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JP2013187712A - Level shifter circuit, semiconductor integrated circuit, and method of controlling level shifter circuit - Google Patents

Level shifter circuit, semiconductor integrated circuit, and method of controlling level shifter circuit Download PDF

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JP2013187712A JP2012050878A JP2012050878A JP2013187712A JP 2013187712 A JP2013187712 A JP 2013187712A JP 2012050878 A JP2012050878 A JP 2012050878A JP 2012050878 A JP2012050878 A JP 2012050878A JP 2013187712 A JP2013187712 A JP 2013187712A
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voltage
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Takashi Ienaga
隆 家永
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Renesas Electronics Corp
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Abstract

【課題】制御信号を用いずに入力信号の電源が遮断された場合には貫通電流が流れないように状態を保持するレベルシフタ回路、レベルシフタ回路を備える半導体集積回路、レベルシフタ回路の制御方法を提供する。
【解決手段】第1電源系から電源が供給される入力回路部と、前記第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系から電源が供給され、互いに論理反転した第1電源系の相補信号を一対の入力端子から入力し、第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系の相補出力信号に変換して一対の出力端子から出力する振幅変換回路部と、一対の出力端子の電圧を低電圧信号に変換して、貫通電流が流れないように一対の入力端子に帰還するフィードバック回路部と、を備える。
【選択図】図1
Provided are a level shifter circuit for holding a state so that a through current does not flow when an input signal is powered off without using a control signal, a semiconductor integrated circuit including the level shifter circuit, and a control method for the level shifter circuit .
An input circuit unit to which power is supplied from a first power supply system, and a first power supply system in which power is supplied from a second power supply system having an absolute value higher than that of the first power supply system and logically inverted from each other. A pair of input terminals, an amplitude conversion circuit unit that converts the signal into a complementary output signal of the second power supply system whose absolute value is higher than that of the first power supply system, and outputs the complementary output signal from the pair of output terminals; And a feedback circuit unit that converts the voltage of the output terminal into a low voltage signal and feeds back to the pair of input terminals so that no through current flows.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レベルシフタ回路及び半導体集積回路並びにレベルシフタ回路の制御方法に関する。特に、電源電圧の絶対値が低電圧系の信号をより高電圧系の信号にレベルシフトするレベルシフタ回路、及びレベルシフタ回路を備えた半導体集積回路、並びにレベルシフタ回路の制御方法に関する。   The present invention relates to a level shifter circuit, a semiconductor integrated circuit, and a level shifter circuit control method. In particular, the present invention relates to a level shifter circuit that shifts a level of a low voltage system signal to a higher voltage signal, a semiconductor integrated circuit including the level shifter circuit, and a control method for the level shifter circuit.

近年の半導体集積回路は、低消費電力動作のため内部回路の低電圧化が進んでいる。半導体集積回路に搭載する回路の大半はこの低電圧で動作する回路(内部回路)で占められるが、半導体集積回路の外部との電圧レベルの整合をとるため、入出力インターフェース回路(以下、単に入出力回路と呼ぶ)は外部と同じ電圧レベルの高電圧電源で動作する回路を使用している。このような半導体集積回路において、特に電源電圧の絶対値が低い電源系で動作する回路から絶対値が高い電源系で動作する回路へ信号伝達を行うには、信号振幅を低い方の電源系の信号を高い方の電源系の信号に昇圧し、信号振幅を変換する回路が必要である。この機能を実現するため、レベルシフタ回路が一般的に使用される。   In recent semiconductor integrated circuits, internal circuits have been lowered in voltage for low power consumption operation. Most of the circuits mounted on the semiconductor integrated circuit are occupied by circuits operating at this low voltage (internal circuit). However, in order to achieve voltage level matching with the outside of the semiconductor integrated circuit, an input / output interface circuit (hereinafter simply referred to as an input circuit) is used. A circuit that operates with a high-voltage power supply having the same voltage level as the outside is used. In such a semiconductor integrated circuit, in order to transmit a signal from a circuit operating in a power supply system having a low absolute value of the power supply voltage to a circuit operating in a power supply system having a high absolute value, the signal of the power supply system having a lower signal amplitude A circuit that boosts the signal to the signal of the higher power supply system and converts the signal amplitude is required. In order to realize this function, a level shifter circuit is generally used.

また、低電圧化が進んだ内部回路では、そこに用いられるMOSトランジスタのしきい値電圧の絶対値も低くなっている。その結果、MOSトランジスタのオフリーク電流が大きくなり、消費電流増大の原因となっている。このオフリーク電流を低減する技術として、動作していない内部回路への電源の供給を停止することにより電流を削減する電源遮断の技術が広く用いられている。   Further, in an internal circuit whose voltage has been lowered, the absolute value of the threshold voltage of the MOS transistor used there is also low. As a result, the off-leakage current of the MOS transistor becomes large, causing an increase in current consumption. As a technique for reducing the off-leakage current, a power-off technique that reduces current by stopping supply of power to an internal circuit that is not operating is widely used.

前述のレベルシフタ回路の昇圧回路において、例えば内部回路における低電圧回路を電源遮断した場合、高電圧回路の入力が不安定となり、高電圧回路に貫通電流が流れ、消費電力の増大や素子寿命の低減になってしまう問題があった。   In the step-up circuit of the level shifter circuit described above, for example, when a low voltage circuit in the internal circuit is shut off, the input of the high voltage circuit becomes unstable, a through current flows through the high voltage circuit, increasing power consumption and reducing element life. There was a problem that would become.

この問題を解決するため、特許文献1では、低電圧回路の電源遮断時に、電源遮断を制御する信号を用いて高電圧回路の貫通電流を抑制する技術が記載されている。図5は特許文献1に記載されているレベルシフタ回路の構成を示す回路図である。   In order to solve this problem, Patent Document 1 describes a technique for suppressing a through current of a high-voltage circuit using a signal for controlling the power-off when the power of the low-voltage circuit is cut off. FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the level shifter circuit described in Patent Document 1. In FIG.

図5において、入力端子Aから入力される、低電圧電源で動作する回路からの信号は、入力回路部150を構成する、低電圧電源で動作するインバータ101、102によって逆位相・同位相の2つの信号に変換される。インバータ102の出力は、電源遮断制御を行う入力信号Cをゲートに受けるNchトランジスタ110と、高電圧電源で動作するインバータ116によって生成される入力信号Cの逆位相の信号をゲートに受けるPchトランジスタ109と、からなるアナログスイッチ161を介して、入力信号Cの逆位相の信号がゲートに接続され、ソースがGNDレベルに接続されたNchトランジスタ113のドレインに接続されるとともに、ソースがGNDレベルに接続されたNchトランジスタ103のゲートに接続される。インバータ101によって逆位相に変換された信号は、入力信号Cをゲートに受けるNchトランジスタ112と、インバータ116によって生成される入力信号Cの逆位相の信号をゲートに受けるPchトランジスタ111と、からなるアナログスイッチ162を介して、入力信号Cの逆位相の信号がゲートに接続され、ソースがGNDレベルに接続されたNchトランジスタ114のドレインに接続されるとともに、ソースがGNDレベルに接続されたNchトランジスタ104のゲートに接続される。   In FIG. 5, a signal from a circuit operating with a low-voltage power supply input from an input terminal A is input to the inverter 101, 102 operating with a low-voltage power supply, which constitutes the input circuit unit 150. Converted into two signals. The output of the inverter 102 includes an Nch transistor 110 that receives an input signal C for performing power-off control at the gate, and a Pch transistor 109 that receives a signal in the opposite phase of the input signal C generated by the inverter 116 operating with a high-voltage power supply at the gate. Through the analog switch 161, the signal having the opposite phase of the input signal C is connected to the gate, the source is connected to the drain of the Nch transistor 113 connected to the GND level, and the source is connected to the GND level. Connected to the gate of the Nch transistor 103. The signal converted into the reverse phase by the inverter 101 is an analog signal composed of an Nch transistor 112 that receives the input signal C at the gate and a Pch transistor 111 that receives the signal having the reverse phase of the input signal C generated by the inverter 116 at the gate. Through the switch 162, the signal having the opposite phase of the input signal C is connected to the gate, the source is connected to the drain of the Nch transistor 114 connected to the GND level, and the Nch transistor 104 has the source connected to the GND level. Connected to the gate.

また、Nchトランジスタ103のドレインは、インバータ116によって生成される入力信号Cの逆位相の信号がゲートに接続され、ソースが高電圧電源に接続されたPchトランジスタ115のドレインがソースに接続されたPchトランジスタ105のドレインに接続されるとともに、Pchトランジスタ115のドレインがソースに接続されたPchトランジスタ106のゲートに接続される。Nchトランジスタ104のドレインは、Pchトランジスタ105のゲートに接続されるとともに、Pchトランジスタ106のドレインに接続され、高電圧電源で動作するインバータ107、108を介して、レベルシフタ回路の出力端子Yから出力される。   Further, the drain of the Nch transistor 103 is connected to the gate of a signal having an opposite phase to the input signal C generated by the inverter 116, and the drain of the Pch transistor 115 whose source is connected to the high voltage power source is connected to the source. The drain of the Pch transistor 115 is connected to the gate of the Pch transistor 106 connected to the source. The drain of the Nch transistor 104 is connected to the gate of the Pch transistor 105 and is connected to the drain of the Pch transistor 106, and is output from the output terminal Y of the level shifter circuit via the inverters 107 and 108 operating with a high voltage power supply. The

また、インバータ107の出力は、高電圧電源で動作するインバータ117を介してインバータ107の入力に戻されることにより、ラッチ回路Lを構成している。Nchトランジスタ103、104、Pchトランジスタ105、106、及びインバータ107、108、117により、出力回路部140が構成される。   Further, the output of the inverter 107 is returned to the input of the inverter 107 via the inverter 117 operated by a high voltage power supply, thereby constituting a latch circuit L. The Nch transistors 103 and 104, the Pch transistors 105 and 106, and the inverters 107, 108, and 117 constitute an output circuit unit 140.

