JPS58100541A - レベル変換回路 - Google Patents
レベル変換回路Info
- Publication number
- JPS58100541A JPS58100541A JP56198594A JP19859481A JPS58100541A JP S58100541 A JPS58100541 A JP S58100541A JP 56198594 A JP56198594 A JP 56198594A JP 19859481 A JP19859481 A JP 19859481A JP S58100541 A JPS58100541 A JP S58100541A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- inverter
- voltage
- input signal
- level converting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0008—Arrangements for reducing power consumption
- H03K19/0013—Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は低電圧系の信号を高電圧系の信号に変換する
ためのレベル変換a隆、4Ik相補履MO8集積回路(
OMO8IO)化されたレベル変換回路に関する。
ためのレベル変換a隆、4Ik相補履MO8集積回路(
OMO8IO)化されたレベル変換回路に関する。
従来、電卓や時針等に使用されている0M0810にお
いて、信号レベルを変換するためのレベル変換回路とし
ては、第1図に示すようなものがある。この回路は一例
として、1.5V系の入力信号v3v糸の信号に変換す
るものである。すなわち、この回路では、入力信号がハ
イレベル(1,5■)であると、MO8FgTQ、がオ
ンされ、かつMOaPITQaがインバータ1によって
オフされる。そのため、MOaPITQaはオンされ、
またMO8FITQ、はオフされる。従って出力信号は
3vのハイレベルになる。次に、入力信号がvx9vぺ
h(OV)でhると、M 08 P E T Q tが
オフとなり、また、MO8FFmTQ、がインバータ1
0反転出力によりオンになる。しかしながら、このa絡
では、次のような望ましくない動作が生じる。すなわち
1M08FETQ、はMOaPITQaのオフと同時に
オンからオフに変わることができないので、一時的では
あるが、MO8FIITQ、とQ4とが同時にオン状l
IKなる。そして、a点の電圧がMO8FETQ、とQ
、のそれぞれのオン抵抗の比によって定まる値に下がっ
たときに1M08FETQ、がオフからオンに変わり、
これによう【、b点の電圧が上がりてMo2 P ml
T Q、がオフされて、初めて出力がロクレベル(O
v)K下がることKなる。このように、上記回路では入
力信号の過渡期K、直列接続のM08FBTQm −Q
aが一時的に同時にオンされて、貫通電流が流れてし1
5oまた同様KMO8F B T Q 1− Qtでも
入力信号が1L′から1H′に変わるとき一時的に貫通
電流が流れ又しまう。
いて、信号レベルを変換するためのレベル変換回路とし
ては、第1図に示すようなものがある。この回路は一例
として、1.5V系の入力信号v3v糸の信号に変換す
るものである。すなわち、この回路では、入力信号がハ
イレベル(1,5■)であると、MO8FgTQ、がオ
ンされ、かつMOaPITQaがインバータ1によって
オフされる。そのため、MOaPITQaはオンされ、
またMO8FITQ、はオフされる。従って出力信号は
3vのハイレベルになる。次に、入力信号がvx9vぺ
h(OV)でhると、M 08 P E T Q tが
オフとなり、また、MO8FFmTQ、がインバータ1
0反転出力によりオンになる。しかしながら、このa絡
では、次のような望ましくない動作が生じる。すなわち
1M08FETQ、はMOaPITQaのオフと同時に
オンからオフに変わることができないので、一時的では
あるが、MO8FIITQ、とQ4とが同時にオン状l
IKなる。そして、a点の電圧がMO8FETQ、とQ
、のそれぞれのオン抵抗の比によって定まる値に下がっ
たときに1M08FETQ、がオフからオンに変わり、
