JPH06120789A - Cmosインバータを用いた電源切り換え回路 - Google Patents

Cmosインバータを用いた電源切り換え回路

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JPH06120789A
JPH06120789A JP4289441A JP28944192A JPH06120789A JP H06120789 A JPH06120789 A JP H06120789A JP 4289441 A JP4289441 A JP 4289441A JP 28944192 A JP28944192 A JP 28944192A JP H06120789 A JPH06120789 A JP H06120789A
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JP
Japan
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inverter
channel
voltage
power supply
switching circuit
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Application number
JP4289441A
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English (en)
Inventor
Giyoushiyou Chin
暁翔 陳
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CMOSインバータを用いた電源切り換え回
路において、貫通電流を低減することにより、ノイズ、
消費電力を抑える。 【構成】 PチャネルFET11のゲートにインバータ
110を接続し、NチャネルFET12のゲートにイン
バータ120を接続する。インバータ110、120を
構成する各FETのチャネル幅、チャネル長等を適宜選
択することにより、インバータ110の閾値電圧をイン
バータ120の閾値電圧よりも高く設定する。このよう
な構成により、インバータ110、120の両方の出力
信号の、立ち上がり/立ち下がりのタイミングがずれ、
PチャネルFET11、NチャネルFET12が同時に
オンとなることによる貫通電流を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOSインバータを用
いた電源切り換え回路、詳しくはCMOSインバータを
使用して電源電圧を切り換える回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のCMOS電源切り換え回路を図4
に示す。このCMOSインバータを用いた電源切り換え
回路は、Pチャネルエンハンスメント形のFET(電界
効果形トランジスタ)41とNチャネルエンハンスメン
ト形のFET42とからなるCMOSインバータより構
成されており、負荷回路45に印加する電源電圧を切り
換える働きをなすものである。PチャネルFET41の
ソースには電源401から電圧V1が印加され、Nチャ
ネルFET42のソースには電源402から電圧V2が
印加されている。但し、電圧V1>V2である。
【0003】このように構成された回路において、FE
T41、42のゲートに電圧V1が印加されるとPチャ
ネルFET41はオフ、NチャネルFET42はオンと
なり、FET41、42の共通ドレインの電圧VOUTは
V2となる。また、FET41、42のゲートに電圧V2
が印加されると、PチャネルFET41はオン、Nチャ
ネルFET42はオフとなり、FET41、42の共通
ドレインの電圧VOUTはV1となる。このようにして、入
力電圧VINに応じて、負荷回路45に印加する電源電圧
がV1またはV2のいずれかに切り換わるものである。な
お、負荷回路45にはFET41、42を介して比較的
に大きな電流が流れる。このとき、FET41、42に
おける電圧降下を防ぐため、FET41、42のオン抵
抗はできるだけ低く設定されている。
【0004】図5の(A)は、このCMOSインバータ
を用いた電源切り換え回路の伝達特性を表すグラフであ
る。横軸は入力電圧VINを表し、縦軸は共通ドレインの
電圧VOUTを表している。通常、CMOSインバータ回
路にあっては、入力電圧VINがゲートの閾値電圧VTHO
においてFET41、42がともにオン状態となり、図
5の(B)に示されるようにスパイク状の貫通電流が流
れることが知られている。
【0005】貫通電流が発生する理由を、図6を参照し
ながら説明する。図6に、入力電圧VIN立ち上がり時に
おけるFET41、42の動作状態を示す。入力電圧V
INが上昇し、VTHNに達すると、NチャネルFET42
はオフからオンへと遷移する(時刻t1)。このとき、
PチャネルFET41はオンのままである。よって、F
ET41、42がともにオンとなり、FET41、42
にスパイク状の貫通電流が流れてしまう。FET41、
42は電源切り換え用として、そのオン抵抗が低く設定
されている。このため、FET41、42の貫通電流は
きわめて大きなものである。さらに、入力電圧VINがV
THPまで上昇すると、PチャネルFET41はオフとな
るため、入力電圧VOUTのたち下がり時においても、同
様に貫通電流が生じる。
【0006】このように、CMOSインバータを用いた
電源切り換え回路に貫通電流が流れると、電源401、
402の出力電圧にノイズが発生する。これは、実際の
電源401、402が理想的な定電圧源ではなく、所定
のインピーダンスおよびインダクダンスを有する電圧源
であることに起因するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のCMOSインバータを用いた電源切り換え回路にあ
