JP2007096865A - Level conversion circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】入力信号が低電圧でも、安定かつ高速に、論理信号の電圧レベルを変換できるようにする。
【解決手段】第1と第2の導電用Nch型トランジスタ(105、106)、互いの入力端子と出力端子とをたすき接続した第1と第2のラッチ用インバータ(103、104)でラッチ回路を構成する。第1の導電用Nch型トランジスタ105はドレイン端子を第1のラッチ用インバータ103の入力端子に接続し、ソース端子に入力信号の反転信号を入力する。第2の導電用Nch型トランジスタ106はドレイン端子を第2のラッチ用インバータ104の入力端子に接続し、ソース端子に前記入力信号を入力する。入力信号と入力信号の遅延信号とが入力されたEXOR回路108で第1と第2の導電用Nch型トランジスタ(105、106)のオンオフを制御する。
【選択図】図1
A voltage level of a logic signal can be converted stably and at high speed even when an input signal has a low voltage.
A latch circuit includes first and second conductive Nch transistors (105, 106), and first and second latch inverters (103, 104) each having an input terminal and an output terminal connected to each other. Configure. The first conductive Nch-type transistor 105 has a drain terminal connected to the input terminal of the first latching inverter 103 and inputs an inverted signal of the input signal to the source terminal. The second conductive Nch transistor 106 has a drain terminal connected to the input terminal of the second latch inverter 104 and inputs the input signal to the source terminal. The EXOR circuit 108 to which the input signal and the delay signal of the input signal are input controls on / off of the first and second conductive Nch transistors (105, 106).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、入力された論理信号の電圧レベルを変換するレベル変換回路に関するものである。 The present invention relates to a level conversion circuit that converts the voltage level of an input logic signal.
互いに電源電圧が異なる半導体装置間で信号の入出力を行う場合には、信号の電圧レベルをそれぞれの電源の電圧レベルに変換するために、レベル変換回路が用いられる(例えば特許文献1を参照)。 When signals are input / output between semiconductor devices having different power supply voltages, a level conversion circuit is used to convert the signal voltage level to the voltage level of each power supply (see, for example, Patent Document 1). .
例えば図8は、従来のレベル変換回路の構成の一例を示すブロック図である。図8に示すレベル変換回路500は、入力信号INを反転させるインバータ501と、インバータ501の出力(入力反転信号)を正相に反転するインバータ502と、入力信号INがゲート端子に接続されたNch型トランジスタ503と、インバータ502の出力がゲート端子に接続されたNch型トランジスタ504と、Nch型トランジスタ503・504のドレイン端子をそれぞれハイレベルにアップするPch型トランジスタ505・506とを備えて構成されている。
For example, FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional level conversion circuit. 8 includes an
なお、以下の説明において、Nch型トランジスタ503のドレイン端子とPch型トランジスタ505のドレイン端子との接続点をノードW511とし、Nch型トランジスタ504のドレイン端子とPch型トランジスタ506のドレイン端子の接続点をノードW512とする。
In the following description, the connection point between the drain terminal of the
レベル変換回路500では、Pch型トランジスタ505のゲート端子は、ノードW512へ接続され、Pch型トランジスタ506のゲート端子は、ノードW511へ接続され、互いに相補するクロスカップルが構成されている。また、ノードW511は、出力端子に接続され、ノードW511における信号は、出力信号OUTとして出力されている。
In
また、Pch型トランジスタ505・506のソース端子には、ソース電位として、出力信号OUTのハイレベルと同位の電源(VDDH)から電圧(高圧側電源電圧)が供給され、Nch型トランジスタ503・504のソース端子には、ソース電位としてGND電位が供給されている。インバータ501・502には入力信号INのハイレベルと同位の電源電圧(低圧側電源電圧)が供給されている。
Further, a voltage (high-voltage side power supply voltage) is supplied to the source terminals of the
上記のレベル変換回路500は、定常時では、例えば入力信号INがローレベルのときに、インバータ501はハイレベルを出力し、インバータ502は、ローレベルを出力し、Nch型トランジスタ503はオン、Nch型トランジスタ504はオフ、Pch型トランジスタ505はオフ、Pch型トランジスタ506はオン状態にある。
In the above-described
そのため、ノードW511はローレベル、他方のノードW512はハイレベルとなり、出力信号OUTはローレベルを示す。また、Nch型トランジスタ503とPch型トランジスタ505、Nch型トランジスタ504とPch型トランジスタ506は、各々相補的な関係にあるので、この定常時では電流は流れない。
Therefore, the node W511 is at a low level, the other node W512 is at a high level, and the output signal OUT is at a low level. Further, since the
その後、入力信号INがハイレベルに遷移すると、インバータ501はローレベルを出力し、インバータ502はハイレベルを出力するので、Nch型トランジスタ503はオフ、Nch型トランジスタ504はオンに遷移する。ノードW512はハイレベルからローレベルへ遷移するが、Pch型トランジスタ505の閾値電圧を越えるとそれまでオフしていたPch型トランジスタ505がオンへ遷移する。それに伴いノードW511はローレベルからハイレベルへ遷移して、全ての状態遷移が終わると、出力信号OUTはハイレベルを示す。以上、入力信号INがローレベルからハイレベルに変化した場合の動作について説明したが、その逆の変化の場合も同様である。
Thereafter, when the input signal IN transits to a high level, the
上記のように、レベル変換回路500によれば、入力信号INの電圧レベルをそれよりも高い電源の電圧レベルに変換することができる。
近年の半導体装置の低消費電力化・低電圧化・微細化に伴い、レベル変換回路の入力信号は小振幅化している。 With recent reduction in power consumption, voltage, and miniaturization of semiconductor devices, the input signal of the level conversion circuit has been reduced in amplitude.
そのため、上記のレベル変換回路500において、入力信号INのハイレベルの低電圧化に伴って、インバータ501・502の電源電圧が低電圧化されると、Nch型トランジスタ503やNch型トランジスタ504をオンするためのゲート電圧が閾値電圧近辺までにしか上げられなくなる。この場合は、ノードW511やノードW512の電圧を低下させるために必要なNch型トランジスタ503・504のドレイン電流が減少してしまう。Nch型トランジスタ503・504のドレイン電流がPch型トランジスタ505・506のオン動作時のドレイン電流よりも小さくなると、クロスカップル接続されたPch型トランジスタ505・506のゲートの電位を下げることができなくなり、レベル変換回路500が正常に動作できなくなる場合がある。
Therefore, in the
これに対しては、入力信号INの低電圧時の動作安定性の改善として、Nch型トランジスタ503・504においてオン動作時のドレイン電流を大きくするために、ゲート幅を大きくしたり、閾値電圧を低くしたりすることが考えられる。また、Pch型トランジスタ505・506においてオン動作時のドレイン電流を小さくするために、ゲート幅を小さくしたり、ゲート長を大きくしたりすることによって、Pch型トランジスタ505・506のオン抵抗値を大きくするといった方法で若干の改善を図ることも考えられる。
In order to improve the operation stability when the input signal IN is at a low voltage, the
しかしながら、Nch型トランジスタ503・504のオン動作時のドレイン電流を増加させると、オフ時のリーク電流が増加するという問題がある。
However, increasing the drain current during the on operation of the
また、Pch型トランジスタ505・506のオン抵抗値を大きくすると、オン時の電流能力不足により、遷移動作時のノードW511またはノードW512のハイレベル電圧への上昇遷移が遅くなり高速動作に適さないという問題がある。
Further, if the on-resistance value of the
また、ノードW511・ノードW512をハイレベルに遷移できたとしても、そのハイレベル電圧は、前記高圧側電源電圧の電圧より低く、出力信号OUTのハイレベル電圧が不十分なため誤動作してしまう可能性がある。 Even if the node W511 and the node W512 can be changed to the high level, the high level voltage is lower than the voltage of the high-voltage side power supply voltage, and the high level voltage of the output signal OUT is insufficient. There is sex.
