JPH11317652A - Output circuit - Google Patents

Output circuit

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JPH11317652A
JPH11317652A JP11030887A JP3088799A JPH11317652A JP H11317652 A JPH11317652 A JP H11317652A JP 11030887 A JP11030887 A JP 11030887A JP 3088799 A JP3088799 A JP 3088799A JP H11317652 A JPH11317652 A JP H11317652A
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JP
Japan
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mos transistor
gate
channel mos
input
circuit
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Application number
JP11030887A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Arai
勝也 荒井
Shoichi Yoshizaki
昇一 吉崎
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output circuit whose delay time is short, without generating unwanted current nor gate oxide film destruction, even at the inputting of a signal whose voltage is higher than power supply voltage. SOLUTION: A 1st P-channel type MOS transistor 12 is connected serially to a 2nd P-channel type MOS transistor 11. One end of the transistor 12 is connected to an input-output terminal IO. A gate control circuit 40 makes the transistor 12 a cutoff state, when the voltage of a signal that is inputted to the terminal IO exceeds power supply voltage. An enable signal EN and an input signal IN are inputted to a NAND circuit 19, the gate of the transistor 11 is controlled by an output signal of the circuit 19, and a signal is outputted from the IO from it.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
インターフェースに関する。
The present invention relates to an interface for a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路(以下、LSIと
呼ぶ)が高集積化及び高速化するに伴って消費電力が増
加してきている。消費電力の増加を抑える手段として、
電源電圧を下げてLSIを動作させる手段が多く採用さ
れる。しかしながら、全てのLSIにおいて電源電圧を
下げられない場合には、高い電源電圧(例えば5V)で
動作させるLSIと低い電源電圧(例えば3.3V)で
動作させるLSIとのインターフェースが重要になって
きた。5V等の高電源電圧で動作するLSIの入出力端
子と3.3V等の低電源電圧で動作するLSIの入出力
端子を接続した場合、次の二点が問題となる。
2. Description of the Related Art In recent years, power consumption has been increasing as semiconductor integrated circuits (hereinafter, referred to as LSIs) are being integrated and operated at higher speeds. As a means to suppress the increase in power consumption,
Many means for lowering the power supply voltage to operate the LSI are employed. However, if the power supply voltage cannot be reduced in all LSIs, an interface between an LSI that operates at a high power supply voltage (for example, 5 V) and an LSI that operates at a low power supply voltage (for example, 3.3 V) has become important. . When an input / output terminal of an LSI operating at a high power supply voltage such as 5 V is connected to an input / output terminal of an LSI operating at a low power supply voltage such as 3.3 V, the following two problems occur.

【0003】第一点は、3.3Vで動作するLSIにお
いて、電源電圧(3.3V)よりも高い電圧(5V)が
入力された場合、入出力回路の出力回路部分を構成する
Pチャネル型MOSトランジスタが導通状態となり、入
出力端子からPチャネル型MOSトランジスタを通して
LSI内部の電源ラインに電流を流し込んでしまう点で
ある。入出力端子は入力状態の時はハイインピーダンス
状態である必要があるので、電流を流し込んでしまう
と、消費電力の不要な増加を招く。
A first point is that, in a LSI operating at 3.3 V, when a voltage (5 V) higher than a power supply voltage (3.3 V) is input, a P-channel type which forms an output circuit portion of an input / output circuit is used. This is a point that the MOS transistor becomes conductive and current flows from the input / output terminal to the power supply line inside the LSI through the P-channel MOS transistor. The input / output terminals need to be in a high impedance state when in the input state. Therefore, if a current is supplied, an unnecessary increase in power consumption is caused.

【0004】第二点は、3.3Vで動作するLSI内部
のMOSトランジスのゲート酸化膜は、その電源電圧
(3.3V)を越える耐圧を持っていない場合が多く、
そこに5V等の高電圧を入力すると、ゲート酸化膜の耐
圧を越えてしまい、MOSトランジスの破壊を招くとい
う点である。
Second, the gate oxide film of the MOS transistor inside the LSI operating at 3.3 V often does not have a withstand voltage exceeding its power supply voltage (3.3 V).
When a high voltage such as 5 V is input thereto, the breakdown voltage of the gate oxide film is exceeded, and the MOS transistor is destroyed.

【0005】そこで、前記課題を解決する手段として、
既に、例えばUSP5555149が提案されている。
[0005] Therefore, as means for solving the above problems,
For example, US Pat. No. 5,555,149 has already been proposed.

【0006】以下、図面を用いて従来の入出力回路につ
いて説明する。尚、以下で説明する入出力回路では、前
記二点の課題は既に解決されている。
Hereinafter, a conventional input / output circuit will be described with reference to the drawings. In the input / output circuit described below, the above two problems have already been solved.

【0007】図3は従来の入出力回路の構成図を示す。FIG. 3 shows a configuration diagram of a conventional input / output circuit.

【0008】図3において、IOは入出力端子であっ
て、LSI外部と信号の授受を行う端子である。INは
入力端子であって、LSI内部からの信号を入力する端
子である。OUTは出力端子であって、LSI内部に信
号を出力する端子である。更に、ENはイネーブル端子
であって、入出力端子IOの出力状態と入力状態との切
り替えを行う端子である。
In FIG. 3, IO is an input / output terminal for transmitting and receiving signals to and from the outside of the LSI. IN is an input terminal for inputting a signal from inside the LSI. OUT is an output terminal for outputting a signal inside the LSI. Further, EN is an enable terminal for switching between the output state and the input state of the input / output terminal IO.

【0009】1は出力回路であって、イネーブル端子E
Nがハイレベル(以下”H”と記す)のとき、入力端子
INからの信号を入出力端子IOから出力し、イネーブ
ル端子ENがロウレベル(以下”L”と記す)のとき、
入出力端子IOをハイインピーダンス状態とする。
An output circuit 1 is an enable terminal E
When N is at a high level (hereinafter, referred to as “H”), a signal from an input terminal IN is output from an input / output terminal IO, and when an enable terminal EN is at a low level (hereinafter, referred to as “L”),
The input / output terminal IO is set to a high impedance state.

【0010】11、12、13はPチャネル型MOSト
ランジスタ(以下PMOSと記す)、14、15、1
6、17はNチャネル型MOSトランジスタ(以下、N
MOSと記す)である。18はインバータ回路、19は
NAND回路、20はNOR回路である。更に、21は
電源端子、22はグランド端子である。PMOS11、
12は電源端子21と入出力端子IOとの間に直列接続
される。また、NMOS14、15は入出力端子IOと
グランド端子22との間に直列接続される。
Reference numerals 11, 12, and 13 denote P-channel MOS transistors (hereinafter, referred to as PMOS), 14, 15, 1
Reference numerals 6 and 17 denote N-channel MOS transistors (hereinafter referred to as N-channel MOS transistors).
MOS). Reference numeral 18 denotes an inverter circuit, 19 denotes a NAND circuit, and 20 denotes a NOR circuit. Further, 21 is a power supply terminal, and 22 is a ground terminal. PMOS 11,
Reference numeral 12 is connected in series between the power supply terminal 21 and the input / output terminal IO. The NMOSs 14 and 15 are connected in series between the input / output terminal IO and the ground terminal 22.

【0011】NAND回路19の出力は、PMOS11
のゲートに入力されると共に、直列接続されたNMOS
17、16を順に介してPMOS12のゲートに入力さ
れ、且つインバータ回路18を介してNMOS17のゲ
ートに入力される。NAND回路19の一方の入力端子
はイネーブル端子ENに接続され、他方の端子は入力端
子INに接続される。また、入出力端子IOとPMOS
12のゲートとはPMOS13を介して接続される。P
MOS13、NMOS14、NMOS16のゲートは電
源端子21に接続される。
The output of the NAND circuit 19 is a PMOS 11
NMOS connected to the gate of
The signal is input to the gate of the PMOS 12 via the switches 17 and 16 in turn, and is input to the gate of the NMOS 17 via the inverter circuit 18. One input terminal of the NAND circuit 19 is connected to the enable terminal EN, and the other terminal is connected to the input terminal IN. Also, input / output terminals IO and PMOS
12 is connected via a PMOS 13. P
The gates of the MOS 13, NMOS 14, and NMOS 16 are connected to the power supply terminal 21.

【0012】NOR回路20の出力はNMOS15のゲ
ートに入力され、NOR回路20の一方の入力端子には
イネーブル端子ENの反転信号が入力され、他方の端子
は入力端子INに接続される。
The output of the NOR circuit 20 is input to the gate of the NMOS 15, the inverted signal of the enable terminal EN is input to one input terminal of the NOR circuit 20, and the other terminal is connected to the input terminal IN.

【0013】尚、2は入力回路であって、入出力端子I
Oからの信号を出力端子OUTから出力して、LSI内
部に伝える役割である。
An input circuit 2 has an input / output terminal I
This is a function of outputting a signal from the output terminal OUT from the output terminal OUT and transmitting the signal to the inside of the LSI.

【0014】以上のように構成された入出力回路におい
て、特に、出力回路1における内部回路から入出力端子
IOへの信号の出力動作について、以下、説明する。
The operation of outputting a signal from the internal circuit of the output circuit 1 to the input / output terminal IO in the input / output circuit configured as described above will be described below.

【0015】入出力端子IOから信号を出力するには、
イネーブル端子ENを”H”とする。 先ず、入力端子
INが”H”のときの入力端子INから入出力端子IO
への出力動作について説明する。この時、NAND回路
19及びNOR回路20の出力は共に”L”となる。P
MOS13、NMOS14、NMOS16のゲートは、
電源端子21に接続されているので、ゲートには常に”
H”の信号が入力され、PMOS13は遮断状態、NM
OS14は導通状態、NMOS16は導通状態となって
いる。インバータ回路18には、NAND回路19か
ら”L”の信号が入力されるので、”H”を出力し、N
MOS17を導通状態とする。この時、PMOS11、
PMOS12、NMOS15のゲートは全て”L”とな
り、PMOS11、12は導通状態、NMOS15は遮
断状態である。従って、電源端子21、2個のPMOS
11、PMOS12を介して入出力端子IOからは、”
H”の信号が出力される。
To output a signal from the input / output terminal IO,
The enable terminal EN is set to “H”. First, when the input terminal IN is “H”, the input terminal IN is connected to the input / output terminal IO.
The output operation to the device will be described. At this time, the outputs of the NAND circuit 19 and the NOR circuit 20 both become "L". P
The gates of MOS13, NMOS14 and NMOS16 are
Since it is connected to the power supply terminal 21, the gate always has "
H ”signal is input, the PMOS 13 is turned off, and NM
The OS 14 is conducting, and the NMOS 16 is conducting. Since an “L” signal is input from the NAND circuit 19 to the inverter circuit 18, “H” is output and N
The MOS 17 is turned on. At this time, the PMOS 11,
The gates of the PMOS 12 and the NMOS 15 all become "L", the PMOSs 11 and 12 are in the conductive state, and the NMOS 15 is in the cut-off state. Therefore, the power supply terminal 21 and the two PMOSs
11, from the input / output terminal IO via the PMOS 12,
H "is output.

