JPH07105709B2 - 電圧変換回路 - Google Patents
電圧変換回路Info
- Publication number
- JPH07105709B2 JPH07105709B2 JP61112495A JP11249586A JPH07105709B2 JP H07105709 B2 JPH07105709 B2 JP H07105709B2 JP 61112495 A JP61112495 A JP 61112495A JP 11249586 A JP11249586 A JP 11249586A JP H07105709 B2 JPH07105709 B2 JP H07105709B2
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- voltage
- output
- circuit
- transistor
- mosfet
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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、半導体集積回路に用いて好適な電圧変換回路
に関し、特に、低電圧の論理入力信号を高電圧のプッシ
ュプル出力に変換する電圧変換回路に関する。
に関し、特に、低電圧の論理入力信号を高電圧のプッシ
ュプル出力に変換する電圧変換回路に関する。
半導体素子により構成された電子装置においては、例え
ばディスプレイデバイスのように、かなり高い信号電圧
を必要とするものがあるが、いわゆる集積回路では比較
的低い電圧(通常20V以下)しか出力できないので、従
来は、集積回路素子と、高電圧信号を必要とする装置と
の間に、例えば高耐圧トランジスタ、ダイオード等のデ
ィスクリート部品により構成された電圧変換回路を介挿
することにより、相互の接続を実現していた。
ばディスプレイデバイスのように、かなり高い信号電圧
を必要とするものがあるが、いわゆる集積回路では比較
的低い電圧(通常20V以下)しか出力できないので、従
来は、集積回路素子と、高電圧信号を必要とする装置と
の間に、例えば高耐圧トランジスタ、ダイオード等のデ
ィスクリート部品により構成された電圧変換回路を介挿
することにより、相互の接続を実現していた。
しかしながら、近年の電子装置全体の縮小化、低消費電
力化の強い要求に応えていくためには、前述の外付回路
によらずに、電圧変換を集積回路素子内に実現していく
必要があるが、かかる高電圧振幅を可能とする電圧変換
回路を集積回路内に、特にMOS電界効果トランジスタ(F
ET)により構成する場合、当該FETの絶縁耐圧で決まる
比較的低い電圧までしか出力振幅を得ることができな
い。
力化の強い要求に応えていくためには、前述の外付回路
によらずに、電圧変換を集積回路素子内に実現していく
必要があるが、かかる高電圧振幅を可能とする電圧変換
回路を集積回路内に、特にMOS電界効果トランジスタ(F
ET)により構成する場合、当該FETの絶縁耐圧で決まる
比較的低い電圧までしか出力振幅を得ることができな
い。
第2図に従来から知られている電圧変換のための典型的
な回路の一例を示す。第2図において、10は低電圧電源
VD1で駆動される論理回路、11および12はP型MOSFET、1
3および14は、それぞれP型MOSFET12および11と直列に
接続されるN型MOSFETである。MOSFET11と14および12と
13を、高電圧電源VD2と基準電位(接地電位)との間
に、それぞれ、直列に接続する。MOSFET14のゲートには
論理回路10の出力を直接に供給する。MOSFET13のゲート
には論理回路10の出力を、低電圧電源VD1で駆動される
インバータ15を介して供給する。MOSFET14および13の各
出力をMOSFET12および11のゲートに供給する。なお、以
下において、VD1およびVD2は、それぞれ低電圧電源およ
び高電圧電源またはそれらの電位もしくは電圧を示す。
な回路の一例を示す。第2図において、10は低電圧電源
VD1で駆動される論理回路、11および12はP型MOSFET、1
3および14は、それぞれP型MOSFET12および11と直列に
接続されるN型MOSFETである。MOSFET11と14および12と
13を、高電圧電源VD2と基準電位(接地電位)との間
に、それぞれ、直列に接続する。MOSFET14のゲートには
