JPH1028044A - レベルシフト回路 - Google Patents

レベルシフト回路

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JPH1028044A
JPH1028044A JP8182117A JP18211796A JPH1028044A JP H1028044 A JPH1028044 A JP H1028044A JP 8182117 A JP8182117 A JP 8182117A JP 18211796 A JP18211796 A JP 18211796A JP H1028044 A JPH1028044 A JP H1028044A
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mos transistor
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Shinya Yamase
真也 山瀬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力電圧がMOSトランジスタのスレッショ
ルド電圧以上とする際のR1/R2比の設定が容易なレ
ベルシフト回路の回路形式を提供する。 【解決手段】 入力端子1と出力端子2間にNチャネル
型MOSトランジスタTR1が介在し、電源電圧VDDと
接地電圧VSS間の電圧を抵抗R1及び抵抗R2によって
抵抗分割して、前記出力端子2に接続することにより入
力端子1に印加される入力電圧のレベルシフトを行うレ
ベルシフト回路において、前記抵抗R2と接地電位VSS
間にドレインとゲートを接続したNチャネル型MOSト
ランジスタTR2を挿入し、出力電圧を前記Nチャネル
型MOSトランジスタTR2のスレッショルド電圧分レ
ベルシフトさせるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レベルシフト回路
に関するものであり、特にVCO(電圧制御発振器)に
供給する電圧をレベルシフトするのに適したレベルシフ
ト回路で、本発明のレベルシフト回路と定電流回路によ
りゲート電圧を作成し、そのゲート電圧でリングオシレ
ータの発振周波数を制御するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来のレベルシフト回路の構成を
示す回路図である。同図において、1は入力端子、2は
出力端子、R1、R2、R3は抵抗、Tr1はNチャネ
ル型MOSトランジスタである。VDDは電源電圧、VSS
は接地電圧である。図7はこのレベルシフト回路の電流
源への適用例を示す回路図で、該レベルシフト回路と定
電流回路とでVCO(電圧制御発振器)を制御している
(尚、抵抗R3=0Ωとしてある。)。同図において、
Tr3は前記レベルシフト回路でレベルシフトされたレ
ベルシフト出力電圧がゲートに供給されるNチャネル型
MOSトランジスタで、VRは抵抗R4に発生する電圧
で、Tr4はPチャネル型MOSトランジスタである。
【0003】そして、前記レベルシフト回路とこの定電
流回路により所望のゲート電圧を作成し、そのゲート電
圧で前記Pチャネル型MOSトランジスタTR4のゲー
トに接続される図示しないリングオシレータの発振周波
数を制御する。ここで、レベルシフト回路の入力端子1
に印加される直流のアナログ電圧VinがMOSトラン
ジスタTr1をオフさせる電圧の場合、レベルシフト回
路の出力電圧Voutは、次式で表される。
【0004】
【数1】
【0005】この出力電圧で電流源を制御する場合、電
流源をオフさせないためには、MOSトランジスタ(T
r3)のしきい値電圧以上の出力電圧を保たなければな
らず、レベルシフト回路内の抵抗比率R1/R2を注意
深く設定する必要があった。即ち、例えば電源電圧VDD
が高い(電源電圧VDDとMOSトランジスタ(Tr3)
のスレッショルド電圧Vtn3 との差が大きい)場合に
は、図7のレベルシフト回路の入出力特性を示す特性図
で表されるようにレベルシフト回路の出力電圧(OU
T)がMOSトランジスタ(Tr3)のスレッショルド
電圧Vtn3 以上を発生させることは比較的容易であ
る。従って、R2、R1比の設定の自由度が高い。
【0006】しかし、電源電圧VDDが低い(電源電圧V
DDとMOSトランジスタ(Tr3)のスレッショルド電
圧Vtn3 との差が小さい)場合には、図8のレベルシ
フト回路の入出力特性を示す特性図で表されるようにレ
ベルシフト出力電圧(OUT)がMOSトランジスタ
(Tr3)のスレッショルド電圧Vtn3 以上を発生さ
せることが難しくなる。従って、それを発生させるため
のR2、R1比の設定の自由度が制限されてしまう。
【0007】以上説明したように、従来のレベルシフト
回路では、
【0008】
【数2】
【0009】に示すようにレベルシフト出力電圧(OU
T)は、電源電圧(VDD)に直接かかわるため、電源電
圧が低い場合、抵抗比率R1/R2を注意深く設定しな