また、製造バラつきを考慮した設計が困難となるという問題もある。 There is also a problem that it is difficult to design in consideration of manufacturing variations.
本発明は、前記の問題に着目してなされたものであり、入力された論理信号(入力信号)が低電圧でも、安定、かつ高速に、論理信号の電圧レベルを変換できるレベル変換回路を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and provides a level conversion circuit capable of converting the voltage level of a logic signal stably and at high speed even when the input logic signal (input signal) is a low voltage. The purpose is to do.
前記の課題を解決するため、請求項1の発明は、
入力信号の電圧レベルを変換した出力信号を出力するレベル変換回路であって、
第1の電源で動作する第1と第2のインバータ回路、前記第1のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の入力のオンオフを切り替える第1の導電スイッチ、および前記第2のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の反転信号の入力のオンオフを切り替える第2の導電スイッチを有して、前記第1と第2のインバータ回路のそれぞれの入力端子・出力端子のうちの何れかの端子を前記出力信号を出力する出力信号端子としたラッチ回路と、
第2の電源で動作し、前記入力信号を反転して、前記反転信号を生成する第3のインバータ回路と、
前記入力信号が遷移した際に、前記第1の導電スイッチおよび第2の導電スイッチをオン状態に制御する制御回路とを備え、
前記第1と第2のインバータ回路は、互いの入力端子と出力端子とがたすき接続され、
前記第1の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第1のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記反転信号が入力された第1の導電トランジスタで構成され、
前記第2の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第2のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記入力信号が入力された第2の導電トランジスタで構成され、
前記制御回路は、前記第1の導電トランジスタ、および前記第2の導電トランジスタのそれぞれのゲート端子の電位を制御して、オンオフを切り替えるように構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1
A level conversion circuit that outputs an output signal obtained by converting a voltage level of an input signal,
First and second inverter circuits operating with a first power source, a first conductive switch for switching on and off the input signal to the input terminal of the first inverter circuit, and the second inverter circuit A second conductive switch for switching on / off the input of the inverted signal of the input signal to the input terminal, and one of the input terminals and output terminals of the first and second inverter circuits; A latch circuit having an output signal terminal for outputting the output signal,
A third inverter circuit that operates with a second power source, inverts the input signal, and generates the inverted signal;
A control circuit for controlling the first conductive switch and the second conductive switch to an ON state when the input signal transitions;
The first and second inverter circuits are connected to each other at their input terminals and output terminals.
The first conductive switch includes a first conductive transistor having a drain terminal connected to an input terminal of the first inverter circuit and a source terminal to which the inverted signal is input.
The second conductive switch includes a second conductive transistor having a drain terminal connected to an input terminal of the second inverter circuit and a source terminal receiving the input signal.
The control circuit is configured to switch on and off by controlling the potential of the gate terminal of each of the first conductive transistor and the second conductive transistor.
また、請求項2の発明は、
請求項1のレベル変換回路であって、
前記第1の電源は、前記出力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であり、
前記第2の電源は、前記出力信号よりも電圧振幅が低い前記入力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であることを特徴とする。
The invention of claim 2
The level conversion circuit according to claim 1,
The first power supply is a power supply that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the output signal,
The second power supply is a power supply that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the input signal whose voltage amplitude is lower than that of the output signal.
これらにより、低電圧入力時における動作の安定性と高速動作を実現することが可能になる。 As a result, it is possible to realize operational stability and high-speed operation when a low voltage is input.
また、請求項3の発明は、
入力信号の電圧レベルを変換した出力信号を出力するレベル変換回路であって、
第1の電源で動作する第1と第2のインバータ回路、前記第1のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の入力のオンオフを切り替える第1の導電スイッチ、および前記第2のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の反転信号の入力のオンオフを切り替える第2の導電スイッチを有して、前記第1と第2のインバータ回路のそれぞれの入力端子・出力端子のうちの何れかの端子を前記出力信号を出力する出力信号端子としたラッチ回路と、
第2の電源で動作し、前記入力信号を反転して、前記反転信号を生成する第3のインバータ回路と、
前記入力信号が遷移した際に、前記第1の導電スイッチおよび第2の導電スイッチをオン状態に制御する制御回路とを備え、
前記第1と第2のインバータ回路は、互いの入力端子と出力端子とがたすき接続され、
前記第1の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第1のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記反転信号が入力された第1のNchMOSトランジスタとドレイン端子が前記第1のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記反転信号が入力された第1のPchMOSトランジスタとで構成され、
前記第2の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第2のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記入力信号が入力された第2のNchMOSトランジスタとドレイン端子が前記第2のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記入力信号が入力された第2のPchMOSトランジスタとで構成され、
前記制御回路は、前記第1と第2のNchMOSトランジスタ、および前記第1と第2のPchMOSトランジスタのそれぞれのゲート端子の電位を制御して、オンオフを切り替えるように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 3
A level conversion circuit that outputs an output signal obtained by converting a voltage level of an input signal,
First and second inverter circuits operating with a first power source, a first conductive switch for switching on and off the input signal to the input terminal of the first inverter circuit, and the second inverter circuit A second conductive switch for switching on / off the input of the inverted signal of the input signal to the input terminal, and one of the input terminals and output terminals of the first and second inverter circuits; A latch circuit having an output signal terminal for outputting the output signal,
A third inverter circuit that operates with a second power source, inverts the input signal, and generates the inverted signal;
A control circuit for controlling the first conductive switch and the second conductive switch to an ON state when the input signal transitions;
The first and second inverter circuits are connected to each other at their input terminals and output terminals.
The first conductive switch has a drain terminal connected to the input terminal of the first inverter circuit, a source terminal to which the inverted signal is input, and a drain terminal connected to the first inverter circuit. A first PchMOS transistor connected to the input terminal and having the inverted signal input to the source terminal;
The second conductive switch has a drain terminal connected to the input terminal of the second inverter circuit, a second NchMOS transistor in which the input signal is input to the source terminal, and a drain terminal connected to the second inverter circuit. A second PchMOS transistor connected to the input terminal and having the input signal input to the source terminal;
The control circuit is configured to switch on and off by controlling the potentials of the gate terminals of the first and second Nch MOS transistors and the first and second Pch MOS transistors. To do.