論理回路10の出力を直接に供給する。MOSFET13のゲート
には論理回路10の出力を、低電圧電源VD1で駆動される
インバータ15を介して供給する。MOSFET14および13の各
出力をMOSFET12および11のゲートに供給する。なお、以
下において、VD1およびVD2は、それぞれ低電圧電源およ
び高電圧電源またはそれらの電位もしくは電圧を示す。
ここで、論理回路10からの入力信号およびインバータ15
の振幅は通常前段の論理回路の低電源電圧VD1まで(例
えば0〜5V)となり、出力信号の振幅は高電源電圧VD2
までとなる。
の振幅は通常前段の論理回路の低電源電圧VD1まで(例
えば0〜5V)となり、出力信号の振幅は高電源電圧VD2
までとなる。
かかる回路構成において、入力信号が高レベルになる
と、N型MOSFET14が導通状態、N型MOSFET13が非導通状
態となる。このとき、N型MOSFET14のドレインと接続さ
れたP型MOSFET12のゲートが低電位となり、P型MOSFET
12が導通してP型MOSFET12のドレインには高電圧電源V
D2の電位が現れる。また、P型MOSFET11のゲートは高電
位となり、P型MOSFET11は非導通となる。従って、P型
MOSFET12のドレインから出力を取り出せば、高電圧電源
VD2の振幅が得られ、電圧レベルはVD1からVD2へと変換
される。
と、N型MOSFET14が導通状態、N型MOSFET13が非導通状
態となる。このとき、N型MOSFET14のドレインと接続さ
れたP型MOSFET12のゲートが低電位となり、P型MOSFET
12が導通してP型MOSFET12のドレインには高電圧電源V
D2の電位が現れる。また、P型MOSFET11のゲートは高電
位となり、P型MOSFET11は非導通となる。従って、P型
MOSFET12のドレインから出力を取り出せば、高電圧電源
VD2の振幅が得られ、電圧レベルはVD1からVD2へと変換
される。
しかしながら、この場合、出力が高電圧レベルにあると
きは、N型MOSFET13のドレイン・ソース間およびP型MO
SFET12のゲート・ソース間に高電源電圧VD2が印加され
る。また、出力が低電圧レベルにあるときは、逆に、N
型MOSFET14およびP型MOSFET11にそれぞれ高電圧が印加
される。
きは、N型MOSFET13のドレイン・ソース間およびP型MO
SFET12のゲート・ソース間に高電源電圧VD2が印加され
る。また、出力が低電圧レベルにあるときは、逆に、N
型MOSFET14およびP型MOSFET11にそれぞれ高電圧が印加
される。
従って、この回路構成の場合、高電源電圧VD2として
は、各々のFETの特にゲート耐圧を保障できる範囲まで
に制限される。通常のMOSFETでは、この範囲は20V程度
までにしかならない。たとえ、特別に設計された高耐圧
MOSFETを用いたとしても、100V以上の高電圧振幅を得る
ことは困難である。
は、各々のFETの特にゲート耐圧を保障できる範囲まで
に制限される。通常のMOSFETでは、この範囲は20V程度
までにしかならない。たとえ、特別に設計された高耐圧
MOSFETを用いたとしても、100V以上の高電圧振幅を得る
ことは困難である。
そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決し、耐圧
性能を向上させると共に高速かつ十分な駆動能力をもつ
電圧変換回路を提供することにある。
性能を向上させると共に高速かつ十分な駆動能力をもつ
電圧変換回路を提供することにある。
本発明は、上述の目的を達成するため、高電圧電源より
電源が供給され、MOS電界効果トランジスタが相補接続
されてなる第1および第2出力トランジスタを有し、低
電圧の論理入力信号を高電圧のプッシュプル出力に変換
する電圧変換回路において、前記低電圧の論理入力信号
によって同一極性の第1および第2出力駆動用トランジ
スタを駆動し、前記第1出力駆動用トランジスタの出力
を前記高電圧電源の電圧を分圧する第1分圧回路と直列
に接続し、該第1分圧回路の分圧点を当該第1出力駆動
用トランジスタと反対極性の前記第1出力トランジスタ
のゲートに接続し、前記第2出力駆動用トランジスタの
出力を、当該第2出力駆動用トランジスタと同一極性の
前記第2出力トランジスタのゲートに供給し、該第2出
力トランジスタのゲートを前記高電圧電源の電圧を分圧
