されて、正の電源電圧が印加され、
第2の高耐圧NMOSトランジスタ8のソースと、
第4の高耐圧NMOSトランジスタ7のソースと
が結線されて、基準電位が印加され、第1のツエ
ナーダイオード14のアノードが、第3の高耐圧
PMOSトランジスタ5のドレインに、そのカソ
ードが、第1の抵抗17のー端に結線され、第1
の抵抗17の他端は第1の高耐圧PMOSトラン
ジスタ6のソースに結線され、第2のツエナーダ
イオード13のアノードが、第1の高耐圧
PMOSトランジスタ6のドレインに、そのカソ
ードが、第2の抵抗16の一端に結線され、第2
の抵抗16の他端は第3の高耐圧PMOSトラン
ジスタ5のソースに結線され、第1の高耐圧
PMOSトランジスタ6のゲートが第1のツエナ
ーダイオード14のカソードに結線され、第3の
高耐圧PMOSトランジスタ5のゲートが第2の
ツエナーダイオード13のカソードに結線されて
おり、第2の高耐圧NMOSトランジスタ8のゲ
ートに信号を、第4の高耐圧NMOSトランジス
タ7のゲートに反転信号を入力するようにしてい
る。すなわち、制御信号は、高耐圧NMOSトラ
ンジスタ8と高耐圧NMOSトランジスタ10の
ゲートに印加される。反転制御信号は高耐圧
NMOSトランジスタ7のゲートに印加される。
レベルシフトされた制御信号は、ツエナーダイオ
ード14のカソードから取り出され、高耐圧
PMOSトランジスタ9のゲートに印加される。
That is, the drain of the first high voltage PMOS transistor 6 and the drain of the second high voltage NMOS transistor 8 are connected, and the third high voltage
The drain of the PMOS transistor 5 and the drain of the fourth high voltage NMOS transistor 7 are connected, the source of the first high voltage PMOS transistor 6 and the source of the third high voltage PMOS transistor 5 are connected, and the positive A power supply voltage of
the source of the second high voltage NMOS transistor 8;
The source of the fourth high-voltage NMOS transistor 7 is connected to apply a reference potential, and the anode of the first Zener diode 14 is connected to the source of the third high-voltage NMOS transistor 7.
The drain and cathode of the PMOS transistor 5 are connected to the negative end of the first resistor 17, and the first
The other end of the resistor 17 is connected to the source of the first high voltage PMOS transistor 6, and the anode of the second Zener diode 13 is connected to the first high voltage PMOS transistor 6.
The drain of the PMOS transistor 6 and its cathode are connected to one end of the second resistor 16, and the second
The other end of the resistor 16 is connected to the source of the third high voltage PMOS transistor 5, and the other end of the resistor 16 is connected to the source of the third high voltage PMOS transistor 5.
The gate of the PMOS transistor 6 is connected to the cathode of the first Zener diode 14, the gate of the third high voltage PMOS transistor 5 is connected to the cathode of the second Zener diode 13, and the second high voltage NMOS transistor A signal is input to the gate of the fourth high-voltage NMOS transistor 7, and an inverted signal is input to the gate of the fourth high-voltage NMOS transistor 7. That is, the control signal is applied to the gates of the high voltage NMOS transistor 8 and the high voltage NMOS transistor 10. Inversion control signal has high voltage resistance
Applied to the gate of NMOS transistor 7.
The level-shifted control signal is taken out from the cathode of the Zener diode 14 and
Applied to the gate of PMOS transistor 9.

