JPH0669140B2 - Level shift circuit - Google Patents

Level shift circuit

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JPH0669140B2
JPH0669140B2 JP57202921A JP20292182A JPH0669140B2 JP H0669140 B2 JPH0669140 B2 JP H0669140B2 JP 57202921 A JP57202921 A JP 57202921A JP 20292182 A JP20292182 A JP 20292182A JP H0669140 B2 JPH0669140 B2 JP H0669140B2
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emitter
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/003Changing the DC level

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はレベルシフト回路に関する。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a level shift circuit.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来のレベルシフト回路を第1図乃至第4図に示す。第
1図に示す例はダイオードを用いてシフトする方式の回
路である。すなわち、入力端子P1に印加された入力信号
はトランジスタQ11,ダイオードD11,D12を介してシフト
され、出力端子P2に導びかれる。この回路のレベルシフ
ト量(入力端子P1と出力端子P2間の電位差)VLSは VLS=VBE1+VD1+VD2 …(1) 但しVBE1:トランジスタQ11のベース・エミッタ間順方向
降下電圧 VD1:ダイオードD11の順方向降下電圧 VD2:ダイオードD12の順方向降下電圧 となる。
A conventional level shift circuit is shown in FIGS. The example shown in FIG. 1 is a circuit of a shift type using a diode. That is, the input signal applied to the input terminal P 1 is shifted through the transistor Q 11 and the diodes D 11 and D 12 and is guided to the output terminal P 2 . Level shift of this circuit (potential difference between input terminal P 1 and output terminal P 2 ) V LS is V LS = V BE1 + V D1 + V D2 (1) where V BE1 is the forward direction between the base and emitter of transistor Q 11. Drop voltage V D1 : Forward drop voltage of diode D 11 V D2 : Forward drop voltage of diode D 12 .

しかしながら、上記構成の場合、製造誤差や温度変動に
よってトランジスタQ11やダイオードD11,D12の特性が所
望の値から変動すると、レベルシフト量VLSが変動して
しまう欠点がある。また、レベルシフト量VLSはダイオ
ードの数によって決まるが、レベルシフト量VLSを大き
くしたい場合、ダイオードの数が多くなる欠点がある。
However, in the case of the above configuration, when the characteristics of the transistor Q 11 and the diodes D 11 and D 12 change from desired values due to manufacturing errors and temperature changes, the level shift amount V LS changes. Further, the level shift amount V LS is determined by the number of diodes. However, if the level shift amount V LS is desired to be large, the number of diodes is large.

第2図に示す例は定電流源I11を用いる方式を示す。こ
の回路のレベルシフト量VLSは、 VLS=VBEa+RaIa …(2) 但し、VBEa:トランジスタQ12のベース・エミッタ間順方
向降下電圧 Ra:抵抗R11の抵抗値 Ia:定電流源I11の電流 この回路は、定電流源I11の回路設計に於いて、回路素
子の特性の変動の補償及び温度補償を考慮した回路設計
をすることが要求され、回路設計が複雑になる。また定
電流源I11としては、トランジスタのベース電圧を制御
することにより、そのコレクタ電流を一定に保ち、これ
を電流Iaとする回路が用いられる。しかしながら、この
場合、上述したような電流源トランジスタのベース側に
不要の信号成分が乗ると、電流Iaの値が変化し、これに
よりレベルシフト量VLSが変化してしまう欠点がある。
また、レベルシフト量VLSはIaやRaによって決まるが、
これを大きくする為に、Iaを大きくすると消費電力が増
大し、Raを大きくすると周波数特性が悪化する欠点があ
る。
The example shown in FIG. 2 shows a method using a constant current source I 11 . The level shift amount V LS of this circuit is V LS = V BE a + RaIa (2) where V BE a: Base-emitter forward drop voltage of transistor Q 12 Ra: Resistance value of resistor R 11 Ia: Constant current Current of the source I 11 This circuit complicates the circuit design of the constant current source I 11 because it is required to design the circuit considering the fluctuation of the characteristic of the circuit element and the temperature compensation. . Further, as the constant current source I 11 , a circuit is used in which the collector current of the transistor is kept constant by controlling the base voltage of the transistor and used as the current Ia. However, in this case, when an unnecessary signal component is added to the base side of the current source transistor as described above, the value of the current Ia changes, which causes the level shift amount V LS to change.
Also, the level shift amount V LS is determined by Ia and Ra,
To increase this, increasing Ia increases power consumption, and increasing Ra increases frequency characteristics.

また、第1図及び第2図に示す回路はシフト方向がいず
れも高レベルから低レベルへの一方向のみであり、これ
とは逆の方向へはこのままでは設計変更できない欠点が
ある。
Further, the circuits shown in FIGS. 1 and 2 have only one shift direction from the high level to the low level, and there is a drawback that the design cannot be changed as it is in the opposite direction.