これによう【、b点の電圧が上がりてMo2 P ml
T Q、がオフされて、初めて出力がロクレベル(O
v)K下がることKなる。このように、上記回路では入
力信号の過渡期K、直列接続のM08FBTQm −Q
aが一時的に同時にオンされて、貫通電流が流れてし1
5oまた同様KMO8F B T Q 1− Qtでも
入力信号が1L′から1H′に変わるとき一時的に貫通
電流が流れ又しまう。
その結果、回路の消費電力が多くなるという問題点があ
った。
った。
そこでこの発明は、入力信号の過渡期にレベル変換回路
を構成するMOSFETに貫通電流が流れないようにし
て、消費電力を低減させることを目的とする。
を構成するMOSFETに貫通電流が流れないようにし
て、消費電力を低減させることを目的とする。
以下図面に基づいてこの尭嘴を説明する。第2図は本発
明に係るレベル変換回路の一実施例を示すもので、回路
は、Pチャンネルff1M08FBTQ、と、Nチ+ン
ネルlJMO8FBTQ* とかbなるインバータ回路
2と、このインバータ回路2を駆動するための駆動回路
としてのインバータ3とKよって構成されている。イン
バータ3は低電圧系の電源電圧、例えば1.5■の電源
電圧によって動作さぜられる。これにt1シてインバー
タ回持2は高電圧系の電源電圧、例えば3vの電源電圧
によって動作させられる。そして、インバータ回路2を
構成する上記P−MO8FETQ、とN−MO8FFf
TQ、とは、しきい値電圧が一告としてそれぞれ−1,
55Vと0.45Vになる二うに設定されている。
明に係るレベル変換回路の一実施例を示すもので、回路
は、Pチャンネルff1M08FBTQ、と、Nチ+ン
ネルlJMO8FBTQ* とかbなるインバータ回路
2と、このインバータ回路2を駆動するための駆動回路
としてのインバータ3とKよって構成されている。イン
バータ3は低電圧系の電源電圧、例えば1.5■の電源
電圧によって動作さぜられる。これにt1シてインバー
タ回持2は高電圧系の電源電圧、例えば3vの電源電圧
によって動作させられる。そして、インバータ回路2を
構成する上記P−MO8FETQ、とN−MO8FFf
TQ、とは、しきい値電圧が一告としてそれぞれ−1,
55Vと0.45Vになる二うに設定されている。
従って、上記回路では、入力信号btハイレベル(t、
SV)であると、インバータ3により反転さttたov
の電圧がP−MO8FETQI とN−M08Flil
TQ、の各ゲートに供給される。そのためP−MO8F
iifTQtはオン、N−MO8FETQ、はオフされ
、ハイレベル(3■)の11号が出力される。また、入
力信号がロウレベル(OV)であると、インバータ3に
より反転された1、5■の電圧が、各ゲートに供給され
る。これによりて、N−MO8FITQ*はオンとなる
。このときP−MO8Fl!TQI はLtいI[電圧
が−i、ssvであるため、i、 s vのゲート電圧
ではオフ治aくなる。その結果、出力端子からはロウレ
ベル(0■)の信号が出力される。
SV)であると、インバータ3により反転さttたov
の電圧がP−MO8FETQI とN−M08Flil
TQ、の各ゲートに供給される。そのためP−MO8F
iifTQtはオン、N−MO8FETQ、はオフされ
、ハイレベル(3■)の11号が出力される。また、入
力信号がロウレベル(OV)であると、インバータ3に
より反転された1、5■の電圧が、各ゲートに供給され
る。これによりて、N−MO8FITQ*はオンとなる
。このときP−MO8Fl!TQI はLtいI[電圧
が−i、ssvであるため、i、 s vのゲート電圧
ではオフ治aくなる。その結果、出力端子からはロウレ
ベル(0■)の信号が出力される。
つまり、上記インバータ回j12を構成するP−MO8
FFfTQ、 とN−MO8FHTQ、 のL’#い
値電圧vthpおよびvthnが同じ値(共に0.45
■)であるとすると、インバータ回路20入出力電圧特
性が、第3図の入線のよ5になる。そのため、入力信号
が1.5V系であると、ハイレベルのときでもP−MO
8FETQ、をオフすることができない。従って、同時
にオン状1IkCされているP−MO8FETQ、 と
N−MO8FETQ、とに貫通電流が流れてしまう。こ
のとき、出力電圧はM08FETQ、、とQ、のオン抵
抗の比で決まる値(’1eo)Kなる。これに対し、本