第1図の高電圧レベルシフト回路1のツエナー
ダイオード13,14は、その耐圧が印加される
高電圧よりも低いものを用いる。そして、前述の
ように、ツエナーダイオード14のカソードから
レベルシフトした信号を取り出し、高耐圧
PMOSトランジスタ9のゲートに印加する。第
1図の高耐圧レベルシフト回路1は、基本的に、
高電圧フリツプフロツプ動作を行う。例えば、高
耐圧PMOSトランジスタ5がオフ、高耐圧
NMOSトランジスタ7がオンの場合には、ツエ
ナーダイオード14のカソードの電圧は、その降
伏電圧にクランプされる。また、その場合に高耐
圧NMOSトランジスタ7に流れる電流値は、抵
抗17の抵抗値によつて決定される。すなわち、
高耐圧PMOSトランジスタ5,6のゲート電圧
は、ツエナーダイオード13,14の降伏電圧以
下には降下しない。そのため、ツエナーダイオー
ド13,14の降伏電圧をホツトキヤリアの注入
効果が起きない電圧に設定しておけば、高電圧
PMOSトランジスタ5,6,9にはホツトキヤ
リアによる特性の劣化は発生しない。さらに、電
源電圧とは独立に、高電圧PMOSトランジスタ
5,6,9のゲートに印加する電圧を設定するこ
とが可能となる。
The Zener diodes 13 and 14 of the high voltage level shift circuit 1 shown in FIG. 1 are those whose withstand voltage is lower than the high voltage applied. Then, as mentioned above, the level-shifted signal is taken out from the cathode of the Zener diode 14, and the high-voltage
It is applied to the gate of PMOS transistor 9. The high voltage level shift circuit 1 shown in FIG. 1 basically has the following features:
Performs high voltage flip-flop operation. For example, high voltage PMOS transistor 5 is off, high voltage
When the NMOS transistor 7 is on, the voltage at the cathode of the Zener diode 14 is clamped to its breakdown voltage. Further, in this case, the value of current flowing through the high voltage NMOS transistor 7 is determined by the resistance value of the resistor 17. That is,
The gate voltage of the high voltage PMOS transistors 5 and 6 does not drop below the breakdown voltage of the Zener diodes 13 and 14. Therefore, if the breakdown voltage of the Zener diodes 13 and 14 is set to a voltage that does not cause the hot carrier injection effect, high voltage
The characteristics of the PMOS transistors 5, 6, and 9 do not deteriorate due to hot carriers. Furthermore, it becomes possible to set the voltage applied to the gates of the high voltage PMOS transistors 5, 6, and 9 independently of the power supply voltage.

更に、具体的に述べると、例えば、正の高電圧
印加端子11に200Vを印加し、基準電位印加端
子12には0Vを印加し、ツエナーダイオード1
3,14の降伏電圧は180Vに設定した場合を考
える。その場合、高耐圧PMOSトランジスタ5,
6,9のゲートには、200Vと180Vの間で振幅す
る信号が印加される。高耐圧PMOSトランジス
タ5,6,9のソース電位は200Vであるから、
ゲートには実効的には20V振幅の信号しか印加さ
れない。そのため、高耐圧PMOSトランジスタ
5,6,9にはホツトキヤリアの注入効果が生じ
ない。また、ゲート酸化膜厚は、印加する高電圧
にかかわらず薄くすることが可能となる。
More specifically, for example, 200V is applied to the positive high voltage application terminal 11, 0V is applied to the reference potential application terminal 12, and the Zener diode 1
Consider the case where the breakdown voltage of 3 and 14 is set to 180V. In that case, high voltage PMOS transistor 5,
A signal having an amplitude between 200V and 180V is applied to gates 6 and 9. Since the source potential of high voltage PMOS transistors 5, 6, and 9 is 200V,
Effectively, only a signal with an amplitude of 20V is applied to the gate. Therefore, no hot carrier injection effect occurs in the high voltage PMOS transistors 5, 6, and 9. Further, the gate oxide film thickness can be made thin regardless of the high voltage applied.

なお、第1図の実施例では、レベルシフトされ
た信号は、ツエナーダイオード14のカソードだ
けから取り出すように説明したが、出力回路の形
式に応じて、レベルシフトされた反転信号が必要
な場合には、ツエナーダイオード13のカソード
から取り出す。すなわち、第1のツエナーダイオ
ード14のカソード、または、第2のツエナーダ
イオード13のカソードの少なくともどちらか一
方から信号を出力する構成でよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, it has been explained that the level-shifted signal is extracted only from the cathode of the Zener diode 14, but depending on the format of the output circuit, if a level-shifted inverted signal is required. is taken out from the cathode of the Zener diode 13. That is, the configuration may be such that a signal is output from at least one of the cathode of the first Zener diode 14 and the cathode of the second Zener diode 13.