ければならず、また、MOSトランジスタ(Tr3)の
バラツキを考慮すると、更にR1/R2比を小さく設定
する必要があり、設計が非常に難しかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は出力
電圧がMOSトランジスタ(Tr3)のスレッショルド
電圧以上とする際のR1/R2比の設定が容易なレベル
シフト回路の回路形式を提供し、このレベルシフト回路
と定電流回路を介して接続されるリングオシレータの作
動が停止することのないようにすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明のレベル
シフト回路は、入力端子1と出力端子2間にNチャネル
型MOSトランジスタTR1が介在し、電源電圧VDDと
接地電圧VSS間の電圧を抵抗R1及び抵抗R2によって
抵抗分割して、前記出力端子2に接続することにより入
力端子1に印加される入力電圧のレベルシフトを行うレ
ベルシフト回路において、前記抵抗R2と接地電位VSS
間にドレインとゲートを接続したNチャネル型MOSト
ランジスタTR2を挿入し、出力電圧を前記Nチャネル
型MOSトランジスタTR2のスレッショルド電圧分レ
ベルシフトさせるものである。
【0012】また、入力端子1と出力端子2間にPチャ
ネル型MOSトランジスタTR5が介在し、電源電圧V
DDと接地電圧VSS間の電圧を抵抗R1及び抵抗R2によ
って抵抗分割して、前記出力端子2に接続することによ
り入力端子1に印加される入力電圧のレベルシフトを行
うレベルシフト回路において、前記抵抗R1と電源電位
VDD間にドレインとゲートを接続したPチャネル型MO
SトランジスタTR6を挿入し、出力電圧をレベルシフ
トさせるものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレベルシフト回路
の一実施の形態を図面に基づき説明する。図1は本発明
の一実施の形態のレベルシフト回路の構成を示す回路図
である。同図において、1は入力端子、2は出力端子、
R1、R2、R3は抵抗、Tr1、Tr2はNチャネル
型MOSトランジスタである。VDDは電源電圧、VSSは
接地電圧である。
【0014】以上のように本発明のレベルシフト回路の
構成は、従来のレベルシフト回路に対して、抵抗R2と
接地電圧VSS間の固定電位側にそのドレインとゲートを
接続したNチャネル型MOSトランジスタ(Tr2)を
新たに接続したものである。図2はこのレベルシフト回
路の電流源への適用例を示す回路図で、該レベルシフト
回路と定電流回路とでVCO(電圧制御発振器)を制御
している(尚、抵抗R3=0Ωとしてある。)。同図に
おいて、Tr3は前記レベルシフト回路でレベルシフト
されたレベルシフト出力電圧がゲートに供給されるNチ
ャネル型MOSトランジスタで、VRは抵抗R4に発生
する電圧で、Tr4はPチャネル型MOSトランジスタ
である。
【0015】そして、前記レベルシフト回路とこの定電
流回路により所望のゲート電圧を作成し、そのゲート電
圧で前記Pチャネル型MOSトランジスタTR4のゲー
トに接続される図示しないリングオシレータの発振周波
数を制御する。ここで、レベルシフト回路の入力端子1
に印加される直流のアナログ電圧VinがMOSトラン
ジスタTr1をオフさせる電圧の場合、レベルシフト回
路の出力電圧Voutは、次式で表される。
【0016】
【数3】
【0017】通常、VDD>Vtn2 であるから、本発明
のレベルシフト回路では、
【0018】
【数4】
【0019】に示すようにR2、R1の値に関係なく、
この値はVtn2 以上となる。また、MOSトランジス
タ(Tr2)とMOSトランジスタ(Tr3)を同タイ
プのMOSトランジスタで構成すれば、出力電圧Vou
tはMOSトランジスタ(Tr3)のスレッショルド電
圧以上となる。従って、従来技術で説明したように出力
電圧で電流源を制御する場合、電流源をオフさせないた
めには、MOSトランジスタ(Tr3)のスレッショル
ド電圧以上に保たなければならず、抵抗比率R1/R2
を注意深く設定する必要があったが、本発明によればM
OSトランジスタ(Tr1)のオフ時には、図3、図4
のレベルシフト回路の入出力特性図に示すようにレベル
シフト出力電圧(OUT)はVtn2 以上の電圧になる
ため、R1、R2の設定自由度が高くなるという利点が
ある。特に、電源電圧VDDが低い場合、MOSトランジ
スタ(Tr3)のバラツキを考慮すると、更に効果が期
待できる。
【0020】以上説明したように本発明のレベルシフト
回路は、VCO(電圧制御発振器)に供給する電圧をレ
ベルシフトするのに適したレベルシフト回路で、本発明
のレベルシフト回路と定電流回路によりゲート電圧を作
成し、そのゲート電圧でリングオシレータの発振を停止
することなく発振周波数を制御するものである。尚、本
発明ではレベルシフト信号を直接定電流制御に用いる方
式としたが、当該レベルシフト回路に定電流制御のため
のオペアンプを接続しても構わない。
