JPS5925406B2 - level shift circuit - Google Patents
level shift circuitInfo
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- JPS5925406B2 JPS5925406B2 JP50024645A JP2464575A JPS5925406B2 JP S5925406 B2 JPS5925406 B2 JP S5925406B2 JP 50024645 A JP50024645 A JP 50024645A JP 2464575 A JP2464575 A JP 2464575A JP S5925406 B2 JPS5925406 B2 JP S5925406B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は絶縁ゲート型電界効果I・ランシフタ(In5
ulated Gate Field EffectT
rans 1stor )略してIG−FET以下単
にFETと称す)を用いた集積回路装置に係わり、特に
異種チャネル型IC,−FET即ちNチャネルFETと
PチャネルFETを用い、基準電圧レベルと第1の電圧
レベルを2つの論理状態レベルとする入力論理信号を、
基準電圧レベルと第1の電圧レベルより高い第2の電圧
レベルを2つの論理レベルとする出力論理信号にレベル
シフトするレベルシフト回路に関するものである。Detailed Description of the Invention The present invention relates to an insulated gate field effect I run shifter (In5
ulated Gate Field EffectT
It relates to an integrated circuit device using an IG-FET (hereinafter simply referred to as FET), in particular, using different channel type ICs, -FETs, that is, an N-channel FET and a P-channel FET, and a reference voltage level and a first voltage. An input logic signal whose level is two logic state levels,
The present invention relates to a level shift circuit that level-shifts an output logic signal having two logic levels of a reference voltage level and a second voltage level higher than the first voltage level.
相補型IG−FET回路(CMO8回路)は、Nチャネ
ル型FETとPチャネル型FETが互いに出力点に関し
て相い補なうように配置され、互いに相補関係にある異
種チャネル型FETどうしがシーソ一式にオン−オフ動
作するから、原理的には出力点と接地点あるいはバイア
ス電源間に同時に電流経路が形成されることはない。In a complementary IG-FET circuit (CMO8 circuit), an N-channel FET and a P-channel FET are arranged so that they are complementary to each other with respect to the output point, and dissimilar channel FETs that are complementary to each other are arranged in a seesaw set. Because of the on-off operation, in principle a current path cannot be formed between the output point and the ground point or the bias power supply at the same time.
従って定常状態での消費電力は、ソースあるいはドレイ
ンの半導体層のリーク電流や、ソースとドレイン間のリ
ーク電流によって生ずることになるが、これらは極めて
小さく無視できるほどのものである。Therefore, power consumption in a steady state is caused by leakage current in the semiconductor layer of the source or drain and leakage current between the source and drain, but these are extremely small and can be ignored.
そこで最近は、消費電力の低減化が特に必要とされるデ
ィジタル電子機器において、かかる機器を構成するディ
ジタル回路を相補型IG−FET回路を用いて集積化す
ることにより、消費電力の低減化をはかることが注目さ
れている。Therefore, recently, efforts have been made to reduce power consumption in digital electronic equipment that particularly requires reduction in power consumption by integrating the digital circuits that make up such equipment using complementary IG-FET circuits. This is attracting attention.
ところで、ディジタル電子機器例えば電子式腕時計用I
C(集積回路装置)においては、消費電力の低減化をは
かるため、論理回路部はできるだけ低い電圧例えば1.
5Vで動作させる。By the way, digital electronic devices such as electronic wristwatch I
In C (integrated circuit devices), in order to reduce power consumption, the logic circuit section is operated at as low a voltage as possible, for example 1.
Operate at 5V.
しかるに、腕時計はその表示回路を駆動するため、同一
の低い電圧のみでなく他のそれよりも高い電圧例えば1
0〜15Vで動作する出力信号を発生する回路が必要と
なる。However, in order to drive its display circuit, a wristwatch uses not only the same low voltage but also a higher voltage, e.g.
A circuit that generates an output signal that operates between 0 and 15V is required.
従って低い電圧で動作する回路と高い電圧で動作する回
路を結合する回路が必要となり、この種の回路をレベル
シフタと呼ぶ。Therefore, a circuit that combines a circuit that operates at a low voltage with a circuit that operates at a high voltage is required, and this type of circuit is called a level shifter.
第1図は最も簡単なレベルシフタを示す回路図であり、
Nチャネル型FETとPチャネル型FET各1つで構成
される。Figure 1 is a circuit diagram showing the simplest level shifter.
It is composed of one N-channel FET and one P-channel FET.
これは、入力信号が基準電圧レベルにあるときは、Nチ
ャネル型FET1がオフ(pチャネルFETはオン)す
るため出力としてバイアス電源E2レベル即ち高い論理
状態レベルを与える。This is because when the input signal is at the reference voltage level, the N-channel type FET1 is turned off (the p-channel FET is turned on), giving the bias power supply E2 level, ie, a high logic state level, as an output.
一方、入力信号が基準電圧レベルに対する他の論理状態
レベル即ちE2レベルより低いEl レベルにあると
きは、NチャネルFET1はオン、またこの時Pチャネ
ルFET2もオンであるが、出力点と接地点間のNチャ
ネルFETによって形成される電流経路のインピーダン
スRNは、出力点と十E2電源間のインピーダンスRp
に対してRN<A)とされているため、出力としてE2
・RN/RN+Rp住0(V)となって基準電圧レベル
が与えられるものである。On the other hand, when the input signal is at the El level, which is lower than the other logic state level with respect to the reference voltage level, that is, the E2 level, the N-channel FET1 is on, and at this time, the P-channel FET2 is also on, but between the output point and the ground point. The impedance RN of the current path formed by the N-channel FET is the impedance Rp between the output point and the 1E2 power supply.