更に、レベルシフトされた信号とレベルシフト
された反転信号の両方が必要な場合には、ツエナ
ーダイオード13,14の両方のカソードから信
号を取り出せばよい。
Furthermore, if both a level-shifted signal and a level-shifted inverted signal are required, the signals can be taken out from both cathodes of the Zener diodes 13 and 14.

第2図は第2の発明の一実施例を示している。
第2図の構成の場合は、高電圧レベルシフト回路
1、高電圧CMOS出力回路2、制御信号入力端
子3、反転制御信号入力端子4、負の高電圧印加
端子18、基準電位印加電子12を備えている。
FIG. 2 shows an embodiment of the second invention.
In the case of the configuration shown in FIG. 2, a high voltage level shift circuit 1, a high voltage CMOS output circuit 2, a control signal input terminal 3, an inverted control signal input terminal 4, a negative high voltage application terminal 18, and a reference potential application electron 12 are connected. We are prepared.

高電圧レベルシフト回路1は、基準電位印加端
子12に結線された高耐圧PMOSトランジスタ
5,6、負の高電圧印加端子18に結線された高
耐圧NMOSトランジスタ7,8、ツエナーダイ
オード13,14、および、抵抗16,17から
構成され、第2図に示されるように高電圧
CMOSフリツプフロツプを形成している。
The high voltage level shift circuit 1 includes high voltage PMOS transistors 5 and 6 connected to a reference potential application terminal 12, high voltage NMOS transistors 7 and 8 connected to a negative high voltage application terminal 18, Zener diodes 13 and 14, and resistors 16 and 17, and as shown in FIG.
It forms a CMOS flip-flop.

すなわち、第1の高耐圧PMOSトランジスタ
6のドレインと第2の高耐圧NMOSトランジス
タ8のドレインとが結線され、第3の高耐圧
PMOSトランジスタ5のドレインと第4の高耐
圧NMOSトランジスタ7のドレインとが結線さ
れ、第1の高耐圧PMOSトランジスタ6のソー
スと、第3のPMOSトランジスタ5のソースと
が結線されて、基準電位が印加され、前記第2の
高耐圧NMOSトランジスタ8のソースと、第4
の高耐圧NMOSトランジスタ7のソースとが結
線されて、負の電源電圧が印加され、第1のツエ
ナーダイオード14のカソードが、第4の高耐圧
NMOSトランジスタ7のドレインに、そのアノ
ードが、第1の抵抗17の一端に結線され、第1
の抵抗17の他端は第2の高耐圧NMOSトラン
ジスタ8のソースに結線され、第2のツエナーダ
イオード13のカソードが、第2の高耐圧
NMOSトランジスタ8のドレインに、そのアノ
ードが、第2の抵抗16の一端に結線され、第2
の抵抗16の他端は第4の高耐圧NMOSトラン
ジスタ7のソースに結線され、第2の高耐圧
NMOSトランジスタ8のゲートが第1のツエナ
ーダイオード14のアノードに結線され、第4の
高耐圧NMOSトランジスタ7のゲートが第2の
ツエナーダイオード13のアノードに結線されて
おり、第1の高耐圧PMOSトランジスタ6のゲ
ートに信号を、第3の高耐圧PMOSトランジス
タ5のゲートに反転信号を入力するようにしてい
る。すなわち、制御信号は、高耐圧PMOSトラ
ンジスタ6と高耐圧CMOS出力回路2の高耐圧
PMOSトランジスタ9のゲートに印加され、反
転制御信号は高耐圧PMOSトランジスタ5のゲ
ートに印加される。レベルシフトされた制御信号
は、ツエナーダイオード14のアノードから取り
出され、高耐圧CMOS出力回路2の高耐圧
NMOSトランジスタ10のゲートに印加される。
That is, the drain of the first high voltage PMOS transistor 6 and the drain of the second high voltage NMOS transistor 8 are connected, and the third high voltage
The drain of the PMOS transistor 5 and the drain of the fourth high voltage NMOS transistor 7 are connected, the source of the first high voltage PMOS transistor 6 and the source of the third PMOS transistor 5 are connected, and the reference potential is is applied to the source of the second high voltage NMOS transistor 8 and the fourth
A negative power supply voltage is applied to the source of the high voltage NMOS transistor 7, and the cathode of the first Zener diode 14 is connected to the source of the fourth high voltage NMOS transistor 7.
The drain of the NMOS transistor 7 and its anode are connected to one end of the first resistor 17.
The other end of the resistor 17 is connected to the source of the second high voltage NMOS transistor 8, and the cathode of the second Zener diode 13 is connected to the second high voltage NMOS transistor 8.
The drain of the NMOS transistor 8 and its anode are connected to one end of the second resistor 16, and the second
The other end of the resistor 16 is connected to the source of the fourth high-voltage NMOS transistor 7, and the second high-voltage
The gate of the NMOS transistor 8 is connected to the anode of the first Zener diode 14, the gate of the fourth high voltage NMOS transistor 7 is connected to the anode of the second Zener diode 13, and the gate of the first high voltage PMOS transistor is connected to the anode of the second Zener diode 13. A signal is input to the gate of the third high-voltage PMOS transistor 5, and an inverted signal is input to the gate of the third high-voltage PMOS transistor 5. In other words, the control signal is the high withstand voltage of the high withstand voltage PMOS transistor 6 and the high withstand voltage CMOS output circuit 2.
The inverted control signal is applied to the gate of PMOS transistor 9, and the inverted control signal is applied to the gate of high voltage PMOS transistor 5. The level-shifted control signal is taken out from the anode of the Zener diode 14 and output to the high voltage CMOS output circuit 2.
It is applied to the gate of the NMOS transistor 10.