第3図及び第4図は低レベルから高レベルにレベルシフ
ト可能なように構成された例を示すものである。第3図
は第1図と同様にダイオードを用いる方式であり、第4
図は第2図と同様に定電流源を用いる方式である。これ
ら、第3図及び第4図の回路もそれぞれ前述した第1
図,第2図の回路と同様の欠点を有することは当然であ
るが、さらに次のような欠点を有する。
FIGS. 3 and 4 show an example configured so that the level can be shifted from the low level to the high level. FIG. 3 shows a method using a diode as in FIG.
The figure shows a system using a constant current source as in FIG. These circuits shown in FIGS. 3 and 4 are also the same as those in the above-mentioned first circuit.
It naturally has the same drawbacks as the circuits of FIGS. 2 and 3, but has the following drawbacks.

まず、集積回路では、PNPトランジスタとしては一般
に、ラテラルPNPトランジスタやサブストレートPNPトラ
ンジスタが用いられる。この種のPNPトランジスタはNPN
トランジスタに比べて電流増幅率が低く、入力インピー
ダンスが低いという欠点を有する。したがって、入力段
にPNPトランジスタを用いている第3図,第4図の回路
では、NPNトランジスタを用いている第1図,第2図の
回路に比べ、入力インピーダンスが低いという欠点を有
する。
First, in an integrated circuit, a lateral PNP transistor or a substrate PNP transistor is generally used as the PNP transistor. This kind of PNP transistor is NPN
The current amplification factor is lower than that of the transistor, and the input impedance is low. Therefore, the circuits of FIGS. 3 and 4 which use PNP transistors in the input stage have a drawback that the input impedance is lower than that of the circuits of FIGS. 1 and 2 which use NPN transistors.

また、第3図及び第4図の回路は電源依存性を有する。
すなわち、第3図の回路では電源電圧が変動すると、ト
ランジスタQ11に流れる電流が変化し、トランジスタQ11
のベース・エミッタ間順方向降下電圧VBEa,温度係数が
変化する欠点を有する。第4図の回路では、定電流源I
11の電流源トランジスタのベースバイアス電圧が電源電
圧に依存して決まることが多く、したがって、電源電圧
が変動すると、電流Iaが変動し、レベルシフト量VLS
変動する欠点を有する。
The circuits of FIGS. 3 and 4 have power supply dependency.
That is, when the power supply voltage in the circuit of FIG. 3 varies, the current flowing through the transistor Q 11 is changed, the transistor Q 11
Has the drawback that the forward drop voltage V BE a between the base and emitter and the temperature coefficient change. In the circuit of FIG. 4, the constant current source I
The base bias voltage of the current source transistor 11 is often determined depending on the power supply voltage. Therefore, if the power supply voltage changes, the current Ia changes and the level shift amount V LS also changes.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

この発明は上記の事情に対処すべくなされたもので、集
積回路化に好適で、かつ回路構成が簡単で、常に安定し
たレベルシフトを行なうことができるレベルシフト回路
を提供することを目的とする。
The present invention has been made to cope with the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a level shift circuit suitable for integration into a circuit, having a simple circuit configuration, and capable of always performing stable level shift. .

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

この発明は、入力信号が印加される入力端子と、ベー
ス、エミッタ、コレクタを有し、前記入力端子からの入
力信号がベースに印加され、エミッタを基準電位点に直
流的に結合した第1のトランジスタと、前記入力端子か
らの前記第1のトランジスタのベース・エミッタを介し
て基準電位点に至る電流経路中に配置した第1の抵抗
と、入力端及び出力端を有し、入力端が前記第1のトラ
ンジスタのコレクタに接続されたカレントミラー回路
と、ベース、エミッタ、コレクタを有し、前記カレント
ミラー回路の出力端にコレクタ及びベースが結合したPN
接合の第2のトランジスタと、前記第2のトランジスタ
のエミッタに直流的に直列接続された定電圧源と、前記
カレントミラー回路の出力端から前記第2のトランジス
タのベース・エミッタを介して定電圧源に至る電流経路
中に配置した第2の抵抗と、前記カレントミラー回路の
出力端と前記第2のトランジスタのコレクタとの接続点
に設けられた出力端子とを具備し、 (Rb/Ra)・n=1 Raは第1の抵抗の抵抗値 Rbは第2の抵抗の抵抗値 nはカレントミラー回路の入力端電流に対する出力端電
流の電流比(n=1を含む)となるようにしたものであ
る。
This invention has an input terminal to which an input signal is applied, a base, an emitter, and a collector. The input signal from the input terminal is applied to the base, and the emitter is DC-coupled to a reference potential point. The transistor includes a transistor, a first resistor arranged in a current path from the input terminal through the base / emitter of the first transistor to a reference potential point, an input terminal and an output terminal, and the input terminal is the A PN having a current mirror circuit connected to the collector of the first transistor, a base, an emitter, and a collector, and a collector and a base coupled to an output terminal of the current mirror circuit.
A second transistor having a junction, a constant voltage source connected in series to the emitter of the second transistor in terms of direct current, and a constant voltage from the output terminal of the current mirror circuit via the base-emitter of the second transistor. A second resistor arranged in a current path to the source, and an output terminal provided at a connection point between the output terminal of the current mirror circuit and the collector of the second transistor, (Rb / Ra)・ N = 1 Ra is the resistance value of the first resistor Rb is the resistance value of the second resistor n is the current ratio of the output end current to the input end current of the current mirror circuit (including n = 1) It is a thing.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明す
る。第5図は第1の実施例を示す回路図である。入力端
子P1はトランジスタQ21のベースに接続されている。こ
のトランジスタQ21のエミッタは抵抗R21を介して接地さ
れ、コレクタはトランジスタQ22のコレクタに接続され
ている。このトランジスタQ22のコレクタはベースに接
続されてダイオード構成とされ、このベースはさらにト
ランジスタQ23のベースに接続されている。トランジス
タQ22,Q23のエミッタは電源Vccに接続されている。トラ
ンジスタQ23のコレクタはダイオード接続のトランジス
タQ24のコレクタとベースとの接続中点に接続されてい
る。トランジスタQ24のエミッタは抵抗R22の一端に接続
され、抵抗R22の他端は定電圧源E21の正側電極に接続さ
れている。レベルシフト量に関与する定電圧源E21の負
電極は接地されている。前記トランジスタQ23のコレク
タには出力端子P2が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a circuit diagram showing the first embodiment. The input terminal P 1 is connected to the base of the transistor Q 21 . The emitter of the transistor Q 21 is grounded through a resistor R 21, the collector is connected to the collector of the transistor Q 22. The collector of the transistor Q 22 is connected to the base to form a diode structure, and the base is further connected to the base of the transistor Q 23 . The emitters of the transistors Q 22 and Q 23 are connected to the power source Vcc. The collector of the transistor Q 23 is connected to the midpoint between the collector and the base of the diode-connected transistor Q 24 . The emitter of the transistor Q 24 is connected to one end of the resistor R 22, the other end of the resistor R 22 is connected to the positive side electrode of the constant voltage source E 21. The negative electrode of the constant voltage source E 21 involved in the level shift amount is grounded. The output terminal P 2 is provided at the collector of the transistor Q 23 .