また、請求項4の発明は、
請求項3のレベル変換回路であって、
前記第1の電源は、前記出力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であり、
前記第2の電源は、前記出力信号よりも電圧振幅が低い前記入力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であることを特徴とする。
The invention of claim 4
The level conversion circuit according to claim 3, wherein
The first power supply is a power supply that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the output signal,
The second power supply is a power supply that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the input signal whose voltage amplitude is lower than that of the output signal.
これらにより、より高速にラッチ回路に対してチャージ・ディスチャージが行われるので、低電圧入力時における動作安定性、高速動作を更に良くすることができる。 As a result, the latch circuit is charged and discharged at a higher speed, so that it is possible to further improve the operational stability and the high speed operation at the time of low voltage input.
また、請求項5の発明は、
請求項1、および請求項3のうちの何れか1項のレベル変換回路であって、
前記制御回路は、前記入力信号と前記入力信号を遅延させた信号との排他的論理和を出力する排他的論理和回路で構成され、前記排他的論理和回路が出力するパルス信号によって前記第1と第2の導電スイッチのオンオフを制御するように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 5
A level conversion circuit according to any one of claims 1 and 3,
The control circuit is configured by an exclusive OR circuit that outputs an exclusive OR of the input signal and a signal obtained by delaying the input signal, and the first circuit is configured to output the first OR signal by a pulse signal output from the exclusive OR circuit. And the second conductive switch is controlled to be turned on / off.
これにより、入力信号に応じて、導電スイッチのオンオフを制御する信号が生成される。 Thereby, a signal for controlling on / off of the conductive switch is generated according to the input signal.
また、請求項6の発明は、
請求項1、および請求項3のうちの何れか1項のレベル変換回路であって、
前記制御回路は、前記入力信号が遷移した際に、任意のタイミングで前記第1と第2の導電スイッチのオンオフを制御するように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 6
A level conversion circuit according to any one of claims 1 and 3,
The control circuit is configured to control on and off of the first and second conductive switches at an arbitrary timing when the input signal transitions.
これにより、電圧レベル変換した信号の出力を任意のタイミングで制御することが可能になる。 This makes it possible to control the output of the voltage level converted signal at an arbitrary timing.
また、請求項7の発明は、
請求項1、および請求項3のうちの何れか1項のレベル変換回路であって、
前記ラッチ回路は、1つの前記制御回路に対して複数が設けられ、
前記制御回路は、それぞれのラッチ回路における前記第1と第2の導電スイッチのオンオフを制御するように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 7
A level conversion circuit according to any one of claims 1 and 3,
A plurality of the latch circuits are provided for one control circuit,
The control circuit is configured to control on and off of the first and second conductive switches in each latch circuit.
これにより、複数のラッチ回路が同期して、同タイミングで電圧レベル変換した信号を出力することが可能になる。 As a result, a plurality of latch circuits can synchronize and output a voltage level converted signal at the same timing.
本発明によれば、入力された論理信号(入力信号)が低電圧でも、安定、かつ高速に、論理信号の電圧レベルを変換できる。 According to the present invention, the voltage level of a logic signal can be converted stably and at high speed even when the input logic signal (input signal) is low in voltage.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《発明の実施形態1》
図1は、本発明の実施形態1に係るレベル変換回路100の構成を示すブロック図である。レベル変換回路100は、入力信号端子から入力された入力信号(入力信号IN)の電圧(低圧側電圧と呼ぶ)をその電圧よりも高い電圧(高圧側電圧と呼ぶ)に変換して変換信号出力端子から出力信号OUTとして出力する回路である。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
レベル変換回路100は、図1に示すように、インバータ101、インバータ102、第1のラッチ用インバータ103、第2のラッチ用インバータ104、第1の導電用Nch型トランジスタ105、第2の導電用Nch型トランジスタ106、遅延回路107、およびEXOR回路108を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
インバータ101は、低圧側電圧の第1の電圧源(以下、VDDLと記載する。)で動作する低電圧側の素子で構成され、VDDLから供給された電圧で動作して、前記入力信号を反転して出力するようになっている。VDDLは、入力信号INのハイレベルと同電圧である。
The
インバータ102は、前記低電圧側の素子で構成され、VDDLから供給された電圧で動作して、インバータ101の出力を反転させ、入力信号INと同相の信号(反転信号W0)を出力するようになっている。
The
第1のラッチ用インバータ103と第2のラッチ用インバータ104とは、VDDLよりも高圧側電圧の第2の電圧源(以下、VDDHと記載する)で動作する高電圧側の素子で構成され、VDDHから供給された電圧で動作するようになっている。第1のラッチ用インバータ103と第2のラッチ用インバータ104は、双方の入力端子と出力端子とが接続されている。すなわち、第1のラッチ用インバータ103と第2のラッチ用インバータ104とで入力信号をホールドするホールド素子となる。以下、説明の便宜上、第1のラッチ用インバータ103、および第2のラッチ用インバータ104の入力端子をそれぞれ端子W1、端子W2と呼ぶ。なお、第1のラッチ用インバータ103の出力端子(すなわち端子W2)は、変換信号出力端子に接続され、第1のラッチ用インバータ103の出力信号は、出力信号OUTとして出力される。
The
なお、上記のインバータ101・102、第1のラッチ用インバータ103、および第2のラッチ用インバータ104のそれぞれは、出力端子をハイレベルにドライブするPch型トランジスタと出力端子をローレベルにドライブするNch型トランジスタで構成されたCMOSインバータであるものとして以下の説明を行う。
Each of the
第1の導電用Nch型トランジスタ105は、前記高電圧側の素子で構成され、VDDHから供給された電圧で動作するようになっている。第1の導電用Nch型トランジスタ105のソース端子は、反転信号NIN(インバータ101の出力信号)が入力され、ドレイン端子は、端子W1と接続されている。
The first conductive Nch-
第2の導電用Nch型トランジスタ106は、前記高電圧側の素子で構成され、VDDHから供給された電圧で動作するようになっている。第2の導電用Nch型トランジスタ106のソース端子は、反転信号W0(インバータ102の出力信号)が入力され、ドレイン端子は、端子W2と接続されている。
The second conductive Nch-
上記のインバータ101、インバータ102、第1のラッチ用インバータ103、第2のラッチ用インバータ104、第1の導電用Nch型トランジスタ105、および第2の導電用Nch型トランジスタ106によって、ラッチ回路が構成される。このラッチ回路では、第1の導電用Nch型トランジスタ105、および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子の電圧を制御することによって、入力信号INのスルーおよびホールドを制御することができる。
The
遅延回路107は、前記低電圧側の素子で構成され、VDDLから供給された電圧で動作して、入力信号INのタイミングを遅らせた信号(出力信号W5)を生成するようになっている。
The