【0016】次に、入力端子INが”L”のときの入力
端子INから入出力端子IOへの出力動作について説明
する。このとき、NAND回路19及びNOR回路20
の出力は共に”H”となる。PMOS13、NMOS1
4及びNMOS16のゲートは、電源端子21に接続さ
れているので、ゲートには常に”H”の信号が入力さ
れ、PMOS13は遮断状態、NMOS14は導通状
態、NMOS16は導通状態となっている。インバータ
回路18には、NAND回路19から”H”の信号が入
力されるので、”L”を出力し、NMOS17を遮断状
態とする。この時、PMOS13のゲートは”H”であ
って遮断状態であるので、PMOS12のゲート電圧は
不定となる。また、PMOS11、NMOS15のゲー
トは”H”であるので、PMOS11は遮断状態、NM
OS15は導通状態である。NMOS14もゲートが”
H”であって導通状態である。従って、グランド端子2
2、NMOS15、NMOS14を介して入出力端子I
Oからは”L”の信号が出力される。
Next, an output operation from the input terminal IN to the input / output terminal IO when the input terminal IN is "L" will be described. At this time, the NAND circuit 19 and the NOR circuit 20
Are both "H". PMOS13, NMOS1
Since the gates of the NMOS transistor 4 and the NMOS 16 are connected to the power supply terminal 21, a signal of “H” is always input to the gate, the PMOS 13 is turned off, the NMOS 14 is turned on, and the NMOS 16 is turned on. Since the signal of “H” is input from the NAND circuit 19 to the inverter circuit 18, the inverter circuit 18 outputs “L” and turns off the NMOS 17. At this time, since the gate of the PMOS 13 is "H" and is in the cutoff state, the gate voltage of the PMOS 12 is undefined. Further, since the gates of the PMOS 11 and the NMOS 15 are at “H”, the PMOS 11 is in the cut-off state, and NM
OS15 is conductive. The gate of the NMOS 14 is also "
H ”, which indicates a conductive state.
2, input / output terminal I via NMOS 15 and NMOS 14
O outputs a signal of “L”.

【0017】尚、PMOS12の状態は不定であるが、
このPMOS12に直列接続されたPMOS11が遮断
状態であるので、電源端子21から入出力端子IOへの
電流は発生しない。
Although the state of the PMOS 12 is undefined,
Since the PMOS 11 connected in series with the PMOS 12 is in the cutoff state, no current flows from the power supply terminal 21 to the input / output terminal IO.

【0018】次に、入出力端子IOから内部回路への信
号の入力動作について、以下、説明する。
Next, the operation of inputting a signal from the input / output terminal IO to the internal circuit will be described below.

【0019】入出力端子IOから信号を入力するにはイ
ネーブル端子ENを”L”とする。この時、出力回路1
は入出力端子IOに対してハイインピーダンス状態とな
っている。以下、ハイインピーダンス状態の時の出力回
路1の動作について、以下、説明する。
To input a signal from the input / output terminal IO, the enable terminal EN is set to "L". At this time, the output circuit 1
Are in a high impedance state with respect to the input / output terminal IO. Hereinafter, the operation of the output circuit 1 in the high impedance state will be described below.

【0020】イネーブル端子ENを”L”とすると、N
AND回路19の出力は”H”、NOR回路20の出力
は”L”となる。PMOS11のゲートには”H”の信
号が入力され、NMOS15のゲートには”L”の信号
が入力され、それぞれ遮断状態となる。従って、入出力
端子IOからの電流経路はなくなる。つまり、PMOS
11及びNMOS15が遮断状態となると、電源端子2
1及びグランド端子22と入出力端子IOとを接続する
電流経路がなくなる。この時、出力回路1はハイインピ
ーダンス状態となっている。
When the enable terminal EN is set to "L", N
The output of the AND circuit 19 becomes "H" and the output of the NOR circuit 20 becomes "L". An “H” signal is input to the gate of the PMOS 11, and an “L” signal is input to the gate of the NMOS 15. Therefore, there is no current path from the input / output terminal IO. In other words, PMOS
11 and the NMOS 15 are cut off, the power supply terminal 2
1 and a current path connecting the ground terminal 22 to the input / output terminal IO is eliminated. At this time, the output circuit 1 is in a high impedance state.

【0021】この状態で入出力端子IOから信号が入力
されると、入力回路2を通じて出力端子OUTから内部
回路に信号が入力される。
In this state, when a signal is input from the input / output terminal IO, a signal is input from the output terminal OUT to the internal circuit through the input circuit 2.

【0022】ここで、入出力端子IOから電源電圧より
も高い電圧が入力された場合の出力回路1の動作につい
て説明する。電源端子21の電源電圧が3.3Vであっ
て、入出力端子IOから電源電圧を越える電圧(例えば
5V)の信号が入力された場合を例に挙げて説明する。
Here, the operation of the output circuit 1 when a voltage higher than the power supply voltage is input from the input / output terminal IO will be described. The case where the power supply voltage of the power supply terminal 21 is 3.3 V and a signal of a voltage (for example, 5 V) exceeding the power supply voltage is input from the input / output terminal IO will be described as an example.

【0023】PMOS13においてはゲート電圧(3.
3V)より一端の電圧が高くなる(5Vになる)ことに
よって、PMOS13が導通状態となり、入出力端子I
Oからの入力信号(5V)がPMOS12のゲートに伝
搬される。これにより、PMOS12は、ゲートが5V
になって遮断状態になる。従って、入出力端子IOから
電源端子21への電流は遮断される。
In the PMOS 13, the gate voltage (3.
3V), the voltage at one end becomes higher (becomes 5V), so that the PMOS 13 becomes conductive and the input / output terminal I
An input signal (5 V) from O is propagated to the gate of the PMOS 12. Thus, the PMOS 12 has a gate of 5 V
And becomes a cutoff state. Therefore, the current from the input / output terminal IO to the power supply terminal 21 is cut off.

【0024】一方、NMOS16にも入出力端子IOか
らの信号(5V)が伝搬されるが、ゲート電圧(3.3
V)が一端の電圧(5V)及び他端の電圧(3.3V)
に比べ低いので、遮断状態となる。従って、入出力端子
IOからPMOS13を介して伝搬してきた5Vの入力
信号はNMOS17には伝わらない。
On the other hand, the signal (5 V) from the input / output terminal IO is also propagated to the NMOS 16, but the gate voltage (3.3
V) is the voltage at one end (5V) and the voltage at the other end (3.3V)
, So that it is in the cutoff state. Therefore, an input signal of 5 V propagated from the input / output terminal IO via the PMOS 13 does not reach the NMOS 17.

【0025】更に、NMOS15も遮断状態であるの
で、入出力端子IOからグランド端子22への電流も発
生しない。
Further, since the NMOS 15 is also in the cutoff state, no current flows from the input / output terminal IO to the ground terminal 22.

【0026】また、NMOS14、NMOS16の一端
に5Vが印加されるが、ゲート電圧が3.3Vであるの
で、ゲート酸化膜には5Vと3.3Vの差、即ち1.7
Vしかかからず、ゲート酸化膜は破壊するに至ることは
ない。PMOS13においては、両端に5Vが印加され
るが、ゲート電圧が3.3Vであるので、ゲート酸化膜
には5Vと3.3Vの差、即ち1.7Vしかかからず、
ゲート酸化膜は破壊に至ることはない。PMOS12に
おいては、ゲートに5Vが印加されるが、一端の電圧も
5V、他端の電圧は3.3Vであるので、ゲート酸化膜
の電圧は1.7Vである。NMOS14の他端の電圧は
ゲート電圧(3.3V)からNMOS14の閾値電圧
(バックバイアス効果を考慮して1Vとする)を差し引
いた電圧(2.3V)となり、NMOS15に悪影響を
及ぼすことはない。
5 V is applied to one end of each of the NMOS 14 and the NMOS 16. Since the gate voltage is 3.3 V, the difference between 5 V and 3.3 V, that is, 1.7 is applied to the gate oxide film.
Only V is applied, and the gate oxide film is not destroyed. In the PMOS 13, 5V is applied to both ends. However, since the gate voltage is 3.3V, only a difference between 5V and 3.3V, that is, 1.7V is applied to the gate oxide film.
The gate oxide film will not be destroyed. In the PMOS 12, 5V is applied to the gate, but the voltage at one end is also 5V and the voltage at the other end is 3.3V, so the voltage of the gate oxide film is 1.7V. The voltage at the other end of the NMOS 14 is a voltage (2.3 V) obtained by subtracting the threshold voltage of the NMOS 14 (1 V in consideration of the back bias effect) from the gate voltage (3.3 V), and does not adversely affect the NMOS 15. .

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3を
参照しながら既述した図3の従来の入出力回路において
は、出力回路1では、入力端子INから入出力端子IO
へ”H”信号を出力するとき、入力端子INからの信号
はNAND回路19、インバータ回路18、NMOS1
7、NMOS16、PMOS12を経て入出力端子IO
から出力される構成をとっている。このため、入力端子
INに入力された信号を入出力端子IOから出力までの
遅延時間が非常に長くなってしまうという問題があっ
た。
However, in the conventional input / output circuit of FIG. 3 described above with reference to FIG. 3, in the output circuit 1, the input terminal IN is connected to the input / output terminal IO.
When an “H” signal is output to the NAND circuit 19, the signal from the input terminal IN, the inverter circuit 18, the NMOS 1
7, input / output terminals IO via NMOS16 and PMOS12
It is configured to output from. For this reason, there is a problem that the delay time from the input / output terminal IO to the output of the signal input to the input terminal IN becomes very long.

【0028】また、半導体集積回路技術において、電源
電圧を下げる目的は、LSIの集積度を高め且つ動作速
度を速くした際の消費電力増加を抑えるためであるの
で、出力回路の遅延時間の増加は、この目的に相反する
ものであって、受け入れることは困難である。
In the semiconductor integrated circuit technology, the purpose of lowering the power supply voltage is to suppress the increase in power consumption when the degree of integration of the LSI is increased and the operating speed is increased. It is contrary to this purpose and difficult to accept.

【0029】また、NAND回路19は、インバータ回
路18、NMOS17、NMOS16、PMOS11、
PMOS12、PMOS13を駆動する必要があって、
これ等を高速に駆動しようとすると、NAND回路19
を構成するトランジスタのサイズを大きくする必要があ
る。しかしながら、集積度の向上及び消費電力の低減に
背反してしまう。
The NAND circuit 19 includes an inverter circuit 18, an NMOS 17, an NMOS 16, a PMOS 11,
It is necessary to drive PMOS12 and PMOS13,
To drive these at high speed, the NAND circuit 19
It is necessary to increase the size of the transistor that constitutes. However, this is contrary to the improvement in the degree of integration and the reduction in power consumption.

【0030】本発明の目的は、電源電圧よりも高い電圧
の信号を入力した場合であっても、不要な電流発生及び
ゲート酸化膜の破壊を起こすことなく、従来よりも更に
遅延時間の短い出力回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an output having a shorter delay time than before without causing unnecessary current generation and gate oxide film destruction even when a signal having a voltage higher than the power supply voltage is input. It is to provide a circuit.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明の出力回路は、入出力端子を有
する出力回路であって、一端が前記入出力端子に接続さ
れた第1のPチャネル型MOSトランジスタと、前記第
1のPチャネル型MOSトランジスタの他端に直列接続
された第2のPチャネル型MOSトランジスタと、前記
入出力端子に接続され、前記第1のPチャネル型MOS
トランジスタのゲート電圧を制御するゲート制御回路と
を備え、前記第2のPチャネル型MOSトランジスタの
ゲートには信号が入力され、この入力信号に従って前記
入出力端子から信号が出力されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an output circuit according to the present invention is an output circuit having an input / output terminal, the output circuit having one end connected to the input / output terminal. One P-channel MOS transistor, a second P-channel MOS transistor connected in series to the other end of the first P-channel MOS transistor, and a first P-channel MOS transistor connected to the input / output terminal. Type MOS
A gate control circuit that controls a gate voltage of the transistor, wherein a signal is input to a gate of the second P-channel MOS transistor, and a signal is output from the input / output terminal in accordance with the input signal. I do.

