TWI520486B - 搭載於半導體裝置的移位電路 - Google Patents

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TWI520486B TW103101221A TW103101221A TWI520486B TW I520486 B TWI520486 B TW I520486B TW 103101221 A TW103101221 A TW 103101221A TW 103101221 A TW103101221 A TW 103101221A TW I520486 B TWI520486 B TW I520486B
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高田幸輔
五十嵐敦史
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Description

搭載於半導體裝置的移位電路
本發明是有關於一種搭載於半導體裝置的移位(level shift)電路。
對習知的移位電路進行說明。圖2是繪示習知的移位電路的電路圖。
若輸入電壓VIN成為高位準(high level)(若成為第一電源電壓VDD１)，則N型金氧半導體(N-channel metal oxide semiconductor，NMOS)電晶體(transistor)52的閘極電壓藉由反相器(inverter)51而成為接地電壓VSS。於是，NMOS電晶體52斷開(off)。另外，NMOS電晶體53接通(on)，輸出電壓VOUT成為低位準(low level)(成為接地電壓VSS)。此時，P型金氧半導體(P-channel metal oxide semiconductor，PMOS)電晶體54接通，內部節點(node)N1的電壓成為第二電源電壓VDD2，PMOS電晶體55斷開。
另外，若輸入電壓VIN成為低位準(若成為接地電壓VSS)，則NMOS電晶體52的閘極(gate)電壓藉由反相器51而 成為第一電源電壓VDD1。於是，NMOS電晶體52接通，內部節點N1的電壓成為接地電壓VSS，PMOS電晶體55接通，輸出電壓VOUT成為高位準(成為第二電源電壓VDD2)。此時，NMOS電晶體53斷開(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-134690號公報
然而，專利文獻1所揭示的技術中，若第一電源電壓VDD1低於電路的最低動作電源電壓，則移位電路會誤動作，導致輸出電壓VOUT變得不穩定。
本發明是鑒於上述問題而完成，提供一種不會誤動作的移位電路。
為了解決上述問題，本發明是製成一種移位電路，上述移位電路是將輸入至輸入端子的第一電源端子的第一電源電壓的信號轉換成第二電源端子的第二電源電壓的信號並輸出至輸出端子，且包括對第一電源電壓小於規定電壓的情況進行檢測的控制電路，並根據控制電路的檢測信號，將移位電路的輸出端子的電壓固定為第二電源電壓或接地電壓。
根據本發明，在第一電源電壓低於最低動作電源電壓的情況下，移位電路的輸出電壓被強制地固定為第二電源電壓或接地電壓，故而移位電路不會誤動作。
10‧‧‧信號處理電路
11、23、51‧‧‧反相器
12、13、21、52、53‧‧‧NMOS電晶體
14、15、54、55‧‧‧PMOS電晶體
16、17‧‧‧開關
20‧‧‧控制電路
22‧‧‧電流源
N1、N2、N3‧‧‧內部節點
VDD1~VDD2‧‧‧電源電壓
VSS‧‧‧接地電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
圖1是繪示本實施方式的移位電路的電路圖。
圖2是繪示習知的移位電路的電路圖。
以下，參照圖式對本發明的實施方式進行說明。
首先，對移位電路的構成進行說明。圖1是表示移位電路的電路圖。此處，第一電源端子的電壓為第一電源電壓VDD1，第二電源端子的電壓為第二電源電壓VDD2，接地端子的電壓為接地電壓VSS。移位電路將所輸入的第一電源電壓VDD1的信號轉換成第二電源電壓VDD2的信號並輸出。
移位電路包括信號處理電路10、以及控制電路20。信號處理電路10包括反相器11、NMOS電晶體12、NMOS電晶體13、PMOS電晶體14、PMOS電晶體15、以及開關(switch)16、開關17。控制電路20包括NMOS電晶體21、電流源22、以及反相器23。
於移位電路中，信號處理電路10的輸入端子為移位電路的輸入端子。信號處理電路10的輸出端子為移位電路的輸出端子。信號處理電路10與控制電路20的第一控制信號端子相互連接。信號處理電路10與控制電路20的第二控制信號端子相互連接。