っては、大きな貫通電流が流れるという問題が生じてい
た。この貫通電流は、消費電力の増大、ノイズによる誤
動作という問題に至るものであった。
【0008】
【発明の目的】そこで、本発明は、CMOSインバータ
を用いた電源切り換え回路において、貫通電流を低減す
ることにより、ノイズ、消費電力を抑えることを目的と
している。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係るCMOSインバータを用いた電源切り換え回路は、
ソースに第1の電源V1が印加されたPチャネル電界効
果形トランジスタと、ソースに第2の電源V2が印加さ
れたNチャネル電界効果形トランジスタと、を備え、P
チャネル電界効果形トランジスタおよびNチャネル電界
効果形トランジスタの共通ドレインを電源出力とするC
MOSインバータを用いた電源切り換え回路において、
上記Pチャネル電界効果形トランジスタのゲートに入力
信号を反転して印加する第1のインバータと、上記Nチ
ャネル電界効果形トランジスタのゲートに上記入力信号
を反転して印加するとともに、第1のインバータの閾値
電圧よりも低い閾値電圧を有する第2のインバータと、
を備えたことを特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1記載の発明に係るCMOSインバータ
を用いた電源切り換え回路において、第1のインバータ
および第2のインバータにハイレベルの入力信号が印加
された場合には、Pチャネル電界効果形トランジスタお
よびNチャネル電界効果形トランジスタのゲートにはロ
ウレベルの信号が印加される。よって、Pチャネル電界
効果形トランジスタはオン、Nチャネル電界効果形トラ
ンジスタはオフとなり、共通ドレインから第1の電圧が
出力される。
【0011】ここで、第1のインバータおよび第2のイ
ンバータに印加された入力信号がハイレベルからロウレ
ベルに立ち下がったとする。この入力信号の立ち上が
り、立ち下がり時の波形は、通常、一定の傾斜を有する
ものである。第1のインバータの閾値電圧は第2のイン
バータの閾値電圧に比べて高いため、先ず、第1のイン
バータの出力がロウレベルからハイレベルに立ち上がっ
た後、第2のインバータの出力がロウレベルからハイレ
ベルに立ち上がる。
【0012】よって、Pチャネル電界効果形トランジス
タがオンからオフに遷移した後、Nチャネル電界効果形
トランジスタはオフからオンに遷移する。すなわち、P
チャネル電界効果形トランジスタおよびNチャネル電界
効果形トランジスタがともにオン状態となることがない
ため、いわゆる貫通電流を防止することが可能となる。
【0013】また、入力信号がロウレベルからハイレベ
ルに立ち上がったとする。第1のインバータの閾値電圧
は第2のインバータの閾値電圧に比べて高いため、先
ず、第2のインバータの出力がハイレベルからロウレベ
ルに立ち下がる。この後、第1のインバータがハイレベ
ルからロウレベルに立ち下がる。よって、Nチャネル電
界効果形トランジスタがオンからオフに遷移した後に、
Pチャネル電界効果形トランジスタがオフからオンに遷
移する。この場合においても、Pチャネル電界効果形ト
ランジスタおよびNチャネル形電界効果形トランジスタ
がともにオンになることがないため、貫通電流を防止す
ることができる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の一実施例に係るCMOSイ
ンバータを用いた電源切り換え回路を図面を参照しなが
ら説明する。
【0015】図1は本発明の一実施例に係るCMOSイ
ンバータを用いた電源切り換え回路の回路図である。こ
のCMOSインバータを用いた電源切り換え回路は、P
チャネルエンハンスメント形のFET11、Nチャネル
エンハンスメント形のFET12、インバータ110、
120を有して構成されている。
【0016】FET11、12は従来技術におけるFE
T41、42と同様に構成され、比較的に低いオン抵抗
を有するものである。PチャネルFET11のソースに
は電圧V1が印加され、NチャネルFET12のソース
には電圧V2(V1>V2)が印加されている。そして、
PチャネルFET11のゲートにはインバータ110
が、NチャネルFET12のゲートにはインバータ12
0が接続されている。インバータ110、120に入力
電圧VINを印加すると、入力電圧VINを反転した電圧が
FET11、12のゲートに印加される構成となってい
る。
【0017】インバータ110、120は、Pチャネル
FETと、NチャネルFETとから構成されている。但
し、インバータ110、120のオン抵抗は、Pチャネ
ルFET11、12のオン抵抗に比べて高く設定されて
いる。このため、これらのインバータ110、120に
おける貫通電流はPチャネルFET11、12の貫通電
流に比べて小さく、無視し得るものである。
【0018】また、インバータ110を構成するPチャ
ネルFETの閾値電圧はインバータ120におけるそれ
に比べて高く、インバータ110を構成するNチャネル
FETの閾値電圧はインバータ120におけるそれに比
べて高く設定されている。したがって、図2に示される
ように、インバータ110のゲート閾値電圧VTH1は、
インバータ120のゲート閾値電圧VTH2に比べて高く
なる。インバータ110、120に、図2に示される入
力電圧VINを印加すると、同図のVG1、VG2に示される
信号が出力される。VG1のパルス幅はVG2のパルス幅に
比べて広くなることが図2より確認できる。
【0019】なお、インバータ110、120を構成す
るFETのチャネル長Lを短くすると、短チャネル効果
により、FETの閾値電圧が低下する。また、チャネル
幅Wを狭くすると、狭チャネル効果によりFETの閾値
電圧が上昇する。よって、インバータ110、120を
構成する各FETにおける、チャネル長L、チャネル幅
