JPH0620175B2 - 信号レベル変換回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高レベルと低レベルとの２値をとる入力信号
から、それがレベル変換されている出力信号を出力させ
るレベル変換回路を有する信号レベル変換回路の改良に
関する。

従来の技術 従来、第２図を伴なって次に述べるレベル変換回路が提
案されている。

すなわち、レベル変換回路１を有する。

このレベル変換回路１は、ソース及びドレインの一方例
えばソースが例えば０Ｖという高レベルの電位が与えら
れる電源端子Ｅ１に接続されている、例えばＰチャンネ
ル型のスイッチング用電界効果トランジスタ２と、一端
がスイッチング用電界効果トランジスタ２のソース及び
ドレインの他方すなわちドレインに接続され、他端が例
えば−１．４８Ｖ〜−１．８Ｖという低レベルの電位が
与えられる電源端子Ｅ２に接続されている分圧用抵抗３
とを有する。

そして、レベル変換回路１のスイッチング用電界効果ト
ランジスタ２のゲートから、信号入力端子４が直接的に
導出され、その信号入力端子４を介して、スイッチング
用電界効果トランジスタ２のゲートに、上述した電源端
子Ｅ１と、例えば−５．２Ｖという低レベルの電位が与
えられる電源端子Ｅ３との間で得られる電源電圧によっ
て動作する例えばＭＩＳ電界効果トランジスタを用いて
構成された論理回路５からの、０Ｖの高レベルと、−
５．２Ｖの低レベルとの２値をとる出力信号ＶＡが、入
力信号として供給されるようになされている。

また、レベル変換回路１のスイッチング用電界効果トラ
ンジスタ２と分圧用抵抗３との接続中点から信号出力端
子６が導出され、そして、その信号出力端子６に得られ
る出力信号ＶＢが、例えば上述した電源端子Ｅ１に与え
られていると同じ０Ｖという高レベルの電位が与えられ
る電源端子Ｅ１′と、例えば上述した電源端子Ｅ３に与
えられていると同じ−５．２Ｖという低レベルの電位が
与えられている電源端子Ｅ３′との間で得られる電源電
圧によって、例えな−０．８Ｖ〜−１．１Ｖの高レベル
と、例えば−１．４８Ｖ〜−１．８Ｖの低レベルとの２
値をとる入力信号によって動作する例えばバイポーラ型
トランジスタを用いて構成された例えばエミッタ結合型
論理回路７に、出力されるようになされている。

以上が、術来提案されている信号レベル変換回路の構成
である。

このようの構成を有する信号レベル変換回路によれば、
論理回路５から、信号入力端子４を介してレベル変換回
路１の信号入力端子４に入力信号として供給される出力
信号ＶＡが低レベル（−５．２Ｖ）であるとき、レベル
変換回路１におけるスイッチング用電界効果トランジス
タ２がオンし、電源端子Ｅ１からスイッチング用電界効
果トランジスタ２及び分圧用抵抗３を通って電源端子Ｅ
２側に向って電流が流れる。このため、分圧用抵抗３の
抵抗を適当に選定しておく（例えば５０Ωの値に）こと
により、信号出力端子６に、出力信号ＶＢが、スイッチ
ング用電界効果トランジスタ２のオン抵抗と分圧用抵抗
３の抵抗とによって電源端子Ｅ１及びＥ２間で得られ電
源電圧が分圧された高レベル（−０．８Ｖ〜−１．１
Ｖ）をとって得られる。

また、入力信号としての出力信号ＶＡが高レベル（０
Ｖ）であるとき、レベル変換回路１におけるスイッチン
グ用電界効果トランジスタ２はオフ状態を保つ。このた
め、信号出力端子６に、出力信号ＶＢが、電源端子Ｅ２
の電位に対応した低レベル（−１．４８Ｖ〜−１．８
Ｖ）をとって得られ、その出力信号ＶＢが、論理回路７
に供給される。