【0021】また、MOSトランジスタ(Tr2)とM
OSトランジスタ(Tr3)が同タイプ、同サイズで、
かつ各MOSトランジスタのソースとボディ電位を接続
できる場合には、工程におけるスレッショルド電圧バラ
ツキを補正することができる。更に、R1、R2、R3
の設定により、出力可変開始の入力電圧Vinを電源電
圧VDDに関係なく、ほぼVtn1+Vtn2とすることが
できる。
【0022】また、前述した実施の形態では、回路形式
としてNチャネル型MOSトランジスタを用いている
が、本発明はPチャネル型MOSトランジスタ形式でも
同様に成立するものであり、このPチャネル型MOSト
ランジスタを用いた回路形式を図5に示す。同図におい
て、1は入力端子、2は出力端子、R1、R2、R3は
抵抗、Tr5、Tr6はPチャネル型MOSトランジス
タである。VDDは電源電圧、VSSは接地電圧である。
【0023】このように、本実施の形態のレベルシフト
回路は、抵抗R1と電源電圧VDD間の固定電位側にその
ドレインとゲートを接続したPチャネル型MOSトラン
ジスタ(Tr6)を接続したものである。
【0024】
【発明の効果】以上、本発明のレベルシフト回路は、固
定電位側にドレインとゲートを接続したMOSトランジ
スタを挿入し、出力レベルをしきい値電圧分シフトさせ
たことにより、低電圧での設計自由度が増し、工程のバ
ラツキに対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレベルシフト回路の一実施の形態を示
す回路図である。
【図2】本発明のレベルシフト回路の電流源への適用例
を示す回路図である。
【図3】レベルシフト回路の入出力特性を示す特性図で
ある。
【図4】レベルシフト回路の入出力特性を示す特性図で
ある。
【図5】本発明のレベルシフト回路の他の実施の形態を
示す回路図である。
【図6】従来のレベルシフト回路を示す回路図である。
【図7】従来のレベルシフト回路の電流源への適用例を
示す回路図である。
【図8】レベルシフト回路の入出力特性を示す特性図で
ある。
【図9】レベルシフト回路の入出力特性を示す特性図で
ある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子に印加される入力電圧のレベル
    シフトを行うレベルシフト回路において、固定電位側に
    ドレインとゲートを接続したMOSトランジスタを挿入
    し、出力電圧をレベルシフトさせることを特徴とするレ
    ベルシフト回路。
  2. 【請求項2】 前記MOSトランジスタは、Pチャネル
    型MOSトランジスタあるいはNチャネル型MOSトラ
    ンジスタであることを特徴とする請求項第1項に記載の
    レベルシフト回路。
  3. 【請求項3】 入力端子1と出力端子2間にNチャネル
    型MOSトランジスタTR1が介在し、電源電圧VDDと
    接地電圧VSS間の電圧を抵抗R1及び抵抗R2によって
    抵抗分割して、前記出力端子2に接続することにより入
    力端子1に印加される入力電圧のレベルシフトを行うレ
    ベルシフト回路において、前記抵抗R2と接地電位VSS
    間にドレインとゲートを接続したNチャネル型MOSト
    ランジスタTR2を挿入し、出力電圧をレベルシフトさ
    せることを特徴とするレベルシフト回路。
  4. 【請求項4】 入力端子1と出力端子2間にPチャネル
    型MOSトランジスタTR5が介在し、電源電圧VDDと
    接地電圧VSS間の電圧を抵抗R1及び抵抗R2によって
    抵抗分割して、前記出力端子2に接続することにより入
    力端子1に印加される入力電圧のレベルシフトを行うレ
    ベルシフト回路において、前記抵抗R1と電源電位VDD
    間にドレインとゲートを接続したPチャネル型MOSト
    ランジスタTR6を挿入し、出力電圧をレベルシフトさ
    せることを特徴とするレベルシフト回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725486A (en) * 1984-03-15 1988-02-16 Corbiere, S.A. Fabric having three dimensional relief
CN103716037A (zh) * 2013-12-17 2014-04-09 深圳市新国都技术股份有限公司 一种双向电平转换电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725486A (en) * 1984-03-15 1988-02-16 Corbiere, S.A. Fabric having three dimensional relief
CN103716037A (zh) * 2013-12-17 2014-04-09 深圳市新国都技术股份有限公司 一种双向电平转换电路

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