Since RN<A), the output is E2
・RN/RN+Rp=0 (V) and a reference voltage level is given.
上記RN<<Rpとするには、NチャネルFETのL(
チャネル長)を最小にし、W(チャネル巾)を広(し、
PチャネルFETのWを最小にしてLを長くするか、出
力点と十E2電源間に抵抗を入れるとかして行なわれる
ものである。To set the above RN<<Rp, L(
Minimize the channel length) and widen W (channel width).
This can be done by minimizing W of the P-channel FET and lengthening L, or by inserting a resistor between the output point and the 1E2 power supply.
このレベルシフタは、NチャネルFETがオンしていれ
ばE2/Rpで近似される電流が定常的に流れ、チャネ
ルFETがオン状態にある割合をαとすれば、α・E
g/ Rpなる電力を消費する。In this level shifter, if the N-channel FET is on, a current approximated by E2/Rp flows steadily, and if the rate at which the channel FET is on is α, then α・E
It consumes power of g/Rp.
このことは、本来相補型IG−FET回路には定常状態
において直流電流は存在しないということに逆行するも
のであり、たまたま集積回路の消費電力はこのレベルシ
フタの直流電流で規定されることになる。This is contrary to the fact that there is no DC current in the complementary IG-FET circuit in a steady state, and it happens that the power consumption of the integrated circuit is determined by the DC current of this level shifter.
この消費電力は、使用されるレベルシフタの数が多(な
るほどその数に比例して太き(なる。This power consumption increases in proportion to the number of level shifters used.
しかるに、Rpを更に太き(しても、入力信号が+E1
→0〔v〕 にスイッチするときの出力のO〔v〕→+
E2へのスイッチのなまりは、Rp(と出力容量)に比
例して太き(なり、かかる出力を入力とする次段の回路
のスイッチ時の直流電流が増加したり、周波数特性が低
下したり、Rpを大きくするためチップ占有面積が増加
したり等の問題が生じるから、Rpを大きくして定常電
流を小さくしようとしてもあまり効果的でない。However, even if Rp is made thicker (even if the input signal is +E1
→O[v] of output when switching to 0[v] →+
The roundness of the switch to E2 becomes thicker in proportion to Rp (and output capacitance), and the DC current at the time of switching of the next stage circuit that uses this output as input increases, and the frequency characteristics deteriorate. , increasing Rp causes problems such as an increase in the chip occupation area, so it is not very effective to reduce the steady current by increasing Rp.
定常状態での直流電流を解除したものとして、第2図に
示スフリップフロップ型のレベルシフタがある。There is a flip-flop type level shifter shown in FIG. 2, which eliminates direct current in a steady state.
このレベルシフタは第1図のレベルシフタを基本とする
もので、互に補元にある2つの信号を入力とする第1図
のレベルシフタを2回路用意し、基準電圧0(V)を入
力信号とする一方のレベルシフタの出力子E2 レベル
にて、他方のレベルシフタの出力点と十E2端子間の電
流経路を遮断すべく、その間にPチャネルFETを追加
゛配置すると共に、出力点と接地点間に単独に電流経路
を形成すべ(NチャネルFETを追加配置して構成した
ものである。This level shifter is based on the level shifter shown in Fig. 1. Two circuits of the level shifter shown in Fig. 1 are prepared, each receiving two signals that are complements of each other, and a reference voltage of 0 (V) is used as the input signal. At the output terminal E2 level of one level shifter, in order to cut off the current path between the output point of the other level shifter and the 10E2 terminal, a P-channel FET is additionally placed between them, and a separate P-channel FET is placed between the output point and the ground point. A current path is formed in the circuit (configured by additionally arranging an N-channel FET).
このレベルシフタの動作は、いま入力信号Iの論理レベ
ルが0〔v〕レベルにあるとすると、インバータ11に
よって反転された信号Tは十E1 レベル(低しベノい
にある。The operation of this level shifter is such that, if the logic level of the input signal I is now at the 0 [v] level, the signal T inverted by the inverter 11 is at the 10E1 level (lower than the lowest level).
従ってNチャネルFET12はオフ、FET13はオン
となり、出力点14は0〔V〕にある。Therefore, N-channel FET 12 is turned off, FET 13 is turned on, and output point 14 is at 0 [V].
出力点14は0(V)であることにより、PチャネルF
ET15はオン(FET16はオフ)であって、出力点
17は十E2 レベル(高レベル)を出力する。Since the output point 14 is 0 (V), the P channel F
ET15 is on (FET16 is off), and output point 17 outputs the 10E2 level (high level).
ここでFET18は、入力信号I−0(V)が加えられ
た当初はオンであってもそのオン抵抗は極めて大きく選
定されてお1つ、その直後にそのゲート入力が十E2
レベルとなることにより完全オフ状態となるから問題
はない。Here, FET18 is selected so that its on-resistance is extremely large even if it is initially on when the input signal I-0 (V) is applied, and immediately after that, its gate input becomes 10E2.
There is no problem because it becomes a complete off state by reaching the level.