なお、トランジスタQ22,Q23はカレントミラー回路を成
す。したがって、第5図はトランジスタQ21のコレクタ
・エミッタ電流路をカレントミラー回路の入力端側に接
続し、トランジスタQ24のコレクタ・エミッタ電流路を
出力端側に接続した構成となっている。カレントミラー
回路は、トランジスタQ22のコレクタに流れる入力電流
に比例した出力電流をトランジスタQ23のコレクタに流
すものである。
The transistors Q 22 and Q 23 form a current mirror circuit. Therefore, in FIG. 5, the collector-emitter current path of the transistor Q 21 is connected to the input terminal side of the current mirror circuit, and the collector-emitter current path of the transistor Q 24 is connected to the output terminal side. The current mirror circuit causes an output current proportional to the input current flowing through the collector of the transistor Q 22 to flow through the collector of the transistor Q 23 .

上記構成に於いて動作を説明する。入力端子P1には、例
えばアース電位を動作点とする信号が印加される。今、
トランジスタQ22,Q23の特性を等しくすれば、カレント
ミラー動作により、トランジスタQ21及び抵抗R21に流れ
る電流とトランジスタQ24及び抵抗R22に流れる電流とが
等しくなる。このような条件の基で、さらに、トランジ
スタQ21,Q24の特性を等しくすれば、これらトランジス
タQ21,Q24のベース・エミッタ間順方向降下電圧を等し
くすることができる。上記構成によれば、出力端子P2
は利得はそのままにして、動作点がアース電位から定電
圧源E21の定電圧にレベルシフトされた信号が得られ
る。
The operation of the above configuration will be described. A signal whose operating point is the ground potential, for example, is applied to the input terminal P 1 . now,
If the characteristics of the transistors Q 22 and Q 23 are made equal, the current flowing through the transistor Q 21 and the resistor R 21 becomes equal to the current flowing through the transistor Q 24 and the resistor R 22 due to the current mirror operation. Under these conditions, if the characteristics of the transistors Q 21 and Q 24 are further equalized, the base-emitter forward drop voltage of these transistors Q 21 and Q 24 can be equalized. According to the above configuration, a signal whose level is shifted from the ground potential to the constant voltage of the constant voltage source E 21 can be obtained while keeping the gain at the output terminal P 2 .

出力端子P2の電位を式を使って表わすと次のようにな
る。今、トランジスタQ21〜Q24のベース電流がこれらト
ランジスタQ21〜Q24のコレクタ電流に比べて無視できる
程小さいとする。
The potential of the output terminal P 2 can be expressed by the following formula. Now, the base current of the transistor Q 21 ~Q 24 is negligibly small compared to the collector current of the transistors Q 21 ~Q 24.

入力端子P1に例えば電圧V1なる直流レベルの信号が印加
されたとすると、そのときの出力端の直流電圧レベルV2
は、 但しEa:定電圧源E21の定電圧 VBEa,VBEb:それぞれトランジスタQ21,Q24のベース・エ
ミッタ間順方向降下電圧 Ra,Rb:それぞれ抵抗R21,R22の抵抗値 となる。式(4)を変形すると、 となる。ここで、ベース・エミッタ間のダイオード特性
に依存しないように V2=Ea+V1 …(5) なる関係が得られるようにする為には、 の2つの条件を成立させなくてはならない。この2つの
条件はとりも直さず、 という条件である。
For example, if a DC level signal of voltage V 1 is applied to the input terminal P 1 , the DC voltage level V 2 of the output terminal at that time is V 2
Is Where Ea: constant voltage of constant voltage source E 21 V BE a, V BE b: base-emitter forward drop voltage of transistors Q 21 and Q 24 , Ra and R b: resistance values of resistors R 21 and R 22 , respectively Become. By transforming equation (4), Becomes Here, in order to obtain the relationship of V 2 = Ea + V 1 (5) without depending on the diode characteristic between the base and the emitter, The following two conditions must be met. These two conditions are not fixed, Is the condition.

