KR100466971B1 - 레벨쉬프터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레벨쉬프터에 관한 것으로, 입력신호에 따라 스위칭되는 제1 스위칭소자와, 반전 입력신호에 따라 스위칭되는 제2 스위칭소자와, 제1 및 제2 스위칭소자의 소스와 전원간에 각각 접속된 제3 및 제4 스위칭소자를 구비한다. 제1 스위칭소자와 제3 스위칭소자, 제2 스위칭소자와 제4 스위칭소자간에는 각각 저항이 접속된다. 그리고 제3 스위칭소자의 게이트는 제4 스위칭소자의 드레인전압, 제4 스위칭소자의 게이트는 제3 스위칭소자의 드레인전압이 인가된다. 이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 입력되는 고주파의 신호의 파형을 왜곡시키지 않고, 하이레벨전압으로 전달시킬 수 있다.

Description

레벨쉬프터{Level Shifter}

본 발명은 레벨쉬프터에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 고주파신호의 전압레벨을 변환시켜 출력시키는 장치에 관한 것이다.

디지털신호를 출력시키는 장치를 다른 디지털장치와 인터페이스시키거나, 소정의 통신선로를 통해 전송시키고자 하는 경우에는 디지털신호의 레벨을 높게 변환시킬 필요가 있다.

도 1은 이와 같이 신호의 레벨을 쉬프트시킬 수 있는 종래의 실시예에 따른 레벨쉬프터를 도시한 도면이다.

도면에 도시된 스위칭소자(예컨대 트랜지스터) 20는 도 2도 도시된 바와 같이 특정의 레벨(예컨대 Vgs3)의 C부분에서 스냅백(snap-back)현상이 발생되어 특성이 저하된다.

먼저, 입력신호(IN)가 하이레벨로 인가되면, 트랜지스터 30가 스위칭온 되게 되어 출력단(ND2)을 통해 로우레벨의 신호가 출력된다.

이때, 오프상태에 있는 트랜지스터 20의 드레인의 브레이크다운전압(breakdown voltage)이 레벨쉬프터를 통과할 전압레벨보다 높은 전압이 되게 된다.

이와 같이 드레인의 전압이 높아지게 됨으로써, 트랜지스터 20이 스위칭온오프를 반복할 경우 이른바 스냅백(snap-back)현상이 발생되게 된다.

도 3은 도 2에 도시된 스냅백현상이 발생된 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

도면에 나타낸 바와 같이 종래의 레벨쉬프터에 의하면, 정상적인 출력신호 A에 대해 실제적으로 B 또는 C의 곡선과 같은 출력신호가 나타나게 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고주파신호의 파형을 왜곡시키지 않고 전압레벨을 변환시켜 출력시킬 수 있는 레벨쉬프터를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명의 특징에 의하면, 레벨쉬프터는 입력신호를 반전시키는 인버터와; 입력신호가 게이트로 인가되는 제1 스위칭소자와; 상기 인버터로부터 출력된 반전입력신호가 게이트로 인가되는 제2 스위칭소자와; 상기 제1 스위칭소자의 소스와 직렬로 접속된 제1 저항과; 상기 제2 스위칭소자의 소스와 직렬로 접속된 제2 저항과; 소스는 소정의 전원전압이 인가되고, 드레인은 상기 제1 저항과 접속되고, 게이트는 상기 제2 저항과 접속된 제3 스위칭소자와; 소스는 소정의 전원전압이 인가되고, 드레인은 상기 제2 저항과 접속되고, 게이트는 상기 제1 저항과 접속된 제4 스위칭소자를 포함한다.

이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 저항은 제1 스위칭소자이 온되었을 때의 저항보다 매우 낮은 값을 갖는다.

이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2 저항은 제2 스위칭소자이 온되었을 때의 저항보다 매우 낮은 값을 갖는다.

본 발명은 레벨쉬프터에 관한 것으로, 입력신호에 따라 스위칭되는 제1 스위칭소자와, 반전 입력신호에 따라 스위칭되는 제2 스위칭소자와, 제1 및 제2 스위칭소자의 소스와 전원간에 각각 접속된 제3 및 제4 스위칭소자를 구비한다. 제1 스위칭소자와 제3 스위칭소자, 제2 스위칭소자와 제4 스위칭소자간에는 각각 저항이 접속된다. 그리고 제3 스위칭소자의 게이트는 제4 스위칭소자의 드레인전압, 제4 스위칭소자의 게이트는 제3 스위칭소자의 드레인전압이 인가된다. 이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 입력되는 고주파의 신호의 파형을 왜곡시키지 않고, 하이레벨전압으로 전달시킬 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 신규한 레벨쉬프터는 저항 160, 170을 구비하여, 고주파에서 신호의 파형을 왜곡시키지 않고 전달 할 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이 제1 스위칭소자(130, 트랜지스터)의 게이트로는 입력신호(IN_100)가 인가된다. 그리고 상기 입력신호(IN_100)는 인버터(110)에 의해 반전되어 제2 스위칭소자(120, 트랜지스터)의 게이트로 인가된다.