1IJ11例の回路では゛、P−MO8FBTQ、のし
きい値電圧が、電源電圧V、c(3V )からそのしぎ
い値電圧な引いた値が入力信号の電圧レベル(1,5v
)よりも低くなるよう<、−i、ssv′に設定され工
いる。
FFfTQ、 とN−MO8FHTQ、 のL’#い
値電圧vthpおよびvthnが同じ値(共に0.45
■)であるとすると、インバータ回路20入出力電圧特
性が、第3図の入線のよ5になる。そのため、入力信号
が1.5V系であると、ハイレベルのときでもP−MO
8FETQ、をオフすることができない。従って、同時
にオン状1IkCされているP−MO8FETQ、 と
N−MO8FETQ、とに貫通電流が流れてしまう。こ
のとき、出力電圧はM08FETQ、、とQ、のオン抵
抗の比で決まる値(’1eo)Kなる。これに対し、本
1IJ11例の回路では゛、P−MO8FBTQ、のし
きい値電圧が、電源電圧V、c(3V )からそのしぎ
い値電圧な引いた値が入力信号の電圧レベル(1,5v
)よりも低くなるよう<、−i、ssv′に設定され工
いる。
そのため、インバータ回路20入出力電圧特性が第3図
のB縁で示す15になる。従って、P−M08FgTQ
lは1.5V系の入力信号P五によってオフされるよう
Kなり、P−MUSFETQ。
のB縁で示す15になる。従って、P−M08FgTQ
lは1.5V系の入力信号P五によってオフされるよう
Kなり、P−MUSFETQ。
がオフされているときは、N−MO8FETQ。
はオンされ、出力電圧はロウレベル(OV)K、なるの
である。
である。
このように、上記回路ではP −M OB F E T
Q +のしきい値電圧が入力信号の電圧よりも大きく
設定されているため、低電圧(1,5V)系の入力信号
をその2倍の高電圧(3v)系の信号に変換することが
できる。しかも、インバータ回路成するP−MO8FF
ITQ、 とN−MO8FETQ、とが同時にオン状態
になることはないので。
Q +のしきい値電圧が入力信号の電圧よりも大きく
設定されているため、低電圧(1,5V)系の入力信号
をその2倍の高電圧(3v)系の信号に変換することが
できる。しかも、インバータ回路成するP−MO8FF
ITQ、 とN−MO8FETQ、とが同時にオン状態
になることはないので。
貫通電流が流れなくなり、消費電力を減少させることが
できることになる。さらに、7回路を構成するMOaF
laTの数も減って回路の占有面積が小さくなり、高集
積化が可能となる。
できることになる。さらに、7回路を構成するMOaF
laTの数も減って回路の占有面積が小さくなり、高集
積化が可能となる。
なお、しきい値電圧の異なるP−MOaFliiTとN
−MOaFliiTは、次のような多結晶シリコンゲー
ト技術を使用することによって同一チップ上KIF1K
lll威できる。すなわち、最近のMO81O技術にお
い【は、各MO8FITのソース領域とドレイン領域の
閣のチャンネル形成−J#lic表面上にゲート絶縁膜
を介して多結晶シリコン層を化学蒸着法等によっ℃形成
させて、ゲート電極を作ることが行なわれる。この場合
、一般K、このゲート電極を構成する多結晶シリコン層
に、nチャンネル溜M08FETではm蓋不純物を導入
し、重た%pチャンネルgMO8rlCTではpH不純
物を導入するととkよって所定の導電性を与えることが
行なわれる。この場合、411に制限されないがP−M
OsFRT4N−MO8FRT4fttYfiil−の
しきい値電圧(およそ0.45V)を持つととkなる。
−MOaFliiTは、次のような多結晶シリコンゲー
ト技術を使用することによって同一チップ上KIF1K
lll威できる。すなわち、最近のMO81O技術にお
い【は、各MO8FITのソース領域とドレイン領域の
閣のチャンネル形成−J#lic表面上にゲート絶縁膜
を介して多結晶シリコン層を化学蒸着法等によっ℃形成
させて、ゲート電極を作ることが行なわれる。この場合
、一般K、このゲート電極を構成する多結晶シリコン層
に、nチャンネル溜M08FETではm蓋不純物を導入
し、重た%pチャンネルgMO8rlCTではpH不純
物を導入するととkよって所定の導電性を与えることが
行なわれる。この場合、411に制限されないがP−M
OsFRT4N−MO8FRT4fttYfiil−の
しきい値電圧(およそ0.45V)を持つととkなる。