という条件は、トランジスタQ21とQ24,Q22とQ23の特性
をそれぞれ等しくすることによって得られる。また という条件は、当然抵抗R21,R22の抵抗値を等しくする
ことによって得られる。
The condition is obtained by making the characteristics of the transistors Q 21 and Q 24 and Q 22 and Q 23 equal to each other. Also The condition is naturally obtained by making the resistance values of the resistors R 21 and R 22 equal.

ところで、同一半導体基板上に複数のトランジスタを集
積回路化する場合、同一形式のトランジスタであればそ
れらの特性を相対的に精度良く所望の値に設定すること
ができる。この場合、製造誤差あるいは温度変化によっ
て各トランジスタの特性が所望の値から変動したとして
も、全てのトランジスタの特性の変動傾向が同じとなる
ので、特性の比だけは依然として一定に保つことができ
る。したがって、第5図の回路に於いて、トランジスタ
Q22,Q23の特性の比を1:1にすることは容易であり、さら
にトランジスタQ21,Q24の特性の比を1:1にすることも容
易であるから、トランジスタQ21,Q24に流れる電流(厳
密にはエミッタの電流の電流密度)を容易に等しくする
ことができる。したがって、VBEa/VBEbを確実に1にす
ることができる。
By the way, when a plurality of transistors are integrated on the same semiconductor substrate, the characteristics of the transistors of the same type can be set to a desired value with relative accuracy. In this case, even if the characteristics of each transistor fluctuate from a desired value due to a manufacturing error or a temperature change, the fluctuation tendency of the characteristics of all the transistors becomes the same, so that only the characteristic ratio can be kept constant. Therefore, in the circuit of FIG.
The ratio of the characteristic of Q 22, Q 23 1: it is easy to 1, further transistor Q 21, the ratio of the characteristic of the Q 24 1: also because it is easy to 1, the transistors Q 21, Q The current flowing in 24 (strictly speaking, the current density of the emitter current) can be easily made equal. Therefore, V BE a / V BE b can be surely set to 1.

また、同様に同一半導体基板上に複数の抵抗を集積回路
化する場合、その抵抗値の比を所望の値に設定すること
も容易であるから、Rb/Raを確実に1にすることができ
る。
Similarly, when integrating a plurality of resistors on the same semiconductor substrate, it is easy to set the ratio of the resistance values to a desired value, so that Rb / Ra can be surely set to 1. .

したがって、第5図の回路では式(5)で示されるよう
な出力電圧V2を確実に得ることができる。そして、この
場合、定電圧源E21の定電圧Eaがレベルシフト量となる
から、この電圧Eaを適宜設定することにより、入力信号
の動作点を次段の回路に合った動作点に変換することが
できる。
Therefore, in the circuit of FIG. 5, it is possible to reliably obtain the output voltage V 2 as expressed by the equation (5). Then, in this case, the constant voltage Ea of the constant voltage source E 21 becomes the level shift amount, so by appropriately setting this voltage Ea, the operating point of the input signal is converted into an operating point suitable for the circuit of the next stage. be able to.

以上詳述したようにこの実施例は、入力端子P1とアース
間に、1個のトランジスタQ21のベース・エミッタ間電
流路と1個の抵抗R21との直列回路から成る信号入力回
路を設け、定電圧源E21と出力端子P2間に、信号入力回
路と同じく1個のトランジスタQ24のベース・エミッタ
間電流路と1個の抵抗R22から成る信号出力回路を設
け、カレントミラー回路によって上記両回路に等しいバ
イアス電流を供給するようにしたものである。この場
合、信号出力回路には入力電圧V1等しい電圧が発生し、
これが定電圧源E21から発生される定電圧Eaに応じて適
宜レベルシフトされ、出力端子P2に導出される。
As described above in detail, in this embodiment, a signal input circuit including a series circuit of one base-emitter current path of the transistor Q 21 and one resistor R 21 is provided between the input terminal P 1 and the ground. Provided between the constant voltage source E 21 and the output terminal P 2 is a signal output circuit composed of a base-emitter current path of a transistor Q 24 and a resistor R 22 as in the signal input circuit, and a current mirror. The circuit supplies the same bias current to both circuits. In this case, a voltage equal to the input voltage V 1 is generated in the signal output circuit,
This is appropriately level-shifted according to the constant voltage Ea generated from the constant voltage source E 21, and is led to the output terminal P 2 .

上記構成によれば、カレントミラー回路の入力端側の回
路と出力端側の回路によって、回路素子の特性の変動を
相殺されるので、回路素子の特性が変動しても、常に所
望のレベルシフト量を確保することができる。
According to the above configuration, the circuit on the input end side and the circuit on the output end side of the current mirror circuit cancel out the variation in the characteristic of the circuit element. Therefore, even if the characteristic of the circuit element varies, the desired level shift is always performed. The quantity can be secured.