次に入力信号■が0(V)から十E1 レベルにスイ
ッチすると、NチャネルFET12はオンとなり、出力
点170レベルは、十E2 レベルから0(V)レベル
となり、FET18はオン(FET19はオフ)となる
。Next, when the input signal ■ switches from 0 (V) to the 10E1 level, the N-channel FET 12 turns on, the output point 170 level changes from the 10E2 level to the 0 (V) level, and the FET 18 turns on (FET 19 turns off). becomes.
一方この時、信号子は入力信号■の0〔■〕→+E1へ
のスイッチと同時に0〔v〕になっているから、FET
13はオフであり、従って出力点14は十E2 レベル
となる。On the other hand, at this time, the signal pin becomes 0 [v] at the same time as the input signal ■ switches from 0 [■] to +E1, so the FET
13 is off, so the output point 14 is at the 10E2 level.
ここでFET15は、入力信号I−+E1が供給された
当初はオンであったが、そのオン抵抗は極めて太き(選
定されており、その直後にそのゲート入力が十E2
レベル1 となることにより完全オフとなるから問題な
い。Here, FET15 was initially on when input signal I-+E1 was supplied, but its on-resistance was extremely large (selected), and immediately after that, its gate input was
There is no problem because it is completely turned off by reaching level 1.
しかしながら第2図のフリップフロップ型レベルシフタ
も、入力信号レベル十E1 を受けてオンとなるNチャ
ネルF’ETによって形成される出力点と接地点間のイ
ンピーダンスRNは、この時の出力点と十E2電源間に
一時的に形成される電流経路のインピーダンスRpと比
べてRN<<Rpになることがいずれの回路にも必要で
ある。However, in the flip-flop type level shifter shown in FIG. 2, the impedance RN between the output point and the ground point formed by the N-channel F'ET that is turned on in response to the input signal level 1E1 is the same as the output point at this time and 1E2. In any circuit, it is necessary that RN<<Rp as compared with the impedance Rp of the current path temporarily formed between the power supplies.
従ってこのレベルシフタは、定常的な直流電流は解除で
きるが、使用素子数が倍増し、また各FET間の相互結
線が複雑化し、パターンの規格化が難しく、集積化に高
度の技術を要する欠点がある。Therefore, although this level shifter can cancel the steady DC current, it has the disadvantage that the number of elements used is doubled, the interconnection between each FET is complicated, it is difficult to standardize the pattern, and it requires advanced technology for integration. be.
このよ5 す点かも、第2図のレベルシフタの占有面積
は第1図のレベルシフタのそれに比べて3倍から数倍に
増加してしまう。This may be due to the fact that the area occupied by the level shifter shown in FIG. 2 increases three to several times that of the level shifter shown in FIG. 1.
従ってフリップフロップ型レベルシフタを集積化する場
合にチップサイズを縮少化してかかる集積回路のコスト
を低下させようとするには極めて高度の技術を必要とす
るものであり、必要とされるレベルシフタの回路数が多
(なればなるほど、チップサイズ縮少によるコスト低下
には多大な労力を要し、更に回路設計に要する時間を大
巾に犠牲にしなければならない。Therefore, when integrating flip-flop type level shifters, extremely sophisticated technology is required to reduce the chip size and reduce the cost of such integrated circuits. The larger the number, the more effort it takes to reduce the cost by reducing the chip size, and the time required for circuit design must be sacrificed.
第3図及び第4図はフリップフロップ型レベルシフタの
他の例であるが、以上第1図ないし第4図に示されるレ
ベルシフタのように、入力信号の」−El レベルを
受けてオンとなるNチャネルFETによって形成される
出力点と接地点(基準電圧端子)間の電流経路のインピ
ーダンスRNが、出力点と十E2電圧端子間に形成され
る電流経路のインピーダンスRpに比べてRN<<Rp
なることを特徴とするレベルシフタをレシオ(Rati
o )型レベルシフタと総称することにする。3 and 4 are other examples of flip-flop type level shifters. Like the level shifters shown in FIGS. 1 to 4, N is turned on in response to the -El level of the input signal. The impedance RN of the current path between the output point and the ground point (reference voltage terminal) formed by the channel FET is RN<<Rp compared to the impedance Rp of the current path formed between the output point and the 1E2 voltage terminal.
A level shifter that is characterized by
o ) type level shifter.
そして以上の点から、集積回路におけるRatio型レ
ベルタレベルシフタを少な(することが、消費電力の低
減化あるいはチップサイズの縮少化によるコストダウン
の面から要求される。In view of the above, it is required to reduce the number of ratio type level shifters in an integrated circuit in order to reduce power consumption or reduce costs by reducing chip size.
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、後述スルレ
シオ・レス(Ratto 1ess ) Wレベルシ
フタを採用してレシオ(Ratio)型レベルシフタ数
を極力少な(することにより、消費電力及びチップ占有
面積を小としかつ設計時間短縮が可能なレベルシフト回
路を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and employs a Ratto 1ess W level shifter, which will be described later, to minimize the number of ratio type level shifters (thereby reducing power consumption and chip area). The present invention is intended to provide a level shift circuit that can reduce the design time.
以下本発明の実施例につき図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第5図aは本発明に使用されるレベルシフタの一例、第
5図すはその動作波形例を示している。FIG. 5a shows an example of a level shifter used in the present invention, and FIG. 5 shows an example of its operating waveform.