従って、第２図に示す信号レベル変換回路によれば、信
号レベル変換回路としての機能が得られる。

発明が解決しようとする問題点 第２図に示す信号レベル変換回路の場合、そのレベル変
換回路１のスイッチング用電界効果トランジスタ２がオ
ンしているときの抵抗、すなわちオン抵抗が、信号レベ
ル変換回路の外囲温度が高くなるに応じて増加する、と
いう正極性の温度依存性を有するため、信号出力端子６
に得られる信号出力ＶＢが高レベルで得られるとき、そ
の高レベルが、第３図に実単線で示すように、温度が高
くなるに応じて低下して、斜線図示の範囲で示すよう
な、論理回路７が温度依存性を有していることを考慮し
て設定された、外囲温度が高くなるの応じて高くなる予
定のレベル範囲を脱するおそれを有していた。

また、信号出力端子６に得られる出力信号ＶＢが低レベ
ルで得られるとき、その低レベルが、スイッチング用電
界効果トランジスタ２がオフしているため、一定でしか
得られないことから、論理回路７が温度依存性を有する
ことを考慮して制定された、外囲温度が高くなるのに応
じて低くなる予定レベル範囲を脱するおそれを有してい
た。

このため、第２図に示す従来の信号レベル変換回路の場
合、信号レベル変換回路の外囲温度の変化によって、出
力信号ＶＢの供給される論理回路７に、誤動作を生ぜし
めるという欠点を有していた。

なお、第３図の斜線図示の範囲は、論理回路７が、温度
が高くなるに応じて高レベルが高くなる入力信号を予定
した構成に、規格化されている場合の、レベル範囲を示
す。

よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な信号レ
ベル変換回路の提案せんとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明による信号レベル変換回路は、第２図で上述した
従来の信号レベル変換回路との場合と同様に、ソース及
びドレインの一方が第１の電源端子（Ｅ１）に接続され
ているスイッチング用電界効果トランジスタ（２）と、
一端がスイッチング用電界効果トランジスタ（２）のソ
ース及びドレインの他方に接続され、他端が第２の電源
端子（Ｅ２）に接続されている分圧用抵抗（３）とを有
し、そして、スイッチング用電界効果トランジスタ
（２）のゲートへの高レベルと低レベルとの２値をとる
入力信号の入力により、それがレベル変換されている出
力信号を、スイッチング用電界効果トランジスタ（２）
と分圧用抵抗（３）との接続中点から導出している信号
出力端子（６）に出力させるレベル変換回路（１）を有
する。

しかしながら、本発明による信号レベル変換回路は、上
述した構成を有する信号レベル変換回路において、一端
が第１の電源端子（Ｅ１）に接続され、且つ抵抗がレベ
ル変換回路（１）のスイッチング用電界効果トランジス
タ（２）のオン抵抗と同極性の温度依存性を有する第１
の抵抗回路（１１）と、一端が第１の抵抗回路１１の他
端に接続され、他端が第３の電源端子（Ｅ３）に接続さ
れ、且つ抵抗が第１の抵抗回路（１１）の抵抗とは逆極
性の温度依存性を有する第２の抵抗回路（１２）とを有
し、そして、第１の抵抗回路（１１）と第２の抵抗回路
（１２）との接続中点から、第４の電源端子（Ｅ４）が
導出されている温度補償用電源回路（１０）を有する。

また、信号入力端子（４）が導出され、その信号入力端
子（４）への高レベルと低レベルとの２値をとる入力信
号の入力により、それがインバートされている出力信号
を、レベル変換回路（１）のスイッチング用電界効果ト
ランジスタ（２）のゲートに出力する、第１の電源端子
（Ｅ１）と第４の電源端子（Ｅ４）との間の電源電圧で
動作するインバータ（１８）を有する。

さらに、レベル変換回路（１）が、一端を第１の電源端
（Ｅ１）に接続し、他端を信号出力端子（６）に接続
し、且つ抵抗スイッチング用電界効果トランジスタ
（２）のオン抵抗とは逆極性の温度依存性を有する第３
の抵抗回路（２２）を有する。