【0032】請求項2記載の発明は、前記請求項1記載
の出力回路において、前記ゲート制御回路は、出力イネ
ーブル時は、前記第1のPチャネル型MOSトランジス
タのゲート電圧を電源電圧よりも低下させて前記第1の
Pチャネル型MOSトランジスタを導通状態とし、一
方、出力ディセーブル時は、前記入出力端子の電圧が電
源電圧を越えるときに、前記第1のPチャネル型MOS
トランジスタのゲートを前記入出力端子に接続して前記
第1のPチャネル型MOSトランジスタを遮断状態とす
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the output circuit of the first aspect, the gate control circuit lowers a gate voltage of the first P-channel MOS transistor below a power supply voltage when the output is enabled. The first P-channel MOS transistor is turned on. On the other hand, when the output is disabled, when the voltage of the input / output terminal exceeds the power supply voltage, the first P-channel MOS transistor is turned off.
A gate of the transistor is connected to the input / output terminal to shut off the first P-channel MOS transistor.

【0033】請求項3記載の発明は、前記請求項1記載
の出力回路において、前記ゲート制御回路は、第3のP
チャネル型MOSトランジスタ及び第1のNチャネル型
MOSトランジスタを有し、前記第3のPチャネル型M
OSトランジスタは、一端が前記入出力端子に接続さ
れ、他端が前記第1のPチャネル型MOSトランジスタ
のゲートに接続され、ゲート電圧は電源電圧とされ、前
記第1のNチャネル型MOSトランジスタは、一端が前
記第1のPチャネル型MOSトランジスタのゲートに接
続され、他端の電圧は接地電圧又は電源電圧以下の電圧
とされ、ゲートにはイネーブル信号が入力されることを
特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the output circuit of the first aspect, the gate control circuit includes a third P-type gate.
A third P-channel type MOS transistor having a channel type MOS transistor and a first N-channel type MOS transistor.
The OS transistor has one end connected to the input / output terminal, the other end connected to the gate of the first P-channel MOS transistor, a gate voltage set to a power supply voltage, and the first N-channel MOS transistor One end is connected to the gate of the first P-channel MOS transistor, the other end is set to a ground voltage or a voltage lower than a power supply voltage, and an enable signal is input to the gate.

【0034】請求項4記載の発明は、前記請求項3記載
の出力回路において、前記ゲート制御回路は、電圧降下
回路を有し、前記電圧降下回路は、前記第1のPチャネ
ル型MOSトランジスタのゲートと前記第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタの前記一端との間に配置される
ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the output circuit of the third aspect, the gate control circuit has a voltage dropping circuit, and the voltage dropping circuit is connected to the first P-channel MOS transistor. It is arranged between a gate and the one end of the first N-channel MOS transistor.

【0035】請求項5記載の発明は、前記請求項3記載
の出力回路において、別途、第4のPチャネル型MOS
トランジスタを有し、前記第4のPチャネル型MOSト
ランジスタは、一端の電圧が電源電圧とされ、他端が前
記第1、第2及び第3のPチャネル型MOSトランジス
タの基板に接続され、ゲートが前記入出力端子に接続さ
れることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the output circuit of the third aspect, a fourth P-channel type MOS transistor is separately provided.
The fourth P-channel MOS transistor has a power supply voltage at one end, a power supply voltage at the other end, and a gate connected to the substrate of the first, second, and third P-channel MOS transistors; Is connected to the input / output terminal.

【0036】請求項6記載の発明は、前記請求項1記載
の出力回路において、前記ゲート制御回路は、前記入出
力端子の電圧が電源電圧以下のとき、前記第1のPチャ
ネル型MOSトランジスタのゲート電圧を電源電圧より
も低下させて前記第1のPチャネル型MOSトランジス
タを導通状態とし、一方、前記入出力端子の電圧が電源
電圧を越えるとき、前記第1のPチャネル型MOSトラ
ンジスタのゲートを前記入出力端子に接続して前記第1
のPチャネル型MOSトランジスタを遮断状態とするこ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the output circuit of the first aspect, when the voltage of the input / output terminal is equal to or lower than a power supply voltage, the gate control circuit operates the first P-channel MOS transistor. The first P-channel MOS transistor is turned on by lowering the gate voltage from the power supply voltage, and when the voltage of the input / output terminal exceeds the power supply voltage, the gate of the first P-channel MOS transistor is turned off. To the input / output terminal to connect the first
Are turned off.

【0037】請求項7記載の発明は、前記請求項6記載
の出力回路において、前記ゲート制御回路は、第3及び
第4のPチャネル型MOSトランジスタ、第1及び第2
のNチャネル型MOSトランジスタを有し、前記第3の
Pチャネル型MOSトランジスタの一端、前記第1のN
チャネル型MOSトランジスタの一端、及び前記第2の
Nチャネル型MOSトランジスタのゲートは、各々、前
記第1のPチャネル型MOSトランジスタのゲートに接
続され、前記第4のPチャネル型MOSトランジスタ
は、一端が前記第1のNチャネル型MOSトランジスタ
のゲート及び第2のNチャネル型MOSトランジスタの
一端に接続され、他端の電圧は電源電圧とされ、前記第
3のPチャネル型MOSトランジスタは、ゲート電圧が
電源電圧とされ、一端が前記第4のPチャネル型MOS
トランジスタのゲートに接続され、他端が前記入出力端
子に接続されることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the output circuit of the sixth aspect, the gate control circuit comprises a third and a fourth P-channel MOS transistor, and a first and a second P-channel MOS transistor.
One end of the third P-channel MOS transistor, one end of the first N-channel MOS transistor.
One end of the channel-type MOS transistor and the gate of the second N-channel-type MOS transistor are connected to the gate of the first P-channel-type MOS transistor, respectively, and the fourth P-channel-type MOS transistor has one end thereof. Is connected to the gate of the first N-channel MOS transistor and one end of the second N-channel MOS transistor, the voltage at the other end is a power supply voltage, and the third P-channel MOS transistor has a gate voltage Is the power supply voltage, and one end is the fourth P-channel MOS.
The transistor is connected to the gate, and the other end is connected to the input / output terminal.

【0038】請求項8記載の発明は、前記請求項7記載
の出力回路において、前記ゲート制御回路は、第5のP
チャネル型MOSトランジスタを有し、前記第5のPチ
ャネル型MOSトランジスタは、ゲートが前記入出力端
子に接続され、一端が前記第2のNチャネル型MOSト
ランジスタの一端に接続され、他端の電圧が電源電圧と
されることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the output circuit according to the seventh aspect, the gate control circuit comprises a fifth P circuit.
The fifth P-channel MOS transistor has a gate connected to the input / output terminal, one end connected to one end of the second N-channel MOS transistor, and a voltage at the other end. Is a power supply voltage.

【0039】請求項9記載の発明は、前記請求項7又は
請求項8記載の出力回路において、ゲート制御回路は、
第1及び第2の電圧降下回路を有し、前記第1の電圧降
下回路は、前記第1のPチャネル型MOSトランジスタ
のゲートと前記第1のNチャネル型MOSトランジスタ
の一端との間に配置され、前記第2の電圧降下回路は、
前記第4のPチャネル型MOSトランジスタの一端と、
前記第1のNチャネル型MOSトランジスタのゲートと
前記第2のNチャネル型MOSトランジスタの一端との
接続点との間に配置されることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the output circuit of the seventh or eighth aspect, the gate control circuit comprises:
There are first and second voltage drop circuits, wherein the first voltage drop circuit is arranged between a gate of the first P-channel MOS transistor and one end of the first N-channel MOS transistor. And the second voltage drop circuit comprises:
One end of the fourth P-channel MOS transistor;
It is arranged between a gate of the first N-channel MOS transistor and a connection point between one end of the second N-channel MOS transistor.

【0040】請求項10記載の発明は、前記請求項9記
載の出力回路において、ゲート制御回路は、第3の電圧
降下回路を有し、前記第3の電圧降下回路は、電圧降下
機能を行う回路部分と、第6のPチャネル型MOSトラ
ンジスタとを有し、前記第6のPチャネル型MOSトラ
ンジスタは、一端が前記第5のPチャネル型MOSトラ
ンジスタの一端に接続され、他端が前記第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタのゲートと前記第2のNチャネ
ル型MOSトランジスタの一端との前記接続点に接続さ
れ、ゲートが前記電圧降下機能を行う回路部分を介して
前記入出力端子に接続されることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the output circuit of the ninth aspect, the gate control circuit has a third voltage drop circuit, and the third voltage drop circuit performs a voltage drop function. A circuit portion, and a sixth P-channel MOS transistor. The sixth P-channel MOS transistor has one end connected to one end of the fifth P-channel MOS transistor and the other end connected to the fifth P-channel MOS transistor. The gate of the first N-channel MOS transistor is connected to the connection point between one end of the second N-channel MOS transistor, and the gate is connected to the input / output terminal via the circuit portion performing the voltage drop function. It is characterized by that.

【0041】請求項11記載の発明は、前記請求項7記
載の出力回路において、別途、第7のPチャネル型MO
Sトランジスタを有し、前記第7のPチャネル型MOS
トランジスタは、一端の電圧が電源電圧とされ、他端が
前記第1、第2及び第3のPチャネル型MOSトランジ
スタの基板に接続され、ゲートが前記入出力端子に接続
されることを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the output circuit of the seventh aspect, a seventh P-channel type MO is separately provided.
The seventh P-channel MOS having an S transistor
The transistor is characterized in that one end has a power supply voltage, the other end is connected to the substrate of the first, second and third P-channel MOS transistors, and the gate is connected to the input / output terminal. I do.

【0042】請求項12記載の発明は、前記請求項4記
載の出力回路において、前記電圧降下回路は、ゲートを
電源電圧としたNチャネル型MOSトランジスタ、ゲー
トを電源電圧以下にしたPチャネル型MOSトランジス
タ、ダイオード、又はこれ等を複数直列接続した回路で
構成されることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the output circuit according to the fourth aspect, the voltage dropping circuit includes an N-channel MOS transistor having a gate as a power supply voltage, and a P-channel MOS transistor having a gate at a power supply voltage or less. It is characterized by comprising a transistor, a diode, or a circuit in which a plurality of these are connected in series.

【0043】請求項13記載の発明は、前記請求項9又
は請求項10記載の出力回路において、前記第1の電圧
降下回路は、ゲートを電源電圧としたNチャネル型MO
Sトランジスタ、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネ
ル型MOSトランジスタ、ダイオード、又はこれ等を複
数直列接続した回路で構成されることを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the output circuit according to the ninth or tenth aspect, the first voltage dropping circuit includes an N-channel type MOS transistor having a gate as a power supply voltage.
It is characterized by comprising an S-transistor, a P-channel MOS transistor having a gate lower than the power supply voltage, a diode, or a circuit in which a plurality of these are connected in series.