高電圧CMOS出力回路2は、第1図の場合と
同様、高耐圧PMOSトランジスタ9と高耐圧
NMOSトランジスタ10から構成される高電圧
インバータである。
The high voltage CMOS output circuit 2 consists of a high voltage PMOS transistor 9 and a high voltage
This is a high voltage inverter composed of an NMOS transistor 10.

第2図の構成は、負の高電圧レベルシフトする
回路である。本実施例において、例えば、負の高
電圧印加端子18に−200Vを印加し、基準電位
印加端子12には0Vを印加し、ツエナーダイオ
ード13,14の降伏電圧は−180Vに設定した
場合を考える。その場合、高耐圧NMOSトラン
ジスタ7,8,10のゲートには、−200Vと−
180Vの間で振幅する信号が印加される。高耐圧
NMOSトランジスタ7,8,10のソース電位
は−200Vであるから、ゲートには実効的には
20V振幅の信号しか印加されない。そのため、高
耐圧NMOSトランジスタ7,8,10にはホツ
トキヤリアの注入効果が生じない。また、ゲート
酸化膜厚は、印加する高電圧にかかわらず薄くす
ることが可能となる。
The configuration of FIG. 2 is a negative high voltage level shifting circuit. In this embodiment, consider the case where, for example, -200V is applied to the negative high voltage application terminal 18, 0V is applied to the reference potential application terminal 12, and the breakdown voltage of the Zener diodes 13 and 14 is set to -180V. . In that case, -200V and -
A signal swinging between 180V is applied. High pressure
Since the source potential of NMOS transistors 7, 8, and 10 is -200V, the gates are effectively
Only 20V amplitude signals are applied. Therefore, no hot carrier injection effect occurs in the high voltage NMOS transistors 7, 8, and 10. Further, the gate oxide film thickness can be made thin regardless of the high voltage applied.