作 用 以上が、本発明による信号レベル変換回路の構成であ
る。

このような構成を有する本発明による信号レベル変換回
路によれば、信号入力端子（４）に供給される入力信号
にもとずき、インバータ（１８）から、入力信号のイン
バートされている出力信号が得られ、その出力信号がレ
ベル変換回路（１）に供給される。

この場合、インバータ（１８）が、第１の電源端子（Ｅ
１）と、温度補償用電源回路（１０）の抵抗が互に逆極
性の温度依存性を有する第１及び第２の抵抗回路（１１
及び１２）の接続中点から導出されている第４の電源端
子（Ｅ４）との間の電源電圧で動作し、しかも、レベル
変換回路（１）の第３の抵抗回路（２２）の抵抗がスイ
ッチング用電界効果トランジスタ（２）のオン抵抗と逆
極性の温度依存性を有するので、たとえ、信号レベル変
換回路の外囲温度が比較的大きく変化しても、信号出力
端子（６）から、入力信号のレベル変換された出力信号
を、高レベル及び低レベルの何れについても、予定のレ
ベル範囲で得ることができる。

発明の効果 よって、本発明による信号レベル変換回路によれば、た
とえ、信号レベル変換回路の外囲温度が比較的大きく変
化しても、入力信号のレベル変換された出力信号の供給
される論理回路に、誤動作を生ぜしめない、という特徴
を有する。

実施例 次に、第１図を伴なって、本発明による信号レベル変換
回路の実施例を述べよう。

第１図において、第２図との対応部分には同一符号を付
し、詳細説明を省略する。

第１図に示す本発明による信号レベル変換回路は、次に
述べる構成を有する。

すなわち、第２図で上述した従来の信号レベル変換回路
の場合と同様に、例えばソースが高レベルの電位が与え
られる電源端子Ｅ１に接続されているスイッチング用電
界効果トランジスタ２と、一端がスイッチング用電界効
果トランジスタ２のドレインに接続され、他端が低レベ
ルの電位が与えられる電源端子Ｅ２に接続されている分
圧用抵抗３とを有するレベル変換回路１を有する。

そして、レベル変換回路１のスイッチング用電界効果ト
ランジスタ２のゲートに、後述するインバータ１８から
の、後述する信号入力端子４に入力信号として供給され
る出力信号ＶＡのインバートされている出力信号ＶＣが
供給されるようになされている。

また、第２図で上述した従来の信号レベル変換回路の場
合と同様に、レベル変換回路１のスイッチング用電界効
果トランジスタ２と分圧用抵抗３との接続中点から信号
出力端子６が導出され、そして、その信号出力端子６に
得られる出力信号ＶＢが、電源端子Ｅ１′及びＥ３′間
で得られれ電源電圧によって動作するバイポーラ型トラ
ンジスタを用いて構成されたエミッタ結合型論理回路７
に出力されるようになされている。

また、温度補償用電源回路１０を有する。

この温度補償用電源回路１０は、一端が上述した電源端
子Ｅ１に接続されている抵抗回路１１と、一端が抵抗回
路１１の他端に接続され、他端が上述した電源端子Ｅ３
に接続されている抵抗回路１２とを有し、そして、抵抗
回路１１及び１２の接続中点から、電源端子Ｅ４が導出
されている。

この場合、抵抗回路１１の抵抗は、レベル変換回路１の
Ｐチャンネル型のスイッチング用電界効果トランジスタ
２のオン抵抗と同極性の温度依存性を有し、このため
に、実際上は、ドレインを電源端子Ｅ１に接続し、ゲー
ト及びソースを電源端子Ｅ４に接続している、スイッチ
ング用電界効果トランジスタ２と同様のＰチャンネル型
電界効果トランジスタ１３を有する。

また、抵抗回路１２の抵抗は、抵抗回路１１の抵抗とは
逆極性の温度依存性を有し、このために、実際上は、一
端を電源端子Ｅ１に接続し、他端を必要に応じて抵抗１
５を通じて電源端子Ｅ３に接続している半導体ダイオー
ド１４を有する。