以下、このように構成された特許文献1記載のレベルシフタ回路の動作について説明する。動作例として、入力端子AにHレベル、電源遮断制御入力端子CにHレベルが設定されているとする。この時、第1のスイッチ回路を構成するアナログスイッチ161、162の、それぞれ形成するPchトランジスタ109、およびPchトランジスタ111は、それらのゲートに、入力信号Cがインバータ116により逆位相とされた、Lレベルの信号が入力されるため、ON状態に設定される。また、アナログスイッチ161、162を、それぞれ形成するNchトランジスタ110、およびNchトランジスタ112は、それらのゲートに、入力信号Cと同じHレベルの信号が入力されるため、ON状態に設定される。よって、Nchトランジスタ103はそのゲートがHレベルとなり、ON状態に、逆にNchトランジスタ104はそのゲートがLレベルとなり、OFF状態に設定される。   Hereinafter, the operation of the level shifter circuit described in Patent Document 1 configured as described above will be described. As an operation example, assume that the input terminal A is set to H level and the power cutoff control input terminal C is set to H level. At this time, the Pch transistor 109 and the Pch transistor 111 to be formed of the analog switches 161 and 162 constituting the first switch circuit, respectively, have their input signals C reversed in phase by the inverter 116 at their gates. Since a level signal is input, the signal is set to the ON state. The Nch transistor 110 and the Nch transistor 112 that form the analog switches 161 and 162, respectively, are set to the ON state because the same H level signal as the input signal C is input to their gates. Therefore, the gate of the Nch transistor 103 is set at the H level and turned ON, and conversely, the gate of the Nch transistor 104 is set at the L level and turned OFF.

Nchトランジスタ103、104のゲートに接続されているNchトランジスタ113、114は、電源遮断制御入力端子Cから入力されるHレベルの信号がインバータ116により逆位相とされた、Lレベルをゲートに受けるので、これらのNchトランジスタ113、114は、OFF状態に設定され、上記電源遮断制御入力端子Cから入力される信号がHレベルである間は、本回路の動作に影響を及ぼさない。また、Pchトランジスタ115は、入力端子Cの逆位相であるLレベルをゲートに受けるので、ON状態に設定される。したがって、上記電源遮断制御入力端子Cから入力される信号がHレベルである、この状態では、本回路は従来のレベルシフタ回路と全く同一の動作をする。   Since the Nch transistors 113 and 114 connected to the gates of the Nch transistors 103 and 104 receive the L level at the gate in which the H level signal input from the power cutoff control input terminal C is reversed in phase by the inverter 116. These Nch transistors 113 and 114 are set in the OFF state and do not affect the operation of this circuit while the signal inputted from the power cutoff control input terminal C is at the H level. Further, the Pch transistor 115 is set to the ON state because the gate receives the L level which is the opposite phase of the input terminal C. Therefore, in this state in which the signal input from the power cutoff control input terminal C is at the H level, this circuit operates exactly the same as the conventional level shifter circuit.

上記電源遮断制御入力端子の信号CがLレベルに変化した場合、Pchトランジスタ109、111、及びNchトランジスタ110、112のゲート電圧が反転するため、アナログスイッチ161、162はOFF状態に設定され、かつ、Nchトランジスタ113、114は、それらのゲートに入力信号Cの逆位相であるHレベルが印加されることにより、ON状態となり、これによりNchトランジスタ103、104は、それらのゲートにLレベルが印加され、共にOFF状態となる。また、入力信号Cの逆位相であるHレベルをゲートに受けるPchトランジスタ115は、OFF状態に設定されるため、Pchトランジスタ105、106のソースが高電圧電源から切り離され、インバータ107の入力は、インバータ117により入力信号Cを切り替える直前の値に保持される。   When the signal C of the power cutoff control input terminal changes to L level, the gate voltages of the Pch transistors 109 and 111 and the Nch transistors 110 and 112 are inverted, so that the analog switches 161 and 162 are set to the OFF state, and , Nch transistors 113 and 114 are turned on by applying an H level which is the reverse phase of input signal C to their gates, whereby Nch transistors 103 and 104 apply an L level to their gates. Both are turned off. In addition, since the Pch transistor 115 receiving the H level which is the opposite phase of the input signal C is set to the OFF state, the sources of the Pch transistors 105 and 106 are disconnected from the high voltage power source, and the input of the inverter 107 is The value immediately before switching the input signal C is held by the inverter 117.

このように、特許文献1記載の従来技術によるレベルシフタ回路では、電位の異なる複数の電源によって動作する半導体集積回路内に設けられ、低電圧電源で動作する回路の信号振幅を、高電圧電源で動作する回路の信号振幅に変換するレベルシフタ回路において、前記低電圧電源で動作する回路からの入力信号を受ける入力回路部と、前記高電圧電源で動作する回路への出力信号を保持するラッチ回路を含む出力回路部と、外部から与えられる制御信号に応じて、前記入力回路部から前記出力回路部への信号の出力を停止させる第1のスイッチ回路と、外部から与えられる制御信号に応じて、前記ラッチ回路を除く出力回路部への電源の供給を停止させる第2のスイッチ回路と、を備えた構成とし、低電圧電源を遮断したときには、従来かかる時に不定となっていた入力回路部150の出力を、外部からの制御信号Cに応じて第1のスイッチ回路161、162で出力回路部140から切り離し、かつ、トランジスタ113、114によって出力回路部140に入力される電位を固定するとともに、第2のスイッチ回路115によって出力回路部140への電源供給を、同じく上記制御信号Cに応じて停止することにより、低電圧電源を遮断した際のNchトランジスタ103、104、およびPchトランジスタ105、106での貫通電流の発生を防ぐことができる。また、出力回路部140にインバータ107、117からなるラッチ回路を設けることにより、レベルシフタ回路からの出力は低電圧電源を遮断する直前の値に保持することができる。   Thus, in the level shifter circuit according to the prior art described in Patent Document 1, the signal amplitude of a circuit that is provided in a semiconductor integrated circuit that operates with a plurality of power supplies having different potentials and that operates with a low-voltage power supply operates with a high-voltage power supply. A level shifter circuit that converts the signal amplitude of the circuit to be operated includes an input circuit section that receives an input signal from a circuit that operates with the low-voltage power supply, and a latch circuit that holds an output signal to the circuit that operates with the high-voltage power supply An output circuit unit, a first switch circuit for stopping output of a signal from the input circuit unit to the output circuit unit in response to a control signal applied from the outside, and a control signal applied from the outside, And a second switch circuit for stopping the supply of power to the output circuit section excluding the latch circuit, and when the low voltage power supply is cut off, The output of the input circuit unit 150 that has become indefinite at the time of switching is disconnected from the output circuit unit 140 by the first switch circuits 161 and 162 in accordance with the control signal C from the outside, and the output circuit unit by the transistors 113 and 114 Nch when the low voltage power supply is shut off by fixing the potential input to 140 and stopping the power supply to the output circuit section 140 by the second switch circuit 115 according to the control signal C. Generation of a through current in the transistors 103 and 104 and the Pch transistors 105 and 106 can be prevented. Further, by providing the output circuit unit 140 with a latch circuit including the inverters 107 and 117, the output from the level shifter circuit can be held at a value immediately before the low-voltage power supply is shut off.

特開2004−128590号公報JP 2004-128590 A

以下の分析は、本発明によって与えられたものである。   The following analysis is given by the present invention.

上記特許文献1に記載されているような従来のレベルシフタ回路は、入力信号を供給する回路の電源が遮断されたり、不定になることがある場合、入力信号の論理レベルが不定になり、レベルシフタ回路にリーク電流が流れたり、レベルシフタ回路の出力信号が不定になってしまわないようにするため、制御信号(たとえば、特許文献1の制御信号C)を用いて、レベルシフタ回路を制御することが必要であった。このため、制御信号を受けて入力信号を固定化し貫通電流が流れないように切り替える回路(たとえば、特許文献1の第1のスイッチ回路161、162と第2のスイッチ回路115、およびインバータ116、トランジスタ113、114等)が増え、構成が複雑になるという問題点があった。   In the conventional level shifter circuit described in Patent Document 1, when the power supply of the circuit that supplies the input signal is interrupted or becomes unstable, the logic level of the input signal becomes unstable, and the level shifter circuit Therefore, it is necessary to control the level shifter circuit using a control signal (for example, the control signal C of Patent Document 1) so that a leak current does not flow through the output signal or the output signal of the level shifter circuit becomes unstable. there were. For this reason, a circuit that receives the control signal and fixes the input signal so as to prevent a through current from flowing (for example, the first switch circuits 161 and 162 and the second switch circuit 115 of Patent Document 1 and the inverter 116 and the transistor) 113, 114, etc.) and the configuration becomes complicated.

また、消費電力を削減する目的から、近年の半導体集積回路の内部回路のほとんどは低電圧回路になっている。しかしながら従来のレベルシフタ回路は、前記貫通電流を阻止する制御信号(入力信号C)を生成するために、高電圧電源の制御回路を必要とし、且つその制御回路によって生成された高電圧電源の制御信号(入力信号C)を引き回す必要がある。制御回路を必要とすることで全体の回路規模が増大し、且つ高電圧電源の配線と低電圧電源の配線の並走はチャージシェアによる誤動作を引き起こす可能性が高くなることから、高電圧電源の信号は低電圧電源の信号と離して配線するなどの特別な考慮が必要であり、このことが設計の複雑度を上げているという問題点があった。   For the purpose of reducing power consumption, most internal circuits of recent semiconductor integrated circuits are low voltage circuits. However, the conventional level shifter circuit requires a high-voltage power supply control circuit to generate the control signal (input signal C) for blocking the through current, and the high-voltage power supply control signal generated by the control circuit. It is necessary to route (input signal C). The need for a control circuit increases the overall circuit scale, and the parallel running of high-voltage power supply wiring and low-voltage power supply wiring is likely to cause malfunction due to charge sharing. The signal requires special considerations such as wiring away from the signal of the low-voltage power supply, which raises the problem of increasing the complexity of the design.

