JPS602681Y2 - レベル・シフト回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、論理回路の段間に挿入して入力レベルと出力
レベルを合せるのに用いて好適なレベル・シフト回路に
関する。

従来技術と問題点 例えば、ディプレッション形電界効果トランジスタを用
いた論理回路では入力及び出力の電圧レベルがそれぞれ
相違する。

即ち、第１図は通常のインバータであって、Ｑｌは駆動
用トランジスタ、Ｒは負荷抵抗、Ａは入力端、Ｘは出力
端、■ＤＤは正の電源電圧を示し、今、入力端Ａに図示
のような負電圧が入力されると、出力端Ｘには正電圧が
表われる。

従って、この後に次段論理回路を接続するにはレベル・
シフト回路を介在させなければならない。

従来、このような場合、第２図に見られるようなソース
・ホロワ形のレベル乍シフト回路が用いられている。

図に於いて、ｑは定電流源用トランジスタ、Ｄｉはダイ
オード、 ＶＢＢは負の電源電圧をそれぞれ示している
。

この回路では、ダイオードＤｉの順方向電圧降下を利用
してレベル・シフトを行なっている。

尚、この場合、トランジスタＱ□に流れる電流は１ｏｓ
ｓ、即ち、ゲート・ソース間電圧が零のときのドレイン
電流かまたはこれ以下である。

ところで、第２図に見られる回路を集積回路装置として
形成した場合の要部平面図が第３図そして示されている
。

この例は、ＧａＡｓを基材とする装置を示したもので各
素子はメサ状に形成されて空気絶縁で分離されている。

第３図では第２図に関して説明した部分と同部分を同記
号で指示しであるので対照すると理解できる。

尚、Ｄはドレイン、Ｇはゲート、Ｓはソースである。

第３図からも明らかなように、この回路は、トランジス
タＱ□？ Ｑ２とダイオードＤｉとを電気的に分離する
為に大きなスペースを必要とし、集積回路装置を高密度
化することが妨げられている。

考案の目的 本考案は、ダイオードを用いることなくレベル・シフト
機能を発揮できる回路を提供し、回路に必要とされる面
積の節減をはかり、集積回路装置を高密度化し得るよう
にするものであり、以下これを詳細に説明する。

考案の実施例 次なる説明では、ｎチャネル形を対象としているがｎチ
ャネル形であっても、電圧、電流の極性が逆になるだけ
であって、その他は全く変りない。

さて、一般に、ディプレッション形電界効果トランジス
タでは、ゲートに負電圧を印加して動作させるが、第４
図に見られるように、ゲートに正電圧を印加するとドレ
イン電流がゲート・ソース間の電圧が０のときの飽和ド
レイン電流Ｉｏｓｓより大きくなる領域がある。

尚、第４図では縦軸にドレイン電流、横軸にドレイン・
ソース電圧を採ってあり、ゲート電圧Ｖｃに対応する特
性を示しである。

本考案では、第５図に見られるソース・ホロワ回路に於
いて、トランジスタＱ□の静特性が第４図に見られるも
のであるとした場合に、トランジスタＱ□を流れる電流
がＩｏｌ となるように定電流源用トランジスタＱ２の
飽和ドレイン電流を設定しておくもので、この設定は周
知の如くゲート幅、能動層厚み或いは不純物濃度の調整
に依り自在になし得る。

ここで電流ＩＤ□は第４図から判るように、トランジス
タＱ１のドレイン飽和電流１ｏｓｓより大である。

これに依り、トランジスタＱ１のソース電位はそのゲー
ト電位よりＶｃｌだけ常に低くなることから、出力端Ｘ
からの出力はＶａ工だけレベル・シフトするこてができ
る。

Ｉｎ□＞ Ｉ Ｄｓｓとなるように印加されるゲート電
圧Ｖｃは、ＭＯ８電界効果トランジスタでは、ゲートが
絶縁されているのでそれに印加される電圧は特に制限さ
れることはないが、接合形成いはショットキ障壁ゲート
形電界効果トランジスタではゲート・ダイオードが導通
してしまうのでゲートかに印加できる電圧としては、通
常、０．８（Ｖ）程度である。

前記したところから理解できるように、本考案に依れば
、駆動用トランジスタＱ□のゲートに正電圧を印加して
、その飽和ドレイン電流Ｉ ＤＢＢより大なる電流ＩＤ
Ｉを定電流源用トランジスタＱ２に流すことに依って、
レベル・シフトを容易に行なうことができ、しかも、ダ
イオードは全く必要としない。

尚、定電流用トランジスタＱ２は抵抗に代えても良い。

ところで、レベル・シフトにダイオードを全く必要とし
ないことから、回路を集積回路装置として構成した場合
に占有する面積は著しく少なくなる。

第６図はその要部平面図であり、既出の記号と同記号は
同部分を指示している。

第６図に示された装置を第３図に示された装置と比較す
ると小型であることが良く判る。

即ち、本考案では、ダイオードが不要であること、各素
子を電気的に分離する必要がないことから、第６図に見
られるように、レベル・シフトを行なう駆動用トランジ
スタＱ工のソースと定電流源用トランジスタＱ２のドレ
インとは共通にすることができ、従ってその場合は集積
度は更に向上する。

考案の効果 以上の説明で判るように、本考案に依れば、電界効果ト
ランジスタと定電流源とを直列接続し、その接続点から
出力端を導出し、前記電界効果トランジスタに飽和ドレ
イン電流より大なる電流が流れるように前記定電流源の
電流値を設定し、前記電界効果トランジスタのゲート・
ソース間でレベル・シフトが生じるようにしたことに依
り、ダイオード等を用いることなくレベル・シフトでき
るので、回路を集積回路装置として構成した場合に非常
に小型となり、集積度を向上するのに有効であって、特
に論理回路に於ける段間結合用として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例の回路図、第３図は第２図従
来例を集積回路装置として構成した場合の要部平面図、
第４図は本考案−実施例に於けるドレイン電流を説明す
る為の線図、第５図は本考案−実施例の回路図、第６図
は第５図実施例を集積回路装置として構成した場合の要
部平面図である。 図に於いて、Ｑ工は駆動用トランジスタ、Ｑ２は定電流
源用トランジスタ１．Ａは入力端、Ｘは出力端、Ｄはド
レイン、Ｇはゲート、Ｓはソースである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高電位側の電源と出力端との間に接続され且つ入力がゲ
   ートに加えられるディプレッション形電界効果トランジ
   スタと、該出力端と低電位側の電源との間に接続された
   定電流源とを備え、前記ディプレッション形電界効果ト
   ランジスタにその飽和ドレイン電流より大なる電流を流
   すような値に前記定電流源の電流値を設定したことを特
   徴とするレベル・シフト回路。