さらに、上述した論理回路５から出力される出力信号Ｖ
Ａが入力信号として供給される信号入力端子４が導出さ
れ、その信号入力端子４への入力信号としての出力信号
ＶＡの入力により、その出力信号ＶＡがインバートされ
ている出力信号ＶＣを、上述したレベル変換回路１のス
イッチング用電界効果トランジスタ２のゲートに出力す
る、電源端子Ｅ１及びＥ４間の電源電圧で動作するイン
バータ１８を有する。

このインバータ１８は、それ自体公知の種々の構成とし
得、例えば、ゲートを互に接続して信号入力端子４に接
続している、互に相補性を有するスイッチング用電界効
果トランジスタ１９及び２０を有し、そして、スイッチ
ング用電界効果トランジスタ１９のソースが電源端子Ｅ
１に接続され、スイッチング用電界効果トランジスタ２
０のソースがスイッチング用電界効果トランジスタ１９
のドレインに、ソースが上述した温度補償用電源回路１
０の電源端子Ｅ４に接続され、スイッチング用電界効果
トランジスタ１９及び２０の接続中点が上述したレベル
変換回路１のスイッチング用電界効果トランジスタ２の
ゲートに接続されている構成を有する。

さらに、上述したレベル変換回路１が、一端を電源端子
Ｅ１に接続し、他端を信号出力端子６に接続している抵
抗回路２２を有する。

この場合、抵抗回路２２は、抵抗がスイッチング用電界
効果トランジスタ２のオン抵抗とは逆極性の温度依存性
を有し、このため実際上は、一端を電源端子Ｅ１に接続
し、他端を信号出力端子６に接続している１つのダイオ
ード２３または複数の半導体ダイオード２３の直列回路
を有する。

以上が、本発明による信号レベル変換回路の実施例の構
成である。

このような構成を有する信号レベル変換回路によれば、
信号入力端子４を介してインバータ１８に入力信号とし
て供給される出力信号ＶＡが低レベル（−５．２Ｖ）で
あるとき、インバータ１８におけるスイッチング用電界
効果トランジスタ１９及び２０がそれぞれオン及びオフ
し、インバータ１８から得られる出力信号ＶＣが高レベ
ル（０Ｖ）をとって得られる。

そして、その出力信号ＶＣが、レベル変換回路１のスイ
ッチング用電界効果トランジスタ２に供給されるが、そ
のスイッチング用電界効果トランジスタ２はオフを保っ
ている。

一方、スイッチング用電界効果トランジスタ２と並列関
係に抵抗回路２２が接続されている。

このため、電源端子Ｅ１から抵抗回路２２及び分圧用抵
抗３を通って電源端子Ｅ２側に向って電流が流れる。

よって、分圧用抵抗３の抵抗、抵抗回路２２の抵抗（半
導体ダイオード２３の数）などを予め適当に選定してお
けば、信号出力端子６に、出力信号ＶＢが、抵抗回路２
２の抵抗と分圧用抵抗３の抵抗とによって電源端子Ｅ１
及びＥ２間で得られる電源電圧が分圧された低レベル
（−１．４８Ｖ〜−１．８Ｖ）をとって得られ、その出
力信号ＶＢが、論理回路７に供給される。

また、入力信号としての出力信号ＶＡが高レベル（０
Ｖ）であるとき、インバータ１８におけるスイッチング
用電界効果トランジスタ１９及び２０がそれぞれオフ及
びオンを保ち、このため、インバータ１８から得られる
出力信号ＶＣが、電源端子Ｅ４の電位である低レベルを
とって得られる。

そして、その出力信号ＶＣによって、レベル変換回路１
のスイッチング用電界効果トランジスタ２がオンし、こ
のため、抵抗回路２２がスイッチング用電界効果トラン
ジスタ２によって短絡された状態になるため、電源端子
Ｅ１からスイッチング用電界効果トランジスタ２を通
り、次で分圧用抵抗３を通って電源端子Ｅ２側に向う電
流が、入力信号としての出力信号ＶＡが低レベルである
場合に比して大なる値で流れる。