EXOR回路108は、前記低電圧側の素子で構成され、VDDLから供給された電圧で動作して、入力信号INと出力信号W5との排他的論理和を示す信号(出力信号W3)を出力するようになっている。すなわち、遅延回路107とEXOR回路108とによって、前記ラッチ回路のスルーおよびホールドを制御する制御回路を形成している。そのため、EXOR回路108の出力端子は、第1の導電用Nch型トランジスタ105、および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子へそれぞれ接続され、出力信号W3を入力するようになっている。
The
上記のレベル変換回路100の動作を図2のタイミングチャートを参照しながら説明する。なお、初期状態は、入力信号INがローレベル、反転信号NINと端子W1におけるレベルとがそれぞれハイレベル、反転信号W0(インバータ102の出力信号)と端子W2における信号(つまり出力信号OUT)とがそれぞれローレベル、出力信号W3(EXOR回路108の出力)がローレベルであるものとして以下の説明する。
The operation of the
入力信号INがローレベルからハイレベルへ遷移し始めると、遅延回路107は、信号伝播が遅延している期間中は、図2に示すように、ローレベルの出力信号W5を出力するので、EXOR回路108は、ハイレベルのパルス(出力信号W3)を出力する。
When the input signal IN starts to transition from the low level to the high level, the
EXOR回路108の出力(出力信号W3)がハイレベルの間、つまり第1の導電用Nch型トランジスタ105および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子のレベルがハイレベルの間は、第1の導電用Nch型トランジスタ105、および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲートが開き、反転信号NIN、および反転信号W0(入力信号INと同相)がそれぞれ第1のラッチ用インバータ103、および第2のラッチ用インバータ104へ入力される。これにより、第1のラッチ用インバータ103の端子W1(入力端子側)は、第1の導電用Nch型トランジスタ105を介して反転信号NIN(ローレベル)が印加され、ハイレベルからローレベルへディスチャージが始まる。同時に第2のラッチ用インバータ104の端子W2(入力端子側)は、第2の導電用Nch型トランジスタ106を介して、反転信号W0(ハイレベル)が印加され、ローレベルからハイレベルへチャージが始まる。
While the output (output signal W3) of the
これにより、端子W1をハイレベルにドライブしていた第2のラッチ用インバータ104内におけるPch型トランジスタは、ゲート端子(端子W2)がハイレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。同時に端子W2をローレベルにドライブしていた第1のラッチ用インバータ103内におけるNch型トランジスタは、ゲート端子(端子W1)がローレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。すなわち、第1のラッチ用インバータ103、および第2のラッチ用インバータ104は互いに相補しあい、端子W1はローレベルへ、端子W2はハイレベルへの変移が共に加速する。それゆえ、出力信号OUTのレベルは、短期間にローレベルからハイレベルへ遷移する。したがって、遅延回路107の遅延時間は、この端子W1および端子W2のレベルが遷移する時間を確保するように設計する必要がある。
As a result, the Pch transistor in the
遅延回路107による遅延期間後、遅延回路107の出力信号W5は、ローレベルからハイレベルへ遷移する。すなわち、入力信号INと出力信号W5とは、共にハイレベルとなるため、EXOR回路108の出力(出力信号W3)はローレベルとなる。これにより、第1の導電用Nch型トランジスタ105、および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子が閉じるので、前記ラッチ回路によって、ハイレベル(VDDHレベル、すなわち第2の電圧源のレベル)の信号がホールドされて、変換信号用出力端子から出力される。
After a delay period by the
次に、入力信号INがハイレベル、反転信号NINおよび端子W1における信号レベルがともにローレベル、端子W2における信号レベル(つまり変換信号出力端子におけるレベル)および反転信号W0がともにハイレベルの場合の動作を説明する。 Next, the operation when the input signal IN is high level, the inverted signal NIN and the signal level at the terminal W1 are both low level, the signal level at the terminal W2 (that is, the level at the conversion signal output terminal) and the inverted signal W0 are both high level. Will be explained.
EXOR回路108の出力(出力信号W3)がローレベルの状態で、入力信号INがハイレベルからローレベルへ遷移し始めると、遅延回路107は、図2に示すように、入力信号INの伝播が遅延している期間中は、ハイレベルの出力信号W5を出力するので、EXOR回路108は、ハイレベルのパルス(出力信号W3)を出力する。
When the output of the EXOR circuit 108 (output signal W3) is in the low level and the input signal IN starts to transition from the high level to the low level, the
EXOR回路108の出力がハイレベルの間、つまり第1の導電用Nch型トランジスタ105および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子がハイレベルの間は、第1の導電用Nch型トランジスタ105および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲートが開き、反転信号NIN、および反転信号W0(入力信号INと同相)がそれぞれ第1のラッチ用インバータ103および第2のラッチ用インバータ104へ入力される。これにより、第1のラッチ用インバータ103の端子W1(入力端子側)は、第1の導電用Nch型トランジスタ105を介し反転信号NIN(ハイレベル)が印加され、ローレベルからハイレベルへチャージが始まる。同時に第2のラッチ用インバータ104の端子W2(入力端子側)は、第2の導電用Nch型トランジスタ106を介して、反転信号W0(ローレベル)が印加され、ハイレベルからローレベルへのチャージが始まる。
While the output of the
これにより、端子W1をローレベルにドライブしていた第2のラッチ用インバータ104内におけるNch型トランジスタのゲート端子(端子W2)はローレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移し、同時に端子W2をハイレベルにドライブしていた第1のラッチ用インバータ103内におけるPch型トランジスタのゲート端子(端子W1)はハイレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移することにより相補しあい、端子W1はハイレベルへ、端子W2はローレベルの変移が共に加速する。それゆえ、変換信号出力端子から出力される信号のレベルは、短期間にハイレベルからローレベルへ遷移する。
As a result, the gate terminal (terminal W2) of the Nch-type transistor in the
遅延回路107による遅延期間後、遅延回路107の出力信号W5は、ローレベルからハイレベルへ遷移する。すなわち、入力信号INと出力信号W5とは、共にハイレベルとなるため、EXOR回路108の出力(出力信号W3)はローレベルとなる。これにより、第1の導電用Nch型トランジスタ105および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子が閉じるので、前記ラッチ回路によって、ローレベルの信号がホールドされ、変換信号出力端子からは、ローレベルの信号が出力される。
After a delay period by the
上記のように、本実施形態によれば、入力信号の電圧レベルが低電圧化されても、高圧側電圧の電源でドライブする2つのインバータ回路と導電用トランジスタとで構成されたラッチ回路において、前記インバータ回路が入力信号を高圧側電圧の振幅に増幅するので、製造のバラつき等の影響も受け難く、安定して高速に電圧レベル変換を実現することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, even if the voltage level of the input signal is lowered, in the latch circuit constituted by the two inverter circuits driven by the high-voltage side power supply and the conductive transistor, Since the inverter circuit amplifies the input signal to the amplitude of the high-voltage side voltage, it is difficult to be affected by manufacturing variations and the like, and it is possible to realize voltage level conversion stably and at high speed.
さらに、レベル変換動作を制御する信号を任意のタイミングで、ラッチ回路に対して発生して制御する制御回路が設けられているので、適正なタイミングで電圧レベル変換を図ることができる。 Furthermore, since a control circuit for generating and controlling a signal for controlling the level conversion operation at an arbitrary timing with respect to the latch circuit is provided, voltage level conversion can be achieved at an appropriate timing.