本発明の第1の視点によれば、第1電源系から電源が供給され、第1電源系の信号に基づいて、互いに論理反転した第1電源系の第1入力信号と第2入力信号と、を生成する入力回路部と、前記第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系から電源が供給され、前記第1入力信号が接続された第1入力端子と、前記第2入力信号が接続された第2入力端子と、前記第1入力端子と第2入力端子との電圧に基づいて前記第1、第2入力信号の電圧レベルを互いに論理反転した第2電源系の電圧レベルに変換して出力する第1出力端子及び第2出力端子と、を有する振幅変換回路部と、前記第1出力端子及び第2出力端子の電圧を低電圧系の信号に変換して第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号として前記第1入力端子及び第2入力端子に接続し、前記第1電源系の電源が供給されないときに、前記振幅変換回路部の論理を維持するフィードバック回路部と、を備えるレベルシフタ回路が提供される。   According to the first aspect of the present invention, power is supplied from the first power supply system, and the first input signal and the second input signal of the first power supply system are logically inverted from each other based on the signal of the first power supply system. , A first input terminal to which power is supplied from a second power supply system whose absolute value is higher than that of the first power supply system and to which the first input signal is connected, and the second power supply system. A voltage of the second power supply system in which the voltage levels of the first and second input signals are logically inverted from each other based on the voltage of the second input terminal to which the input signal is connected, and the first input terminal and the second input terminal. An amplitude conversion circuit unit having a first output terminal and a second output terminal for converting to a level and outputting the voltage; and converting the voltages of the first output terminal and the second output terminal into a low voltage system signal and The first input terminal and the second input signal as a feedback signal and a second feedback signal. Connected to the input terminal, when the power of the first power supply system is not supplied, a feedback circuit for maintaining the logic of the amplitude conversion circuit unit, a level shifter circuit comprising a are provided.

本発明の第2の視点によれば、第1電源系から電源が供給される内部回路と、前記第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系から電源が供給される入出力回路と、前記内部回路から第1電源系の信号を受けて前記第2電源系の信号に変換して前記入出力回路に伝えるレベルシフタ回路と、を備える半導体集積回路であって、前記レベルシフタ回路は、前記第1電源系から電源が供給され、前記内部回路から入力される信号に基づいて、互いに論理反転した第1電源系の第1入力信号と第2入力信号とを生成する入力回路部と、前記第2電源系から電源が供給され、前記第1入力信号が接続された第1入力端子と、前記第2入力信号が接続された第2入力端子と、前記第1入力端子と第2入力端子との電圧に基づいて前記第1入力信号、第2入力信号の電圧レベルを互いに論理反転した第2電源系の電圧レベルに変換して出力する第1出力端子と第2出力端子と、を有する振幅変換回路部と、前記第1出力端子及び第2出力端子の電圧を低電圧系の信号に変換して前記第1入力端子及び第2入力端子に伝え、前記第1電源系の電源が供給されないときに、前記振幅変換回路部の論理を維持するフィードバック回路部と、を有する半導体集積回路が提供される。   According to a second aspect of the present invention, an internal circuit to which power is supplied from a first power supply system and an input / output to which power is supplied from a second power supply system whose absolute value is higher than that of the first power supply system. A level shifter circuit that receives a first power supply system signal from the internal circuit, converts the first power supply system signal into the second power supply system signal, and transmits the signal to the input / output circuit, the level shifter circuit comprising: An input circuit section for generating a first input signal and a second input signal of the first power supply system that are logically inverted from each other based on a signal supplied with power from the first power supply system and input from the internal circuit; A first input terminal to which power is supplied from the second power supply system and to which the first input signal is connected; a second input terminal to which the second input signal is connected; and the first input terminal and the second input terminal. The first input signal based on the voltage with the input terminal; An amplitude conversion circuit unit having a first output terminal and a second output terminal for converting the voltage level of the two input signals into a voltage level of a second power supply system obtained by logically inverting each other, and outputting the first output terminal and the second output terminal 2 The voltage of the output terminal is converted into a low voltage system signal and transmitted to the first input terminal and the second input terminal, and the logic of the amplitude conversion circuit unit is maintained when the power of the first power supply system is not supplied. And a feedback circuit unit.

本発明の第3の視点によれば、第1電源系の回路が出力する互いに論理が反転した第1入力信号と第2入力信号とを第1入力端子と第2入力端子とに其々受けて、前記第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系の互いに論理が反転した第1出力信号と第2出力信号とを出力するレベルシフタ回路の制御方法であって、前記第1電源系の回路に電源が供給されていないときは、前記第1出力信号と第2出力信号との出力電圧に基づいて、前記第1入力端子及び第2入力端子に帰還する高出力インピーダンスの帰還系によりレベルシフタ回路の状態を維持し、前記帰還系が出力する電圧の絶対値が高い方の電圧を高々第1電源系の電源電圧程度の低電圧とすることにより、前記第1電源系の回路に電源が供給されレベルシフタ回路が動作しているときに前記帰還系と第1電源系の回路との間で貫通電流が流れないようにするレベルシフタ回路の制御方法が提供される。   According to the third aspect of the present invention, the first input terminal and the second input terminal receive the first input signal and the second input signal, which are output from the first power supply system circuit and whose logics are inverted, respectively. A control method for a level shifter circuit that outputs a first output signal and a second output signal of the second power supply system whose absolute values are higher than those of the first power supply system and whose logics are inverted from each other. When power is not supplied to the circuit of the power system, feedback of high output impedance that is fed back to the first input terminal and the second input terminal based on the output voltage of the first output signal and the second output signal The state of the level shifter circuit is maintained by the system, and the voltage having the higher absolute value of the voltage output from the feedback system is set to a voltage as low as the power supply voltage of the first power supply system at most. Power is supplied to the level shifter circuit. The feedback system and method of controlling a level shifter circuit to allow no through current flows between the circuit of the first power supply system is provided when you are.

本発明の第1の視点によれば、第1電源系の電源が供給されているか否かにかかわらず、振幅変換回路部の第1及び第2の出力端子電圧を低電圧系の信号に変換して、第1及び第2の入力端子に帰還するフィードバック回路部を備えているので、外部から制御信号を与えなくとも、第1電源系の電源が遮断された場合には、遮断前の状態を保持する動作が可能になる。しかも、出力端子電圧を低電圧系の信号に変換して入力端子に接続しているので、第1電源系の回路との間でリーク電流が流れないようにすることができる。   According to the first aspect of the present invention, the first and second output terminal voltages of the amplitude conversion circuit unit are converted into low voltage signals regardless of whether or not the power of the first power supply system is supplied. Since the feedback circuit unit that feeds back to the first and second input terminals is provided, when the power supply of the first power supply system is shut off without giving a control signal from the outside, the state before shutting down It is possible to hold the operation. In addition, since the output terminal voltage is converted into a low voltage system signal and connected to the input terminal, it is possible to prevent leakage current from flowing between the first power system circuit.

本発明の第2の視点によれば、第1電源系から電源が供給される内部回路と、より絶対値が高電圧である第2電源系から電源が供給される入出力回路と、内部回路の信号をレベル変換して入出力回路に伝えるレベルシフタ回路と、を備える半導体集積回路において、レベルシフタ回路は、制御信号を用いなくとも、内部回路の電源が遮断している場合には、貫通電流が流れないように状態を固定し、内部回路が動作しているときは、その信号を入出力回路に伝えることができる。   According to the second aspect of the present invention, an internal circuit to which power is supplied from a first power supply system, an input / output circuit to which power is supplied from a second power supply system having a higher absolute value, and an internal circuit In a semiconductor integrated circuit including a level shifter circuit that converts the level of the signal and transmits the level to the input / output circuit, the level shifter circuit does not use a control signal, and the through current is not generated when the power of the internal circuit is cut off. When the state is fixed so that it does not flow and the internal circuit is operating, the signal can be transmitted to the input / output circuit.

本発明の第3の視点によれば、第1電源系の回路に電源が供給されていないときは、出力信号の出力電圧に基づいて、入力端子に帰還し、レベルシフタ回路の状態を貫通電流が流れない状態で維持し、かつ、第1電源系の回路に電源が供給されているときにはレベルシフト動作を妨げないようにすることができる。第1電源系の回路に電源が供給されているか否かを示す制御信号を用いなくともレベルシフタ回路を制御することができる。   According to the third aspect of the present invention, when power is not supplied to the circuit of the first power supply system, feedback is made to the input terminal based on the output voltage of the output signal, and the state of the level shifter circuit is changed to the through current. The level shift operation can be prevented from being prevented when the power supply is supplied to the circuit of the first power supply system while maintaining no flow. The level shifter circuit can be controlled without using a control signal indicating whether power is supplied to the circuit of the first power supply system.

本発明の一実施形態によるレベルシフタ回路の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the level shifter circuit by one Embodiment of this invention. 図1記載のレベルシフタ回路の電圧変換動作と低電圧電源遮断時の動作を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing a voltage conversion operation of the level shifter circuit shown in FIG. 1 and an operation when a low voltage power supply is cut off. 本発明の一実施形態によるレベルシフタ回路の概念を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the concept of the level shifter circuit by one Embodiment of this invention. 別の実施形態による半導体集積回路のブロック図である。It is a block diagram of the semiconductor integrated circuit by another embodiment. 特許文献1記載の従来のレベルシフタ回路の回路構成図である。10 is a circuit configuration diagram of a conventional level shifter circuit described in Patent Document 1. FIG.

本発明の実施形態の概要について説明する。   An outline of an embodiment of the present invention will be described.

一例を図1、図3に示すように、一実施形態のレベルシフタ回路(100)は、第1電源系から電源(LVcc)が供給され、第1電源系の信号(A)に基づいて、互いに論理反転した第1電源系の第1入力信号(VL−;N101)と第2入力信号(VL+;N102)と、を生成する入力回路部(150)を備える。また、レベルシフタ回路(100)は、第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系から電源(HVcc)が供給され、第1入力信号(VL−;N101)が接続された第1入力端子と、第2入力信号(VL+;N102)が接続された第2入力端子と、第1入力端子と第2入力端子との電圧に基づいて第1、第2入力信号の電圧レベルを互いに論理反転した第2電源系の電圧レベルに変換して出力する第1出力端子(ノードN103)及び第2出力端子(ノードN104)と、を有する振幅変換回路部(130)を備える。さらに、レベルシフタ回路(100)は、第1出力端子及び第2出力端子の電圧(VH+とVH−;ノードN103とN104の電圧)を低電圧系の信号(VLL−とVLL+)に変換して第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号として第1入力端子(ノードN101)及び第2入力端子(ノードN102)に接続し、第1電源系の電源(LVcc)が供給されないときに、振幅変換回路部の論理を維持するフィードバック回路部(170)と、を備える。   As shown in FIG. 1 and FIG. 3 as an example, the level shifter circuit (100) of one embodiment is supplied with power (LVcc) from the first power supply system, and based on the signal (A) of the first power supply system, An input circuit section (150) for generating a first input signal (VL−; N101) and a second input signal (VL +; N102) of the first power supply system which is logically inverted is provided. The level shifter circuit (100) is supplied with power (HVcc) from a second power supply system whose absolute value is higher than that of the first power supply system, and is connected to the first input signal (VL−; N101). Based on the voltages of the input terminal, the second input terminal to which the second input signal (VL +; N102) is connected, and the first input terminal and the second input terminal, the voltage levels of the first and second input signals are mutually changed. An amplitude conversion circuit section (130) having a first output terminal (node N103) and a second output terminal (node N104) for converting to a voltage level of the logically inverted second power supply system and outputting the voltage level is provided. Further, the level shifter circuit (100) converts the voltages (VH + and VH−; voltages of the nodes N103 and N104) at the first output terminal and the second output terminal into low-voltage signals (VLL− and VLL +). When the first power supply system (LVcc) is not supplied and connected to the first input terminal (node N101) and the second input terminal (node N102) as one feedback signal and second feedback signal, And a feedback circuit unit (170) for maintaining logic.