また、独立的に設けられた定電圧源E21の定電圧Eaを適
宜選定することによって、種々様々なレベルシフト量を
設定することができる。この場合、定電圧Eaを正電圧あ
るいは負電圧に選ぶことによって、低レベルから高レベ
ルあるいは高レベルから低レベルへといった両方向のレ
ベルシフトを実現することが可能である。
Further, by appropriately selecting the constant voltage Ea of the constant voltage source E 21 provided independently, it is possible to set various level shift amounts. In this case, by selecting the constant voltage Ea as a positive voltage or a negative voltage, it is possible to realize a level shift in both directions from low level to high level or from high level to low level.

ここで上記のように入力側のトランジスタと出力側のト
ランジスタとのベース・エミッタ特性が等しくベース・
エミッタ電圧がVBEであるとすると上述した(4)式
は、 で一般的に示される。
As described above, the input-side transistor and the output-side transistor have the same base-emitter characteristics.
Assuming that the emitter voltage is V BE , the above equation (4) is Generally indicated by.

n:Q22,Q23が構成するカレントミラー回路の電流比。n: current ratio of the current mirror circuit composed of Q 22 and Q 23 .

k:出力回路側に接続されたダイオード(PN接合)の個
数。
k: The number of diodes (PN junction) connected to the output circuit side.

上記(4)′式でVBEの係数項が零となるように、Rb/R
aなる抵抗比、電流比n、ダイオードの個数kを設定す
れば、入力端子P1での直流レベルは出力端子P2で温度変
化の影響をうけることなくレベル変換される。
In the above equation (4) ′, Rb / R is set so that the coefficient term of V BE becomes zero.
By setting the resistance ratio a, the current ratio n, and the number of diodes k, the DC level at the input terminal P 1 is level-converted at the output terminal P 2 without being affected by temperature changes.

即ち、 なる条件を満足すればPN接合電圧VBEによる影響をうけ
ずに直流レベルの変換を行ない得る。この場合、直流レ
ベル変換量は で示され、この変換レベルを上記カレントミラー回路の
電流比n,抵抗比Rb/Raを定めて設定し、その上で出力回
路に挿入するダイオードの個数kを定めれば、VBEの変
化による影響をうけることなく直流変換レベル量を定め
ることができる。なお、抵抗Rbは、後述する第11図に示
す例のように、抵抗R28,抵抗R22で分割されて出力側に
接続された場合にはその合成抵抗を示す。
That is, If the following condition is satisfied, the DC level can be converted without being affected by the PN junction voltage V BE . In this case, the DC level conversion amount is This conversion level is set by setting the current ratio n and resistance ratio Rb / Ra of the current mirror circuit, and if the number k of diodes to be inserted in the output circuit is set on the conversion level, it depends on the change in V BE . The DC conversion level amount can be determined without being affected. Note that the resistor Rb indicates a combined resistance when the resistor R 28 and the resistor R 22 are divided and connected to the output side as in the example shown in FIG. 11 described later.

また、定電圧源E21は定電圧Eaを大きくしても、消費電
力が大きくなったり、周波数特性が悪化したりすること
のないようにすることができる。
Further, the constant voltage source E 21 can prevent the power consumption from increasing and the frequency characteristic from deteriorating even if the constant voltage Ea is increased.

また、電源電圧が変動してもトランジスタQ22,Q23の電
流が変わることがないので、入力端子P1での利得を保っ
たまま入力信号を出力端子P2に導びくことができる。し
かも、定電圧源E21を例えば第6図のように構成すれ
ば、定電圧Eaが電源電圧の変動の影響を受けないように
することができる。以上から電源電圧の変動の影響を受
けないレベルシフトを行なうことができる。なお、第6
図はダイオード接続のトランジスタQ25,Q26とツェナー
ダイオードD21を直列接続したものである。このような
構成によれば、常に一定な電圧Eaを得ることができ、か
つ温度係数を零にすることができる。
Further, since the currents of the transistors Q 22 and Q 23 do not change even if the power supply voltage changes, the input signal can be guided to the output terminal P 2 while maintaining the gain at the input terminal P 1 . Moreover, if the constant voltage source E 21 is configured as shown in FIG. 6, for example, the constant voltage Ea can be prevented from being affected by the fluctuation of the power supply voltage. From the above, level shift can be performed without being affected by fluctuations in the power supply voltage. The sixth
The figure shows a diode-connected transistor Q 25 , Q 26 and a Zener diode D 21 connected in series. With such a configuration, it is possible to always obtain a constant voltage Ea and make the temperature coefficient zero.

また、入力段にNPNトランジスタQ21を用いているので入
力インピーダンスが高い。
Moreover, since the NPN transistor Q 21 is used in the input stage, the input impedance is high.

また、上記のような構成であれば、低い電源電圧しか利
用できないような場合でも有利である。
Further, the above configuration is advantageous even when only a low power supply voltage can be used.