この回路の構成は、接地点と高レベルの電圧十E2を供
給する端子間に、Pチャネル
FET21,22及びNチャネルFET23゜24に直
列に接続し、FET21.24のゲートにクロックパル
スφ、φ′を供給し、FET22゜23のゲートに、基
準電圧レベルO(V)と十E1 レベル(0く+E1
く+E2)の論理レベルを有した入力信号■を供給し、
FET22,23の接続点で出力容量C8の電圧を出力
信号として取出すようにしたものである。The configuration of this circuit is that P-channel FETs 21 and 22 and N-channel FETs 23 and 24 are connected in series between the ground point and a terminal that supplies a high-level voltage 1E2, and clock pulses φ and φ are applied to the gates of FETs 21 and 24. ', and the reference voltage level O (V) and 10E1 level (0+E1
supplying an input signal ■ having a logic level of +E2);
The voltage of the output capacitor C8 is taken out as an output signal at the connection point between the FETs 22 and 23.
ここでクロックパ/l/スφ′ノ成立時(十E1 レ
ベルの時)は、パルスφの成立時(十E2レベルの時)
と同一か、またはパルスφの成立している間に成立状態
となるものである。Here, when the clock pass/l/s φ' is established (at the 10E1 level), when the pulse φ is established (at the 10E2 level)
is the same as or is established while the pulse φ is established.
この回路動作は、(イ)クロックパルスφが不成立の時
は、PチャネルFET21はオンであり、クロックパル
スφ′も不成立のためNチャネルFET24はオフであ
る。This circuit operation is as follows: (a) When the clock pulse φ is not established, the P-channel FET 21 is on, and since the clock pulse φ' is also not established, the N-channel FET 24 is off.
そしてFET22は入力■のレベルに関係なくオンであ
るから、出力点と接地点間の電流パスはFET24によ
って遮断され、FET21,22がオンであることによ
り出力点と十E2端子間の電流パスを介して出力容量C
6は+E2に充電される。Since FET22 is on regardless of the level of input ■, the current path between the output point and the ground point is blocked by FET24, and since FET21 and 22 are on, the current path between the output point and the terminal 10E2 is cut off. Output capacitance C through
6 is charged to +E2.
(ロ)次にパルスφが成立してFET21がオフしても
、クロックパルス〆が不成立であるとFET24もオフ
であるため、出力点と十E2端子あるいは接地点間の電
流パスハ各々FET21と24で遮断され、出力容量C
6は、パルスφが不成立の時の充電電圧十E2 レベル
を保持する。(b) Even if the pulse φ is established and the FET 21 is turned off, if the clock pulse 〆 is not established, the FET 24 is also turned off, so the current path between the output point and the E2 terminal or the ground point is The output capacitance C
6 holds the charging voltage level 1E2 when the pulse φ is not established.
(/→次にパルスφ′も成立状態(十E1 レベル)
になると、FET24はオンとなる。(/→Next, pulse φ' is also established (10E1 level)
When this happens, the FET 24 turns on.
この時パルスφは成立でFET21はオフであるから、
十E2端子と出力端子間の電流ハスはFET21により
遮断されている。At this time, pulse φ is established and FET21 is off, so
The current flow between the E2 terminal and the output terminal is cut off by FET21.
従って入力Iが不成立(0(V)レベル)であれば、F
ET23はオフで出力点と接地点間の電流パスは遮断さ
れて出力容量C8は充電電圧十E2 レベルを保持し、
入力■が成立(十E1 レベル)であれば、FET23
はオンとなり出力端と接地点間にFET23,24によ
る電流パスが形成され、出力容量C6の充電電荷は放電
されて出力端は接地電位となる。Therefore, if input I is not established (0 (V) level), F
ET23 is off, the current path between the output point and the ground point is cut off, and the output capacitor C8 maintains the charging voltage level of 10E2.
If input ■ is established (10E1 level), FET23
is turned on, a current path is formed by FETs 23 and 24 between the output end and the ground point, the charge in the output capacitor C6 is discharged, and the output end becomes the ground potential.
(→次にパルスφ′が不成立状態となると、FET24
はオフして出力点と接地点間の電流パスは遮断され、出
力容量C8は上記接地電位を保持することになる。(→Next, when the pulse φ' is not established, the FET24
is turned off, the current path between the output point and the ground point is cut off, and the output capacitor C8 holds the ground potential.
そしてパルスφは不成立状態となり、以後上記(イ)〜
に)の動作を行なう。Then, the pulse φ becomes a failure state, and from then on, the above (a) ~
).
このようにしてO(V)と十E1 レベルの入カパルス
エは十E2レベルと0〔v〕の出力パルス0となって、
所定のレベルシフトがなされるものである。In this way, the input pulse wave of O(V) and 10E1 level becomes the output pulse 0 of 10E2 level and 0 [V],
A predetermined level shift is performed.
以上の説明から明らかなように、出力端と十E2端子間
の電流パスと出力端と接地点間の電流パスは同時に形成
されることはない。As is clear from the above description, the current path between the output end and the 10E2 terminal and the current path between the output end and the ground point are not formed at the same time.
従って十E2端子と接地点間に直流電流は流れない。Therefore, no direct current flows between the 10E2 terminal and the ground point.
また直流電流パスが存在しないため、NチャネルFET
とPチャネルFETのgm比は必要とせず、使用FET
の寸法の縮小化が可能となる。Also, since there is no DC current path, N-channel FET
The gm ratio of P-channel FET and P-channel FET is not required, and the FET used
It is possible to reduce the size of the
また使用FET0数は4個と少な(、図示のFET22
は省略可能だから最少3個のFETでレベルシフタ回路
が構成できるものである。In addition, the number of FET0 used is small at 4 (FET22 shown in the figure).