《発明の実施形態2》
前記の実施形態1では、導電用トランジスタとしては、第1の導電用Nch型トランジスタ105と第2の導電用Nch型トランジスタ106のみであるため、例えば、入力信号INがローレベルへ遷移し、第1の導電用Nch型トランジスタ105のソース端子がハイレベル、ゲート端子がハイレベル(すなわち出力信号W3がハイレベル)の場合に、ドレイン端子にあたる端子W1をローレベルからハイレベルへチャージする際、ゲートとソース端子間の電位差が第1の導電用Nch型トランジスタ105の閾値電圧以下になるまで、端子W1における電位が遷移すると、第1の導電用Nch型トランジスタ105のドレイン電流は、低下し変移動作が鈍くなる。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
In the first embodiment, since the conductive transistors are only the first conductive
そこで、実施形態2として、実施形態1よりも、低電圧でより高速な動作を実現できるレベル変換回路の例を説明する。 Therefore, as a second embodiment, an example of a level conversion circuit capable of realizing a higher speed operation at a lower voltage than the first embodiment will be described.
図3は、本発明の実施形態2に係るレベル変換回路200の構成を示すブロック図である。レベル変換回路200は、図3に示すように、実施形態1のレベル変換回路100に対して、第1の導電用Pch型トランジスタ201、第2の導電用Pch型トランジスタ202、およびインバータ203が追加されて構成されている。なお、以下に説明する各実施形態において、前記実施形態1等と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
第1の導電用Pch型トランジスタ201は、前記高電圧側の素子で構成され、VDDHから供給された電圧で動作するようになっている。第1の導電用Pch型トランジスタ201のソース端子は、反転信号NINが入力され、ドレイン端子は、端子W1と接続されている。
The first conductive Pch-
第2の導電用Pch型トランジスタ202は、前記高電圧側の素子で構成され、VDDHから供給された電圧で動作するようになっている。第2の導電用Pch型トランジスタ202のソース端子は、反転信号W0(インバータ102の出力信号)が入力され、ドレイン端子は、端子W2と接続されている。
The second conductive Pch-
インバータ203は、前記低電圧側の素子で構成され、VDDLから供給された電圧で動作し、EXOR回路108の出力信号W3を反転させた信号(出力信号W4)を出力するようになっている。
The
上記のインバータ101、インバータ102、第1のラッチ用インバータ103、第2のラッチ用インバータ104、第1の導電用Nch型トランジスタ105、第2の導電用Nch型トランジスタ106、第1の導電用Pch型トランジスタ201、および第2の導電用Pch型トランジスタ202によって、ラッチ回路が構成される。このラッチ回路では、第1の導電用Nch型トランジスタ105および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子の電圧を出力信号W3で制御し、さらに第1の導電用Pch型トランジスタ201および第2の導電用Pch型トランジスタ202のゲート端子の電圧を出力信号W4で制御することによって、入力信号INのスルーおよびホールドを制御することができる。
上記のように、レベル変換回路200が実施形態1と異なる点は、実施形態1では、導電スイッチとして導電用トランジスタを第1の導電用Nch型トランジスタ105と第2の導電用Nch型トランジスタ106のみが設けられていたが、実施形態2では、さらに第1の導電用Pch型トランジスタ201および第2の導電用Pch型トランジスタ202も併用して相補型の導電スイッチを構成している点である。
As described above, the
上記のレベル変換回路200の動作を図4のタイミングチャートを参照しながら説明する。なお、初期状態は、入力信号INがローレベル、反転信号NINと端子W1におけるレベルとがそれぞれハイレベル、反転信号W0と端子W2における信号(つまり出力信号OUT)がそれぞれローレベル、出力信号W3(EXOR回路108の出力)がローレベル、出力信号W4(インバータ203の出力)がハイレベルであるものとして以下の説明する。
The operation of the
入力信号INがローレベルからハイレベルへ遷移し始めると、遅延回路107は、信号伝播が遅延している期間中は、図4に示すように、ローレベルの出力信号W5を出力するので、EXOR回路108は、ハイレベルのパルスを出力し、インバータ203は、ローレベルのパルスを出力する。
When the input signal IN starts to transition from the low level to the high level, the
EXOR回路108の出力がハイレベルの間、つまり出力信号W3がハイレベル、かつ出力信号W4がローレベルの間に、第1の導電用Nch型トランジスタ105、第2の導電用Nch型トランジスタ106、第1の導電用Pch型トランジスタ201および第2の導電用Pch型トランジスタ202のゲートが開き、反転信号NIN、および反転信号W0がホールド素子である第1のラッチ用インバータ103、および第2のラッチ用インバータ104へそれぞれ入力される。第1のラッチ用インバータ103の端子W1は、第1の導電用Nch型トランジスタ105、および第1の導電用Pch型トランジスタ201を介して反転信号NIN(ローレベル)が印加され、ハイレベルからローレベルへディスチャージが始まる。同時に第2のラッチ用インバータ104の端子W2は第2の導電用Nch型トランジスタ106、および第2の導電用Pch型トランジスタ202を介して、反転信号W0(ハイレベル)が印加されローレベルからハイレベルへチャージが始まる。
While the output of the
これにより、端子W1をハイレベルにドライブしていた第2のラッチ用インバータ104内におけるPch型トランジスタは、ゲート端子(端子W2)がハイレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移し、同時に端子W2をローレベルにドライブしていた第1のラッチ用インバータ103内におけるNch型トランジスタは、ゲート端子(端子W1)がハイレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。すなわち、第1のラッチ用インバータ103および第2のラッチ用インバータ104は互いに相補しあい、端子W1はローレベルへ、端子W2はハイレベルの変移が共に加速する。それゆえ、出力信号OUTのレベルは、短期間にローレベルからハイレベルへ遷移する。したがって、本実施形態においても、遅延回路107の遅延時間は、この端子W1および端子W2のレベルが遷移する時間を確保するように設計する必要がある。
As a result, the Pch transistor in the
遅延回路107による遅延期間後、遅延回路107の出力信号W5は、ローレベルからハイレベルへ遷移する。すなわち、入力信号INと出力信号W5はとは、共にハイレベルとなるため、EXOR回路108の出力(出力信号W3)はローレベルとなる。すなわち、出力信号W3がローレベル、出力信号W4がハイレベルとなり、第1の導電用Nch型トランジスタ105、第2の導電用Nch型トランジスタ106、第1の導電用Pch型トランジスタ201、および第2の導電用Pch型トランジスタ202のゲート端子が閉じるので、前記ラッチ回路によってハイレベル(VDDHレベル、すなわち第2の電圧源のレベル)の信号がホールドされて、変換信号用出力端子から出力される。
After a delay period by the
次に、入力信号INがハイレベル、反転信号NINおよび端子W1における信号レベルがともにローレベル、端子W2における信号レベル(つまり変換信号出力端子におけるレベル)および反転信号W0がともにハイレベルの場合の動作を説明する。 Next, the operation when the input signal IN is high level, the inverted signal NIN and the signal level at the terminal W1 are both low level, the signal level at the terminal W2 (that is, the level at the conversion signal output terminal) and the inverted signal W0 are both high level. Will be explained.