する第2分圧回路の分圧点に接続し、前記第1分圧回路
は第1および第2抵抗の直列回路で構成し、前記第2分
圧回路は第3抵抗とツェナーダイオードとの直列回路で
構成し、前記ツェナーダイオードは前記第2出力トラン
ジスタの最大ゲート電圧におおよそ等しいツェナー電圧
値を有することを特徴としている。
電源が供給され、MOS電界効果トランジスタが相補接続
されてなる第1および第2出力トランジスタを有し、低
電圧の論理入力信号を高電圧のプッシュプル出力に変換
する電圧変換回路において、前記低電圧の論理入力信号
によって同一極性の第1および第2出力駆動用トランジ
スタを駆動し、前記第1出力駆動用トランジスタの出力
を前記高電圧電源の電圧を分圧する第1分圧回路と直列
に接続し、該第1分圧回路の分圧点を当該第1出力駆動
用トランジスタと反対極性の前記第1出力トランジスタ
のゲートに接続し、前記第2出力駆動用トランジスタの
出力を、当該第2出力駆動用トランジスタと同一極性の
前記第2出力トランジスタのゲートに供給し、該第2出
力トランジスタのゲートを前記高電圧電源の電圧を分圧
する第2分圧回路の分圧点に接続し、前記第1分圧回路
は第1および第2抵抗の直列回路で構成し、前記第2分
圧回路は第3抵抗とツェナーダイオードとの直列回路で
構成し、前記ツェナーダイオードは前記第2出力トラン
ジスタの最大ゲート電圧におおよそ等しいツェナー電圧
値を有することを特徴としている。
本発明においては、出力となる一対のPおよびN型高耐
圧MOSFETのゲートを、それぞれ、2つの抵抗による回路
および1つの抵抗とツェナーダイオードによる回路によ
りバイアスする構造としたので、これらMOSFETのゲート
・ソース間にかかる電圧を耐圧内に抑えることができる
と共に、その動作点を通常の論理回路の電圧レベルより
高くすることができ、従って、動作速度を高めることが
できる。
圧MOSFETのゲートを、それぞれ、2つの抵抗による回路
および1つの抵抗とツェナーダイオードによる回路によ
りバイアスする構造としたので、これらMOSFETのゲート
・ソース間にかかる電圧を耐圧内に抑えることができる
と共に、その動作点を通常の論理回路の電圧レベルより
高くすることができ、従って、動作速度を高めることが
できる。
さらに、これら一対のPおよびN型高耐圧MOSFETのゲー
トは、同一極性の高耐圧MOSFETにより駆動する構造とし
たので、その動作電圧レベルを揃えることができ、従っ
て、前述のPおよびN型高耐圧MOSFETは完全に同期して
動作し、完全な相補動作を実現できる。
トは、同一極性の高耐圧MOSFETにより駆動する構造とし
たので、その動作電圧レベルを揃えることができ、従っ
て、前述のPおよびN型高耐圧MOSFETは完全に同期して
動作し、完全な相補動作を実現できる。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明の一実施例を第1図に示す。第1図において、一
点鎖線ブロックで示す電圧変換回路が半導体集積回路の
要部として構成される。
点鎖線ブロックで示す電圧変換回路が半導体集積回路の
要部として構成される。
第1図に示す電圧変換回路は、互いに直列接続された高
耐圧のP型MOSFET1とN型MOSFET2とが高電圧電源V
D2(例えば150V)で動作する出力段を構成している。こ
の出力段の高耐圧のMOSFET1および2のゲートは、それ
ぞれ、個別に、前段の出力段駆動回路に接続される。
耐圧のP型MOSFET1とN型MOSFET2とが高電圧電源V
D2(例えば150V)で動作する出力段を構成している。こ
の出力段の高耐圧のMOSFET1および2のゲートは、それ
ぞれ、個別に、前段の出力段駆動回路に接続される。
すなわち、高電圧電源VD2に接続されている出力段のP
型MOSFET1のゲートは、N型高耐圧MOSFET3により駆動さ
れ、かつ、このN型高耐圧MOSFET3は、そのドレイン
に、抵抗値がそれぞれR1およびR2の直列接続抵抗5およ
び6を介して高電圧電源VD2に接続してある。ここで、
これら抵抗5と6の中間接続点が、上述の高電圧電源側
のP型高耐圧MOSFET1のゲートに接続されている。従っ
て、2つの抵抗5と6によって分圧された電位により、
このP型高耐圧MOSFET1のゲートはそのソース電位側に
バイアスされることになる。
型MOSFET1のゲートは、N型高耐圧MOSFET3により駆動さ