상기 제1 스위칭소자(130)는 입력신호(IN_100)가 하이레벨이면 스위칭온되고, 로우레벨이면 스위칭오프된다. 한편, 제2 스위칭소자(120)는 입력신호(IN_100)가 하이레벨이면 스위칭오프되고, 로우레벨이면 스위칭온된다.

그리고 상기 제1 및 제2 스위칭소자(130, 120)의 드레인은 공통적으로 접지선(GND)과 접속된다.

상기 제1 스위칭소자(130)의 소스는 저항 170과 접속되고, 제2 스위칭소자(120)의 소스는 저항 160과 접속된다. 이와 같은 저항 160, 170은 스위칭소자 120, 130의 구동에 영향이 없도록 스위칭소자가 온되었을 경우의 저항치보다 매우 낮은 저항으로 구성시킨다.

그리고 상기 저항 170의 타단과 전원전압(Vdd)간에는 제3 스위칭소자 150가 접속된다. 여기서 상기 제3 스위칭소자 150의 소스는 전원전압(Vdd)과, 드레인은 저항 170과 접속된다. 또한 상기 제3 스위칭소자 150의 게이트는 저항 160과 제4 트랜지스터의 드레인의 접속점과 접속된다.

마찬가지로 상기 저항 160의 다단과 전원전압(Vdd)간에는 제4 스위칭소자 140가 접속된다. 여기서 상기 제4 스위칭소자 140의 소스는 전원전압(Vdd)과, 드레인은 저항 160과 접속된다. 또한 상기 제4 스위칭소자 140의 게이트는 저항 170과 제3 트랜지스터의 드레인의 접속점과 접속된다.

마지막으로 상기 제3 트랜지스터 150와 저항 170의 접속점으로부터 레벨 쉬프트된 신호가 출력된다.

본 발명은 종래의 레벨쉬프터는 드레인의 전압이 높아지게 됨으로써, 트랜지스터가 스위칭온오프를 반복할 경우 이른바 스냅백현상이 발생되는 문제점을 해결한 것으로, 고주파신호의 파형을 왜곡시키지 않고 전압레벨을 변환시켜 출력시킬 수 있다.

도 1은 종래의 실시예에 따른 레벨쉬프터를 도시한 회로도;

도 2는 도 1에 도시된 종래의 레벨쉬프터에 있어서 스냅백현상이 발생되는 전압레벨을 나타낸 도면;

도 3은 도 2에 도시된 스냅백현상이 발생된 부분을 확대하여 나타낸 도면;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레벨쉬프터를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 인버터 120~150 : 스위칭소자

160, 170 : 저항

Claims (3)

1. 입력신호(IN_100)를 반전시키는 인버터(110)와;

   입력신호(IN_100)가 게이트로 인가되는 제1 스위칭소자(130)와;

   상기 인버터(110)로부터 출력된 반전입력신호가 게이트로 인가되는 제2 스위칭소자(120)와;

   상기 제1 스위칭소자(130)의 소스와 직렬로 접속된 제1 저항(170)과;

   상기 제2 스위칭소자(120)의 소스와 직렬로 접속된 제2 저항(160)과;

   소스는 소정의 전원전압이 인가되고, 드레인은 상기 제1 저항(170)과 접속되고, 게이트는 상기 제2 저항(160)과 접속된 제3 스위칭소자(150)와;

   소스는 소정의 전원전압이 인가되고, 드레인은 상기 제2 저항(160)과 접속되고, 게이트는 상기 제1 저항(170)과 접속된 제4 스위칭소자(140)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 레벨쉬프터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 저항(170)은 제1 스위칭소자(130)이 온되었을 때의 저항보다 매우 낮은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 레벨쉬프터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 저항(160)은 제2 스위칭소자(120)이 온되었을 때의 저항보다 매우 낮은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 레벨쉬프터.

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