【0044】請求項14記載の発明は、前記請求項9又
は請求項10記載の出力回路において、前記第2の電圧
降下回路は、ゲートを電源電圧としたNチャネル型MO
Sトランジスタ、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネ
ル型MOSトランジスタ、ダイオード、又はこれ等を複
数直列接続した回路で構成されることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the output circuit according to the ninth or tenth aspect, the second voltage dropping circuit includes an N-channel type MOS transistor having a gate as a power supply voltage.
It is characterized by comprising an S-transistor, a P-channel MOS transistor having a gate lower than the power supply voltage, a diode, or a circuit in which a plurality of these are connected in series.

【0045】請求項15記載の発明は、前記請求項10
記載の出力回路において、前記第3の電圧降下回路は、
ゲートを電源電圧としたNチャネル型MOSトランジス
タ、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネル型MOSト
ランジスタ、ダイオード、又はこれ等を複数直列接続し
た回路で構成されることを特徴とする。
According to a fifteenth aspect, in the tenth aspect,
In the output circuit, the third voltage drop circuit includes:
It is characterized by comprising an N-channel MOS transistor whose gate is a power supply voltage, a P-channel MOS transistor whose gate is not more than the power supply voltage, a diode, or a circuit in which a plurality of these are connected in series.

【0046】前記の構成によれば、電源電圧より高い電
圧の信号を入力した場合でも、不要な電流発生及びゲー
ト酸化膜破壊を起こすことなく、更に遅延時間の小さい
出力回路を得ることができる。
According to the above configuration, even when a signal having a voltage higher than the power supply voltage is input, an output circuit having a further shorter delay time can be obtained without generating unnecessary current and causing gate oxide film destruction.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0048】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態における入出力回路の構成図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an input / output circuit according to the embodiment.

【0049】尚、本発明は入出力回路を構成する出力回
路部に特に特徴があるものである。従って、入出力回路
の別の構成要素の1つである入力回路については、内部
の構成の説明を省略する。
It should be noted that the present invention has a special feature in an output circuit section constituting an input / output circuit. Therefore, the description of the internal configuration of the input circuit, which is another component of the input / output circuit, is omitted.

【0050】図1において、IOは入出力端子であっ
て、LSI外部と信号の授受を行う端子である。INは
入力端子であって、LSI内部からの信号を入力する端
子である。OUTは出力端子であって、LSI内部に信
号を出力する端子である。更に、ENはイネーブル端子
であって、入出力端子IOの出力状態と入力状態の切り
替えを行う端子である。
In FIG. 1, IO is an input / output terminal for transmitting and receiving signals to and from the outside of the LSI. IN is an input terminal for inputting a signal from inside the LSI. OUT is an output terminal for outputting a signal inside the LSI. Further, EN is an enable terminal for switching between an output state and an input state of the input / output terminal IO.

【0051】1は出力回路であって、イネーブル端子
が”H”のとき、入力端子INからの信号を入出力端子
IOから出力し、イネーブル端子が”L”のとき、入出
力端子IOをハイインピーダンス状態とする。
Reference numeral 1 denotes an output circuit which outputs a signal from the input terminal IN from the input / output terminal IO when the enable terminal is "H", and sets the input / output terminal IO high when the enable terminal is "L". Set to impedance state.

【0052】12は第1のPMOS、11は第2のPM
OS、13は第3のPMOS、31は第4のPMOSで
ある。14、15、16はNMOS、17は第1のNM
OSである。19はNAND回路、20はNOR回路で
ある。更に、21は電源端子、22はグランド端子であ
る。また、40は、前記第1のPMOS12のゲート電
圧を制御するゲート制御回路であって、前記PMOS1
3及び2個のNMOS16、17から成る。前記NMO
S16は電圧降下回路を構成する。
12 is a first PMOS, 11 is a second PM
OS, 13 is a third PMOS, and 31 is a fourth PMOS. 14, 15, and 16 are NMOSs, and 17 is a first NM.
OS. 19 is a NAND circuit, and 20 is a NOR circuit. Further, 21 is a power supply terminal, and 22 is a ground terminal. A gate control circuit 40 controls a gate voltage of the first PMOS 12.
It comprises three and two NMOSs 16 and 17. The NMO
S16 forms a voltage drop circuit.

【0053】PMOS11、PMOS12は、電源端子
21と入出力端子IOとの間に直列接続されている。ま
た、NMOS14、NMOS15はグランド端子22と
入出力端子IO間に直列接続されている。NAND回路
19の出力は、PMOS11のゲートに入力されてお
り、NAND回路19の一方の入力端子は、イネーブル
端子ENに接続され、他方の端子は入力端子INに接続
される。NOR回路20の出力はNMOS15のゲート
に入力され、NOR回路20の一方の入力端子には、イ
ネーブル端子ENの反転信号が入力され、他方の端子は
入力端子INが接続される。また、PMOS12のゲー
トは、直列接続されたNMOS16、NMOS17を介
してグランド端子22に接続されると共に、PMOS1
3を介して入出力端子IOと接続される。
The PMOS 11 and the PMOS 12 are connected in series between the power supply terminal 21 and the input / output terminal IO. The NMOS 14 and the NMOS 15 are connected in series between the ground terminal 22 and the input / output terminal IO. The output of the NAND circuit 19 is input to the gate of the PMOS 11, and one input terminal of the NAND circuit 19 is connected to the enable terminal EN, and the other terminal is connected to the input terminal IN. The output of the NOR circuit 20 is input to the gate of the NMOS 15, the inverted signal of the enable terminal EN is input to one input terminal of the NOR circuit 20, and the input terminal IN is connected to the other terminal. The gate of the PMOS 12 is connected to the ground terminal 22 via the NMOS 16 and NMOS 17 connected in series, and the PMOS 1
3 and an input / output terminal IO.

【0054】PMOS13、NMOS14、NMOS1
6のゲートは電源端子21に接続され、NMOS17の
ゲートはイネーブル端子ENに接続される。
PMOS 13, NMOS 14, NMOS 1
6 is connected to the power supply terminal 21 and the gate of the NMOS 17 is connected to the enable terminal EN.

【0055】更に、PMOS11、PMOS12、PM
OS13、PMOS31の基板は、ゲートを入出力端子
IOに接続したPMOS31を介して電源端子21に接
続される。
Further, PMOS 11, PMOS 12, PM
The substrates of the OS 13 and the PMOS 31 are connected to the power supply terminal 21 via the PMOS 31 whose gate is connected to the input / output terminal IO.

【0056】尚、PMOS11の基板は必ずしも、PM
OS12の基板と共通接続される必要はないが、共通接
続すれば、設計上、少面積化が実現できるという効果が
得られる。
The substrate of the PMOS 11 is not necessarily PM
It is not necessary to be connected in common with the substrate of the OS 12, but if the connection is made in common, the effect that the area can be reduced in design can be obtained.

【0057】尚、NMOS14及びNMOS16は、そ
の各ゲートが電源に接続されており、一端に電源電圧を
越える電圧が印加された場合であっても、他端には(ゲ
ート電位−しきい値電圧)の電圧しか伝わらないので、
電圧降下回路としての役割を果たす。
The gates of the NMOS 14 and the NMOS 16 are connected to a power supply, and even if a voltage exceeding the power supply voltage is applied to one end, (gate potential-threshold voltage) is applied to the other end. ) Only transmitted,
It functions as a voltage drop circuit.

【0058】2は入力回路であって、入出力端子IOに
入力された信号を出力端子OUTを介してLSI内部に
伝える役割をする。
An input circuit 2 transmits a signal input to the input / output terminal IO to the inside of the LSI via the output terminal OUT.

【0059】以上のように構成された入出力回路につい
て、特に、出力回路1について、以下、その動作を説明
する。
The operation of the input / output circuit configured as described above, particularly, the operation of the output circuit 1 will be described below.

【0060】先ず、内部回路から入力端子IN、出力回
路1、入出力端子IOを介して信号を出力する際の動作
について説明する。
First, the operation when a signal is output from the internal circuit via the input terminal IN, the output circuit 1, and the input / output terminal IO will be described.

【0061】入出力端子IOから信号を出力するには、
イネーブル端子ENを”H”とする。入力端子INが”
H”であれば、NAND回路19及びNOR回路20の
出力は共に”L”となる。PMOS13、NMOS1
4、NMOS16は共にゲートが電源端子21に接続さ
れて”H”であるので、PMOS13は遮断状態、NM
OS14、NMOS16は導通状態である。PMOS1
1はゲートは”L”であって導通状態、NMOS15は
ゲートが”L”であって遮断状態、NMOS17はゲー
トが”H”であって導通状態にある。NMOS16、N
MOS17は導通状態にあるので、PMOS12のゲー
トは”L”となって導通状態となる。
To output a signal from the input / output terminal IO,
The enable terminal EN is set to “H”. Input terminal IN is “
If it is "H", the outputs of the NAND circuit 19 and the NOR circuit 20 both become "L".
4. Since the gates of the NMOS 16 and the NMOS 16 are both "H" with the gate connected to the power supply terminal 21, the PMOS 13 is in the cut-off state, and NM
OS 14 and NMOS 16 are conducting. PMOS1
Numeral 1 indicates that the gate is "L" and is in a conductive state, NMOS 15 has a gate in "L" and is in a cut-off state, and NMOS 17 is in a conductive state with a gate "H". NMOS 16, N
Since the MOS 17 is in a conductive state, the gate of the PMOS 12 is set to “L” to be in a conductive state.

【0062】従って、PMOS11、PMOS12、N
MOS14は導通状態、NMOS15は遮断状態である
ので、電源端子21から入出力端子IOに”H”の信号
が出力される。
Therefore, the PMOS 11, PMOS 12, N
Since the MOS 14 is in the conductive state and the NMOS 15 is in the cutoff state, a signal of “H” is output from the power supply terminal 21 to the input / output terminal IO.

【0063】また、この時、PMOS31はゲートが”
H”となるので遮断状態となり、PMOS11、PMO
S12、PMOS13、PMOS31の基板はフローテ
ィング状態となる。この場合は、PMOS11、PMO
S12及びPMOS31のドレイン拡散層−基板の寄生
ダイオードによって、基板電位は電源電圧からダイオー
ドのビルトイン電圧(約0.7V)を差し引いた電圧と
なり、電源電圧が3.3Vであれば、基板電圧は2.6
Vである。
At this time, the gate of the PMOS 31 is "
H ”, and becomes a cut-off state.
The substrates of S12, PMOS 13, and PMOS 31 are in a floating state. In this case, PMOS 11, PMO
The substrate potential is a voltage obtained by subtracting the built-in voltage (about 0.7 V) of the diode from the power supply voltage due to the drain diffusion layer of S12 and the PMOS 31 and the parasitic diode of the substrate. If the power supply voltage is 3.3 V, the substrate voltage becomes 2 .6
V.

【0064】次に、入力端子INが”L”のときの出力
回路1の動作について説明する。尚、この時には、イネ
ーブル端子ENからは”H”の信号が出力される。
Next, the operation of the output circuit 1 when the input terminal IN is at "L" will be described. At this time, an "H" signal is output from the enable terminal EN.