Since this can be omitted, a level shifter circuit can be constructed with a minimum of three FETs.
上記の説明では、クロックパルスφ′の高電位レベルを
十E1 としたが、NチャネルFETのスレショルド
電圧vthN より高い電圧であればどのようなレベル
電圧例えば十E2 レベルでもよい。In the above description, the high potential level of the clock pulse φ' is assumed to be 10E1, but it may be any level voltage, for example, 10E2, as long as it is higher than the threshold voltage vthN of the N-channel FET.
マタクロツクハルスφ′としてクロックパルスφを使用
することも可能であり、更にこのクロックパルスφ′と
φを同一パルス巾、同一位相として周波数のみ異なった
パルスとしてもよい。It is also possible to use the clock pulse φ as the mater clock pulse φ', and furthermore, the clock pulses φ' and φ may be pulses having the same pulse width and the same phase, but differing only in frequency.
またFET21のソース電極は常時子E2レベルでなく
ても、クロックパルスφの成立時に十E2 レベルとな
るパルスを印加することもでき、またFET24のソー
ス電極は接地電位でな(でも、FET23がオンの時0
(V)レベルにあるパルスを印加してもよい。Furthermore, even if the source electrode of FET 21 is not always at the E2 level, a pulse can be applied that reaches the E2 level when the clock pulse 0 at the time of
A pulse at the (V) level may be applied.
また上記回路は正論理回路構成としたが、負論理回路構
成とすることもできる。Further, although the above circuit has a positive logic circuit configuration, it can also have a negative logic circuit configuration.
これら種々の応用は下記の各回路においても適宜応用可
能である。These various applications can also be applied to the following circuits as appropriate.
第6図aは、第5図aのレベルシフタによって入力■の
レベルシフト出力信号0、をクロックパルスφ′が成立
時にストローブして、出力信号01の出力状態をストロ
ーブ回路31(記憶回路でもよい。In FIG. 6a, the level shifter of FIG. 5a strobes the level-shifted output signal 0 of the input (2) when the clock pulse φ' is established, and changes the output state of the output signal 01 to a strobe circuit 31 (which may also be a storage circuit).
以下同様)の出力容量C82の充電電荷として次のスト
ローブパルスが印加されるまで保持し、その出力を安定
回路32を介して出力するようにしたもので、第6図す
はその動作波形図である。The output capacitor C82 (the same applies hereafter) is held as a charge in the output capacitor C82 until the next strobe pulse is applied, and its output is output via the stabilizing circuit 32. Figure 6 shows its operating waveform diagram. be.
第7図は、十E2端子とレベルシフトすべき入力端子間
にPチャネルFET41、NチャネルFET42,43
を直列接続し、FET41 。FIG. 7 shows a P-channel FET 41 and an N-channel FET 42, 43 between the E2 terminal and the input terminal to be level shifted.
are connected in series and FET41.
42のケートに振巾が+E2のクロックパルスφを供給
し、FET43のゲートに入力信号■と合わせるための
電圧子E1 を供給し、出力容量C6から出力を取出す
ようにしたもので、このレベルシフタの動作も、クロッ
クパルスφのO(V)レベルで出力容量C8に+E2
レベルの充電を行ない、クロックパルスφの十E2 レ
ベルと入力■の成立時を合わせて前記充電電荷の放電を
行なって入力信号のレベルシフトを行なうもので、第5
図のものと動作は対応し、かつRatioを必要としな
い点に変りはない。A clock pulse φ with an amplitude of +E2 is supplied to the gate of FET 42, a voltage element E1 is supplied to the gate of FET 43 for matching with the input signal ■, and the output is taken from the output capacitor C6. In operation, +E2 is applied to the output capacitor C8 at the O(V) level of the clock pulse φ.
The level of the input signal is shifted by charging the level of the input signal, and discharging the charged charge at the same time as the 10E2 level of the clock pulse φ and the establishment of the input (2).
The operation corresponds to that shown in the figure, and there is no difference in that Ratio is not required.
第8図aは第7図のレベルシフタの出力側にストローブ
回路51を設け、クロックパルスφで出力0′を読み出
してその状態を次のクロックパルスφの成立時まで保持
するようにしたもので、第8図すはその動作波形図であ
る。In FIG. 8a, a strobe circuit 51 is provided on the output side of the level shifter in FIG. 7, and the output 0' is read out with a clock pulse φ and this state is held until the next clock pulse φ is established. FIG. 8 is a diagram of its operating waveforms.
第9図a〜第11図aはそれぞれ上記レベルシフタの応
用例であるが、出力容量の充、放電で入力信号のレベル
シフトを行なう点及びRatioを必要としない点で変
りはない。9A to 11A are application examples of the level shifter described above, but they are the same in that the level shift of the input signal is performed by charging and discharging the output capacitor, and that no ratio is required.
第9図b〜第11図すはそれぞれ対応するレベルシフタ
の動作波形図である。FIGS. 9B to 11S are respectively operational waveform diagrams of the corresponding level shifters.
しかして、第5図ないし第11図に示す回路は、出力点
と接地点間に形成される電流パスのインピーダンスと出
力点と高い電圧子E2端子間に形成される電流パスのイ
ンピーダンスとの間にRati。Therefore, in the circuits shown in FIGS. 5 to 11, the impedance of the current path formed between the output point and the ground point and the impedance of the current path formed between the output point and the high voltage element E2 terminal are To Rati.