Wの値を適宜変更することにより、FET閾値電圧を任
意の値に設定することが可能となる。さらに、各FET
のチャネルの不純物濃度によっても閾値を変更すること
が可能である。
【0020】このように構成されたCMOSインバータ
を用いた電源切り換え回路の動作を図3を参照しながら
説明する。図3は、入力電圧VIN、インバータ110の
出力電圧VG1、インバータ120の出力電圧VG2の各波
形を表している。また、204はPチャネルFET11
のオン/オフの状態、205はNチャネルFET12の
オン/オフの状態を表している。
【0021】入力電圧VINが電圧V1のとき、すなわち
ハイレベルのときには、PチャネルFET11、12に
印加される電圧VG1、VG2は電圧V2である。よって、
PチャネルFET11はオンとなり、NチャネルFET
12はオフとなる。インバータ110、120に印加す
る入力電圧VINNが電圧V1から電圧V2に変化すると
(t1)、先ず、インバータ110の出力電圧VG1がV2
からV1に向けて上昇し始める。出力電圧VG1が閾値電
圧VTHPに達すると(t2)、PチャネルFET11はオ
ンからオフへ遷移する。このとき、NチャネルFET1
2はオフのままであるため、PチャネルFET11、N
チャネルFET12に貫通電流が流れることはない。
【0022】この後、インバータ120の出力電圧が閾
値電圧VTHNに達すると(t3)、NチャネルFET12
がオフからオンへと遷移する。よって、PチャネルFE
T11がオフ、NチャネルFET12がオンであること
より、これらのFET11、12のドレインの電圧(出
力電圧VOUT)はV2となる。
【0023】時刻t4に入力電圧VINが電圧V2から電圧
V1に立ち上がったとする。すると、先ず、インバータ
120の出力電圧VG2が閾値電圧VTHNに低下し、Nチ
ャネルFET12がオンからオフへと遷移する(t
5)。このとき、他方のPチャネルFET11はオフの
ままであるため、PチャネルFET11、NチャネルF
ET12に貫通電流が流れることはない。
【0024】そして、時刻t6にインバータ120の出
力電圧VG1が閾値電圧VTHPに低下し、PチャネルFE
T11はオフからオンへと遷移する。PチャネルFET
11がオン、NチャネルFET12がオフであることよ
り、これらのFET11、12のドレインの電圧(出力
電圧VOUT)はV1となる。
【0025】図2からも確認できるように、本実施例に
係るCMOSインバータを用いた電源切り換え回路にあ
っては、PチャネルFET11、NチャネルFET12
がともにオンとなる期間は存在しない。よって、Pチャ
ネルFET11、NチャネルFET12を流れる貫通電
流を防止することが可能となるものである。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ばCMOSインバータを用いた電源切り換え回路におい
て、貫通電流を防止することができる。よって、消費電
力を低減できるとともに、貫通電流によるノイズを解消
することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るCMOSインバータを
用いた電源切り換え回路の回路図である。
【図2】本発明の一実施例に係るインバータの出力電圧
を表す図である。
【図3】本発明の一実施例に係るCMOSインバータを
用いた電源切り換え回路の動作を表すタイミングチャー
トである。
【図4】従来のCMOSインバータを用いた電源切り換
え回路の回路図である。
【図5】従来のCMOSインバータを用いた電源切り換
え回路の貫通電流等を表す図である。
【図6】従来のCMOSインバータを用いた電源切り換
え回路の動作を表すタイミングチャートである。
【符号の説明】
11 PチャネルFET(Pチャネル電界効果形トラン
ジスタ) 12 NチャネルFET(Nチャネル電界効果形トラン
ジスタ) 110 インバータ(第1のインバータ) 120 インバータ(第2のインバータ) V1 (第1の電源) V2 (第2の電源)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソースに第1の電源V1が印加されたP
    チャネル電界効果形トランジスタと、 ソースに第2の電源V2が印加されたNチャネル電界効
    果形トランジスタと、を備え、Pチャネル電界効果形ト
    ランジスタおよびNチャネル電界効果形トランジスタの
    共通ドレインを電源出力とするCMOSインバータを用
    いた電源切り換え回路において、 上記Pチャネル電界効果形トランジスタのゲートに入力
    信号を反転して印加する第1のインバータと、 上記Nチャネル電界効果形トランジスタのゲートに上記
    入力信号を反転して印加するとともに、第1のインバー
    タの閾値電圧よりも低い閾値電圧を有する第2のインバ
    ータと、を備えたことを特徴とするCMOSインバータ
    を用いた電源切り換え回路。
JP4289441A 1992-10-02 1992-10-02 Cmosインバータを用いた電源切り換え回路 Pending JPH06120789A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009055563A (ja) * 2007-08-29 2009-03-12 Hitachi Kokusai Electric Inc スイッチング回路
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CN107069152A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 南京米乐为微电子科技有限公司 一种毫米波超宽带大功率高隔离度集成单刀双掷开关

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