フィードバック回路部(170)は、互いに論理反転した第2電源系の第1出力端子(ノードN103)及び第2出力端子(ノードN104)の電圧を第1電源系の動作時または遮断時にかかわらずレベルシフタ回路(100)に貫通電流の流れない低電圧信号に変換して第1入力端子(ノードN101)及び第2入力端子(ノードN102)に帰還しているので、レベルシフタ回路(100)の外部から第1電源系が動作しているか遮断しているかを示す制御信号を与えなくとも、レベルシフタ回路に貫通電流が流れることを防ぐことができる。   The feedback circuit unit (170) is a level shifter that applies the voltages of the first output terminal (node N103) and the second output terminal (node N104) of the second power supply system that are logically inverted to each other regardless of whether the first power supply system is operating or shut off. Since it is converted into a low voltage signal that does not flow through the circuit (100) and is fed back to the first input terminal (node N101) and the second input terminal (node N102), the second level shifter circuit (100) from the outside It is possible to prevent a through current from flowing through the level shifter circuit without giving a control signal indicating whether the single power supply system is operating or shut off.

フィードバック回路部(170)の出力インピーダンスは、入力回路部(150)に第1電源系が供給されているときの入力回路部(150)の出力インピーダンスより高いことが好ましい。振幅変換回路部(130)は、フィードバック回路部(170)の出力の如何にかかわらず、入力回路部(150)から入力する信号に基づいて動作する。   The output impedance of the feedback circuit unit (170) is preferably higher than the output impedance of the input circuit unit (150) when the first power supply system is supplied to the input circuit unit (150). The amplitude conversion circuit unit (130) operates based on a signal input from the input circuit unit (150) regardless of the output of the feedback circuit unit (170).

第1入力端子(ノードN101)は、第1入力信号と、フィードバック回路が出力する第1フィードバック信号と、に接続される。第2入力端子(ノードN102)は、第2入力信号と、フィードバック回路部(170)が出力する第2フィードバック信号と、に接続される。フィードバック回路部(170)が出力する第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号の出力インピーダンスは、入力回路部(150)が出力する第1入力信号及び第2入力信号の出力インピーダンスより高いことが好ましい。   The first input terminal (node N101) is connected to the first input signal and the first feedback signal output from the feedback circuit. The second input terminal (node N102) is connected to the second input signal and the second feedback signal output from the feedback circuit unit (170). The output impedances of the first feedback signal and the second feedback signal output from the feedback circuit unit (170) are preferably higher than the output impedances of the first input signal and the second input signal output from the input circuit unit (150).

第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号のうち、絶対値が高い方の電圧は、高々第1の電源系の電源電圧程度の低電圧であることが好ましい。第1の電源系が供給されているときに、入力回路部(150)とフィードバック回路部(170)との間で入力信号の切り替え時以外に常時電流が流れることを防ぐことができる。   Of the first feedback signal and the second feedback signal, the voltage having the higher absolute value is preferably as low as the power supply voltage of the first power supply system. When the first power supply system is supplied, it is possible to prevent a constant current from flowing between the input circuit unit (150) and the feedback circuit unit (170) except when the input signal is switched.

第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号のうち、絶対値の電圧が高い方の電圧は、フィードバック回路部(170)から第1電源系(LVcc)の回路へ流れ込む電流を十分抑制する程度に低電圧である。さらに、第1電源系(LVcc)の遮断時に第1フィードバック信号と第2フィードバック信号との電位差は、振幅変換回路部(130)の論理状態を維持するに十分な電位差があることが好ましい。   Of the first feedback signal and the second feedback signal, the voltage having the higher absolute value voltage is low enough to sufficiently suppress the current flowing from the feedback circuit unit (170) to the circuit of the first power supply system (LVcc). It is. Furthermore, it is preferable that the potential difference between the first feedback signal and the second feedback signal is sufficient to maintain the logic state of the amplitude conversion circuit unit (130) when the first power supply system (LVcc) is shut off.

フィードバック回路部(170)の出力は、第1電源系の回路である入力回路部(150)の出力とも接続されて振幅変換回路部(130)の入力端子(N101、N102)に接続されるが、フィードバック回路部(170)の出力電圧が、入力端子(N101、N102)に接続される第1電源系の回路の電源電圧より高いとフィードバック回路部の出力端子から入力端子(N101、N102)に接続される第1電源系の回路へ電流が流れる恐れがある。したがって、第1電源系の回路が動作している場合も、電源が遮断されている場合も、第1電源系の回路へ電流が流れ込まないような低電圧(接地電圧に近い電圧)であることが消費電流抑制の観点からは望ましい。また、第1電源系(LVcc)の遮断時に第1フィードバック信号と第2フィードバック信号との電位差が、振幅変換回路部(130)で増幅できる程度の電位差があれば、振幅変換回路部(130)が増幅して出力信号を低電圧信号に変換して帰還することにより、振幅変換回路部(130)の状態を維持することができる。   The output of the feedback circuit unit (170) is also connected to the output of the input circuit unit (150), which is a circuit of the first power supply system, and is connected to the input terminals (N101, N102) of the amplitude conversion circuit unit (130). When the output voltage of the feedback circuit unit (170) is higher than the power supply voltage of the circuit of the first power supply system connected to the input terminals (N101, N102), the output terminal of the feedback circuit unit to the input terminal (N101, N102). There is a risk of current flowing through the circuit of the first power supply system to be connected. Therefore, whether the first power supply circuit is operating or the power supply is shut off, the voltage must be low (a voltage close to the ground voltage) so that no current flows into the first power supply circuit. Is desirable from the viewpoint of current consumption suppression. If the potential difference between the first feedback signal and the second feedback signal is sufficient to be amplified by the amplitude conversion circuit unit (130) when the first power supply system (LVcc) is shut off, the amplitude conversion circuit unit (130). Is amplified, and the output signal is converted into a low voltage signal and fed back, so that the state of the amplitude conversion circuit section (130) can be maintained.

一例を図1に示すように、フィードバック回路部は、第1出力端子及び第2出力端子の出力電圧に基づいて、第1入力端子及び第2入力端子のうち、一方の入力端子に実質的に接地電圧を出力し、他方の入力端子に接地電圧よりは絶対値の高い低電圧を出力することが好ましい。   As shown in FIG. 1, the feedback circuit unit is substantially connected to one input terminal of the first input terminal and the second input terminal based on the output voltages of the first output terminal and the second output terminal. It is preferable to output a ground voltage and output a low voltage having an absolute value higher than the ground voltage to the other input terminal.

一例を図1に示すように、フィードバック回路部は、複数のトランジスタの縦積み構成を備え、第2電源系に接続されるトランジスタから少なくとも一つ以上のトランジスタのピンチオフによる電圧降下によって、入力するハイレベル電位を降下させる   As an example, as shown in FIG. 1, the feedback circuit unit includes a plurality of transistors in a stacked configuration, and a high voltage input due to a voltage drop caused by pinch-off of at least one transistor from the transistors connected to the second power supply system. Decrease level potential

一例を図1に示すように、フィードバック回路部(170)は、第1の電圧降下素子(1109)と、第2の電圧降下素子(1112)と、ゲートが第2出力端子(N104)に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が第1電圧降下素子(1109)と直列に第2電源系(HVcc)と第1入力端子(N101)との間に接続された第1のトランジスタ(1108)と、を含む。また、フィードバック回路部(170)は、ゲートが第1出力端子(N103)に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が接地と第1入力端子(N101)との間に接続された第2のトランジスタ(1110)と、を含む。さらに、フィードバック回路部(170)は、ゲートが第1出力端子(N103)に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が第2電圧降下素子(1112)と直列に第2電源系(HVcc)と第2入力端子(N102)との間に接続された第3のトランジスタ(1111)と、ゲートが第2出力端子(N104)に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が接地と第2入力端子(N102)との間に接続された第4のトランジスタ(1113)と、を含むものであってもよい。   As shown in FIG. 1, the feedback circuit unit (170) includes a first voltage drop element (1109), a second voltage drop element (1112), and a gate connected to the second output terminal (N104). A first transistor having a current path between the source and the drain connected in series with the first voltage drop element (1109) between the second power supply system (HVcc) and the first input terminal (N101). 1108). The feedback circuit unit (170) has a gate connected to the first output terminal (N103), and a current path between the source and the drain connected between the ground and the first input terminal (N101). Two transistors (1110). Further, the feedback circuit unit (170) has a gate connected to the first output terminal (N103), and a current path between the source and the drain is connected in series with the second voltage drop element (1112) in the second power supply system (HVcc). ) And the second input terminal (N102), the third transistor (1111) connected between the gate and the second output terminal (N104), the current path between the source and the drain is grounded And a fourth transistor (1113) connected between the second input terminal (N102).

一例を図1に示すように、第1及び第2の電圧降下素子は、其々ゲートがドレインに接続されドレインとソースとの間で電圧降下を生じさせる第5及び第6のトランジスタであり、第1乃至第6のトランジスタは、同一導電型の電界効果型トランジスタであることが好ましい。   As shown in FIG. 1, the first and second voltage drop elements are fifth and sixth transistors, respectively, whose gates are connected to the drain and cause a voltage drop between the drain and the source. The first to sixth transistors are preferably field effect transistors of the same conductivity type.

