JPS58100541A - レベル変換回路 - Google Patents

レベル変換回路

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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
Authority
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
Application number
JP56198594A
Other languages
English (en)
Inventor
Sumiaki Takei
竹井 澄明
Atsuo Masumura
温夫 増村
Kazuhisa Kinoshita
木下 和久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Microcomputer Engineering Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP56198594A priority Critical patent/JPS58100541A/ja
Publication of JPS58100541A publication Critical patent/JPS58100541A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0013Arrangements 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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP56198594A 1981-12-11 1981-12-11 レベル変換回路 Pending JPS58100541A (ja)

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

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JP56198594A JPS58100541A (ja) 1981-12-11 1981-12-11 レベル変換回路

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JPS58100541A true JPS58100541A (ja) 1983-06-15

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ID=16393778

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JP56198594A Pending JPS58100541A (ja) 1981-12-11 1981-12-11 レベル変換回路

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JP (1) JPS58100541A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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