【0065】入力端子INが”L”のとき、NAND回
路19及びNOR回路20の出力は共に”H”となる。
この時、NMOS17、NMOS16は共に導通状態で
あるので、PMOS12のゲートにはグランド端子22
から”L”の信号が入力され、PMOS12は導通状態
のままである。一方、PMOS11のゲートにはNAN
D回路19から”H”の信号が入力されるので、PMO
S11は遮断状態となり、電源端子21から入出力端子
IOへの経路は遮断される。
When the input terminal IN is at "L", the outputs of the NAND circuit 19 and the NOR circuit 20 are both at "H".
At this time, since the NMOS 17 and the NMOS 16 are both conductive, the gate of the PMOS 12 is connected to the ground terminal 22.
, The signal of “L” is input, and the PMOS 12 remains conductive. On the other hand, the gate of the PMOS 11 has NAN
Since the “H” signal is input from the D circuit 19, the PMO
S11 is cut off, and the path from the power supply terminal 21 to the input / output terminal IO is cut off.

【0066】また、NMOS14、NMOS15は導通
状態であるので、グランド端子22から入出力端子IO
に”L”の信号が出力される。
Since the NMOS 14 and the NMOS 15 are conductive, the ground terminal 22 is connected to the input / output terminal IO.
Output a signal of “L”.

【0067】このとき、PMOS31はゲートが”L”
となるので導通状態となる。従って、PMOS11、P
MOS12、PMOS13、PMOS31の基板は電源
電圧の電位(3.3V)となる。
At this time, the gate of the PMOS 31 is "L".
Therefore, the conduction state is established. Therefore, the PMOS 11, P
The substrates of the MOS 12, the PMOS 13, and the PMOS 31 have the potential of the power supply voltage (3.3 V).

【0068】次に、入出力端子IOから入力回路2、出
力端子OUTを介して内部回路に信号が入力される際の
動作について説明する。
Next, the operation when a signal is input from the input / output terminal IO to the internal circuit via the input circuit 2 and the output terminal OUT will be described.

【0069】この時、イネーブル端子ENには”L”の
信号を入力して、出力回路1を入出力回路IOに対して
ハイインピーダンス状態とする。
At this time, an "L" signal is input to the enable terminal EN, and the output circuit 1 is brought into a high impedance state with respect to the input / output circuit IO.

【0070】この際の出力回路1の動作について、更に
詳細に説明する。
The operation of the output circuit 1 at this time will be described in more detail.

【0071】イネーブル端子ENを”L”とすると、N
AND回路19の出力は”H”、NOR回路20の出力
は”L”となる。これにより、PMOS11のゲート
は”H”、NMOS15のゲートは”L”となり、それ
ぞれ遮断状態となる。また、ゲートが電源端子21に接
続されているPMOS13も遮断状態である。従って、
入出力端子IOからの電流経路はなくなり、出力回路1
はハイインピーダンス状態となる。この状態で、入出力
端子IOから信号を入力すると、この信号は入力回路2
を通じて出力端子OUTから出力される。
When the enable terminal EN is set to "L", N
The output of the AND circuit 19 becomes "H" and the output of the NOR circuit 20 becomes "L". As a result, the gate of the PMOS 11 becomes "H" and the gate of the NMOS 15 becomes "L", and each of them becomes cut off. Further, the PMOS 13 whose gate is connected to the power supply terminal 21 is also in a cutoff state. Therefore,
There is no current path from the input / output terminal IO, and the output circuit 1
Is in a high impedance state. In this state, when a signal is input from the input / output terminal IO, this signal is input to the input circuit 2.
Output from the output terminal OUT.

【0072】更に、電源電圧よりも高い電圧が入力され
た場合、例えば電源電圧が3.3Vであって5Vの信号
が入出力端子IOに入力された場合には、PMOS13
ではゲート電圧(3.3V)よりも一端の電圧が高くな
る(5Vになる)ことによって、PMOS13が導通状
態となり、5Vの入力信号がPMOS12のゲートに伝
搬される。これによりPMOS12は、ゲート電圧が5
Vになって遮断状態になり、入出力端子IOから電源端
子21への電流を遮断する。一方、NMOS16にも5
Vが伝搬されるが、NMOS16のゲートは3.3Vで
あるので、NMOS17にはゲート電圧(3.3V)か
らNMOS16の閾値電圧(バックバイアス効果を考慮
して1Vとする)を差し引いた電圧(2.3V)しか伝
わらない。そして、NMOS17は遮断状態であるの
で、入出力端子IOからの信号がPMOS13、NMO
S16、NMOS17を介してグランド端子22に流れ
込むことはない。更に、NMOS15も遮断状態である
ので、入出力端子IOからNMOS14、NMOS15
を介してグランド端子22への電流も発生しない。
Further, when a voltage higher than the power supply voltage is input, for example, when the power supply voltage is 3.3 V and a 5 V signal is input to the input / output terminal IO, the PMOS 13
In this case, the voltage at one end becomes higher than the gate voltage (3.3 V) (becomes 5 V), so that the PMOS 13 becomes conductive, and the input signal of 5 V is transmitted to the gate of the PMOS 12. Thus, the PMOS 12 has a gate voltage of 5
When the voltage becomes V, the state is cut off, and the current from the input / output terminal IO to the power supply terminal 21 is cut off. On the other hand, 5
Although V is propagated, since the gate of the NMOS 16 has 3.3 V, a voltage obtained by subtracting the threshold voltage of the NMOS 16 (1 V in consideration of the back bias effect) from the gate voltage (3.3 V) is applied to the NMOS 17. 2.3V). Since the NMOS 17 is in the cutoff state, the signal from the input / output terminal IO is output from the PMOS 13 and the NMOS
In step S16, the current does not flow into the ground terminal 22 via the NMOS 17. Further, since the NMOS 15 is also in the cutoff state, the NMOS 14 and the NMOS 15 are connected from the input / output terminal IO.
No current flows to the ground terminal 22 via the.

【0073】また、NMOS14、NMOS16の一端
に5Vが印加されるが、ゲート電圧が3.3Vであるの
で、ゲート酸化膜には5Vと3.3Vの差、即ち1.7
Vしかかからず、そのゲート酸化膜は破壊に至ることは
ない。また、PMOS13においては、両端に5Vが印
加されるが、ゲート電圧が3.3Vであるので、ゲート
酸化膜には5Vと3.3Vの差、即ち1.7Vしかかか
らず、そのゲート酸化膜は破壊に至ることはない。更
に、PMOS12においては、ゲートに5Vが印加され
るが、一端の電圧も5V、他端の電圧は3.3Vである
ので、ゲート酸化膜の電圧は1.7Vである。更に、N
MOS14の他端の電圧はゲート電圧(3.3V)から
NMOS16の閾値(バックバイアス効果を考慮して1
Vとする)を差し引いた電圧(2.3V)となり、NM
OS15に悪影響を及ぼすことはない。また、PMOS
11及びPMOS31のドレイン拡散層−基板の寄生ダ
イオードによって、PMOS11、PMOS12、PM
OS13、PMOS31の基板電位は、入出力端子IO
の電圧(5V)からダイオードのビルトイン電圧(約
0.7V)を差し引いた電圧(4.3V)となる。
While 5 V is applied to one end of the NMOS 14 and the NMOS 16, since the gate voltage is 3.3 V, the difference between 5 V and 3.3 V, that is, 1.7 is applied to the gate oxide film.
V is applied, and the gate oxide film does not break down. In the PMOS 13, 5 V is applied to both ends. However, since the gate voltage is 3.3 V, only a difference between 5 V and 3.3 V, that is, 1.7 V is applied to the gate oxide film. The film does not break. Further, in the PMOS 12, 5V is applied to the gate, but the voltage at one end is also 5V and the voltage at the other end is 3.3V, so the voltage of the gate oxide film is 1.7V. Furthermore, N
The voltage at the other end of the MOS 14 is changed from the gate voltage (3.3 V) to the threshold of the NMOS 16 (1 in consideration of the back bias effect).
V) (2.3V) minus NM
There is no adverse effect on the OS 15. Also, PMOS
11 and the PMOS 31, PMOS 12, PM
The substrate potentials of the OS 13 and the PMOS 31 are connected to the input / output terminals IO
(5 V) minus the built-in voltage of the diode (approximately 0.7 V).

【0074】以上のような構成によれば、入出力端子I
Oから信号を出力する際には、PMOS12は常に導通
状態にあり、入力端子INからの信号はNAND回路1
9、PMOS11、PMOS12を経て入出力端子IO
から出力されるので、従来の出力回路と比べて、入力端
子INに入力された信号を入出力端子IOから出力する
までの遅延時間を短縮することができる。
According to the above configuration, the input / output terminal I
When a signal is output from O, the PMOS 12 is always in a conductive state, and the signal from the input terminal IN is
9, input / output terminals IO via PMOS11 and PMOS12
, The delay time until the signal input to the input terminal IN is output from the input / output terminal IO can be reduced as compared with the conventional output circuit.

【0075】また、NAND回路19からの信号により
駆動する素子はPMOS11だけであるので、NAND
回路19のトランジスタサイズを大きくする必要はな
く、LSIの高集積化に貢献できる。また、NAND回
路19が駆動する負荷は小さく、更にNAND回路19
のトランジスタサイズ自身も小さいので、消費電力の低
減にも効果がある。
Since only the PMOS 11 is driven by the signal from the NAND circuit 19, the NAND
It is not necessary to increase the transistor size of the circuit 19, which can contribute to high integration of the LSI. Further, the load driven by the NAND circuit 19 is small.
Since the transistor size itself is small, it is also effective in reducing power consumption.

【0076】尚、LSIを構成する各トランジスタの耐
圧が5Vであり、電源電圧のみが3.3Vの場合は、N
MOS14、NMOS16を必ずしも設ける必要はな
い。
When the withstand voltage of each transistor constituting the LSI is 5 V and only the power supply voltage is 3.3 V, N
It is not always necessary to provide the MOS 14 and the NMOS 16.

【0077】また、PMOS11、PMOS12、PM
OS13の基板は、従来例のように入出力端子IOに接
続してもよい。しかし、本実施の形態のようにPMOS
31を介して電源端子21に接続すると、基板の電圧が
従来例では0Vから5Vまで変動するのに対し、本実施
の形態では基板電圧の変動幅が3.3Vから5Vまでと
小さな振幅にできるので、消費電力を下げることができ
る。
Also, the PMOS 11, PMOS 12, PM
The substrate of the OS 13 may be connected to the input / output terminal IO as in the conventional example. However, as in this embodiment, the PMOS
When connected to the power supply terminal 21 via the base 31, the voltage of the substrate fluctuates from 0 V to 5 V in the conventional example, whereas the fluctuation width of the substrate voltage can be made as small as 3.3 V to 5 V in the present embodiment. Therefore, power consumption can be reduced.

【0078】(第2の実施の形態)図2は本発明の第2
の実施の形態における入出力回路の構成図を示す。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
1 is a configuration diagram of an input / output circuit according to an embodiment.