第7図乃至第10図はそれぞれ信号入力回路と信号出力回
路の異なる構成を示す回路図である。まず、第7図はト
ランジスタQ21のエミッタと抵抗R21との間にダイオード
接続のトランジスタQ27を順方向に接続したものであ
る。このような場合でも、例えば、出力端子P2とトラン
ジスタQ24のコレクタとの間にダイオード接続のトラン
ジスタQ28を順方向に挿入することにより、トランジス
タQ27の両端電圧分をトランジスタQ28で確保することが
できるので、先の式(5)を得ることができる。
7 to 10 are circuit diagrams showing different configurations of the signal input circuit and the signal output circuit, respectively. First, FIG. 7 shows a diode-connected transistor Q 27 connected in the forward direction between the emitter of the transistor Q 21 and the resistor R 21 . Even in such a case, for example, by inserting a diode-connected transistor Q 28 in the forward direction between the output terminal P 2 and the collector of the transistor Q 24 , the voltage across the transistor Q 27 can be secured by the transistor Q 28 . Therefore, the above formula (5) can be obtained.

第8図は、信号入力回路側ではトランジスタQ21のエミ
ッタをアースに直結し、ベースと入力端間に抵抗R23
挿入したものである。そして、信号出力回路側では、ト
ランジスタQ24のベースとコレクタ間に抵抗R23と等しい
抵抗値の抵抗R24を挿入したものである。このような構
成では、トランジスタQ21,Q24のエミッタ電流が略等し
いので、そのベース電流も略等しく、したがって、抵抗
R23,R24の両端電圧も略等しい。その結果、トランジス
タQ24のコレクタとエミッタ間には入力電圧V1に略等し
い電圧が発生し、出力電圧V2は前式(5)と同じように
なる。
In FIG. 8, the emitter of the transistor Q 21 is directly connected to the ground on the signal input circuit side, and the resistor R 23 is inserted between the base and the input terminal. On the signal output circuit side, a resistor R 24 having a resistance value equal to that of the resistor R 23 is inserted between the base and collector of the transistor Q 24 . In this configuration, the emitter current of the transistor Q 21, Q 24 are substantially equal, the base current is also substantially equal, therefore, the resistance
The voltage across the R 23, R 24 also substantially equal. As a result, a voltage approximately equal to the input voltage V 1 is generated between the collector and the emitter of the transistor Q 24 , and the output voltage V 2 becomes the same as the expression (5).

第9図は先の第8図に於いて、トランジスタQ21のベー
スとアース間に抵抗R25を挿入し、トランジスタQ24のベ
ースとエミッタ間に抵抗R26と抵抗値が等しい抵抗R26
挿入したものである。このような構成に於いても、トラ
ンジスタQ24のコレクタとエミッタ間に入力電圧V1に略
等しい電圧を発生させることができる。
Figure 9 is at the eighth previous figures, by inserting the resistor R 25 between the base and the ground of the transistor Q 21, resistors R 26 the resistance value and the resistance R 26 between the base and the emitter is equal to the transistor Q 24 It is inserted. Even in such a configuration, a voltage substantially equal to the input voltage V 1 can be generated between the collector and the emitter of the transistor Q 24 .

第10図は、トランジスタQ21のベースとアース間にダイ
オード接続のトランジスタQ29を順方向に接続し、さら
にトランジスタQ21のベースと入力端子P1間に抵抗R27
挿入したものである。そして、トランジスタQ24のエミ
ッタには、第5図と同じく抵抗R22が挿入されている。
この場合、抵抗R27,R22の抵抗値は等しくされている。
このような構成では、トランジスタQ22,Q23はカレント
ミラー回路を成し、トランジスタQ21に流れる電流と等
しい電流がトランジスタQ29に流れる。したがって、ト
ランジスタQ29と抵抗R27から成る回路はトランジスタQ
24と抵抗R22から成る回路と同じように動作し、定電圧
源E21と出力端子P2間に入力電圧V1に略等しい電圧が得
られる。
In FIG. 10, a diode-connected transistor Q 29 is connected in the forward direction between the base of the transistor Q 21 and ground, and a resistor R 27 is inserted between the base of the transistor Q 21 and the input terminal P 1 . The resistor R 22 is inserted in the emitter of the transistor Q 24 as in FIG.
In this case, the resistance values of the resistors R 27 and R 22 are made equal.
In such a configuration, the transistor Q 22, Q 23 forms a current mirror circuit, a current equal to the current flowing through the transistor Q 21 flows through the transistor Q 29. Therefore, the circuit consisting of transistor Q 29 and resistor R 27 is
The circuit operates in the same way as the circuit composed of 24 and the resistor R 22 , and a voltage approximately equal to the input voltage V 1 is obtained between the constant voltage source E 21 and the output terminal P 2 .

以上は入力信号に対する利得が1となるように構成され
た回路について説明したが、利得を1以外の整数倍にす
ることも可能である。第11図は例えば、利得を2倍にす
るように構成された場合を示す。すなわち、トランジス
タQ23のコレクタと定電圧源E21の正側電極との間に、ト
ランジスタQ24と抵抗R22から成る回路と同じような接続
構成を有する回路を2個直列にして挿入したものであ
る。この場合、トランジスタQ24,Q30は特性が等しく、
抵抗R22,R28は抵抗値が等しくなるようにしてある。
Although the circuit configured so that the gain with respect to the input signal is 1 has been described above, the gain can be an integer multiple other than 1. FIG. 11 shows a case in which the gain is doubled, for example. That is, two circuits having the same connection structure as the circuit composed of the transistor Q 24 and the resistor R 22 are inserted in series between the collector of the transistor Q 23 and the positive electrode of the constant voltage source E 21. Is. In this case, the transistors Q 24 and Q 30 have the same characteristics,
The resistors R 22 and R 28 have the same resistance value.