よって、信号出力端子６に、出力信号ＶＢが、高レベル
（−０．８Ｖ〜−１．１Ｖ）をとって得られる。

以上のことから、第１図に示す本発明による信号レベル
変換回路によれば、第２図に示す従来の信号レベル変換
回路の場合と同様に、信号レベル変換回路としての機能
が得られる。

しかしながら、第１図に示す本発明による信号レベル変
換回路の場合、インバータ１８が、電源端子Ｅ１と、温
度補償用電源回路１０の抵抗が互に逆極性の温度依存性
を有する抵抗回路１１及び１２の接続中点から導出され
ている電源端子Ｅ４との間で得られ電源電圧で動作し、
そして、その電源電圧を得るために用いている電源端子
Ｅ４の電位は、信号レベル変換回路の外囲温度が高くな
れば、それに応じて抵抗回路１１の抵抗が大きくなり、
また、抵抗回路１２の抵抗が小さくなることから、信号
レベル変換回路の外囲温度が高くなるのに応じて電源端
子Ｅ３の電位の方向に低くなる。

このため、入力信号としての出力信号ＶＡが高レベルで
あるとき、従って、インバータ１８の出力信号ＶＣが低
レベルで得られるとき、その低レベルが信号レベル変換
回路の外囲温度が高くなるに応じて低くなり、よって、
レベル変換回路１のスイッチング電界効果トランジスタ
２のオン抵抗が、信号レベル変換回路の外囲温度によっ
てそれが高くなるのに応じて高くなるとしても、出力信
号ＶＣによってそのレベルが低くなるのに応じて信号レ
ベル変換回路の外囲温度が高くなるのに応じて高くなる
値に比し大きな値で低くなる。

従って、入力信号としてと出力信号ＶＡが高レベルであ
るとき、従って、出力信号ＶＢが高レベルで得られると
き、その高レベルが、信号レベル変換回路の外囲温度が
高くなるのに応じて高くなり、よって、その高レベル
が、第３図の斜線図示の、論理回路７が温度依存性を有
していることを考慮した予定のレベル範囲を脱しない。

また、抵抗回路２２の抵抗は、信号レベル変換回路の外
囲温度が高くなるのに応じて大きくなる。

このため、入力信号としての出力信号ＶＡが低レベルで
あるとき、従って、出力信号ＶＢが低レベルで得られる
とき、その低レベルが、信号レベル変換回路の外囲温度
が高くなるのに応じて高くなり、その低レベルが、論理
回路７が温度依存性を有していることを考慮した予定の
レベル範囲を脱しない。

以上のことから、第１図に示す本発明による信号レベル
変換回路によれば、たとえ、信号レベル変換回路の外囲
温度が比較的大きく変化しても、信号出力端子６から得
られる入力信号としての出力信号ＶＡのレベル変換され
た出力信号ＶＢを、高レベル及び低レベルの何れについ
ても、予定のレベル範囲で得ることができる。

よって、第１図に示す本発明にる信号レベル変換回路に
よれば、たとえ、信号レベル変換回路の外囲温度が比較
的大きく変化しても、入力信号としての出力信号ＶＡの
レベル変換された出力信号ＶＢの供給される論理回路７
に、誤動作を生ぜしめない、という特徴を有する。