れ、かつ、このN型高耐圧MOSFET3は、そのドレイン
に、抵抗値がそれぞれR1およびR2の直列接続抵抗5およ
び6を介して高電圧電源VD2に接続してある。ここで、
これら抵抗5と6の中間接続点が、上述の高電圧電源側
のP型高耐圧MOSFET1のゲートに接続されている。従っ
て、2つの抵抗5と6によって分圧された電位により、
このP型高耐圧MOSFET1のゲートはそのソース電位側に
バイアスされることになる。
他方、出力段のN型高耐圧MOSFET2のゲートは、N型高
耐圧MOSFET4により駆動され、かつこのドレインは抵抗
値R3の抵抗7を介して高電圧電源VD2に接続されると共
に、ツェナーダイオード8を介して接地電位に接続され
ている。
耐圧MOSFET4により駆動され、かつこのドレインは抵抗
値R3の抵抗7を介して高電圧電源VD2に接続されると共
に、ツェナーダイオード8を介して接地電位に接続され
ている。
さらに、前述の2つの出力段駆動用のN型高耐圧MOSFET
3および4のゲートは、通常の低電圧電源VD1(例えば5
V)で動作する論理回路10の出力に共通接続される。
3および4のゲートは、通常の低電圧電源VD1(例えば5
V)で動作する論理回路10の出力に共通接続される。
今、上述のような回路構成において、論理回路10が高レ
ベルの出力信号を出力したとすると、2つの出力段駆動
用N型高耐圧MOSFET3および4は、導通状態となる。こ
のとき、出力段のP型高耐圧MOSFET1のゲート電位は、
N型高耐圧MOSFET3を流れる電流IDS3により、高電圧電
源電位VD2によりIDS3×R1だけ低くなる。従って、この
値がP型高耐圧MOSFET1の閾値電圧Vthpより大きくなる
ようにR1を設定しておけば、出力段のP型高耐圧MOSFET
1は導通状態となる。
ベルの出力信号を出力したとすると、2つの出力段駆動
用N型高耐圧MOSFET3および4は、導通状態となる。こ
のとき、出力段のP型高耐圧MOSFET1のゲート電位は、
N型高耐圧MOSFET3を流れる電流IDS3により、高電圧電
源電位VD2によりIDS3×R1だけ低くなる。従って、この
値がP型高耐圧MOSFET1の閾値電圧Vthpより大きくなる
ようにR1を設定しておけば、出力段のP型高耐圧MOSFET
1は導通状態となる。
一方、出力段のN型高耐圧MOSFET2のゲート電位は、ほ
ぼ接地電位に等しくなり、N型高耐圧MOSFET2は非導通
状態となる。従って、電圧変換回路の出力としては、高
電圧電源電位VD2が出力される。
ぼ接地電位に等しくなり、N型高耐圧MOSFET2は非導通
状態となる。従って、電圧変換回路の出力としては、高
電圧電源電位VD2が出力される。
次に、論理回路10が低レベルを出力した場合について考
えると、出力段駆動用の2つのN型高耐圧MOSFET3およ
び4は非導通状態となる。
えると、出力段駆動用の2つのN型高耐圧MOSFET3およ
び4は非導通状態となる。
従って、出力段のP型高耐圧MOSFET1のゲート電位は、
高電圧電源電位VD2と等しくなり、P型高耐圧MOSFET1は
非導通状態となると共に、出力段のN型高耐圧MOSFET2
のゲート電位は、ツェナーダイオード8のツェナー電圧
V2だけ接地電位より高くなるので、これをN型高耐圧MO
SFET2の閾値電圧VthNより大きく設定しておけば、N型
高耐圧MOSFET2は導通状態となり、結果として出力は接
地電位となる。
高電圧電源電位VD2と等しくなり、P型高耐圧MOSFET1は
非導通状態となると共に、出力段のN型高耐圧MOSFET2
のゲート電位は、ツェナーダイオード8のツェナー電圧
V2だけ接地電位より高くなるので、これをN型高耐圧MO
SFET2の閾値電圧VthNより大きく設定しておけば、N型
高耐圧MOSFET2は導通状態となり、結果として出力は接
地電位となる。
上述の説明においても明らかなとおり、出力段のP型高
耐圧MOSFET1のゲートは、抵抗5および6により分圧さ
れた電圧が印加されて高電位側にバイアスされており、
この電位をゲート破壊電圧より十分小さく抑えることに
より保護される。さらに、出力段のN型高耐圧MOSFET2
のゲートは、ツェナーダイオード8によりゲート破壊電
圧以下に抑えられて保護される。
耐圧MOSFET1のゲートは、抵抗5および6により分圧さ
れた電圧が印加されて高電位側にバイアスされており、
この電位をゲート破壊電圧より十分小さく抑えることに