EXOR回路108の出力(出力信号W3)がローレベル、出力信号W4がハイレベルの状態で、入力信号INがハイレベルからローレベルへ遷移し始めると、遅延回路107は、図4に示すように、入力信号INの伝播が遅延している期間中は、ハイレベルの出力信号W5を出力するので、EXOR回路108はハイレベルのパルス(出力信号W3)を出力し、インバータ203は、ローレベルのパルスを出力する。
When the output (output signal W3) of the
EXOR回路108の出力(出力信号W3)がハイレベルの間に、第1の導電用Nch型トランジスタ105および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲートが開き、同時に出力信号W4がローレベルの間に、第1の導電用Pch型トランジスタ201および第2の導電用Pch型トランジスタ202のゲートが開き、反転入力信号NIN、および反転信号W0が、ホールド素子である第1のラッチ用インバータ103および第2のラッチ用インバータ104へそれぞれ入力される。第1のラッチ用インバータ103の端子W1は、第1の導電用Nch型トランジスタ105、および第1の導電用Pch型トランジスタ201を介し、反転信号NIN(ハイレベル)が印加され、ローレベルからハイレベルへチャージが始まる。同時に第2のラッチ用インバータ104の端子W2は、第2の導電用Nch型トランジスタ106、および第2の導電用Pch型トランジスタ202を介し、反転信号W0(ローレベル)が印加され、ハイレベルからローレベルへのディスチャージが始まる。
While the output (output signal W3) of the
これにより、端子W1をローレベルにドライブしていた第2のラッチ用インバータ104内におけるNch型トランジスタは、ゲート端子(端子W2)がローレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移し、同時に端子W2をハイレベルにドライブしていた第1のラッチ用インバータ103内におけるPch型トランジスタは、ゲート端子(端子W1)がハイレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。
As a result, the Nch-type transistor in the
すなわち、第1のラッチ用インバータ103および第2のラッチ用インバータ104は互いに相補しあい、端子W1はハイレベルへ、端子W2はローレベルの変移が共に加速する。それゆえ、出力信号OUTのレベルは、短期間にハイレベルからローレベルへ遷移する。
That is, the
遅延回路107による遅延期間後、遅延回路107の出力信号W5は、ローレベルからハイレベルへ遷移する。すなわち、入力信号INと出力信号W5とは、共にハイレベルとなるため、EXOR回路108の出力(出力信号W3)はローレベルとなる。これにより、第1の導電用Nch型トランジスタ105および第2の導電用Nch型トランジスタ106のゲート端子が閉じ、同時にインバータ203の出力(出力信号W4)は、ハイレベルとなり、第1の導電用Pch型トランジスタ201および第2の導電用Pch型トランジスタ202のゲート端子が閉じるので、前記ラッチ回路によってローレベル(すなわち第2の電圧源のローレベル)の信号がホールドされて、変換信号用出力端子から出力される。
After a delay period by the
上記のレベル変換回路200においても、例えば入力信号INがハイレベルへ遷移し、第1の導電用Nch型トランジスタ105のソース端子に入力される反転信号NINがローレベル、ゲート端子に入力される出力信号W3がハイレベルの場合に、ドレイン端子(端子W1)をローレベルからハイレベルへチャージし、出力信号W3と端子W1における信号との電位差が第1の導電用Nch型トランジスタ105の閾値電圧以下になるまで端子W1の電位が遷移すると、第1の導電用Nch型トランジスタ105のドレイン電流は低下する。
Also in the
しかし、レベル変換回路200では、導電用トランジスタとして第1の導電用Nch型トランジスタ105と第2の導電用Nch型トランジスタ106だけでなく、上記のように第1の導電用Pch型トランジスタ201および第2の導電用Pch型トランジスタ202を併用した相補型としたため、第1の導電用Pch型トランジスタ201のソース端子に入力される反転信号NINがハイレベル、ゲート端子に入力される出力信号W4がローレベルの場合に、ゲートとソース端子間の電位が第1の導電用Pch型トランジスタ201の閾値電圧以下にならないため、変移動作が容易に行われる。つまり実施形態2は、実施形態1と比較すると、低電圧でより高速な動作を実現できる特徴を持っている。
However, in the
《発明の実施形態3》
実施形態3として、レベル変換動作を任意タイミングで実行できるレベル変換回路の例を説明する。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
As a third embodiment, an example of a level conversion circuit capable of executing a level conversion operation at an arbitrary timing will be described.
図5は、本発明の実施形態3に係るレベル変換回路300の構成を示すブロック図である。レベル変換回路300は、図3に示すように、レベル変換回路100の第1の導電用Nch型トランジスタ105に代えてスイッチ301、第2の導電用Nch型トランジスタ106に代えてスイッチ302を備え、遅延回路107とEXOR回路108とに代えて制御回路303を備えて構成されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
スイッチ301は、制御回路303が出力する制御信号(後述)に応じて、反転信号NINを端子W1に入力するか否かを切り替えるようになっている。詳しくは、制御信号としてハイレベルパルスが入力されると、スイッチ301が開き、反転信号NINが端子W1に入力するようになっている。このスイッチ301は、具体的には、実施形態1における第1の導電用Nch型トランジスタ105と同様の導電用スイッチ、または実施形態2における第1の導電用Nch型トランジスタ105と第1の導電用Pch型トランジスタ201とによって構成されたのと同様の相補型の導電用スイッチであり、前記高電圧側の素子で構成されてVDDHで動作するようになっている。
The
スイッチ302は、制御回路303が出力する制御信号(後述)に応じて、反転信号W0を端子W2に入力するか否かを切り替えるようになっている。詳しくは、制御信号としてハイレベルパルスが入力されると、スイッチ302が開き、反転信号W0が端子W2に入力されるようになっている。このスイッチ302は、具体的には、実施形態1における第2の導電用Nch型トランジスタ106と同様の導電用スイッチ、または実施形態2における第2の導電用Nch型トランジスタ106と第2の導電用Pch型トランジスタ202とによって構成されたのと同様の相補型の導電用スイッチであり、前記高電圧側の素子で構成されてVDDHで動作するようになっている
制御回路303は、スイッチ301・302のオンオフを制御する制御信号を出力するようになっている。制御回路303は、詳しくは、レベル変換回路300におけるレベル変換動作を任意のタイミングで動作するパルスを発生するものであり、入力信号INの遷移タイミングに同期させるかまたはレベル変換出力OUTを任意のタイミングに同期させるなど、半導体装置システムに合わせ制御信号を発生するようになっている。
The
上記のレベル変換回路300の動作を図6を参照しながら説明する。図6の例では、制御回路303は、入力信号INの遷移タイミングに同期してハイレベルパルスを前記制御信号として出力している。
The operation of the
なお、初期状態の例として、入力信号INがローレベルで、反転信号NINおよび端子W1における信号がハイレベル、反転信号W0および端子W2における信号(つまり出力信号OUT)のレベルがローレベル、また、制御回路が出力する制御信号は、ローレベルとする。 As an example of the initial state, the input signal IN is low level, the inverted signal NIN and the signal at the terminal W1 are high level, the inverted signal W0 and the signal at the terminal W2 (that is, the output signal OUT) are low level, The control signal output from the control circuit is at a low level.