なお、上述においては、本発明の一例を示したに留ま
り、電源端子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ１′及びＥ３′の極
性を上述の場合とは逆とし、これに応じて、レベル変換
回路１におけるスイッチング用電界効果トランジスタ
２、及び温度補償電源回路１０における抵抗回路１１の
電界効果トランジスタ１３のチャンネル型、レベル変換
回路１における半導体ダイオード２３、及び温度補償電
源回路１０の抵抗回路１２における半導体ダイオード１
４の極性を上述の場合とは逆として、上述したと同様の
作用効果を得るようにすることもでき、その他、本発明
の精神を脱するとなしに、種々の変型、変更をなし得る
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による信号レベル変換回路の一例を示
す接続図である。 第２図は、従来の信号レベル変換回路を示す接続図であ
る。 第３図は、その出力信号の高レベルの温度依存性を示す
図である。 １……レベル変換回路 ２……スイッチング用電界効果トランジスタ ３……分圧用抵抗 ４……信号入力端子 ５……論理回路 ６……信号出力端子 ７……論理回路 Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ１′、Ｅ３′……電源端子 １０……温度補償電源回路 １１、１２……抵抗回路 １３……電界効果トランジスタ １４……半導体ダイオード １５……抵抗 １８……インバータ １９、２０……スイッチング用電界効果トランジスタ ２２……抵抗回路 ２３……半導体ダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ソース及びドレインの一方が第１の電源端
   子（Ｅ１）に接続されているスイッチング用電界効果ト
   ランジスタ（２）と、一端が上記スイッチング用電界効
   果トランジスタ（２）のソース及びドレインの他方に接
   続され、他端が第２の電源端子（Ｅ２）に接続されてい
   る分圧用抵抗（３）とを有し、上記スイッチング用電界
   効果トランジスタ（２）のゲートへの高レベルと低レベ
   ルとの２値をとる入力信号の入力により、それがレベル
   変換された出力信号を、上記スイッチング用電界効果ト
   ランジスタ（２）と上記分圧用抵抗（３）との接続中点
   から導出されている信号出力端子（６）に出力させるレ
   ベル変換回路（１）を有する信号レベル変換回路におい
   て、 一端が上記第１の電源端子（Ｅ１）に接続され、且つ抵
   抗が上記レベル変換回路（１）のスイッチング用電界効
   果トランジスタ（２）のオン抵抗と同極性の温度依存性
   を有する第１の抵抗回路（１１）と、一端が上記第１の
   抵抗回路（１１）の他端に接続され、他端が第３の電源
   端子（Ｅ３）に接続され、且つ抵抗が上記第１の抵抗回
   路（１１）の抵抗とは逆極性の温度依存性を有する第２
   の抵抗回路（１２）とを有し、上記第１の抵抗回路（１
   １）と上記第２の抵抗回路（１２）との接続中点から、
   第４の電源端子（Ｅ４）が導出されている温度補償用電
   源回路（１０）と、 信号入力端子（４）が導出され、その信号入力端子
   （４）への高レベルと低レベルとの２値をとる入力信号
   の入力により、それがインバートされた出力信号を、上
   記レベル変換回路（１）のスイッチング用電界効果トラ
   ンジスタ（２）のゲートに出力する、上記第１の電源端
   子（Ｅ１）と上記第４の電源端子（Ｅ４）間の電源電圧
   で動作するインバータ（１８）とを有し、 上記レベル変換回路が、一端を上記第１の電源端子（Ｅ
   １）に接続し、他端を上記信号出力端子（６）に接続
   し、且つ抵抗が上記スイッチング用電界効果トランジス
   タ（２）のオン抵抗とは逆極性の温度依存性を有する第
   ３の抵抗回路（２２）を有することを特徴とする信号レ
   ベル変換回路。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の信号レベル変
   換回路において、 上記温度補償用電源回路（１０）の第１の抵抗回路
   （１）が、ドレインを上記第１の電源端子（Ｅ１）に接
   続し、ゲート及びソースを上記第４の電源端子（Ｅ４）
   に接続している電界効果トランジスタ（１３）を有し、 上記温度補償用電源回路（１０）の第２の抵抗回路（１
   １）が、一端を上記第４の電源端子（Ｅ４）に接続し、
   他端を上記第３の電源端子（Ｅ３）に接続している半導
   体ダイオードを有し、 上記レベル変換回路（１）の第３の抵抗回路（２２）
   が、一端を上記第１の電源端子（Ｅ１）に接続し、他端
   を上記出力端子に接続している他の半導体ダイオードを
   有することを特徴とする信号レベル変換回路。