しかしながら、上記P−MO8FITのゲート電極をn
型の多結晶シリコン層とすると、多結晶シリコンのフェ
ルミレベル#’p!ilとallで異なるととによって
そのしきい値電圧が仕事関数の違いkより更1(1,2
VI1度高くなる。そこで、この発明に係るレベル変換
回路では、インバータ回路2を構成する一部のP−MO
8F]1)TQ、のゲート電極をn−MO8FBTQ@
のゲート電極と同じn1iiの多結晶シリコン層とし、
かつそのn厳不純−aIiLな一部することにより、=
t、ssvのしぎい値電圧としたのである。
型の多結晶シリコン層とすると、多結晶シリコンのフェ
ルミレベル#’p!ilとallで異なるととによって
そのしきい値電圧が仕事関数の違いkより更1(1,2
VI1度高くなる。そこで、この発明に係るレベル変換
回路では、インバータ回路2を構成する一部のP−MO
8F]1)TQ、のゲート電極をn−MO8FBTQ@
のゲート電極と同じn1iiの多結晶シリコン層とし、
かつそのn厳不純−aIiLな一部することにより、=
t、ssvのしぎい値電圧としたのである。
具体的には、多結晶シリコンをゲート電極とじ℃使う公
知の0M08IO製造技術によっ℃、上記p−MO8F
ETQ、のゲート電極の一部を、*4EIIC示すよう
に、rsmにすることKより、そのしきい値電圧を高く
することができる。しかも、自己整合技術を用いること
kより、現在の製造プロセスに何ら新たなプロセスを加
えることなく図示のような構造のIOを作ることができ
る。
知の0M08IO製造技術によっ℃、上記p−MO8F
ETQ、のゲート電極の一部を、*4EIIC示すよう
に、rsmにすることKより、そのしきい値電圧を高く
することができる。しかも、自己整合技術を用いること
kより、現在の製造プロセスに何ら新たなプロセスを加
えることなく図示のような構造のIOを作ることができ
る。
つtす、114図に示す工0は、単結晶のシリコン半導
体基[11上に直Ilpチャンネル型MO8FITが形
成されているとともに、シリコン半導体基板11に設け
られたpウェル領域12上Knチャンネルjl1MO8
FITが形成されている。それぞれのMO8Fl(Tの
ソース領域及びドレイン領域は、ゲート電極をマスクと
しCI!!用する自己整合技術によって形成される。例
えば、p −MO8FITは自己整合技frKよって・
p型ソース懺域13とp麿ドレイン領域14および絶縁
属15を介してp型ゲート電徳16がp騰不祠書の拡散
により同時に作られる。その後、n−MO8PIaTを
形成するときは、既に形成されたp−MO8FITを、
そのゲート電極16の−S(中央ii)を除いてシリコ
ン酸化膜でマスクしておく。そして、同じく自己整合技
術によって、nl!不純物を拡散し、ntllソース領
域17とamiドレ、イン領域18および絶縁膜19を
介してnailゲート電極20が同時に作られる。その
際、マスクされていないp−MO8FgTのゲート電極
16の一部Knll領域18mが形成される。そのため
、p−M08FgTのしきい値電圧が高くなる。
体基[11上に直Ilpチャンネル型MO8FITが形
成されているとともに、シリコン半導体基板11に設け
られたpウェル領域12上Knチャンネルjl1MO8
FITが形成されている。それぞれのMO8Fl(Tの
ソース領域及びドレイン領域は、ゲート電極をマスクと
しCI!!用する自己整合技術によって形成される。例
えば、p −MO8FITは自己整合技frKよって・
p型ソース懺域13とp麿ドレイン領域14および絶縁
属15を介してp型ゲート電徳16がp騰不祠書の拡散
により同時に作られる。その後、n−MO8PIaTを
形成するときは、既に形成されたp−MO8FITを、
そのゲート電極16の−S(中央ii)を除いてシリコ
ン酸化膜でマスクしておく。そして、同じく自己整合技
術によって、nl!不純物を拡散し、ntllソース領
域17とamiドレ、イン領域18および絶縁膜19を
介してnailゲート電極20が同時に作られる。その
際、マスクされていないp−MO8FgTのゲート電極
16の一部Knll領域18mが形成される。そのため
、p−M08FgTのしきい値電圧が高くなる。
このよ5Kして、しきい値電圧の異なるMOSFETが
、現在のプロセスに例ら新たなプロセスを加えることな
く形成できるのである。
、現在のプロセスに例ら新たなプロセスを加えることな