入力信号INがローレベルからハイレベルへ遷移すると、反転信号NINはローレベルへ遷移し、反転信号W0は、ハイレベルへ遷移する。制御回路303が、制御信号として図6に示すタイミングで、ハイレベルパルスを発生すると、スイッチ301・302が開き、反転信号NINおよび反転信号W0が、ホールド素子である第1のラッチ用インバータ103および第2のラッチ用インバータ104へそれぞれ入力される。第1のラッチ用インバータ103は、端子W1に反転信号NIN(ローレベル)が印加され、ハイレベルからローレベルへディスチャージが始まる。同時に第2のラッチ用インバータ104は、端子W2に反転信号W0(ハイレベル)が印加され、ローレベルからハイレベルへチャージが始まる。
When the input signal IN transitions from the low level to the high level, the inverted signal NIN transitions to the low level, and the inverted signal W0 transitions to the high level. When the
端子W1をハイレベルにドライブしていた第2のラッチ用インバータ104内におけるPch型トランジスタは、ゲート端子(端子W2)がハイレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。同時に端子W2をローレベルにドライブしていた第1のラッチ用インバータ103内におけるNch型トランジスタは、ゲート端子(端子W1)がローレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。すなわち、第1のラッチ用インバータ103と第2のラッチ用インバータ104とは互いに相補しあい、端子W1はローレベルへ、端子W2はハイレベルへの変移が共に加速する。それゆえ、出力信号OUTのレベルは、短期間にローレベルからハイレベルへ遷移する。
The Pch transistor in the
すなわち、制御回路303は、出力する制御信号のハイレベルパルス発生期間が端子W1における信号レベル、および端子W2における信号レベルが遷移する時間を確保できるように設計する必要がある。
That is, the
制御回路303の出力する制御信号がローレベルへ戻ると、スイッチ301・302が閉じ、前記ラッチ回路によって、ハイレベル(VDDHレベル、すなわち第2の電圧源のレベル)の信号がホールドされて、変換信号用出力端子から出力される。
When the control signal output from the
同様に、入力信号INがハイレベルでNINがローレベル、反転信号W0および端子W2における信号(つまり出力信号OUT)のレベルがハイレベル、制御信号がローレベルの状態において、入力信号INがハイレベルからローレベルへ遷移すると、反転信号NINはハイレベルへ遷移し、反転信号W0はローレベルへ遷移する。 Similarly, when the input signal IN is high level, NIN is low level, the inverted signal W0 and the signal at the terminal W2 (ie, the output signal OUT) are high level, and the control signal is low level, the input signal IN is high level. When transitioning from low to low, the inverted signal NIN transitions to high level, and the inverted signal W0 transitions to low level.
制御回路303が、制御信号として図6に示すタイミングで、ハイレベルパルスを発生すると、スイッチ301・302が開き、反転入力信号NINおよび反転信号W0がホールド素子である第1のラッチ用インバータ103および第2のラッチ用インバータ104へそれぞれ入力される。第1のラッチ用インバータ103は、端子W1に反転信号NIN(ハイレベル)が印加され、ローレベルからハイレベルへのチャージが始まる。同時に第2のラッチ用インバータ104は端子W2が反転信号W0(ハイレベル)が印加され、ハイレベルからローレベルへのディスチャージが始まる。
When the
端子W1をローレベルにドライブしていた第2のラッチ用インバータ104内におけるNch型トランジスタは、ゲート端子(端子W2)がローレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。同時に端子W2をハイレベルにドライブしていた第1のラッチ用インバータ103内におけるPch型トランジスタは、ゲート端子(端子W1)はハイレベルへ遷移するためオフ方向へ遷移する。すなわち、第1のラッチ用インバータ103と第2のラッチ用インバータ104とは互いに相補しあい共にW1はハイレベルへ、W2はローレベルの変移が加速し、出力信号OUTは短期間にハイレベルからローレベルへ遷移する。
The Nch transistor in the
すなわち、制御回路303は、出力する制御信号のハイレベルパルス発生期間が端子W1における信号レベル、および端子W2における信号レベルが遷移する時間を確保できるように設計する必要がある。
That is, the
制御回路303の出力する制御信号がローレベルへ戻ると、スイッチ301・302が閉じ、前記ラッチ回路によって、ローレベルの信号がホールドされ、変換信号出力端子からは、ローレベルの信号が出力される。
When the control signal output from the
上記のように本実施形態によれば、レベル変換回路100やレベル変換回路200のように、固定的なタイミングでレベル変換動作が実行されるのではなく、任意タイミングで実行することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the level conversion operation is not executed at a fixed timing as in the
《発明の実施形態4》
図7は、本発明の実施形態4に係るレベル変換回路400の構成を示すブロック図である。レベル変換回路400は、図7に示すように、2組のレベル変換部(レベル変換部401・402)と1つの制御回路303とを備えて構成されている。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the
レベル変換部401・402は、インバータ101、インバータ102、ラッチ回路(第1のラッチ用インバータ103および第2のラッチ用インバータ104)、スイッチ301・302をそれぞれ備えて構成されている。すなわち、レベル変換部401・402は、レベル変換回路300の制御回路303を除いた部分と同様の構成を有している。したがって、レベル変換部401・402は、制御回路303が出力する制御信号に応じて、レベル変換回路300と同様の動作をする。
The
上記のレベル変換回路400では、複数のレベル変換部が1つの制御回路303によって制御されるので、複数のレベル変換部が同期して、同タイミングでレベル変換した信号を出力することが可能になる。
In the
本発明にかかるレベル変換回路は、入力された論理信号(入力信号)が低電圧でも、安定、かつ高速に、論理信号の電圧レベルを変換できるという効果を有し、入力された論理信号の電圧レベルを変換するレベル変換回路等として有用である。 The level conversion circuit according to the present invention has an effect that the voltage level of the logic signal can be converted stably and at high speed even when the input logic signal (input signal) is at a low voltage. It is useful as a level conversion circuit for converting levels.