【0079】尚、図1を用いて説明した第1の実施の形
態と同様の構成については、同一の符号を付している。
The same components as those in the first embodiment described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0080】図2において、IOは入出力端子、INは
入力端子、OUTは出力端子、ENはイネーブル端子、
1は出力回路である。12は第1のPMOS、11は第
2のPMOS、13は第3のPMOS、36は第4のP
MOS、32は第5のPMOS、35は第6のPMO
S、31は第7のPMOS、37は他のPMOSであ
る。また、14、15、16はNMOS、38は第1の
NMOS、39は第2のNMOS、34は他のNMOS
である。19はNAND回路、20はNOR回路であ
る。前記NMOS16は第1の電圧降下回路を構成し、
前記PMOS37は第2の電圧降下回路を構成する。更
に、21は電源端子、22はグランド端子、33は第3
の電圧降下回路であって、前記NMOS34と第6のP
MOS35とにより構成される。前記NMOS34は電
圧降下機能を行う回路部分である。41は、前記第1の
PMOS12のゲート電圧を制御するゲート制御回路で
あって、前記第3〜第6のPMOS13、36、32、
35及び前記他のPMOS37と、第1及び第2のNM
OS38、39並びに他のNMOS34とから成る。
In FIG. 2, IO is an input / output terminal, IN is an input terminal, OUT is an output terminal, EN is an enable terminal,
1 is an output circuit. 12 is a first PMOS, 11 is a second PMOS, 13 is a third PMOS, and 36 is a fourth PMOS.
MOS, 32 is a fifth PMOS, 35 is a sixth PMOS
S and 31 are a seventh PMOS, and 37 is another PMOS. 14, 15, and 16 are NMOS, 38 is a first NMOS, 39 is a second NMOS, and 34 is another NMOS.
It is. 19 is a NAND circuit, and 20 is a NOR circuit. The NMOS 16 constitutes a first voltage drop circuit,
The PMOS 37 forms a second voltage drop circuit. Further, 21 is a power supply terminal, 22 is a ground terminal, and 33 is a third terminal.
Of the NMOS 34 and the sixth P
MOS 35. The NMOS 34 is a circuit portion that performs a voltage drop function. Reference numeral 41 denotes a gate control circuit for controlling a gate voltage of the first PMOS 12, and the third to sixth PMOSs 13, 36, 32,
35 and the other PMOS 37 and the first and second NMs.
OSs 38 and 39 and another NMOS 34.

【0081】前記PMOS32は、ゲートが入出力端子
IOに接続され、一端が電源端子21に、他端がPMO
S35を介してNMOS38のゲート、PMOS37の
一端、NMOS39の一端に接続される。また、PMO
S32のゲートは、NMOS34を介してPMOS35
のゲートに接続される。NMOS34のゲートは電源端
子21に接続される。PMOS37及びNMOS39の
ゲートは互いに接続され、更にNMOS16とNMOS
38との中間節点にも接続される。PMOS37の他端
はPMOS36を介して電源端子21に接続され、PM
OS36のゲートはNMOS16とPMOS13との中
間節点に接続される。NMOS38及びNMOS39の
他端はグランド端子22に接続される。
The PMOS 32 has a gate connected to the input / output terminal IO, one end connected to the power supply terminal 21, and the other end connected to the PMO terminal.
The gate of the NMOS 38, one end of the PMOS 37, and one end of the NMOS 39 are connected via S35. Also, PMO
The gate of S32 is connected to a PMOS 35 via an NMOS 34.
Connected to the gate. The gate of the NMOS 34 is connected to the power supply terminal 21. The gates of the PMOS 37 and the NMOS 39 are connected to each other.
38 is also connected to the intermediate node. The other end of the PMOS 37 is connected to the power supply terminal 21 via the PMOS 36,
The gate of the OS 36 is connected to an intermediate node between the NMOS 16 and the PMOS 13. The other ends of the NMOS 38 and the NMOS 39 are connected to the ground terminal 22.

【0082】本実施の形態において、前記第1の実施の
形態と異なる部分は、前記第1の実施の形態ではPMO
S12のゲートが入出力端子IOの電位及びイネーブル
端子ENの信号によって制御されているのに対し、本実
施の形態では、PMOS12のゲートが入出力端子IO
の電位のみによって制御されている点である。
The second embodiment differs from the first embodiment in that the first embodiment is different from the PMO in the first embodiment.
While the gate of S12 is controlled by the potential of the input / output terminal IO and the signal of the enable terminal EN, in the present embodiment, the gate of the PMOS 12 is connected to the input / output terminal IO.
Is controlled only by the potential of

【0083】以上のように構成された入出力回路におい
て、特に出力回路1の動作について、以下、説明する。
In the input / output circuit configured as described above, the operation of the output circuit 1 will be particularly described below.

【0084】先ず、電源電圧を初めて加えた初期状態に
おいては、通常は入出力端子IOは0Vである。この
時、NMOS34のゲートは電源端子21と接続されて
いるので導通状態、PMOS32、PMOS35のゲー
トには入出力端子IOから0Vが印加され、導通状態と
なる。続いて、NMOS38は、そのゲートに電源端子
21、PMOS32、PMOS35を介して”H”の信
号が入力されるので、導通状態となる。NMOS16
は、ゲートが電源端子21(3.3V)に接続されてい
るので導通状態である。従って、PMOS12、PMO
S36、PMOS37、NMOS39のゲート電圧は0
Vとなる。これにより、PMOS12、PMOS36、
PMOS37は導通状態、NMOS39は遮断状態とな
るので、NMOS38のゲート電圧は3.3Vで安定す
る。
First, in the initial state where the power supply voltage is applied for the first time, the input / output terminal IO is normally at 0V. At this time, since the gate of the NMOS 34 is connected to the power supply terminal 21, the gate is turned on, and 0 V is applied to the gates of the PMOS 32 and the PMOS 35 from the input / output terminal IO, so that the gate is turned on. Subsequently, the NMOS 38 is turned on because a signal of “H” is input to the gate of the NMOS 38 via the power supply terminal 21, the PMOS 32, and the PMOS 35. NMOS 16
Is in a conductive state because the gate is connected to the power supply terminal 21 (3.3 V). Therefore, PMOS 12, PMO
S36, the gate voltages of the PMOS 37 and the NMOS 39 are 0
V. Thereby, the PMOS 12, the PMOS 36,
Since the PMOS 37 becomes conductive and the NMOS 39 becomes cut off, the gate voltage of the NMOS 38 is stabilized at 3.3V.

【0085】また、PMOS12も導通状態であり、更
にNMOS14も導通状態である。従って、入出力端子
IOから”H”の信号を出力するときには、イネーブル
端子ENを”H”、入力端子INを”H”とすることに
よって、NAND回路19、NOR回路20の出力が共
に”L”となり、PMOS11が導通状態、NMOS1
5が遮断状態となり、入出力端子IOからは”H”の信
号が出力される。
The PMOS 12 is also conductive, and the NMOS 14 is also conductive. Therefore, when outputting a signal of “H” from the input / output terminal IO, the output of the NAND circuit 19 and the output of the NOR circuit 20 are both set to “L” by setting the enable terminal EN to “H” and the input terminal IN to “H”. ”, The PMOS 11 is conducting, the NMOS 1
5 is turned off, and a signal of “H” is output from the input / output terminal IO.

【0086】一方、入出力端子IOから”L”を出力す
るときには、イネーブル端子ENを”H”、入力端子I
Nを”L”とすることによって、NAND回路19、N
OR回路20の出力が共に”H”となり、PMOS11
が遮断状態、NMOS15が導通状態となり、入出力端
子IOからは”L”の信号が出力される。
On the other hand, when "L" is output from the input / output terminal IO, the enable terminal EN is set to "H" and the input terminal I
By setting N to "L", the NAND circuit 19, N
Both outputs of the OR circuit 20 become “H”, and the PMOS 11
Is turned off, the NMOS 15 is turned on, and an “L” signal is output from the input / output terminal IO.

【0087】入出力端子IOから信号を入力するには、
イネーブル端子ENを”L”として、出力回路1をハイ
インピーダンス状態とする。即ち、イネーブル端子EN
を”L”とすると、NAND回路19の出力は”H”、
NOR回路20の出力は”L”となる。これによりPM
OS11のゲートは”H”、NMOS15のゲートは”
L”となり、それぞれ遮断状態となる。従って入出力端
子IOからの電流経路はなくなり、出力回路1はハイイ
ンピーダンス状態となる。この状態で入出力端子IOか
ら内部回路へ信号入力するときは、入出力回路IOから
入力回路2、出力端子OUTを介して内部回路に信号が
入力される。
To input a signal from the input / output terminal IO,
The enable terminal EN is set to “L” to bring the output circuit 1 into a high impedance state. That is, the enable terminal EN
Is “L”, the output of the NAND circuit 19 is “H”,
The output of the NOR circuit 20 becomes "L". This allows PM
The gate of OS11 is “H” and the gate of NMOS15 is “H”.
L ", and each is in a cut-off state. Therefore, there is no current path from the input / output terminal IO, and the output circuit 1 is in a high impedance state. A signal is input from the output circuit IO to the internal circuit via the input circuit 2 and the output terminal OUT.

【0088】更に、電源電圧よりも高い電圧が入力され
た場合、例えば電源電圧が3.3Vであって5Vの信号
が入力された場合には、PMOS13ではゲート電圧
(3.3V)よりも一端の電圧が高くなる(5Vにな
る)ことによって、PMOS13が導通状態となり、5
Vの入力信号がPMOS12のゲートに伝搬される。こ
れによりPMOS12は、そのゲートが5Vになって遮
断状態になり、入出力端子IOから電源端子21への電
流を遮断する。
Further, when a voltage higher than the power supply voltage is input, for example, when the power supply voltage is 3.3 V and a 5 V signal is input, the PMOS 13 has one end higher than the gate voltage (3.3 V). Is increased (to 5 V), the PMOS 13 becomes conductive and 5
An input signal of V is propagated to the gate of the PMOS 12. As a result, the gate of the PMOS 12 is turned off at 5 V, and the current from the input / output terminal IO to the power supply terminal 21 is cut off.

【0089】また、NMOS16にも5Vが伝搬される
が、NMOS16のゲートは3.3Vであるので、ゲー
ト電圧(3.3V)からNMOS16の閾値電圧(バッ
クバイアス効果を考慮して1Vとする)を差し引いた電
圧(2.3V)がNMOS38の一端、PMOS37の
ゲート、NMOS39のゲートに印加されることにな
る。このため、NMOS39は導通状態となる。PMO
S32はゲートが5Vであるので遮断状態である。PM
OS32、PMOS36が遮断状態、NMOS39が導
通状態であるので、NMOS38のゲートは0Vとな
り、NMOS38は遮断状態となる。このため、入出力
端子IOからPMOS13、NMOS16を通じて流れ
込んできた電流はNMOS38により遮断される。PM
OS32においては、ゲートが5Vとなるが、PMOS
35のゲート電圧もNMOS34の効果で2.3Vとな
り、これによりPMOS32の一端の電圧は、2.3V
にPMOS35の閾値電圧を加えた電圧(PMOS35
の閾値電圧を0.6Vとすると2.9V)までしか下が
らないため、PMOS32のゲート酸化膜の電圧は2.
1Vにしかならない。
Although 5 V is also propagated to the NMOS 16, the gate of the NMOS 16 is 3.3 V. Therefore, the gate voltage (3.3 V) is changed to the threshold voltage of the NMOS 16 (1 V in consideration of the back bias effect). Is applied to one end of the NMOS 38, the gate of the PMOS 37, and the gate of the NMOS 39. Therefore, the NMOS 39 is turned on. PMO
S32 is in a cutoff state because the gate is at 5V. PM
Since the OS 32 and the PMOS 36 are in the cutoff state and the NMOS 39 is in the conductive state, the gate of the NMOS 38 is at 0 V, and the NMOS 38 is in the cutoff state. Therefore, the current flowing from the input / output terminal IO through the PMOS 13 and the NMOS 16 is cut off by the NMOS 38. PM
In OS32, the gate is at 5 V, but the PMOS
The gate voltage of the PMOS 35 also becomes 2.3 V due to the effect of the NMOS 34, whereby the voltage at one end of the PMOS 32 becomes 2.3 V.
To the threshold voltage of the PMOS 35 (PMOS 35
Is 0.6 V, the voltage of the gate oxide film of the PMOS 32 is not more than 2.9 V).
Only 1V.