なお、第2図の実施例では、レベルシフトされ
た信号は、ツエナーダイオード14のアノードだ
けから取り出すように説明したが、出力回路の形
式に応じて、レベルシフトされた反転信号が必要
な場合には、ツエナーダイオード13のアノード
から取り出す。すなわち、第1のツエナーダイオ
ードのアノード14、または、第2のツエナーダ
イオードのアノード13の少なくともどちらか一
方から信号を出力する構成でよい。更に、レベル
シフトされた信号とレベルシフトされた反転信号
の両方が必要な場合には、ツエナーダイオード1
3,14の両方のアノードから信号を取り出せば
よい。
In the embodiment shown in FIG. 2, it has been explained that the level-shifted signal is extracted only from the anode of the Zener diode 14, but depending on the format of the output circuit, if a level-shifted inverted signal is required. is extracted from the anode of the Zener diode 13. That is, the configuration may be such that a signal is output from at least one of the anode 14 of the first Zener diode and the anode 13 of the second Zener diode. Furthermore, if both a level-shifted signal and a level-shifted inverted signal are required, a Zener diode 1
It is sufficient to extract signals from both anodes 3 and 14.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本各発明によれば、電源電圧とツエナーダイオ
ードの降伏電圧とで、レベルシフト後の信号レベ
ルが決まるから、高電圧CMOS回路においても、
ホツトキヤリアの注入効果のないレベルシフト回
路が得られ、また、第1の発明では正の電圧へ、
第2の発明では負の電圧へレベルシフトするレベ
ルシフト回路が得られる。
According to each of the present inventions, since the signal level after level shift is determined by the power supply voltage and the breakdown voltage of the Zener diode, even in high voltage CMOS circuits,
A level shift circuit without the hot carrier injection effect is obtained, and in the first invention, the voltage is shifted to a positive voltage.
In the second invention, a level shift circuit that shifts the level to a negative voltage is obtained.