於信號處理電路10中，反相器11的輸入端子連接於信號處理電路10的輸入端子以及NMOS電晶體13的閘極，輸出端 子連接於NMOS電晶體12的閘極，電源端子連接於第一電源端子，接地端子連接於接地端子。NMOS電晶體12的源極(source)連接於接地端子，汲極(drain)連接於內部節點N1。NMOS電晶體13的源極連接於接地端子，汲極連接於內部節點N2。開關16設置於內部節點N1與接地端子之間。開關17設置於信號處理電路10的輸出端子與內部節點N2之間。PMOS電晶體14的閘極連接於信號處理電路10的輸出端子，源極連接於第二電源端子，汲極連接於內部節點N1。PMOS電晶體15的閘極連接於內部節點N1，源極連接於第二電源端子，汲極連接於信號處理電路10的輸出端子。開關16是由信號處理電路10的第一控制信號端子的信號來控制。開關17是由信號處理電路10的第二控制信號端子的信號來控制。
於控制電路20中，NMOS電晶體21的閘極連接於第一電源端子，源極連接於接地端子，汲極連接於內部節點N3。電流源22設置於第二電源端子與內部節點N3之間。反相器23的輸入端子連接於內部節點N3以及控制電路20的第一控制信號端子，輸出端子連接於控制電路20的第二控制信號端子，電源端子連接於第二電源端子，接地端子連接於接地端子。
此處，NMOS電晶體21以及電流源22構成電壓檢測電路。電壓檢測電路的輸入端子為NMOS電晶體21的閘極，輸出端子為內部節點N3。電壓檢測電路對第一電源電壓VDD1成為最低動作電源電壓與規定電壓的合計電壓的情況進行檢測。此外，合計電壓為電壓檢測電路的閾值電壓，且為較移位電路實際上無法動作的電源電壓(最低動作電源電壓)高出規定電壓的電壓。該 規定電壓是根據半導體裝置的規格進行適當調整。具體而言，藉由適當調整NMOS電晶體21的閾值電壓及尺寸(size)與電流源22的電流量，而調整電壓檢測電路的閾值電壓。
繼而，對第一電源電壓VDD1低於最低動作電源電壓的情況下的移位電路的動作進行說明。
此時，第一電源電壓VDD1低於電壓檢測電路的閾值電壓。於是，NMOS電晶體21斷開。內部節點N3的電壓藉由電流源22而得以提昇(pull up)，成為第二電源電壓VDD2。即，第一控制信號成為第二電源電壓VDD2。開關16例如為NMOS電晶體，若閘極電壓成為第二電源電壓VDD2，則開關16接通，故而內部節點N1的電壓成為接地電壓VSS。由此，PMOS電晶體15接通，輸出電壓VOUT被強制地固定為第二電源電壓VDD2。由此，在第一電源電壓VDD1低於最低動作電源電壓的情況下，移位電路的輸出電壓VOUT被強制地固定為第二電源電壓VDD2，故而移位電路不會誤動作。
由於內部節點N3的電壓成為第二電源電壓VDD2，故而第二控制信號藉由反相器23而成為接地電壓VSS。開關17例如為NMOS電晶體，閘極電壓成為接地電壓VSS，故而開關17斷開。
如此，在第一電源電壓VDD1低於電壓檢測電路的閾值電壓的情況下，移位電路的輸出電壓VOUT被強制地固定為第二電源電壓VDD2。
繼而，對第一電源電壓VDD1高於最低動作電源電壓與規定電壓的合計電壓的情況下的移位電路的動作進行說明。
此時，第一電源電壓VDD1高於電壓檢測電路的閾值電壓。於是，NMOS電晶體21接通。內部節點N3的電壓成為接地電壓VSS。即，由於第一控制信號成為接地電壓VSS，故而開關16斷開。另外，第二控制信號藉由反相器23而成為第二電源電壓VDD2，故而開關17接通。
此處，若輸入電壓VIN成為高位準(若成為第一電源電壓VDD1)，則NMOS電晶體12的閘極電壓藉由反相器11而成為接地電壓VSS。於是，NMOS電晶體12斷開。另外，NMOS電晶體13接通，輸出電壓VOUT成為低位準(成為接地電壓VSS)。此時，PMOS電晶體14接通，內部節點N1的電壓成為第二電源電壓VDD2，PMOS電晶體15斷開。
另外，若輸入電壓VIN成為低位準(若成為接地電壓VSS)，則NMOS電晶體12的閘極電壓藉由反相器11而成為第一電源電壓VDD1。於是，NMOS電晶體12接通，內部節點N1的電壓成為接地電壓VSS，PMOS電晶體15接通，輸出電壓VOUT成為高位準(成為第二電源電壓VDD2)。此時，NMOS電晶體13斷開。
如此，在第一電源電壓VDD1高於電壓檢測電路的閾值電壓的情況下，移位電路的輸出電壓VOUT由輸入電壓VIN所決定。
此外，電流源22在能發揮提昇功能的範圍內並無限定。例如亦可為電阻元件。
另外，亦可更換對開關16以及開關17的控制信號，另外，亦可更換移位電路的輸出端子與內部節點N1。
另外，NMOS電晶體21的閘極是直接連接於第一電源端子，但亦可經由電阻分壓電路而連接。
10‧‧‧信號處理電路
11、23‧‧‧反相器
12、13、21‧‧‧NMOS電晶體
14、15‧‧‧PMOS電晶體
16、17‧‧‧開關
20‧‧‧控制電路
22‧‧‧電流源
N1、N2、N3‧‧‧內部節點
VDD1~VDD2‧‧‧電源電壓
VSS‧‧‧接地電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓

Claims (6)

  1. 一種搭載於半導體裝置的移位電路，將輸入至輸入端子的第一電源端子的第一電源電壓的信號轉換成第二電源端子的第二電源電壓的信號，並輸出至輸出端子，上述移位電路包括：控制電路，對上述第一電源電壓小於規定電壓的情況進行檢測，其中，根據上述控制電路的檢測信號，將上述移位電路的輸出端子的電壓固定為上述第二電源電壓或接地電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的搭載於半導體裝置的移位電路，包括：第一N型金氧半導體電晶體，當輸入至上述輸入端子的信號為上述第一電源電壓時，使上述輸出端子的電壓為上述第二電源電壓；第一開關，與上述第一N型金氧半導體電晶體並聯地連接；第二N型金氧半導體電晶體，當輸入至上述輸入端子的信號為上述第一電源電壓時，使上述輸出端子的電壓為上述接地電壓；以及第二開關，連接於上述第二N型金氧半導體電晶體與上述輸出端子之間，其中，根據上述控制電路的上述檢測信號來控制上述第一開關及上述第二開關。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的搭載於半導體裝置的移位電路，其中上述控制電路包括： N型金氧半導體電晶體，閘極連接於上述第一電源端子，源極連接於接地端子，汲極連接於上述控制電路的第一輸出端子；電阻元件，設置於上述第二電源端子與上述控制電路的上述第一輸出端子之間；以及反相器，設置於上述N型金氧半導體電晶體的汲極與上述控制電路的上述第二輸出端子之間，其中，基於上述第一輸出端子的信號來控制上述第一開關，並基於上述第二輸出端子的信號來控制上述第二開關。
  4. 一種搭載於半導體裝置的移位電路，上述移位電路包括信號處理電路及控制電路，其中上述信號處理電路包括：第一N型金氧半導體電晶體，源極連接於接地端子，汲極連接於第一內部節點；第二N型金氧半導體電晶體，源極連接於上述接地端子，汲極連接於第二內部節點；第一反相器，輸入端子連接於上述信號處理電路的輸入端子以及上述第二N型金氧半導體電晶體的閘極，輸出端子連接於上述第一N型金氧半導體電晶體的閘極，電源端子連接於第一電源端子；第一開關，由上述信號處理電路的第一控制信號端子的信號來控制，並設置於上述第一內部節點與上述接地端子之間；第二開關，由上述信號處理電路的第二控制信號端子的信號來控制，並設置於上述信號處理電路的輸出端子與上述第二內部節點之間； 第一P型金氧半導體電晶體，閘極連接於上述信號處理電路的輸出端子，源極連接於第二電源端子，汲極連接於上述第一內部節點；以及第二P型金氧半導體電晶體，閘極連接於上述第一內部節點，源極連接於上述第二電源端子，汲極連接於上述信號處理電路的輸出端子，上述控制電路包括：電壓檢測電路，輸入端子連接於上述第一電源端子，且上述電壓檢測電路對第一電源電壓成為最低動作電源電壓與規定電壓之合計電壓的情況進行檢測；以及第二反相器，輸入端子連接於上述電壓檢測電路的輸出端子以及上述第一控制信號端子，輸出端子連接於上述第二控制信號端子，電源端子連接於上述第二電源端子。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的搭載於半導體裝置的移位電路，其中上述電壓檢測電路包括：第三N型金氧半導體電晶體，閘極連接於上述第一電源端子，源極連接於上述接地端子，汲極連接於上述電壓檢測電路的輸出端子；以及電阻元件，設置於上述第二電源端子與上述電壓檢測電路的輸出端子之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的搭載於半導體裝置的移位電路，其中上述電壓檢測電路的閾值電壓是調整為達到上述合計電壓。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6719233B2 (ja) * 2016-03-07 2020-07-08 エイブリック株式会社 出力回路
CN109768795A (zh) * 2017-11-09 2019-05-17 恩智浦美国有限公司 低泄漏隔离单元
CN107861427B (zh) * 2017-11-14 2024-04-05 江西怡杉环保股份有限公司 信号处理装置和信号处理方法
TWI691167B (zh) * 2018-10-03 2020-04-11 新唐科技股份有限公司 位準轉換器
US11063593B2 (en) 2018-10-31 2021-07-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Level shifter enable
CN109861684B (zh) * 2019-01-25 2023-06-27 广州全盛威信息技术有限公司 跨电位的电平移位电路
CN117318697B (zh) * 2023-09-15 2024-06-14 辰芯半导体（深圳）有限公司 电平移位电路和电源设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445210B2 (en) * 2000-02-10 2002-09-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Level shifter
JP3743284B2 (ja) * 2000-12-13 2006-02-08 セイコーエプソン株式会社 半導体装置
KR100476725B1 (ko) * 2003-08-01 2005-03-16 삼성전자주식회사 바닥 레벨의 저전압원 감지 기능을 가지는 레벨 쉬프터 및레벨 쉬프팅 방법
JP3884439B2 (ja) * 2004-03-02 2007-02-21 株式会社東芝 半導体装置
JP5095184B2 (ja) * 2006-11-22 2012-12-12 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド レベルシフタ回路
CN100561869C (zh) * 2007-05-23 2009-11-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电平转换电路
US7675345B2 (en) * 2007-07-24 2010-03-09 Texas Instruments Incorporated Low-leakage level-shifters with supply detection
CN102270984B (zh) * 2011-07-01 2013-04-03 清华大学 一种正高压电平转换电路
US8643425B2 (en) * 2011-09-19 2014-02-04 Freescale Semiconductor, Inc. Level shifter circuit

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