を特に必要としないため、総称してレシオ・レス(Ra
tlO1ess ) 型レベルシフタと称する。Since there is no particular need for
tlO1ess ) type level shifter.
こレスのRatio−1ess 型レベルシフタは、レ
ベルシフトされるべき入力信号のほかに、出力点と十E
2端子間の電流パスあるいは出力点と接地点あるいは十
E2端子に対する他の回路点間の電流パスを制御すべき
クロックパルス(少なくともφ)を必要とする。This Ratio-1ess type level shifter uses not only the input signal to be level-shifted but also the output point and
A clock pulse (at least φ) is required to control the current path between the two terminals or between the output point and the ground point or other circuit point for the 1E2 terminal.
しかも、低い電圧で動作する回路部分と高い電圧で動作
する回路部分とを結合する場合、これらの回路部分はタ
イミング的に何らかの関係を有したものであるから、両
回路部分で用いる各信号は互いに何らかの関係で同期し
たものであることを要する。Moreover, when combining a circuit section that operates at a low voltage and a circuit section that operates at a high voltage, these circuit sections have some relationship in terms of timing, so each signal used in both circuit sections is They must be synchronized in some way.
ここで、デジタル電子機器はクロック同期方式であると
考えてよ(、またこのクロック同期した他の信号波形が
多数存在するから、レベルシフトされる信号数がいかに
多くても、上記クロックパルス(少くともφ)は1〜数
種のクロックパルスに統一可能であることに注目すべき
である。Here, consider that digital electronic devices are clock-synchronized (and there are many other signal waveforms that are synchronized with this clock, so no matter how many signals are level-shifted, the above clock pulse (few) It should be noted that both φ) can be unified to one to several types of clock pulses.
即ち本発明のレベルシフト回路は、1〜数種のクロック
パルスをレベルシフトスるのにRatio型レベルフレ
ベルシフタ、これにより得られた基準電圧レベル及び他
の高い電圧例えば十E2 レベルで動作するクロックパ
ルスでRatio−1ess 型レベルシフタを制御し
て他の多数の論理信号のレベルシフトを行なえるように
したものである。That is, the level shift circuit of the present invention uses a Ratio type level shifter to level shift one to several kinds of clock pulses, and uses the reference voltage level obtained thereby and a clock operating at another high voltage level, for example, 10E2 level. By controlling a ratio-1ess type level shifter with pulses, it is possible to shift the levels of many other logic signals.
第12図は本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
る。FIG. 12 is a circuit block diagram showing one embodiment of the present invention.
図において領域Iは基準電圧E。レベル(接地点レベル
)と低い電圧子E1 レベル間で動作する回路部分、
領域■はE。In the figure, region I is the reference voltage E. A circuit part that operates between the level (ground point level) and the lower voltage element E1 level,
Area ■ is E.
レベルと上記子E1 レベルより高い電圧子E2レベ
ル間で動作する回路部分である。This is a circuit portion that operates between the voltage element E2 level and the voltage element E2 level, which is higher than the voltage element E1 level.
また61は領域■の論理動作に必要な第1のクロックパ
ルスφ; (I1は例えば読み込みクロックパルス)を
領域■がら得るためのRatio型レベルフレベルシフ
タば、第2図に示すものである。Reference numeral 61 denotes a ratio type level shifter for obtaining the first clock pulse φ (I1 is, for example, a read clock pulse) necessary for the logical operation of the area (2) from the area (2), as shown in FIG.
62は領域■の論理動作に必要とされかつRatio
−1ess型レベルシフタに必要とされる第2のクロッ
クパルスφ′2(I2は例えば読み出しクロックパルス
)を得るためのRati。62 is required for the logical operation of area
Rati for obtaining the second clock pulse φ'2 (I2 is, for example, a read clock pulse) required for the -1ess type level shifter.
型レベルシフタで、例えば第2図に示すものである。A type level shifter, for example, as shown in FIG.
勿論レベルシフト前のクロックパルスφ1゜I2はそれ
ぞれE。Of course, the clock pulses φ1 and I2 before the level shift are each E.
レベルと十E1 レベルヲ有し、レベルシフト前と位相
でレベルシフトされたクロックパルスφ′1.φ′2は
それぞれE。The clock pulse φ'1. has a level of 10E1 and a level of 1E1, and is level-shifted in phase with that before the level shift. φ′2 is E respectively.
レベルと十E2 レベルを有したものであり、クロック
パルスφ′2はその補元のクロックパルスI2ト共ニレ
ベルシフタ63.64に与えられる。The clock pulse φ'2 and its complement clock pulse I2 are both applied to two-level shifters 63 and 64.
このレベルシフタ63,64は領域■に必要な論理信号
1′1と■′2を領域Iの論理信号11と12から各々
得るためのRatio −1ess型レベルシフタで、
例えば第8図aに示すものである。The level shifters 63 and 64 are Ratio-1ess type level shifters for obtaining the logic signals 1'1 and 2'2 required for the area 1 from the logic signals 11 and 12 of the area I, respectively.
For example, it is shown in FIG. 8a.
論理信号■′1と1′2はクロックパルスφ′2に同期
し、このφ′2の一周期を基本パルス巾とする。The logic signals ■'1 and 1'2 are synchronized with the clock pulse φ'2, and one cycle of the clock pulse φ'2 is the basic pulse width.