このような構成によれば、定電圧源E21の正側電極とト
ランジスタQ24のコレクタ間、トランジスタQ24コレクタ
とトランジスタQ30のコレクタ間にそれぞれ入力電圧V1
と等しい電圧が発生する。したがって、出力端子P2
は、2倍に増幅され、動作点が定電圧Eaまでレベルシフ
トされた信号が得られる。
According to such a configuration, the positive side electrode and the collector of the transistor Q 24, transistor Q 24 collector and the transistor Q respectively input voltages V 1 between the collector of 30 of the constant voltage source E 21
A voltage equal to is generated. Therefore, at the output terminal P 2 , a signal that is amplified twice and the operating point of which is level-shifted to the constant voltage Ea is obtained.

出力電圧V2を式を使って表わすと、 但し、VBEc:トランジスタQ30のベース・エミッタ間順方
向降下電圧 Rc:抵抗R28の抵抗値 となる。ここで、VBEa=VBEb=VBEc,Ra=Rb=Rcである
から、 V2=Ea+2V1 …(9) となる。同様の方法で、直列接続される回路数を増やす
ことにより、3倍以上整数倍の利得を得ることができ
る。
When the output voltage V 2 is expressed using an equation, However, V BE c: base-emitter forward drop voltage of transistor Q 30 Rc: resistance value of resistor R 28 . Here, since V BE a = V BE b = V BE c and Ra = Rb = Rc, V 2 = Ea + 2V 1 (9). In the same manner, by increasing the number of circuits connected in series, it is possible to obtain a gain of 3 times or more and an integer times.

第12図は次段の回路が複数あって、各回路の入力動作点
が異なる場合に効率良く構成されたレベルシフト回路を
示すものである。この場合は、例えば第5図に示すよう
な回路を複数設ける必要はなく、カレントミラー回路の
出力用のトランジスタを複数にし、各出力用のトランジ
スタに例えば第5図で説明したような信号出力用回路を
接続すればよい。第12図は入力動作点が異なる次段の回
路が2個存在する場合の構成を示す。すなわち、カレン
トミラー回路の出力用のトランジスタQ31はトランジス
タQ23と同一特性を有し、このトランジスタQ31のコレク
タ側に接続されるトランジスタQ32及び抵抗R29はそれぞ
れトランジスタQ24及び抵抗R22と同一特性を有し、かつ
同一接続構成となっている。したがって、出力端子P3
は、入力電圧V1の動作点を定電圧源E22の定電圧Ebまで
レベルシフトした出力電圧V3が得られる。
FIG. 12 shows a level shift circuit that is efficiently configured when there are a plurality of circuits in the next stage and the input operating points of the circuits are different. In this case, for example, it is not necessary to provide a plurality of circuits as shown in FIG. 5, but a plurality of output transistors of the current mirror circuit are provided, and each output transistor is provided with a signal output circuit as described in FIG. 5, for example. Just connect the circuit. FIG. 12 shows the configuration when there are two next-stage circuits having different input operating points. That is, the output transistor Q 31 of the current mirror circuit has the same characteristics as the transistor Q 23, and the transistor Q 32 and the resistor R 29 connected to the collector side of the transistor Q 31 are the transistor Q 24 and the resistor R 22, respectively. Have the same characteristics and have the same connection configuration. Therefore, at the output terminal P 3 , the output voltage V 3 obtained by level-shifting the operating point of the input voltage V 1 to the constant voltage Eb of the constant voltage source E 22 is obtained.

V3=Eb+V1 …(10) したがって、定電圧源E21,E22の定電圧Ea,Ebを適宜選定
することにより、出力端子P2,P3にはここに接続される
次段の回路の入力動作点までレベルシフトされた信号を
得ることができる。
V 3 = Eb + V 1 ... (10) Therefore, a constant voltage Ea of the constant voltage source E 21, E 22, by appropriately selecting the Eb, output terminal P 2, the next-stage circuit to P 3 which is connected here It is possible to obtain a signal level-shifted up to the input operating point of.