【0090】尚、万が一、電源電圧を初めて加えた初期
状態において入出力端子が3.3Vである場合は、PM
OS32が遮断状態のため、出力回路1の状態が不定に
なる。このような場合は、先ず、入出力端子IOから”
L”の信号を出力するか、又はNMOS38のゲートに
高抵抗のプルアップ抵抗を挿入すれば、前記状態の不定
を解決できる。
If the input / output terminal is 3.3 V in the initial state when the power supply voltage is applied for the first time, PM
Since the OS 32 is in the cutoff state, the state of the output circuit 1 is undefined. In such a case, first, from the input / output terminal IO,
Outputting a signal of L ″ or inserting a high-resistance pull-up resistor in the gate of the NMOS 38 can solve the above-mentioned indefinite state.

【0091】以上のような構成によれば、入出力端子I
Oから外部へ信号を出力する際には、PMOS12は常
に導通状態にあり、入力端子INからの信号はNAND
回路19、PMOS11、PMOS12を経て入出力端
子IOから出力されるので、従来の出力回路よりも遅延
時間を短くすることができる。
According to the above configuration, the input / output terminal I
When a signal is output from O to the outside, the PMOS 12 is always in a conductive state, and the signal from the input terminal IN is NAND.
Since the signal is output from the input / output terminal IO through the circuit 19, the PMOS 11, and the PMOS 12, the delay time can be shorter than that of the conventional output circuit.

【0092】また、NAND回路19が駆動する素子は
PMOS11だけであるので、NAND回路19のトラ
ンジスタサイズを大きくする必要はなく、LSIの高集
積化に貢献できる。また、NAND回路19が駆動する
負荷は小さく、更にNAND回路19のトランジスタサ
イズ自身も小さいので、消費電力の低減にも効果があ
る。
Further, since only the PMOS 11 is driven by the NAND circuit 19, it is not necessary to increase the transistor size of the NAND circuit 19, which can contribute to the high integration of the LSI. Further, the load driven by the NAND circuit 19 is small, and the transistor size itself of the NAND circuit 19 is also small, which is effective in reducing power consumption.

【0093】更に、本実施の形態では、前記第1の実施
の形態には無い次の効果をも奏する。即ち、前記第1の
実施の形態では、イネーブル端子ENの電圧が"H"のま
までは第1のNMOS17は導通状態であるため、電源
電圧を越える電圧の信号が入出力端子IOに入力された
際には、この入出力端子IOからPMOS13、NMO
S16、NMOS17を経てグランド端子22に至る電
流経路が作られて、不要な電流が流れる。しかし、本実
施の形態では、イネーブル端子ENの電圧が"H"のまま
であっても、電源電圧を越える電圧の信号が入出力端子
IOに入力された際には、ゲート制御回路41内の第1
のNMOS38が遮断状態となり、これにより、入出力
端子IOからPMOS13、NMOS16、NMOS3
8を経てグランド端子22に至る電流経路が遮断される
ので、不要な電流は流れない。従って、本実施の形態の
構成によれば、イネーブル信号を使わずに電源電圧より
も高い電圧の信号を入力できるので、イネーブル端子E
Nがなくてハイインピーダンスにできない出力回路にお
いても、電源電圧よりも高い電圧が印加された場合に出
力回路1を保護することができる。
Further, the present embodiment has the following effects which are not provided by the first embodiment. That is, in the first embodiment, when the voltage of the enable terminal EN is kept at "H", the first NMOS 17 is in a conductive state, so that a signal having a voltage exceeding the power supply voltage is input to the input / output terminal IO. At this time, the PMOS 13 and the NMO
In S16, a current path is formed to reach the ground terminal 22 via the NMOS 17, and an unnecessary current flows. However, in the present embodiment, even when the voltage of the enable terminal EN remains “H”, when a signal having a voltage exceeding the power supply voltage is input to the input / output terminal IO, the gate control circuit 41 First
Of the PMOS 13, NMOS 16, and NMOS 3 from the input / output terminal IO.
Since the current path leading to the ground terminal 22 via 8 is cut off, unnecessary current does not flow. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, a signal having a voltage higher than the power supply voltage can be input without using an enable signal.
Even in an output circuit that cannot be made high impedance without N, the output circuit 1 can be protected when a voltage higher than the power supply voltage is applied.

【0094】尚、出力回路1を構成する各トランジスタ
の耐圧が5Vであり、電源電圧のみが3.3Vの場合に
は、NMOS14、NMOS16、NMOS34、PM
OS35、PMOS36は必ずしも設ける必要はない。
When the withstand voltage of each transistor constituting the output circuit 1 is 5 V and only the power supply voltage is 3.3 V, the NMOS 14, NMOS 16, NMOS 34, PM
The OS 35 and the PMOS 36 need not always be provided.

【0095】また、PMOS11、PMOS12、PM
OS13の基板は、従来例のように入出力端子IOに接
続しても良い。しかし、本実施の形態のようにPMOS
31を介して電源端子21に接続すると、基板の電圧が
従来例では0Vから5Vまで変動するのに対し、本実施
の形態では基板電圧の変動幅が3.3Vから5Vまでと
小さな振幅となるので、消費電力を下げることができ
る。
The PMOS 11, PMOS 12, PM
The substrate of the OS 13 may be connected to the input / output terminal IO as in the conventional example. However, as in this embodiment, the PMOS
When connected to the power supply terminal 21 via 31, the voltage of the substrate fluctuates from 0 V to 5 V in the conventional example, while the fluctuation width of the substrate voltage has a small amplitude from 3.3 V to 5 V in the present embodiment. Therefore, power consumption can be reduced.

【0096】尚、前記第1及び第2の実施の形態では、
第1及び第3の電圧降下回路は、ゲートを電源電圧とし
たNチャネル型MOSトランジスタ16、34で構成
し、前記第2の実施の形態では、第2の電圧降下回路
は、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネル型MOSト
ランジスタ37で構成したが、各電圧降下回路の構成
は、これ等の構成の他、図4(a)に示すようにダイオ
ードDで構成したり、図4(b)、(c)、(d)に示
すように、前記Nチャネル型MOSトランジスタ16、
前記Pチャネル型MOSトランジスタ37、又はダイオ
ードDを各々複数直列接続した回路等、何れの構成を採
用してもよいのは勿論である。
In the first and second embodiments,
The first and third voltage drop circuits are constituted by N-channel MOS transistors 16 and 34 whose gates are used as power supply voltages. In the second embodiment, the second voltage drop circuit uses the gate as the power supply voltage. Although the P-channel MOS transistor 37 described below was used, the configuration of each voltage drop circuit may be a diode D as shown in FIG. 4A, or a configuration as shown in FIG. , (C), (d), the N-channel MOS transistor 16,
It goes without saying that any configuration such as the P-channel MOS transistor 37 or a circuit in which a plurality of diodes D are connected in series may be employed.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の出力回路
によれば、電源電圧よりも高い電圧の信号を入力した場
合であっても、不要な電流の発生及びゲート酸化膜の破
壊を起こすことなく、従来よりも更に遅延時間の短い出
力回路を得ることができる。
As described above, according to the output circuit of the present invention, even when a signal having a voltage higher than the power supply voltage is input, unnecessary current is generated and the gate oxide film is destroyed. Thus, an output circuit having a shorter delay time than before can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態における入出力回路
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an input / output circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態における入出力回路
の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an input / output circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の入出力回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional input / output circuit.

【図4】本発明の第1及び第2の実施の形態の入出力回
路が備える電圧降下回路の変形例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the voltage drop circuit provided in the input / output circuit according to the first and second embodiments of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IN 入力端子 OUT 出力端子 EN イネーブル端子 IO 入出力端子 1 出力回路 2 入力回路 11 第2のPチャネル型MOSトランジスタ 12 第1のPチャネル型MOSトランジスタ 13 第3のPチャネル型MOSトランジスタ 16 Nチャネル型MOSトランジスタ(電圧
降下回路及び第1の電圧降下回路) 17 第1のNチャネル型MOSトランジスタ 19 NAND回路 20 NOR回路 21 電源端子 22 グランド端子 31 第4及び第7のPチャネル型MOSトラ
ンジスタ 32 第5のPチャネル型MOSトランジスタ 33 第3の電圧降下回路 34 Nチャネル型MOSトランジスタ 35 第6のPチャネル型MOSトランジスタ 36 第4のPチャネル型MOSトランジスタ 37 Pチャネル型MOSトランジスタ(第2
の電圧降下回路) 38 第1のNチャネル型MOSトランジスタ 39 第2のNチャネル型MOSトランジスタ 40、41 ゲート制御回路
IN input terminal OUT output terminal EN enable terminal IO input / output terminal 1 output circuit 2 input circuit 11 second P-channel MOS transistor 12 first P-channel MOS transistor 13 third P-channel MOS transistor 16 N-channel type MOS transistor (voltage drop circuit and first voltage drop circuit) 17 first N-channel MOS transistor 19 NAND circuit 20 NOR circuit 21 power supply terminal 22 ground terminal 31 fourth and seventh P-channel MOS transistors 32 fifth 33 P-channel MOS transistor 33 Third voltage drop circuit 34 N-channel MOS transistor 35 Sixth P-channel MOS transistor 36 Fourth P-channel MOS transistor 37 P-channel MOS transistor (second
38) First N-channel MOS transistor 39 Second N-channel MOS transistor 40, 41 Gate control circuit