勿論論理信号11.I2と後述の論理信号13〜■6は
E。Of course, the logic signal 11. I2 and logic signals 13 to (6) to be described later are E.
レベルと十Eルベルを有し、論理信号1′1.■′2と
後述の論理信号■′3〜1′6はE。level and 1E level, and the logic signal 1'1. ■'2 and the logic signals ■'3 to 1'6 described below are E.
レベルと十E2レベルを有している。It has a level and ten E2 levels.
Ratio 1ess Wレベルシフタ65とストロ
ーブ回路66は領域Hに必要な論理信号I′3を領域■
の論理信号■3から得るためのもので、このレベルシフ
タ65としては例えば第7図に示すものが使用される。Ratio 1ess W level shifter 65 and strobe circuit 66 transfer logic signal I'3 necessary for area H to area ■
The level shifter 65 shown in FIG. 7, for example, is used as this level shifter 65.
レベルシフタ65の出力信号手、・I2)′とその補元
の信号(丁、・I3)′はレベルシフタ67.68.6
9のレベルシフト用クロックパルスとして与えられ、ま
た領域■に必要な第3のクロックパルスφ′3 として
与えられるもので、クロックパルスφ′2と同一位相、
同一パルス巾(周波数は異なる)である。The output signal of the level shifter 65, ・I2)' and its complement signal (D, ・I3)' are sent to the level shifter 67.68.6.
It is given as a clock pulse for level shift in area 9, and is also given as the third clock pulse φ'3 necessary for area (3), which has the same phase as clock pulse φ'2,
Same pulse width (different frequency).
信号1′3はクロックパルスφ′2に同期し、このφ′
2の一周期を基本パルス巾とする。Signal 1'3 is synchronized with clock pulse φ'2, and this φ'
2 is the basic pulse width.
レベルシフタ67.68.69は各各領域■で必要とさ
れる論理信号■′4.■′5.工′6を論理信号I4.
■5.■6から得るためのもので、これらレベルシフタ
として例えば第8図aに示すものが使用される。The level shifters 67, 68, and 69 supply logic signals ■'4. ■'5. '6 is the logic signal I4.
■5. (1) The level shifter shown in FIG. 8a, for example, is used as these level shifters.
論理信号I′4.■′5.■′6は各々クロックパルス
φ′3に同期し、このφ′3の一周期を基本パルス巾と
する。Logic signal I'4. ■'5. (2)'6 are each synchronized with the clock pulse φ'3, and one period of this φ'3 is the basic pulse width.
ここで、レベルシフタ67.68.69のクロックパル
スをφ′2と為に置き換えれば、レベルシフタ63 、
64 、67 。Here, if the clock pulses of the level shifters 67, 68, and 69 are replaced with φ'2, the level shifters 63,
64, 67.
68.69を同一のクロックパルスで動作するレベルシ
フタとして統一できる。68 and 69 can be unified as level shifters that operate with the same clock pulse.
更にクロックパルスφ′3を論理信号■′3 とクロッ
クパルスφ′2のアンド信号として得れば、レベルシフ
タ65とストローブ回路66もレベルシフタ63,64
,67.68 。Furthermore, if the clock pulse φ'3 is obtained as an AND signal of the logic signal ■'3 and the clock pulse φ'2, the level shifter 65 and the strobe circuit 66 will also function as the level shifter 63, 64.
,67.68.
69と統一できるものである。This can be unified with 69.
なお上記実施例では、本発明を第1の電圧レベル(例え
ば十E1 レベル)を第2の電圧レベル(例えば十E
2 レベル)にレベルシフトする場合につき説明したが
、本発明によれば、第1の電圧1/ヘルを越え第2の電
圧レベルまでの電圧レベルにレベルシフトすることも可
能である。Note that in the above embodiment, the present invention is applied by changing the first voltage level (for example, 10E1 level) to the second voltage level (for example, 10E1 level).
Although the case where the level is shifted to 2 levels) has been described, according to the present invention, it is also possible to shift the level to a voltage level exceeding the first voltage 1/her and up to the second voltage level.
以上説明した如く本発明によれば次のような利点がある
。As explained above, the present invention has the following advantages.
即ち、Ratio型レベルフレベルシフタ位相でレベル
シフトしたクロックパルスで論理信号のレベルシフトを
行なうものであるから、低レベル論理信号を、レベルシ
フト前のクロックパルスに何らかの関係で同期させて高
レベル論理信号にレベルシフトできる。In other words, since the level of the logic signal is shifted using a clock pulse that has been level-shifted in the ratio-type level shifter phase, the low-level logic signal is somehow synchronized with the clock pulse before the level shift, and the high-level logic signal is converted into a high-level logic signal. You can level shift to.
またクロックパルスによって論理信号のレベルシフトを
行なうから、このクロックパルスでレベルシフトする時
に論理信号をラッチ、即ち論理信号の必要なタイミング
のみレベルシフトして出力することができる。Furthermore, since the level of the logic signal is shifted by the clock pulse, the logic signal can be latched when the level is shifted by the clock pulse, that is, the logic signal can be level-shifted and output only at the necessary timing.