第13図は、トランジスタQ33,Q34、抵抗R30〜R33、定電
流源I21で構成された次段の差動増幅回路へレベルシフ
トされた信号を供給する構成を示すものである。すなわ
ち、差動対を成す一方のトランジスタQ33のベースは出
力端子P2に接続され、他方のトランジスタQ34のベース
は定電圧源E21の正側電極へ接続されている。このよう
な構成によれば、トランジスタQ33,Q34のベースへは、
共に定電圧源E21の定電圧Eaを基準にしてバイアスが供
給されるので、電圧Eaの変動で差動入力電圧が変動する
ことがなく、入力電圧V1のみを差動入力として供給する
ことができる。そして、負荷抵抗R32,R33の抵抗値を適
宜設定することにより、出力端子P3,P4に入力電圧V1
増幅した電圧を得ることができる。
FIG. 13 shows a structure for supplying a level-shifted signal to a differential amplifier circuit at the next stage composed of transistors Q 33 and Q 34 , resistors R 30 to R 33 , and a constant current source I 21. . That is, the base of one transistor Q 33 forming a differential pair is connected to the output terminal P 2, and the base of the other transistor Q 34 is connected to the positive electrode of the constant voltage source E 21 . According to this structure, the bases of the transistors Q 33 and Q 34 are
Since the bias is supplied with the constant voltage Ea of the constant voltage source E 21 as a reference in both cases, the differential input voltage does not fluctuate due to the fluctuation of the voltage Ea, and only the input voltage V 1 is supplied as the differential input. You can Then, by appropriately setting the resistance values of the load resistors R 32 and R 33 , it is possible to obtain a voltage obtained by amplifying the input voltage V 1 at the output terminals P 3 and P 4 .

なお、この発明は先の実施例に限定されるものではな
い。例えば、第5図に於いて、定電圧源E21の定電圧Ea
を零すれば、レベルシフト量を零にすることができる。
言い換えれば回路を単にインピーダンス変換回路として
利用することができる。また、カレントミラー回路とし
ては、第5図等で示した構成のものに限らないことも勿
論である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 5, constant voltage Ea of constant voltage source E 21
The level shift amount can be set to zero by setting to zero.
In other words, the circuit can be simply used as an impedance conversion circuit. Further, it goes without saying that the current mirror circuit is not limited to the one shown in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

このようにこの発明によれば、集積回路に好適で、かつ
回路構成が簡単で、常に安定したレベルシフトを行なう
ことができるレベルシフト回路を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a level shift circuit suitable for an integrated circuit, having a simple circuit configuration, and capable of always performing a stable level shift.

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

第1図乃至第4図はそれぞれ従来のレベルシフト回路の
異なる例を示す回路図、第5図はこの発明に係るレベル
シフト回路の第1の実施例を示す回路図、第6図乃至第
13図はそれぞれこの発明の第2の実施例乃至第9の実施
例を示す回路図である。 P1……入力端子、P2,P3……出力端子、Vcc……電源、E
21,E22……定電圧源、I21……定電流源、Q21〜Q34……
トランジスタ、R21〜R33……抵抗、D21……ツェナーダ
イオード。
1 to 4 are circuit diagrams showing different examples of conventional level shift circuits, FIG. 5 is a circuit diagram showing a first embodiment of the level shift circuit according to the present invention, and FIGS.
FIG. 13 is a circuit diagram showing the second to ninth embodiments of the present invention. P 1 …… Input terminal, P 2 , P 3 …… Output terminal, Vcc …… Power supply, E
21 , E 22 …… Constant voltage source, I 21 …… Constant current source, Q 21 to Q 34 ……
Transistor, R 21 to R 33 ...... Resistor, D 21 ...... Zener diode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力信号が印加される入力端子と、 ベース、エミッタ、コレクタを有し、前記入力端子から
の入力信号がベースに印加され、エミッタを基準電位点
に直流的に結合した第1のトランジスタと、 前記入力端子から前記第1のトランジスタのベース・エ
ミッタを介して基準電位点に至る電流経路中に配置した
第1の抵抗と、 入力端及び出力端を有し、入力端が前記第1のトランジ
スタのコレクタに接続されたカレントミラー回路と、 ベース、エミッタ、コレクタを有し、前記カレントミラ
ー回路の出力端にコレクタ及びベースが結合したPN接合
の第2のトランジスタと、 前記第2のトランジスタのエミッタに直流的に直列接続
された定電圧源と、 前記カレントミラー回路の出力端から前記第2のトラン
ジスタのベース・エミッタを介して定電圧源に至る電流
経路中に配置した第2の抵抗と、 前記カレントミラー回路の出力端と前記第2のトランジ
スタのコレクタとの接続点に設けられた出力端子とを具
備し、 (Rb/Ra)・n=1 Raは第1の抵抗の抵抗値 Rbは第2の抵抗の抵抗値 nはカレントミラー回路の入力端電流に対する出力端電
流の電流比(n=1を含む)となるようにしたことを特
徴とするレベルシフト回路。
1. A first circuit having an input terminal to which an input signal is applied, a base, an emitter, and a collector, wherein the input signal from the input terminal is applied to the base, and the emitter is DC-coupled to a reference potential point. Transistor, a first resistor arranged in a current path from the input terminal to a reference potential point via the base / emitter of the first transistor, an input end and an output end, and the input end is the A current mirror circuit connected to the collector of the first transistor; a PN junction second transistor having a base, an emitter, and a collector, the collector and the base of which are coupled to the output terminal of the current mirror circuit; Constant voltage source connected in series in series to the emitter of the second transistor, and from the output end of the current mirror circuit to the base-emitter of the second transistor A second resistor arranged in a current path reaching a constant voltage source via the output terminal and an output terminal provided at a connection point between the output terminal of the current mirror circuit and the collector of the second transistor; Rb / Ra) · n = 1 Ra is the resistance value of the first resistor Rb is the resistance value of the second resistor n is the current ratio of the output end current to the input end current of the current mirror circuit (including n = 1) A level shift circuit characterized in that
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