より保護される。さらに、出力段のN型高耐圧MOSFET2
のゲートは、ツェナーダイオード8によりゲート破壊電
圧以下に抑えられて保護される。
そして、出力段駆動用の2つの高耐圧MOSFET3および4
は同極性としたので、同一の集積回路内において容易に
特性を揃えることができ、出力段のP型およびN型高耐
圧MOSFET1および2は完全に相補的動作が保障される。
は同極性としたので、同一の集積回路内において容易に
特性を揃えることができ、出力段のP型およびN型高耐
圧MOSFET1および2は完全に相補的動作が保障される。
さらに、抵抗5および6の値R1およびR2、並びにツェナ
ーダイオード8のツェナー電圧VZを設定することによ
り、出力段のP型およびN型高耐圧MOSFET1および2の
動作点を高くとることができ、以て十分な動作速度を得
ることができる。
ーダイオード8のツェナー電圧VZを設定することによ
り、出力段のP型およびN型高耐圧MOSFET1および2の
動作点を高くとることができ、以て十分な動作速度を得
ることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、出力
段の高耐圧MOSFETは、抵抗分圧による高電位側へのバイ
アスと、接地電位との間に介挿したツェナーダイオード
とにより、ゲートにかかる電圧をその破壊電圧以下に抑
えることができるので、十分な耐圧性能の向上を図るこ
とができる。
段の高耐圧MOSFETは、抵抗分圧による高電位側へのバイ
アスと、接地電位との間に介挿したツェナーダイオード
とにより、ゲートにかかる電圧をその破壊電圧以下に抑
えることができるので、十分な耐圧性能の向上を図るこ
とができる。
しかもまた、本発明によれば、出力段の高耐圧MOSFETを
同一極性の高耐圧MOSFETで駆動する構成としたので、そ
の動作特性を揃えることができ、出力段の完全な相補的
動作を実現することもできる。
同一極性の高耐圧MOSFETで駆動する構成としたので、そ
の動作特性を揃えることができ、出力段の完全な相補的
動作を実現することもできる。
さらに加えて、本発明によれば、前述のバイアスおよび
ツェナーダイオードによって、出力段の高耐圧MOSFETを
保護することができると共に、出力段の高耐圧MOSFETの
動作点レベルを高くとることができ、以て十分高速度の
動作が可能となる。
ツェナーダイオードによって、出力段の高耐圧MOSFETを
保護することができると共に、出力段の高耐圧MOSFETの
動作点レベルを高くとることができ、以て十分高速度の
動作が可能となる。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は従来
の電圧変換回路の一例を示す回路図である。 1:P型高耐圧MOSFET(第1出力トランジスタ)、 2:N型高耐圧MOSFET(第2出力トランジスタ)、 3:N型高耐圧MOSFET(第1出力駆動用トランジスタ)、 4:N型高耐圧MOSFET(第2出力駆動用トランジスタ)、 5:第1抵抗、 6:第2抵抗、 7:第3抵抗、 8:ツェナーダイオード、 10:論理回路、 VD1:低電圧電源、 VD2:高電圧電源。
の電圧変換回路の一例を示す回路図である。 1:P型高耐圧MOSFET(第1出力トランジスタ)、 2:N型高耐圧MOSFET(第2出力トランジスタ)、 3:N型高耐圧MOSFET(第1出力駆動用トランジスタ)、 4:N型高耐圧MOSFET(第2出力駆動用トランジスタ)、 5:第1抵抗、 6:第2抵抗、 7:第3抵抗、 8:ツェナーダイオード、 10:論理回路、 VD1:低電圧電源、 VD2:高電圧電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−11536(JP,A) 特開 昭58−88931(JP,A) 実開 昭61−72089(JP,U)
Claims (1)
- 【請求項1】高電圧電源より電源が供給され、MOS電界
効果トランジスタが相補接続されてなる第1および第2
出力トランジスタを有し、低電圧の論理入力信号を高電
圧のプッシュプル出力に変換する電圧変換回路におい
て、前記低電圧の論理入力信号によって同一極性の第1
および第2出力駆動用トランジスタを駆動し、前記第1
出力駆動用トランジスタの出力を前記高電圧電源の電圧
を分圧する第1分圧回路と直列に接続し、該第1分圧回
路の分圧点を当該第1出力駆動用トランジスタと反対極