またRatio −1ess型のCMOSレベルシフタ
を用いるから、いわゆる直流電流パスが形成されず、g
m比の考慮が不要で、集積回路面積の縮少化、使用素子
数の減少化が可能であること、また1〜数種のRati
o型レベルフレベルシフタRatio −1ess型レ
ベルシフタを制御可能であることにより、多くの論理信
号のレベルシフトを行なう場合に、消費電力及び使用素
子数の減少化、集積回路面積縮小化、更に設計時間の短
縮化が可能となる。In addition, since a ratio-1ess type CMOS level shifter is used, a so-called DC current path is not formed, and g
There is no need to consider the m ratio, it is possible to reduce the integrated circuit area and the number of elements used, and it is possible to
By being able to control the -1ess type level shifter, it is possible to reduce power consumption and the number of elements used, reduce the integrated circuit area, and save design time when level shifting many logic signals. Shortening is possible.
また本発明の構成をとれば、Ratio −1ess
型CMO8回路の入力■にレベルシフタを設ける必要が
な(なるものである。Moreover, if the configuration of the present invention is adopted, Ratio -1ess
There is no need to provide a level shifter at the input (2) of the type CMO8 circuit.
第1図は従来のRatio型レベルフレベルシフタ、第
2図ないし第4図はそれぞれ本発明に用いるRatio
型レベルフレベルシフタ、第5図a、第6図aはそれぞ
れ本発明に用いるRatio−1ess型レベルシフタ
の回路図、第5図b、第6図すはその動作波形図、第7
図は本発明に用いる他のRatio−1ess型レベル
シフタの回路図、第8図a+b〜第11図a、bはそれ
ぞれ本発明に用いる更に他のRatio −1ess
型レベルシフタの回路図、動作波形図、第12図は本発
明の一実施例を示す回路図である。
21.41・・・・・・PチャネルFET、23.24
゜42.43・・・・・・NチャネルFET、φ・・・
・・・クロックパルス、co・・・・・・出力容量、6
1,62・・・・・・Ratio型レベルフレベルシフ
タ65,67〜69−−−°−°Ratjo −1es
s型レベ/L/ シ7り。FIG. 1 shows a conventional Ratio-type level shifter, and FIGS. 2 to 4 show Ratio-type level shifters used in the present invention.
Figures 5a and 6a are circuit diagrams of the ratio-1ess level shifter used in the present invention, Figures 5b and 6 are operational waveform diagrams, and Figure 7
The figure is a circuit diagram of another Ratio-1ess type level shifter used in the present invention, and FIGS.
FIG. 12 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. 21.41...P channel FET, 23.24
゜42.43...N-channel FET, φ...
...Clock pulse, co...Output capacity, 6
1, 62...Ratio type level shifter 65, 67 to 69---°-°Ratjo -1es
S type level/L/S7ri.
Claims (1)
したクロックパルスを、基準電圧レベルと前記第1の電
圧レベルより高い第2の電圧レベル(E2、但しIE2
−EoI>IE、 −EOl)を有したクロックパルス
に同位相でレベルシフトするフリップフロップ構成のR
at jo型型代ベルシフタ、このレベルシフタからの
クロックパルスがゲートに供給されて該クロックパルス
が一方の電圧レベルE。 にある時出力容量に該容量が前記第1の電圧レベルより
高い他の電圧レベルE2になるような充電を行なう一方
のチャネル型I G −F ET、及び前記レベルシフ
タからのクロックパルスが他方のレベルE2にある間に
前記出力容量に充電された電荷の放電を行ない前記容量
の電圧レベルを基準電圧レベルE。 とする他方のチャネル型I(、−FETをそなえかつ基
準電圧レベルE。 もしくは第1の電圧レベルE1のレベルにある信号■が
入力される複数個のRatio−1ess型CMO8回
路とを具備したことを特徴とするレベルシフト回路。[Claims] 1. Criteria! Pressing bell E. and a clock pulse having a first voltage level E1 different from this voltage level and a second voltage level (E2, where IE2
-EoI>IE, -EOl) of a flip-flop configuration that shifts the level in the same phase to the clock pulse with -EoI>IE, -EOl)
A clock pulse from this level shifter is supplied to the gate of a voltage level E of the at jo type. one channel type IG-FET charges the output capacitance to another voltage level E2 higher than the first voltage level when the clock pulse from the level shifter is at the other level. E2, the charge charged in the output capacitor is discharged, and the voltage level of the capacitor is set to the reference voltage level E. and a plurality of Ratio-1ess type CMO8 circuits to which the other channel type I (, -FET and a reference voltage level E. or a signal ■ at the level of the first voltage level E1 is inputted. A level shift circuit featuring:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50024645A JPS5925406B2 (en) | 1975-02-28 | 1975-02-28 | level shift circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50024645A JPS5925406B2 (en) | 1975-02-28 | 1975-02-28 | level shift circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5199430A JPS5199430A (en) | 1976-09-02 |
JPS5925406B2 true JPS5925406B2 (en) | 1984-06-18 |
Family
ID=12143862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50024645A Expired JPS5925406B2 (en) | 1975-02-28 | 1975-02-28 | level shift circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5925406B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5634233A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-06 | Hitachi Ltd | Complementary level converting circuit |
TWI248056B (en) | 2001-10-19 | 2006-01-21 | Sony Corp | Level converter circuits, display device and portable terminal device |
JP5416008B2 (en) * | 2010-03-24 | 2014-02-12 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Level shift circuit, data driver, and display device |
JP5655043B2 (en) * | 2012-09-04 | 2015-01-14 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Level shift circuit and digital-analog converter using the same |
-
1975
- 1975-02-28 JP JP50024645A patent/JPS5925406B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5199430A (en) | 1976-09-02 |
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