く形成できるのである。
第1図は従来のレベル変換回路の一例を示す回路図、第
2図は本発明に係るレベル変換回路の一実施例を示す回
路図、第3図はその入出力電圧特性を示すグラフ、第4
図はその回路を含むMO8O2O3部の断面図である。 2・・・インバータ回路、3・・・駆動回路。 イj’、j、’」々 第 1 図 / 第 2 図 第 3 図 第 4 図
2図は本発明に係るレベル変換回路の一実施例を示す回
路図、第3図はその入出力電圧特性を示すグラフ、第4
図はその回路を含むMO8O2O3部の断面図である。 2・・・インバータ回路、3・・・駆動回路。 イj’、j、’」々 第 1 図 / 第 2 図 第 3 図 第 4 図
Claims (1)
- Pチャンネル@M08FETとNチャンネル―M08F
BTとからなるインバータ回路と、このインバータ回路
を駆動するための駆動回路とにより構成され、かつ上記
M08FEtTの一方のしきい値電圧が、上記インバー
タ回路の電源電圧と上記駆−動回路の電源電圧との差の
値よりも大きくなるよ5に設定されていることを特徴と
するレベル変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56198594A JPS58100541A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | レベル変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56198594A JPS58100541A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | レベル変換回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58100541A true JPS58100541A (ja) | 1983-06-15 |
Family
ID=16393778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56198594A Pending JPS58100541A (ja) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | レベル変換回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58100541A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4593212A (en) * | 1984-12-28 | 1986-06-03 | Motorola, Inc. | TTL to CMOS input buffer |
US4642488A (en) * | 1985-09-03 | 1987-02-10 | Codex Corporation | CMOS input buffer accepting TTL level inputs |
JPS6477314A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Nec Corp | Semiconductor circuit |
-
1981
- 1981-12-11 JP JP56198594A patent/JPS58100541A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4593212A (en) * | 1984-12-28 | 1986-06-03 | Motorola, Inc. | TTL to CMOS input buffer |
US4642488A (en) * | 1985-09-03 | 1987-02-10 | Codex Corporation | CMOS input buffer accepting TTL level inputs |
JPS6477314A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Nec Corp | Semiconductor circuit |
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