100 レベル変換回路
101〜102 インバータ
103 第1のラッチ用インバータ
104 第2のラッチ用インバータ
105 第1の導電用Nch型トランジスタ
106 第2の導電用Nch型トランジスタ
107 遅延回路
108 EXOR回路
200 レベル変換回路
201 第1の導電用Pch型トランジスタ
202 第2の導電用Pch型トランジスタ
203 インバータ
300 レベル変換回路
301〜302 スイッチ
303 制御回路
400 レベル変換回路
401〜402 レベル変換部
100 level conversion circuit 101-102
Claims (7)
第1の電源で動作する第1と第2のインバータ回路、前記第1のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の入力のオンオフを切り替える第1の導電スイッチ、および前記第2のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の反転信号の入力のオンオフを切り替える第2の導電スイッチを有して、前記第1と第2のインバータ回路のそれぞれの入力端子・出力端子のうちの何れかの端子を前記出力信号を出力する出力信号端子としたラッチ回路と、
第2の電源で動作し、前記入力信号を反転して、前記反転信号を生成する第3のインバータ回路と、
前記入力信号が遷移した際に、前記第1の導電スイッチおよび第2の導電スイッチをオン状態に制御する制御回路とを備え、
前記第1と第2のインバータ回路は、互いの入力端子と出力端子とがたすき接続され、
前記第1の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第1のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記反転信号が入力された第1の導電トランジスタで構成され、
前記第2の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第2のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記入力信号が入力された第2の導電トランジスタで構成され、
前記制御回路は、前記第1の導電トランジスタ、および前記第2の導電トランジスタのそれぞれのゲート端子の電位を制御して、オンオフを切り替えるように構成されていることを特徴とするレベル変換回路。 A level conversion circuit that outputs an output signal obtained by converting a voltage level of an input signal,
First and second inverter circuits operating with a first power source, a first conductive switch for switching on and off the input signal to the input terminal of the first inverter circuit, and the second inverter circuit A second conductive switch for switching on / off the input of the inverted signal of the input signal to the input terminal, and one of the input terminals and output terminals of the first and second inverter circuits; A latch circuit having an output signal terminal for outputting the output signal,
A third inverter circuit that operates with a second power source, inverts the input signal, and generates the inverted signal;
A control circuit for controlling the first conductive switch and the second conductive switch to an ON state when the input signal transitions;
The first and second inverter circuits are connected to each other at their input terminals and output terminals.
The first conductive switch includes a first conductive transistor having a drain terminal connected to the input terminal of the first inverter circuit and the inverted signal input to a source terminal;
The second conductive switch includes a second conductive transistor having a drain terminal connected to an input terminal of the second inverter circuit and a source terminal receiving the input signal.
The level conversion circuit, wherein the control circuit is configured to switch on and off by controlling potentials of gate terminals of the first conductive transistor and the second conductive transistor.
前記第1の電源は、前記出力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であり、
前記第2の電源は、前記出力信号よりも電圧振幅が低い前記入力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であることを特徴とするレベル変換回路。 The level conversion circuit according to claim 1, wherein
The first power supply is a power supply that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the output signal,
The level conversion circuit according to claim 1, wherein the second power source is a power source that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the input signal whose voltage amplitude is lower than that of the output signal.
第1の電源で動作する第1と第2のインバータ回路、前記第1のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の入力のオンオフを切り替える第1の導電スイッチ、および前記第2のインバータ回路の入力端子への前記入力信号の反転信号の入力のオンオフを切り替える第2の導電スイッチを有して、前記第1と第2のインバータ回路のそれぞれの入力端子・出力端子のうちの何れかの端子を前記出力信号を出力する出力信号端子としたラッチ回路と、
第2の電源で動作し、前記入力信号を反転して、前記反転信号を生成する第3のインバータ回路と、
前記入力信号が遷移した際に、前記第1の導電スイッチおよび第2の導電スイッチをオン状態に制御する制御回路とを備え、
前記第1と第2のインバータ回路は、互いの入力端子と出力端子とがたすき接続され、
前記第1の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第1のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記反転信号が入力された第1のNchMOSトランジスタとドレイン端子が前記第1のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記反転信号が入力された第1のPchMOSトランジスタとで構成され、
前記第2の導電スイッチは、ドレイン端子が前記第2のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記入力信号が入力された第2のNchMOSトランジスタとドレイン端子が前記第2のインバータ回路の入力端子に接続され、ソース端子に前記入力信号が入力された第2のPchMOSトランジスタとで構成され、
前記制御回路は、前記第1と第2のNchMOSトランジスタ、および前記第1と第2のPchMOSトランジスタのそれぞれのゲート端子の電位を制御して、オンオフを切り替えるように構成されていることを特徴とするレベル変換回路。 A level conversion circuit that outputs an output signal obtained by converting a voltage level of an input signal,
First and second inverter circuits operating with a first power source, a first conductive switch for switching on and off the input signal to the input terminal of the first inverter circuit, and the second inverter circuit A second conductive switch for switching on / off the input of the inverted signal of the input signal to the input terminal, and one of the input terminals and output terminals of the first and second inverter circuits; A latch circuit having an output signal terminal for outputting the output signal,
A third inverter circuit that operates with a second power source, inverts the input signal, and generates the inverted signal;
A control circuit for controlling the first conductive switch and the second conductive switch to an ON state when the input signal transitions;
The first and second inverter circuits are connected to each other at their input terminals and output terminals.
The first conductive switch has a drain terminal connected to the input terminal of the first inverter circuit, a source terminal to which the inverted signal is input, and a drain terminal connected to the first inverter circuit. A first PchMOS transistor connected to the input terminal and having the inverted signal input to the source terminal;
The second conductive switch has a drain terminal connected to the input terminal of the second inverter circuit, a second NchMOS transistor in which the input signal is input to the source terminal, and a drain terminal connected to the second inverter circuit. A second PchMOS transistor connected to the input terminal and having the input signal input to the source terminal;
The control circuit is configured to switch on and off by controlling the potentials of the gate terminals of the first and second Nch MOS transistors and the first and second Pch MOS transistors. Level conversion circuit.
前記第1の電源は、前記出力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であり、
前記第2の電源は、前記出力信号よりも電圧振幅が低い前記入力信号の電圧振幅と同じ電圧レベルを供給する電源であることを特徴とするレベル変換回路。 The level conversion circuit according to claim 3, wherein
The first power supply is a power supply that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the output signal,
The level conversion circuit according to claim 1, wherein the second power source is a power source that supplies the same voltage level as the voltage amplitude of the input signal whose voltage amplitude is lower than that of the output signal.
前記制御回路は、前記入力信号と前記入力信号を遅延させた信号との排他的論理和を出力する排他的論理和回路で構成され、前記排他的論理和回路が出力するパルス信号によって前記第1と第2の導電スイッチのオンオフを制御するように構成されていることを特徴とするレベル変換回路。 A level conversion circuit according to any one of claims 1 and 3,
The control circuit is configured by an exclusive OR circuit that outputs an exclusive OR of the input signal and a signal obtained by delaying the input signal, and the first circuit is configured to output the first OR signal by a pulse signal output from the exclusive OR circuit. And a level conversion circuit configured to control on / off of the second conductive switch.
前記制御回路は、前記入力信号が遷移した際に、任意のタイミングで前記第1と第2の導電スイッチのオンオフを制御するように構成されていることを特徴とするレベル変換回路。 A level conversion circuit according to any one of claims 1 and 3,
The level conversion circuit, wherein the control circuit is configured to control on and off of the first and second conductive switches at an arbitrary timing when the input signal transitions.
前記ラッチ回路は、1つの前記制御回路に対して複数が設けられ、
前記制御回路は、それぞれのラッチ回路における前記第1と第2の導電スイッチのオンオフを制御するように構成されていることを特徴とするレベル変換回路。
A level conversion circuit according to any one of claims 1 and 3,
A plurality of the latch circuits are provided for one control circuit,
The level conversion circuit, wherein the control circuit is configured to control on and off of the first and second conductive switches in each latch circuit.
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