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入出力端子を有する出力回路であって、 一端が前記入出力端子に接続された第1のPチャネル型
MOSトランジスタと、 前記第1のPチャネル型MOSトランジスタの他端に直
列接続された第2のPチャネル型MOSトランジスタ
と、 前記入出力端子に接続され、前記第1のPチャネル型M
OSトランジスタのゲート電圧を制御するゲート制御回
路とを備え、 前記第2のPチャネル型MOSトランジスタのゲートに
は信号が入力され、この入力信号に従って前記入出力端
子から信号が出力されることを特徴とする出力回路。
1. An output circuit having an input / output terminal, a first P-channel MOS transistor having one end connected to the input / output terminal, and a series connected to the other end of the first P-channel MOS transistor. A second P-channel MOS transistor connected to the first P-channel MOS transistor connected to the input / output terminal;
A gate control circuit for controlling a gate voltage of an OS transistor, wherein a signal is input to a gate of the second P-channel MOS transistor, and a signal is output from the input / output terminal according to the input signal. Output circuit.
【請求項2】 前記ゲート制御回路は、 出力イネーブル時は、前記第1のPチャネル型MOSト
ランジスタのゲート電圧を電源電圧よりも低下させて前
記第1のPチャネル型MOSトランジスタを導通状態と
し、一方、 出力ディセーブル時は、前記入出力端子の電圧が電源電
圧を越えるときに、前記第1のPチャネル型MOSトラ
ンジスタのゲートを前記入出力端子に接続して前記第1
のPチャネル型MOSトランジスタを遮断状態とするこ
とを特徴とする請求項1記載の出力回路。
2. The gate control circuit, when output is enabled, lowering a gate voltage of the first P-channel MOS transistor below a power supply voltage to make the first P-channel MOS transistor conductive, On the other hand, when the output is disabled, when the voltage of the input / output terminal exceeds the power supply voltage, the gate of the first P-channel type MOS transistor is connected to the input / output terminal and the first
2. The output circuit according to claim 1, wherein said P-channel MOS transistor is turned off.
【請求項3】 前記ゲート制御回路は、 第3のPチャネル型MOSトランジスタ及び第1のNチ
ャネル型MOSトランジスタを有し、 前記第3のPチャネル型MOSトランジスタは、一端が
前記入出力端子に接続され、他端が前記第1のPチャネ
ル型MOSトランジスタのゲートに接続され、ゲート電
圧は電源電圧とされ、 前記第1のNチャネル型MOSトランジスタは、一端が
前記第1のPチャネル型MOSトランジスタのゲートに
接続され、他端の電圧は接地電圧又は電源電圧以下の電
圧とされ、ゲートにはイネーブル信号が入力されること
を特徴とする請求項1記載の出力回路。
3. The gate control circuit has a third P-channel MOS transistor and a first N-channel MOS transistor, and one end of the third P-channel MOS transistor is connected to the input / output terminal. The other end is connected to the gate of the first P-channel MOS transistor, the gate voltage is set to the power supply voltage, and the first N-channel MOS transistor has one end connected to the first P-channel MOS transistor. 2. The output circuit according to claim 1, wherein the output circuit is connected to a gate of the transistor, a voltage at the other end is equal to or lower than a ground voltage or a power supply voltage, and an enable signal is input to the gate.
【請求項4】 前記ゲート制御回路は、電圧降下回路を
有し、 前記電圧降下回路は、 前記第1のPチャネル型MOSトランジスタのゲートと
前記第1のNチャネル型MOSトランジスタの前記一端
との間に配置されることを特徴とする請求項3記載の出
力回路。
4. The gate control circuit has a voltage drop circuit, wherein the voltage drop circuit is provided between a gate of the first P-channel MOS transistor and the one end of the first N-channel MOS transistor. 4. The output circuit according to claim 3, wherein the output circuit is arranged between the output circuits.
【請求項5】 別途、第4のPチャネル型MOSトラン
ジスタを有し、 前記第4のPチャネル型MOSトランジスタは、一端の
電圧が電源電圧とされ、他端が前記第1、第2及び第3
のPチャネル型MOSトランジスタの基板に接続され、
ゲートが前記入出力端子に接続されることを特徴とする
請求項3記載の出力回路。
5. Separately, there is provided a fourth P-channel MOS transistor, wherein the fourth P-channel MOS transistor has a power supply voltage at one end and a power supply voltage at the other end. 3
Connected to the substrate of the P-channel MOS transistor of
4. The output circuit according to claim 3, wherein a gate is connected to the input / output terminal.
【請求項6】 前記ゲート制御回路は、 前記入出力端子の電圧が電源電圧以下のとき、前記第1
のPチャネル型MOSトランジスタのゲート電圧を電源
電圧よりも低下させて前記第1のPチャネル型MOSト
ランジスタを導通状態とし、一方、 前記入出力端子の電圧が電源電圧を越えるとき、前記第
1のPチャネル型MOSトランジスタのゲートを前記入
出力端子に接続して前記第1のPチャネル型MOSトラ
ンジスタを遮断状態とすることを特徴とする請求項1記
載の出力回路。
6. The gate control circuit, wherein a voltage of the input / output terminal is equal to or lower than a power supply voltage,
The gate voltage of the P-channel MOS transistor is made lower than the power supply voltage to make the first P-channel MOS transistor conductive. On the other hand, when the voltage of the input / output terminal exceeds the power supply voltage, the first 2. The output circuit according to claim 1, wherein a gate of the P-channel MOS transistor is connected to the input / output terminal to shut off the first P-channel MOS transistor.
【請求項7】 前記ゲート制御回路は、 第3及び第4のPチャネル型MOSトランジスタ、第1
及び第2のNチャネル型MOSトランジスタを有し、 前記第3のPチャネル型MOSトランジスタの一端、前
記第1のNチャネル型MOSトランジスタの一端、及び
前記第2のNチャネル型MOSトランジスタのゲート
は、各々、前記第1のPチャネル型MOSトランジスタ
のゲートに接続され、 前記第4のPチャネル型MOSトランジスタは、一端が
前記第1のNチャネル型MOSトランジスタのゲート及
び第2のNチャネル型MOSトランジスタの一端に接続
され、他端の電圧は電源電圧とされ、 前記第3のPチャネル型MOSトランジスタは、ゲート
電圧が電源電圧とされ、一端が前記第4のPチャネル型
MOSトランジスタのゲートに接続され、他端が前記入
出力端子に接続されることを特徴とする請求項6記載の
出力回路。
7. The gate control circuit comprises: a third and a fourth P-channel MOS transistor;
And one end of the third P-channel MOS transistor, one end of the first N-channel MOS transistor, and a gate of the second N-channel MOS transistor. Are connected to the gate of the first P-channel MOS transistor, respectively, and the fourth P-channel MOS transistor has one end connected to the gate of the first N-channel MOS transistor and the second N-channel MOS transistor. The third P-channel MOS transistor is connected to one end of the transistor, the other end is set to the power supply voltage, the third P-channel MOS transistor is set to the gate voltage as the power supply voltage, and one end is connected to the gate of the fourth P-channel MOS transistor The output circuit according to claim 6, wherein the output circuit is connected to the input / output terminal, and the other end is connected to the input / output terminal.
【請求項8】 前記ゲート制御回路は、第5のPチャネ
ル型MOSトランジスタを有し、 前記第5のPチャネル型MOSトランジスタは、ゲート
が前記入出力端子に接続され、一端が前記第2のNチャ
ネル型MOSトランジスタの一端に接続され、他端の電
圧が電源電圧とされることを特徴とする請求項7記載の
出力回路。
8. The gate control circuit has a fifth P-channel MOS transistor, wherein the fifth P-channel MOS transistor has a gate connected to the input / output terminal and one end connected to the second P-channel MOS transistor. 8. The output circuit according to claim 7, wherein the output circuit is connected to one end of the N-channel MOS transistor, and the voltage at the other end is a power supply voltage.
【請求項9】 ゲート制御回路は、第1及び第2の電圧
降下回路を有し、 前記第1の電圧降下回路は、前記第1のPチャネル型M
OSトランジスタのゲートと前記第1のNチャネル型M
OSトランジスタの一端との間に配置され、 前記第2の電圧降下回路は、前記第4のPチャネル型M
OSトランジスタの一端と、前記第1のNチャネル型M
OSトランジスタのゲートと前記第2のNチャネル型M
OSトランジスタの一端との接続点との間に配置される
ことを特徴とする請求項7又は請求項8記載の出力回
路。
9. The gate control circuit includes a first and a second voltage drop circuit, wherein the first voltage drop circuit includes the first P-channel type M
The gate of the OS transistor and the first N-channel type M
The second voltage drop circuit is disposed between one end of the OS transistor and the fourth P-channel type M
One end of the OS transistor and the first N-channel type M
The gate of the OS transistor and the second N-channel type M
9. The output circuit according to claim 7, wherein the output circuit is arranged between the one end of the OS transistor and a connection point.
【請求項10】 ゲート制御回路は、第3の電圧降下回
路を有し、 前記第3の電圧降下回路は、電圧降下機能を行う回路部
分と、第6のPチャネル型MOSトランジスタとを有
し、 前記第6のPチャネル型MOSトランジスタは、一端が
前記第5のPチャネル型MOSトランジスタの一端に接
続され、他端が前記第1のNチャネル型MOSトランジ
スタのゲートと前記第2のNチャネル型MOSトランジ
スタの一端との前記接続点に接続され、ゲートが前記電
圧降下機能を行う回路部分を介して前記入出力端子に接
続されることを特徴とする請求項9記載の出力回路。
10. The gate control circuit has a third voltage drop circuit, and the third voltage drop circuit has a circuit portion performing a voltage drop function and a sixth P-channel MOS transistor. The sixth P-channel MOS transistor has one end connected to one end of the fifth P-channel MOS transistor, and the other end connected to the gate of the first N-channel MOS transistor and the second N-channel MOS transistor. 10. The output circuit according to claim 9, wherein the output circuit is connected to the connection point with one end of the type MOS transistor, and a gate is connected to the input / output terminal via a circuit portion performing the voltage drop function.
【請求項11】 別途、第7のPチャネル型MOSトラ
ンジスタを有し、 前記第7のPチャネル型MOSトランジスタは、一端の
電圧が電源電圧とされ、他端が前記第1、第2及び第3
のPチャネル型MOSトランジスタの基板に接続され、
ゲートが前記入出力端子に接続されることを特徴とする
請求項7記載の出力回路。
11. A seventh P-channel MOS transistor, wherein the seventh P-channel MOS transistor has a power supply voltage at one end and a power supply voltage at the other end. 3
Connected to the substrate of the P-channel MOS transistor of
The output circuit according to claim 7, wherein a gate is connected to the input / output terminal.
【請求項12】 前記電圧降下回路は、 ゲートを電源電圧としたNチャネル型MOSトランジス
タ、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネル型MOSト
ランジスタ、ダイオード、又はこれ等を複数直列接続し
た回路で構成されることを特徴とする請求項4記載の出
力回路。
12. The voltage drop circuit is configured by an N-channel MOS transistor whose gate is a power supply voltage, a P-channel MOS transistor whose gate is lower than the power supply voltage, a diode, or a circuit in which a plurality of these are connected in series. The output circuit according to claim 4, wherein:
【請求項13】 前記第1の電圧降下回路は、 ゲートを電源電圧としたNチャネル型MOSトランジス
タ、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネル型MOSト
ランジスタ、ダイオード、又はこれ等を複数直列接続し
た回路で構成されることを特徴とする請求項9又は請求
項10記載の出力回路。
13. The first voltage drop circuit includes an N-channel MOS transistor having a gate as a power supply voltage, a P-channel MOS transistor having a gate at a power supply voltage or less, a diode, or a circuit in which a plurality of these are connected in series. The output circuit according to claim 9, wherein the output circuit comprises:
【請求項14】 前記第2の電圧降下回路は、 ゲートを電源電圧としたNチャネル型MOSトランジス
タ、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネル型MOSト
ランジスタ、ダイオード、又はこれ等を複数直列接続し
た回路で構成されることを特徴とする請求項9又は請求
項10記載の出力回路。
14. The second voltage drop circuit, wherein: an N-channel type MOS transistor whose gate is a power supply voltage; a P-channel type MOS transistor whose gate is lower than the power supply voltage; a diode; or a circuit in which a plurality of these are connected in series The output circuit according to claim 9, wherein the output circuit comprises:
【請求項15】 前記第3の電圧降下回路は、 ゲートを電源電圧としたNチャネル型MOSトランジス
タ、ゲートを電源電圧以下にしたPチャネル型MOSト
ランジスタ、ダイオード、又はこれ等を複数直列接続し
た回路で構成されることを特徴とする請求項10記載の
出力回路。
15. The third voltage drop circuit includes an N-channel MOS transistor having a gate as a power supply voltage, a P-channel MOS transistor having a gate at a power supply voltage or less, a diode, or a circuit in which a plurality of these are connected in series. The output circuit according to claim 10, wherein:
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