また、第2電源系(HVcc)と第1入力端子(N101)との間に第1のトランジスタ(1108)と直列に複数の電圧降下素子が接続され、第2電源系(HVcc)と第2入力端子(N102)との間に第3のトランジスタ(1111)と直列に複数の電圧降下素子が接続されているものであってもよい。フィードバック信号の電圧を大きく降下させる必要がある場合には、直列に複数の電圧降下素子を接続することにより降下させる電圧を大きくすることができる。   In addition, a plurality of voltage drop elements are connected in series with the first transistor (1108) between the second power supply system (HVcc) and the first input terminal (N101), and the second power supply system (HVcc) and the second input terminal (N101). A plurality of voltage drop elements may be connected in series with the third transistor (1111) between the input terminal (N102). When it is necessary to greatly reduce the voltage of the feedback signal, the voltage to be lowered can be increased by connecting a plurality of voltage drop elements in series.

一例を図4に示すように、一実施形態の半導体集積回路(200)は、第1電源系から電源(LVcc)が供給される内部回路(201)と、第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系から電源(HVcc)が供給される入出力回路(202)と、内部回路(201)から第1電源(LVcc)系の信号を受けて第2電源(HVcc)系の信号に変換して入出力回路(202)に伝えるレベルシフタ回路(100)と、を備える半導体集積回路(200)である。一例を図1、図3に示すように、レベルシフタ回路(100)は、第1電源系から電源(LVcc)が供給され、内部回路(201)から入力される信号に基づいて、互いに論理反転した第1電源系の第1入力信号と第2入力信号とを生成する入力回路部(150)を有する。また、レベルシフタ回路(100)は、第2電源系から電源(HVcc)が供給され、第1入力信号が接続された第1入力端子と、第2入力信号が接続された第2入力端子と、第1入力端子と第2入力端子との電圧に基づいて第1入力信号、第2入力信号の電圧レベルを互いに論理反転した第2電源系の電圧レベルに変換して出力する第1出力端子と第2出力端子と、を有する振幅変換回路部(130)を有する。さらに、第1出力端子及び第2出力端子の電圧を低電圧系の信号に変換して第1入力端子及び第2入力端子に伝え、第1電源系の電源が供給されないときに、振幅変換回路部(130)の論理を維持するフィードバック回路部(170)と、を有する。   As an example, as shown in FIG. 4, the semiconductor integrated circuit (200) of the embodiment has an internal circuit (201) to which power (LVcc) is supplied from the first power supply system and an absolute value higher than that of the first power supply system. An input / output circuit (202) to which power (HVcc) is supplied from a second power supply system, which is a voltage, and a second power supply (HVcc) system in response to a signal from the first power supply (LVcc) system from an internal circuit (201) The semiconductor integrated circuit (200) includes a level shifter circuit (100) that converts the signal into a signal and transmits the signal to the input / output circuit (202). As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the level shifter circuit (100) is supplied with power (LVcc) from the first power supply system and is logically inverted from each other based on a signal input from the internal circuit (201). An input circuit unit (150) for generating a first input signal and a second input signal of the first power supply system is provided. The level shifter circuit (100) is supplied with power (HVcc) from the second power supply system, and has a first input terminal to which the first input signal is connected, a second input terminal to which the second input signal is connected, A first output terminal for converting the voltage level of the first input signal and the second input signal into a voltage level of a second power supply system obtained by logically inverting each other based on the voltages of the first input terminal and the second input terminal; And an amplitude conversion circuit unit (130) having a second output terminal. Further, the voltage of the first output terminal and the second output terminal is converted into a low voltage system signal and transmitted to the first input terminal and the second input terminal, and when the power of the first power system is not supplied, the amplitude conversion circuit And a feedback circuit unit (170) that maintains the logic of the unit (130).

一実施形態のレベルシフタ回路の制御方法は、第1電源(LVcc)系の回路が出力する互いに論理が反転した第1入力信号と第2入力信号とを第1入力端子と第2入力端子とに其々受けて、第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源(HVcc)系の互いに論理が反転した第1出力信号と第2出力信号とを出力するレベルシフタ回路の制御方法である。また、上記制御方法は、第1電源系の回路に電源(LVcc)が供給されていないときは、第1出力信号と第2出力信号との出力電圧に基づいて、第1入力端子及び第2入力端子に帰還する高出力インピーダンスの帰還系によりレベルシフタ回路の状態を維持する。さらに、上記制御方法は、帰還系が出力する電圧の絶対値が高い方の電圧を高々第1電源系の電源電圧程度の低電圧とすることにより、第1電源系の回路に電源が供給されレベルシフタ回路が動作しているときに帰還系と第1電源系の回路との間で貫通電流が流れないようにする。   In one embodiment, a level shifter circuit control method uses a first input signal and a second input terminal, which are output from a first power supply (LVcc) circuit and whose logics are inverted to each other. Respectively, a method of controlling a level shifter circuit for outputting a first output signal and a second output signal of the second power supply (HVcc) system, whose absolute values are higher than those of the first power supply system, whose logics are inverted from each other. . In the above control method, when the power (LVcc) is not supplied to the circuit of the first power supply system, the first input terminal and the second output are based on the output voltages of the first output signal and the second output signal. The state of the level shifter circuit is maintained by a high output impedance feedback system that feeds back to the input terminal. Further, in the above control method, power is supplied to the circuit of the first power supply system by setting the voltage having the higher absolute value of the voltage output from the feedback system to a voltage as low as the power supply voltage of the first power supply system. A through current is prevented from flowing between the feedback system and the first power supply system circuit when the level shifter circuit is operating.

また、第1入力端子及び第2入力端子に接続される帰還系の出力インピーダンスは、第1入力信号及び第2入力信号より高インピーダンスに制御することが好ましい。第1電源系の回路に電源が供給されていないときは、帰還系によりレベルシフタ回路の状態を維持するとともに、動作時においても、第1入力信号及び第2入力信号より帰還系の出力インピーダンスが高インピーダンスであれば、入力信号に基づくレベルシフト動作を妨げることがない。したがって、第1電源系の回路の動作状態を示す制御信号を外部から与えなくとも、第1電源系の回路の動作状態に基づく制御を行うことができる。   Further, it is preferable that the output impedance of the feedback system connected to the first input terminal and the second input terminal is controlled to be higher than the first input signal and the second input signal. When power is not supplied to the circuit of the first power supply system, the state of the level shifter circuit is maintained by the feedback system, and the output impedance of the feedback system is higher than that of the first input signal and the second input signal even during operation. If it is impedance, the level shift operation based on the input signal is not hindered. Therefore, control based on the operation state of the first power supply system circuit can be performed without externally supplying a control signal indicating the operation state of the first power supply system circuit.

さらに、帰還系は、第1出力信号と第2出力信号のうち、絶対値が高い方の出力信号の電圧を、第1電源系の回路との間で電流が流れない程度の低電圧であって、かつ、第1入力端子と第2入力端子との電位差がレベルシフタ出力の論理を維持する程度の電位差が得られる電圧に変換し、第1出力信号と第2出力信号との出力電圧に基づいて、第1入力端子及び第2入力端子に帰還することが好ましい。   Further, the feedback system is such that the voltage of the output signal having the higher absolute value of the first output signal and the second output signal is low enough to prevent current from flowing between the first power supply circuit and the circuit. In addition, the potential difference between the first input terminal and the second input terminal is converted into a voltage that provides a potential difference that maintains the logic of the level shifter output, and is based on the output voltage between the first output signal and the second output signal. Thus, it is preferable to feed back to the first input terminal and the second input terminal.

なお、実施形態の概要は以上のとおりであるが、概要に付記した図面参照符号は専ら理解を助けるための例示であり、発明の範囲を図示の態様に限定することを意図するものではない。次に、具体的な実施形態について、図面を参照してより詳細に説明する。   The outline of the embodiment is as described above, but the drawing reference numerals attached to the outline are merely examples for facilitating understanding, and are not intended to limit the scope of the invention to the illustrated embodiment. Next, specific embodiments will be described in more detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図3は、第1の実施形態によるレベルシフタ回路100の機能ブロック図である。入力回路部150は、信号Aを入力し、信号VL+とVL−を出力する。信号Aは、低電圧電源LVccが供給されて動作する回路からの入力信号である。入力回路部150は、低電圧電源LVcc系の入力信号Aを波形整形して低電圧電源LVcc系の非反転信号VL+と反転信号VL−として出力する。入力回路部150には、電源として低電圧電源LVccと接地が接続される。非反転信号VL+と反転信号VL−は共にハイレベルがLVccレベル、ロウレベルが接地レベルの信号である。入力信号Aがハイレベルであると、非反転信号VL+はハイレベル、反転信号VL−はロウレベルを出力する。逆に、入力信号Aがロウレベルであると、非反転信号VL+はロウレベル、反転信号VL−はハイレベルを出力する。なお、低電圧電源LVccが遮断されると信号Aの電圧レベルは不定となり、入力回路部150自体にも電源が供給されないので、入力回路部150の出力信号である非反転信号VL+と反転信号VL−は共に出力ハイインピーダンス状態となる。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a functional block diagram of the level shifter circuit 100 according to the first embodiment. The input circuit unit 150 receives the signal A and outputs signals VL + and VL−. The signal A is an input signal from a circuit that operates by being supplied with the low voltage power supply LVcc. The input circuit unit 150 shapes the waveform of the input signal A of the low voltage power supply LVcc system, and outputs it as a non-inverted signal VL + and an inverted signal VL− of the low voltage power supply LVcc system. The input circuit unit 150 is connected to a low voltage power supply LVcc and a ground as a power supply. Both the non-inverted signal VL + and the inverted signal VL- are signals whose high level is LVcc level and whose low level is ground level. When the input signal A is at a high level, the non-inverted signal VL + outputs a high level and the inverted signal VL- outputs a low level. Conversely, when the input signal A is at a low level, the non-inverted signal VL + outputs a low level and the inverted signal VL- outputs a high level. When the low voltage power supply LVcc is cut off, the voltage level of the signal A becomes indefinite and no power is supplied to the input circuit unit 150 itself. Therefore, the non-inverted signal VL + and the inverted signal VL that are output signals of the input circuit unit 150 Both − are in the output high impedance state.

振幅変換回路部130は、入力回路部150が出力する低電圧電源LVcc系の非反転信号VL+と反転信号VL−とを入力し、信号の電圧振幅を変換して、高電圧電源HVcc系の非反転出力信号VH+と反転出力信号VH−を出力する。なお、反転信号VL−は振幅変換回路部130の第1入力端子、非反転信号VL+振幅変換回路部130の第2入力端子に接続され、非反転出力信号VH+は第1出力端子、反転出力信号VH−は第2出力端子からそれぞれ出力される。   The amplitude conversion circuit unit 130 inputs the low voltage power supply LVcc non-inverted signal VL + and the inverted signal VL− output from the input circuit unit 150, converts the voltage amplitude of the signal, and converts the high voltage power supply HVcc non-inverted signal. An inverted output signal VH + and an inverted output signal VH− are output. The inverted signal VL− is connected to the first input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130 and the second input terminal of the non-inverted signal VL + amplitude conversion circuit unit 130, and the non-inverted output signal VH + is the first output terminal and the inverted output signal. VH- is output from the second output terminal.