性の前記第1出力トランジスタのゲートに接続し、前記
第2出力駆動用トランジスタの出力を、当該第2出力駆
動用トランジスタと同一極性の前記第2出力トランジス
タのゲートに供給し、該第2出力トランジスタのゲート
を前記高電圧電源の電圧を分圧する第2分圧回路の分圧
点に接続し、前記第1分圧回路は第1および第2抵抗の
直列回路で構成し、前記第2分圧回路は第3抵抗とツェ
ナーダイオードとの直列回路で構成し、前記ツェナーダ
イオードは前記第2出力トランジスタの最大ゲート電圧
におおよそ等しいツェナー電圧値を有することを特徴と
する電圧変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61112495A JPH07105709B2 (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 電圧変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61112495A JPH07105709B2 (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 電圧変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62269419A JPS62269419A (ja) | 1987-11-21 |
JPH07105709B2 true JPH07105709B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=14588077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61112495A Expired - Lifetime JPH07105709B2 (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 電圧変換回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07105709B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2914408B2 (ja) * | 1991-11-29 | 1999-06-28 | 富士電機株式会社 | 高耐圧集積回路 |
US5457420A (en) * | 1993-03-26 | 1995-10-10 | Nec Corporation | Inverter circuit and level shifter circuit for providing a high voltage output |
JP4524650B2 (ja) * | 2005-06-23 | 2010-08-18 | ソニー株式会社 | 信号駆動装置およびこれを用いた光ピックアップ装置 |
JP2007072079A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd | 信号レベル変換回路及び平面表示装置 |
JP5024760B2 (ja) * | 2007-05-11 | 2012-09-12 | 株式会社ジャパンディスプレイセントラル | 信号レベル変換回路 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5711536A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-21 | Nec Corp | High-voltage mos inverter and its driving method |
JPS5888931A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-27 | Matsushita Electric Works Ltd | スイツチング回路 |
-
1986
- 1986-05-19 JP JP61112495A patent/JPH07105709B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62269419A (ja) | 1987-11-21 |
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