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

第1図は第1の発明の一実施例に係るレベルシ
フト回路を含む高電圧CMOS回路図、第2図は
第2の発明の一実施例に係るレベルシフト回路を
含む高電圧CMOS回路図、第3図は従来例を示
す高電圧CMOS回路図である。 1…高電圧レベルシフト回路、2…高電圧
CMOS出力回路、3…制御信号入力端子、4…
反転制御信号入力端子、5,6,9…高耐圧
PMOSトランジスタ、7,8,10…高耐圧
NMOSトランジスタ、11…正の高電圧印加端
子、12…基準電位印加端子、13,14…ツエ
ナーダイオード、15…高電圧レベルシフト回
路、16,17…抵抗、18…負の高電圧印加端
子。
FIG. 1 is a high voltage CMOS circuit diagram including a level shift circuit according to an embodiment of the first invention, FIG. 2 is a high voltage CMOS circuit diagram including a level shift circuit according to an embodiment of the second invention, FIG. 3 is a high voltage CMOS circuit diagram showing a conventional example. 1...High voltage level shift circuit, 2...High voltage
CMOS output circuit, 3...control signal input terminal, 4...
Inversion control signal input terminal, 5, 6, 9...High voltage resistance
PMOS transistor, 7, 8, 10...high voltage resistance
NMOS transistor, 11... Positive high voltage application terminal, 12... Reference potential application terminal, 13, 14... Zener diode, 15... High voltage level shift circuit, 16, 17... Resistor, 18... Negative high voltage application terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1のPMOSトランジスタと、 この第1のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線された第2のNMOSトラ
ンジスタと、 前記第1のPMOSトランジスタのソースと自
己のソースとが結線されて正の電源電圧が印加さ
れる第3のPMOSトランジスタと、 この第3のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線され、前記第2のNMOS
トランジスタのソースと自己のソースとが結線さ
れて基準電位が印加される第4のNMOSトラン
ジスタと、 アノードが前記第3のPMOSトランジスタの
ドレインに、カソードが前記第1のPMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第1のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第1のツエナーダイオードのカソー
ドに、他端が前記第1のPMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第1の抵抗と、 アノードが前記第1のPMOSトランジスタの
ドレインに、カソードが前記第3のPMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第2のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第2のツエナーダイオードのカソー
ドに、他端が前記第3のPMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第2の抵抗とを有
し、 前記第2のNMOSトランジスタのゲートに信
号を入力し、前記第4のNMOSトランジスタの
ゲートに反転信号を入力し、前記第1のツエナー
ダイオードのカソードまたは第2のツエナーダイ
オードの少なくともどちらか一方から信号を出力
することを特徴とするレベルシフト回路。 2 第1のPMOSトランジスタと、 この第1のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線された第2のNMOSトラ
ンジスタと、 前記第1のPMOSトランジスタのソースと自
己のソースとが結線されて基準電位が印加される
第3のPMOSトランジスタと、 この第3のPMOSトランジスタのドレインに
自己のドレインが結線され、前記第2のNMOS
トランジスタのソースと自己のソースとが結線さ
れて負の電源電圧が印加される第4のNMOSト
ランジスタと、 カソードが前記第4のNMOSトランジスタの
ドレインに、アノードが前記第2のPMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第1のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第1のツエナーダイオードのアノー
ドに、他端が前記第2のNMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第1の抵抗と、 カソードが前記第2のNMOSトランジスタの
ドレインに、アノードが前記第4のNMOSトラ
ンジスタのゲートにそれぞれ結線された第2のツ
エナーダイオードと、 一端が前記第2のツエナーダイオードのアノー
ドに、他端が前記第4のNMOSトランジスタの
ソースにそれぞれ結線された第2の抵抗とを有
し、 前記第1のPMOSトランジスタのゲートに信
号を入力し、前記第3のPMOSトランジスタの
ゲートに反転信号を入力し、前記第1のツエナー
ダイオードのアノードまたは第2のツエナーダイ
オードの少なくともどちらか一方から信号を出力
することを特徴とするレベルシフト回路。
[Claims] 1. A first PMOS transistor, a second NMOS transistor whose own drain is connected to the drain of the first PMOS transistor, and a source of the first PMOS transistor and its own source. A third PMOS transistor is connected to the third PMOS transistor to which a positive power supply voltage is applied, and the drain of the third PMOS transistor is connected to the drain of the second NMOS
a fourth NMOS transistor to which the source of the transistor and its source are connected and a reference potential is applied; the anode is connected to the drain of the third PMOS transistor, and the cathode is connected to the gate of the first PMOS transistor. a first resistor having one end connected to the cathode of the first Zener diode and the other end connected to the source of the first PMOS transistor; an anode connected to the first PMOS transistor; a second Zener diode whose cathode is connected to the drain of the transistor and the gate of the third PMOS transistor; one end is connected to the cathode of the second Zener diode and the other end is connected to the source of the third PMOS transistor. a second resistor connected to each of the transistors, a signal is input to the gate of the second NMOS transistor, an inverted signal is input to the gate of the fourth NMOS transistor, and a signal is input to the gate of the first Zener diode. A level shift circuit characterized in that a signal is output from at least one of a cathode and a second Zener diode. 2 A first PMOS transistor, a second NMOS transistor whose own drain is connected to the drain of the first PMOS transistor, and a reference potential in which the source of the first PMOS transistor and its own source are connected. is applied to a third PMOS transistor, and its own drain is connected to the drain of this third PMOS transistor, and the second NMOS transistor
a fourth NMOS transistor to which the source of the transistor and its own source are connected and a negative power supply voltage is applied; a cathode is connected to the drain of the fourth NMOS transistor, and an anode is connected to the gate of the second PMOS transistor. a first Zener diode connected to each other; a first resistor having one end connected to the anode of the first Zener diode and the other end connected to the source of the second NMOS transistor; and a cathode connected to the second NMOS transistor. a second Zener diode whose anode is connected to the drain of the NMOS transistor, and whose anode is connected to the gate of the fourth NMOS transistor; one end is connected to the anode of the second Zener diode, and the other end is connected to the fourth NMOS transistor. and a second resistor connected to the sources of the first Zener transistor, inputs a signal to the gate of the first PMOS transistor, inputs an inverted signal to the gate of the third PMOS transistor, and inputs a signal to the gate of the first Zener transistor. A level shift circuit characterized in that a signal is output from at least one of a diode anode and a second Zener diode.
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