振幅変換回路部130には、電源として高電圧電源HVccと接地が接続される。高電圧電源HVccは低電圧電源LVccより接地に対して絶対値が高い電源電圧が供給される。振幅変換回路部130に対する入力信号である非反転信号VL+と反転信号VL−はハイレベルがLVccレベル、ロウレベルが接地レベルであるのに対して非反転出力信号VH+と反転出力信号VH−はハイレベルがHVccレベル、ロウレベルが接地レベルの信号である。すなわち、ハイレベルである入力信号のレベルLVccをHVccレベルまで引き上げてハイレベルの信号として出力する。ロウレベルは入力信号も出力信号も共に接地レベルである。   The amplitude conversion circuit unit 130 is connected to a high voltage power supply HVcc and the ground as a power supply. The high voltage power supply HVcc is supplied with a power supply voltage having an absolute value higher than that of the low voltage power supply LVcc. The non-inverted signal VL + and the inverted signal VL−, which are input signals to the amplitude conversion circuit unit 130, have a high level of LVcc and a low level of ground, whereas the non-inverted output signal VH + and inverted output signal VH− have a high level. Is a signal with the HVcc level and the low level with the ground level. That is, the high level input signal level LVcc is raised to the HVcc level and output as a high level signal. The low level is the ground level for both the input signal and the output signal.

振幅変換回路部130は、非反転信号VL+が反転信号VL−より高電圧(ハイレベル)であるときには、非反転出力信号VH+としてハイレベル、反転出力信号VH−としてロウレベルを出力する。逆に、非反転信号VL+が反転信号VL−より低電圧(ロウレベル)であるときには、非反転出力信号VH+としてロウレベル、反転出力信号VH−としてハイレベルを出力する。   When the non-inverted signal VL + is higher in voltage (high level) than the inverted signal VL−, the amplitude conversion circuit unit 130 outputs a high level as the non-inverted output signal VH + and a low level as the inverted output signal VH−. On the contrary, when the non-inverted signal VL + is at a lower voltage (low level) than the inverted signal VL−, the low level is output as the non-inverted output signal VH + and the high level is output as the inverted output signal VH−.

なお、振幅変換回路部130の出力信号VH+、VH−をさらに波形形成して外部に出力する必要がある場合には、振幅変換回路部130の出力信号VH+、VH−を受けてインバータ等により波形整形する波形整形部135を設けることができる。なお、波形整形部135は、インバータの段数等により非反転信号も反転信号も自由に外部へ出力することができる。図3では、出力信号VH−を反転してレベルシフタ出力信号Yとして、出力信号VH+を反転してレベルシフタ出力信号YBとして出力している。   When it is necessary to further form the output signals VH + and VH− of the amplitude conversion circuit unit 130 and output them to the outside, the output signals VH + and VH− of the amplitude conversion circuit unit 130 are received and the waveform is generated by an inverter or the like. A waveform shaping unit 135 for shaping can be provided. Note that the waveform shaping unit 135 can freely output a non-inverted signal and an inverted signal to the outside depending on the number of stages of inverters and the like. In FIG. 3, the output signal VH− is inverted and output as a level shifter output signal Y, and the output signal VH + is inverted and output as a level shifter output signal YB.

フィードバック回路部170は、振幅変換回路部130が、第1、第2出力端子から出力する非反転出力信号VH+と反転出力信号VH−とを入力し、低電圧系の信号に変換して振幅変換回路部130の第1、第2入力端子に出力する。なお、振幅変換回路部130の第1、第2入力端子には、入力回路部150の出力信号も接続されるが、フィードバック回路部170の出力信号は低電圧系の信号に変換されて出力されてフィードバック回路部170の出力から入力回路部150の出力へ定常的に電流が流れることを阻止することができる。   The feedback circuit unit 170 receives the non-inverted output signal VH + and the inverted output signal VH− output from the first and second output terminals by the amplitude conversion circuit unit 130, converts them into low-voltage signals, and performs amplitude conversion. Output to the first and second input terminals of the circuit unit 130. The output signal of the input circuit unit 150 is also connected to the first and second input terminals of the amplitude conversion circuit unit 130, but the output signal of the feedback circuit unit 170 is converted into a low-voltage signal and output. Thus, it is possible to prevent a constant current from flowing from the output of the feedback circuit unit 170 to the output of the input circuit unit 150.

フィードバック回路部170は、低電圧電源LVccが遮断され、入力回路部150に電源が供給されていないときは、振幅変換回路部130の出力信号を振幅変換回路部130の入力端子に帰還することにより入力回路部150の電源が遮断される前の振幅変換回路部130の論理を保持する。また、振幅変換回路部130の入力端子の状態が固定されるので、振幅変換回路部130に不要な貫通電流が流れることもない。   The feedback circuit unit 170 feeds back the output signal of the amplitude conversion circuit unit 130 to the input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130 when the low voltage power supply LVcc is cut off and no power is supplied to the input circuit unit 150. The logic of the amplitude conversion circuit unit 130 before the power supply of the input circuit unit 150 is cut off is held. Further, since the state of the input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130 is fixed, an unnecessary through current does not flow through the amplitude conversion circuit unit 130.

一方、入力回路部150に低電圧電源LVccが供給され、入力信号Aの論理に基づいて、入力回路部150が動作しているときは、入力回路部150の出力信号に基づいて振幅変換回路部130が動作するように、フィードバック回路部170の出力信号は、入力回路部150の出力信号より出力インピーダンスを高くしている。したがって、入力回路部150が動作しているときは、フィードバック回路部170の出力信号の論理にかかわらず、入力回路部150の出力信号に基づいて、振幅変換回路部130は動作する。   On the other hand, when the low voltage power supply LVcc is supplied to the input circuit unit 150 and the input circuit unit 150 is operating based on the logic of the input signal A, the amplitude conversion circuit unit is based on the output signal of the input circuit unit 150. The output signal of the feedback circuit unit 170 has a higher output impedance than the output signal of the input circuit unit 150 so that 130 operates. Therefore, when the input circuit unit 150 is operating, the amplitude conversion circuit unit 130 operates based on the output signal of the input circuit unit 150 regardless of the logic of the output signal of the feedback circuit unit 170.

次に、第1の実施形態の各機能ブロックの具体的な回路構成について説明する。図1は、第1の実施形態によるレベルシフタ回路100の回路構成図である。入力回路部150は、インバータ回路101、102を備える。レベルシフタ入力端子INから入力される低電圧電源LVccで動作する内部回路(低電圧回路:図示せず)からの信号Aは、インバータ回路101によって反転され、その出力はノードN101に接続される。また、ノードN101はインバータ回路102の入力に接続され、そのインバータ回路102の出力はノードN102に接続される。インバータ回路101、102は共に低電圧電源LVccから電源が供給される回路である。   Next, a specific circuit configuration of each functional block according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a level shifter circuit 100 according to the first embodiment. The input circuit unit 150 includes inverter circuits 101 and 102. A signal A from an internal circuit (low voltage circuit: not shown) operating from the low voltage power supply LVcc inputted from the level shifter input terminal IN is inverted by the inverter circuit 101 and its output is connected to the node N101. The node N101 is connected to the input of the inverter circuit 102, and the output of the inverter circuit 102 is connected to the node N102. Both inverter circuits 101 and 102 are circuits to which power is supplied from the low voltage power supply LVcc.

振幅回路変換部130は、Nチャネル型トランジスタ(以下、単にNchトランジスタと略す)103及び104、Pチャネル型トランジスタ(以下、単にPchトランジスタと略す)105及び106を備える。Nchトランジスタ、Pchトランジスタは好ましくは、MOSトランジスタを用いることができる。また、出力信号を外部へ出力する波形整形回路としてインバータ1107を備える。   The amplitude circuit converter 130 includes N-channel transistors (hereinafter simply referred to as Nch transistors) 103 and 104, and P-channel transistors (hereinafter simply referred to as Pch transistors) 105 and 106. As the Nch transistor and the Pch transistor, a MOS transistor can be preferably used. In addition, an inverter 1107 is provided as a waveform shaping circuit that outputs an output signal to the outside.

ノードN101は、振幅変換回路部130の第1入力端子であるNchトランジスタ103のゲートに接続される。Nchトランジスタ103のソースは接地され、ドレインは、ノードN103に接続される。ノードN103は振幅変換回路部130の第1出力端子となるノードである。また、Nchトランジスタ103のドレインは、Pchトランジスタ105のドレインとPchトランジスタ106のゲートに接続される。   The node N101 is connected to the gate of the Nch transistor 103 which is the first input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130. The source of the Nch transistor 103 is grounded, and the drain is connected to the node N103. The node N103 is a node serving as a first output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130. The drain of the Nch transistor 103 is connected to the drain of the Pch transistor 105 and the gate of the Pch transistor 106.

ノードN102は、振幅変換回路部130の第2入力端子であるNchトランジスタ104のゲートに接続される。Nchトランジスタ104のソースは接地され、Nchトランジスタ104のドレインは、ノードN104に接続される。ノードN104は振幅変換回路部130の第2出力端子となるノードである。また、Nchトランジスタ104のドレインは、Pchトランジスタ106のドレインとPchトランジスタ105のゲートに接続される。なお、Pchトランジスタ105とPchトランジスタ106のソースは共に高電圧系の電源HVccに接続される。インバータ1107は、ノードN104を入力として、出力がレベルシフタ回路出力信号Yとして外部に出力される。   The node N102 is connected to the gate of the Nch transistor 104 that is the second input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130. The source of Nch transistor 104 is grounded, and the drain of Nch transistor 104 is connected to node N104. The node N104 is a node that serves as the second output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130. The drain of the Nch transistor 104 is connected to the drain of the Pch transistor 106 and the gate of the Pch transistor 105. Note that the sources of the Pch transistor 105 and the Pch transistor 106 are both connected to a high-voltage power supply HVcc. The inverter 1107 receives the node N104 as an input, and an output is output to the outside as a level shifter circuit output signal Y.

図1に示す例では、フィードバック回路部170は、6つのNchトランジスタ1108、1109、1110、1111、1112、1113を備える。Nchトランジスタ1110のソースは接地に、ゲートは振幅変換回路部130の第1出力端子であるノードN103に接続される。Nchトランジスタ1110のドレインは、Nchトランジスタ1109のソースと共に振幅変換回路部130の第1入力端子であるノードN101に接続される。Nchトランジスタ1109のドレインとゲートはNchトランジスタ1108のソースに共通に接続される。Nchトランジスタ1108のドレインは高電圧電源HVccに接続され、ゲートは振幅変換回路部130の第2出力端子であるノードN104に接続される。   In the example illustrated in FIG. 1, the feedback circuit unit 170 includes six Nch transistors 1108, 1109, 1110, 1111, 1112, and 1113. The source of the Nch transistor 1110 is connected to the ground, and the gate is connected to the node N103 which is the first output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130. The drain of the Nch transistor 1110 is connected to the node N101 that is the first input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130 together with the source of the Nch transistor 1109. The drain and gate of Nch transistor 1109 are connected in common to the source of Nch transistor 1108. The drain of the Nch transistor 1108 is connected to the high voltage power supply HVcc, and the gate is connected to the node N104 which is the second output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130.

また、フィードバック回路部170のNchトランジスタ1113のソースは接地に、ゲートは振幅変換回路部130の第2出力端子であるノードN104に接続される。Nchトランジスタ1113のドレインは、Nchトランジスタ1112のソースと共に振幅変換回路部130の第2入力端子であるノードN102に接続される。Nchトランジスタ1112のドレインとゲートはNchトランジスタ1111のソースに共通に接続される。Nchトランジスタ1111のドレインは高電圧電源HVccに接続され、ゲートは振幅変換回路部130の第1出力端子であるノードN103に接続される。   Further, the source of the Nch transistor 1113 of the feedback circuit unit 170 is connected to the ground, and the gate is connected to the node N104 that is the second output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130. The drain of the Nch transistor 1113 is connected to the node N102 which is the second input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130 together with the source of the Nch transistor 1112. The drain and gate of the Nch transistor 1112 are commonly connected to the source of the Nch transistor 1111. The drain of the Nch transistor 1111 is connected to the high voltage power supply HVcc, and the gate is connected to the node N103 which is the first output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130.

上記Nchトランジスタ1108〜1110とNchトランジスタ1111〜1113は互いに対称な回路構成になっており、共に高電圧電源HVccと接地との間にソースとドレインが3段直列に接続されている。特に、高電圧電源HVccと振幅変換回路部130の第1入力端子であるノードN101との間にNchトランジスタ1108と1109のソースとドレインを直列に接続し、フィードバック回路部170が帰還回路として機能するときにNchトランジスタ1108と1109を介してハイレベルに駆動している。このことにより、第1入力端子にハイレベルを帰還するときの電圧を十分低い電圧とすることができる。すなわち、Nchトランジスタ1108、1109は、共にゲートとソース間の電位差が、Nchトランジスタの閾値以下になるとピンチオフし、ドレインとソースの間に電流が流れなくなる。したがって、Nchトランジスタ1108、1109によって振幅変換回路部130の第1入力端子であるノードN101に与える電圧は、高電圧電源HVccよりNchトランジスタの閾値2段分低い電圧(Nchトランジスタ1108、1109が共にピンチオフする電圧)より高い電圧になることはない。   The Nch transistors 1108 to 1110 and the Nch transistors 1111 to 1113 have symmetrical circuit configurations, and the source and drain are connected in series in three stages between the high voltage power supply HVcc and the ground. In particular, the sources and drains of the Nch transistors 1108 and 1109 are connected in series between the high voltage power supply HVcc and the node N101 which is the first input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130, and the feedback circuit unit 170 functions as a feedback circuit. Sometimes it is driven to a high level via Nch transistors 1108 and 1109. As a result, the voltage when the high level is fed back to the first input terminal can be made sufficiently low. That is, both the Nch transistors 1108 and 1109 are pinched off when the potential difference between the gate and the source is equal to or lower than the threshold value of the Nch transistor, and no current flows between the drain and the source. Therefore, the voltage applied to the node N101, which is the first input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130, by the Nch transistors 1108 and 1109 is lower than the high voltage power supply HVcc by two threshold levels of the Nch transistor (both Nch transistors 1108 and 1109 are pinched off). Higher voltage).

同様に、高電圧電源HVccと振幅変換回路部130の第2入力端子であるノードN102との間にNchトランジスタ1111と1112のソースとドレインを直列に接続し、フィードバック回路部170が帰還回路として機能するときにNchトランジスタ1111と1112を介してハイレベルに駆動している。このことにより、第2入力端子にハイレベルを与えるときの電圧を十分低い電圧とすることができる。すなわち、Nchトランジスタ1111、1112は、共にゲートとソース間の電位差が、Nchトランジスタの閾値以下になるとピンチオフし、ドレインとソースとの間に電流が流れなくなる。したがって、Nchトランジスタ1111、1112によって振幅変換回路部130の第2入力端子であるノードN102に与える電圧は、高電圧電源HVccよりNchトランジスタの閾値2段分低い電圧(Nchトランジスタ1111、1112が共にピンチオフする電圧)より高い電圧になることはない。   Similarly, the sources and drains of the Nch transistors 1111 and 1112 are connected in series between the high voltage power supply HVcc and the node N102 which is the second input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130, and the feedback circuit unit 170 functions as a feedback circuit. At this time, it is driven to a high level via Nch transistors 1111 and 1112. As a result, the voltage when applying a high level to the second input terminal can be made sufficiently low. That is, both the Nch transistors 1111 and 1112 are pinched off when the potential difference between the gate and the source becomes equal to or less than the threshold value of the Nch transistor, and no current flows between the drain and the source. Therefore, the voltage applied to the node N102 which is the second input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130 by the Nch transistors 1111 and 1112 is lower than the high voltage power supply HVcc by two threshold levels of the Nch transistor (both Nch transistors 1111 and 1112 are pinched off). Higher voltage).

図1に示す回路では、高電圧電源HVccと振幅変換回路部130の入力端子との間に2段直列に接続されたNchトランジスタを用いて入力端子に与えるハイレベル電圧を低電圧にしているが、直列に接続するトランジスタの段数を任意に変えることにより、入力端子に与えるハイレベル電圧を任意の低電圧とすることができる。また、トランジスタのチャネル幅やチャネル長を変えることによっても入力端子に与えるハイレベル電圧を制御することもできる。   In the circuit shown in FIG. 1, the high-level voltage applied to the input terminal is made low by using two-stage Nch transistors connected in series between the high-voltage power supply HVcc and the input terminal of the amplitude conversion circuit unit 130. By arbitrarily changing the number of stages of transistors connected in series, the high level voltage applied to the input terminal can be arbitrarily reduced. The high level voltage applied to the input terminal can also be controlled by changing the channel width or channel length of the transistor.

また、図1に示す第1の実施形態の回路を構成するNchトランジスタおよびPchトランジスタは、一例を示したものであり、同等の動作および特性を有する構成であれば、どちらを用いても良い。たとえば、高電圧系、低電圧系の電源を接地より低い負の電源電圧を用いる場合は、図1に示すNchトランジスタとPchトランジスタとを互いにすべて入れ替えることにより、図1に示す回路と同様な機能を負電源電圧を用いて実現することができる。この場合には、高電圧系の電源電圧は、動作しているときの低電圧系の電源電圧より低い(絶対値の高い)負の電源電圧が供給される。   Further, the Nch transistor and the Pch transistor constituting the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1 are only examples, and any of them may be used as long as they have the same operation and characteristics. For example, when using a negative power supply voltage lower than the ground for the high-voltage and low-voltage power supplies, the same functions as the circuit shown in FIG. 1 can be obtained by replacing all the Nch transistors and Pch transistors shown in FIG. Can be realized using a negative power supply voltage. In this case, the high-voltage power supply voltage is supplied with a negative power supply voltage lower (higher in absolute value) than the low-voltage power supply voltage during operation.

次に第1の実施形態について、図2のタイミングチャートを用いて動作を説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described using the timing chart of FIG.

図2は、図1に示す第1の実施形態によるレベルシフタ回路の電圧変換動作と低電圧電源遮断時の動作を示すタイミングチャートである。   FIG. 2 is a timing chart showing the voltage conversion operation of the level shifter circuit according to the first embodiment shown in FIG.

図2は、図1の回路における各ノードの波形を示しており、上から順に低電圧電源で動作する回路からの信号A(レベルシフタ入力端子IN)、ノードN101(振幅変換回路部130の第1入力端子)、ノードN102(振幅変換回路部130の第2入力端子)、ノードN103(振幅変換回路部130の第1出力端子)、ノードN104(振幅変換回路部130の第2出力端子)、レベルシフタ回路100全体の出力信号Y(レベルシフタ出力端子OUT)を示している。   FIG. 2 shows a waveform of each node in the circuit of FIG. 1. From the top, a signal A (level shifter input terminal IN) from a circuit operating with a low-voltage power supply and a node N101 (first of the amplitude conversion circuit unit 130) are shown. Input terminal), node N102 (second input terminal of amplitude conversion circuit unit 130), node N103 (first output terminal of amplitude conversion circuit unit 130), node N104 (second output terminal of amplitude conversion circuit unit 130), level shifter An output signal Y (level shifter output terminal OUT) of the entire circuit 100 is shown.

まず、タイミングT1にて入力端子INから入力する信号Aが低電圧電源LVccのハイレベルからロウレベルへ変化した場合、入力回路部150は、インバータ回路101の出力(ノードN101)が低電圧電源LVccのハイレベルとなり、インバータ回路102の出力(ノードN102)がロウレベルとなる。振幅変換回路部130は、第1入力端子であるノードN101に低電圧電源LVccのハイレベルが入力され、第2入力端子であるノードN102に接地レベルのロウレベルが入力されるので、Nchトランジスタ103はON状態に、Nchトランジスタ104はOFF状態に設定される。するとNchトランジスタ103のソースドレイン間に電流が流れるので振幅変換回路部130の第1出力端子であるノードN103の電圧は接地レベルへ向けて降下する。ノードN103の電圧が降下するとPchトランジスタ106がONし、ノードN104の電圧が上昇する。さらにノードN104の電圧上昇がPchトランジスタ105をOFFさせる。このようにして振幅変換回路部130は、第1出力端子であるノードN103がロウレベル、第2出力端子であるノードN104が高電圧電源HVccのハイレベルで安定した状態になる。また、インバータ1107を介してノードN104の論理が反転され、レベルシフタ回路出力信号Y(レベルシフタ出力端子OUT)からはロウレベルが出力される。   First, when the signal A input from the input terminal IN changes from the high level to the low level of the low voltage power supply LVcc at the timing T1, the input circuit unit 150 has the output of the inverter circuit 101 (node N101) of the low voltage power supply LVcc. It becomes high level, and the output (node N102) of the inverter circuit 102 becomes low level. In the amplitude conversion circuit unit 130, the high level of the low voltage power supply LVcc is input to the node N101 which is the first input terminal, and the low level of the ground level is input to the node N102 which is the second input terminal. In the ON state, the Nch transistor 104 is set in the OFF state. Then, since a current flows between the source and drain of the Nch transistor 103, the voltage of the node N103 which is the first output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130 drops toward the ground level. When the voltage at the node N103 decreases, the Pch transistor 106 is turned ON, and the voltage at the node N104 increases. Further, the voltage rise at the node N104 turns off the Pch transistor 105. In this way, the amplitude conversion circuit unit 130 is in a stable state with the node N103 as the first output terminal at the low level and the node N104 as the second output terminal at the high level of the high voltage power supply HVcc. Further, the logic of the node N104 is inverted via the inverter 1107, and a low level is output from the level shifter circuit output signal Y (level shifter output terminal OUT).

この状態では、フィードバック回路部170はNchトランジスタ1110、1111、1112がOFF状態、Nchトランジスタ1108、1109、1113がON状態になる。このとき、ノードN101は、入力回路部150(インバータ101)が出力する低電圧電源LVccのハイレベルとフィードバック回路部170が出力する高電圧電源HVccからNchトランジスタ1108と1109を介して供給されるハイレベルが競合することになる。しかし、フィードバック回路部170が出力するハイレベルは高電圧電源HVccから少なくともNchトランジスタ1108の閾値とNchトランジスタ1109の閾値の和だけ高電圧電源HVccより低い電圧がノードN101に供給されることになる。このフィードバック回路部170が出力するハイレベル電圧が、低電圧電源LVccとほぼ同電圧か、低電圧電源LVccより低い電圧ならば、入力回路部150(インバータ101)の出力とフィードバック回路部170との間にノードN101を介して定常的に電流が流れることはない。フィードバック回路部170がノードN101に出力するハイレベル電圧が入力回路部150(インバータ101)から出力するハイレベル電圧より低く、電位差があってもNchトランジスタ1109のゲートとソースとの電位差は閾値以下の電圧となるため、Nchトランジスタ1109はOFF状態となる。また、Nchトランジスタ1109が形成されているPウェルも低電位(たとえば接地電位)に接続されているのでノードN101に接続されるNchトランジスタ1109のソースとPウェルとのPN接合も逆バイアスされるので、PN接合の逆方向耐圧を超えない限りリーク電流が流れることもない。   In this state, in the feedback circuit unit 170, the Nch transistors 1110, 1111 and 1112 are turned off, and the Nch transistors 1108, 1109 and 1113 are turned on. At this time, the node N101 is supplied from the high level of the low voltage power supply LVcc output from the input circuit unit 150 (inverter 101) and the high voltage power supply HVcc output from the feedback circuit unit 170 through the Nch transistors 1108 and 1109. Levels will compete. However, the high level output from the feedback circuit unit 170 is supplied from the high voltage power supply HVcc to the node N101 by a voltage lower than the high voltage power supply HVcc by at least the sum of the threshold value of the Nch transistor 1108 and the threshold value of the Nch transistor 1109. If the high level voltage output from the feedback circuit unit 170 is substantially the same voltage as the low voltage power supply LVcc or lower than the low voltage power supply LVcc, the output of the input circuit unit 150 (inverter 101) and the feedback circuit unit 170 A current does not flow constantly through the node N101. The high level voltage output from the feedback circuit unit 170 to the node N101 is lower than the high level voltage output from the input circuit unit 150 (inverter 101), and the potential difference between the gate and the source of the Nch transistor 1109 is equal to or less than the threshold even if there is a potential difference. Since the voltage is applied, the Nch transistor 1109 is turned off. Further, since the P well in which Nch transistor 1109 is formed is also connected to a low potential (for example, ground potential), the PN junction between the source of Nch transistor 1109 connected to node N101 and the P well is also reverse-biased. As long as the reverse breakdown voltage of the PN junction is not exceeded, no leakage current flows.

次に、タイミングT2で入力端子INから入力する信号Aがロウレベルから低電圧電源LVccのハイレベルに移行した時の動作を説明する。   Next, an operation when the signal A input from the input terminal IN shifts from the low level to the high level of the low voltage power supply LVcc at the timing T2 will be described.

入力回路部150は、インバータ回路101の出力(ノードN101)がロウレベルとなり、インバータ回路102の出力(ノードN102)が低電圧電源LVccのハイレベルとなる。振幅変換回路部130は、第1入力端子であるノードN101にロウレベルが入力され、第2入力端子であるノードN102に低電圧電源LVccのハイレベルが入力されるので、Nchトランジスタ103はOFF状態に、Nchトランジスタ104はON状態に設定される。するとNchトランジスタ104のソースドレイン間に電流が流れるので振幅変換回路部130の第2出力端子であるノードN104の電圧は接地レベルへ向けて降下する。ノードN104の電圧が降下するとPchトランジスタ105がONし、ノードN103の電圧が上昇する。さらに、ノードN103の電圧上昇がPchトランジスタ106をOFFさせる。このようにして振幅変換回路部130は、第1出力端子であるノードN103が高電圧電源HVccのハイレベル、第2出力端子であるノードN104がロウレベルで安定した状態になる。インバータ1107を介してノードN104の論理が反転され、レベルシフタ回路出力信号Y(レベルシフタ出力端子OUT)からは高電圧電源HVccのハイレベルが出力される。   In the input circuit unit 150, the output of the inverter circuit 101 (node N101) becomes low level, and the output of the inverter circuit 102 (node N102) becomes high level of the low voltage power supply LVcc. In the amplitude conversion circuit unit 130, the low level is input to the node N101 which is the first input terminal, and the high level of the low voltage power supply LVcc is input to the node N102 which is the second input terminal, so that the Nch transistor 103 is turned off. The Nch transistor 104 is set to the ON state. Then, since a current flows between the source and drain of the Nch transistor 104, the voltage at the node N104, which is the second output terminal of the amplitude conversion circuit unit 130, drops toward the ground level. When the voltage at the node N104 drops, the Pch transistor 105 is turned on, and the voltage at the node N103 rises. Further, the voltage increase at the node N103 turns off the Pch transistor 106. In this way, in the amplitude conversion circuit unit 130, the node N103 as the first output terminal is in a stable state at the high level of the high voltage power supply HVcc, and the node N104 as the second output terminal is at the low level. The logic of the node N104 is inverted via the inverter 1107, and the high level of the high voltage power supply HVcc is output from the level shifter circuit output signal Y (level shifter output terminal OUT).

この状態では、フィードバック回路部170はNchトランジスタ1110、1111、1112がON状態、Nchトランジスタ1108、1109、1113がOFF状態になる。このとき、ノードN102は、入力回路部150(インバータ102)が出力する低電圧電源LVccのハイレベルとフィードバック回路部170が出力する高電圧電源HVccからNchトランジスタ1111と1112を介して供給されるハイレベルが競合することになる。しかし、フィードバック回路部170が出力するハイレベルは高電圧電源HVccから少なくともNchトランジスタ1111の閾値とNchトランジスタ1112の閾値の和だけ高電圧電源HVccより低い電圧がノードN102に供給されることになる。このフィードバック回路部170が出力するハイレベル電圧が、低電圧電源LVccとほぼ同電圧か、低電圧電源LVccより低い電圧ならば、入力回路部150(インバータ102)の出力とフィードバック回路部170との間にノードN102を介して定常的に電流が流れることはない。   In this state, in the feedback circuit unit 170, the Nch transistors 1110, 1111 and 1112 are turned on, and the Nch transistors 1108, 1109 and 1113 are turned off. At this time, the node N102 is supplied through the Nch transistors 1111 and 1112 from the high level of the low voltage power supply LVcc output from the input circuit section 150 (inverter 102) and the high voltage power supply HVcc output from the feedback circuit section 170. Levels will compete. However, the high level output from the feedback circuit unit 170 is supplied from the high voltage power supply HVcc to the node N102 by a voltage lower than the high voltage power supply HVcc by at least the sum of the threshold value of the Nch transistor 1111 and the threshold value of the Nch transistor 1112. If the high level voltage output from the feedback circuit unit 170 is substantially the same voltage as the low voltage power supply LVcc or a voltage lower than the low voltage power supply LVcc, the output of the input circuit unit 150 (inverter 102) and the feedback circuit unit 170 There is no steady current flow through the node N102 therebetween.

以上、ここまでは通常のレベルシフタの動作である。次にタイミングT3で低電圧電源LVccを遮断した場合の動作を説明する。   Up to here, the operation of a normal level shifter has been described. Next, the operation when the low voltage power supply LVcc is shut off at timing T3 will be described.

低電圧電源LVccが遮断されると、入力回路部150には電源が供給されなくなり、インバータ回路101、102の出力(ノードN101、N102)は不安定な電位になってしまう。しかしながら、Nchトランジスタ1111、1112、1110がONしていることにより、ノードN101、N102の電位は状態を保持したまま、それぞれロウレベル、ハイレベルで安定する。この結果、振幅変換回路130の状態が保持され、レベルシフタ出力端子OUTは高電圧のハイレベルを安定してレベルシフタ回路出力Yとして出力し続ける。   When the low voltage power supply LVcc is cut off, power is not supplied to the input circuit unit 150, and the outputs (nodes N101 and N102) of the inverter circuits 101 and 102 become unstable potentials. However, since the Nch transistors 1111, 1112, and 1110 are ON, the potentials of the nodes N101 and N102 are stabilized at the low level and the high level, respectively, while maintaining the state. As a result, the state of the amplitude conversion circuit 130 is maintained, and the level shifter output terminal OUT continues to stably output the high level of the high voltage as the level shifter circuit output Y.

また、第1の実施形態において、図2のタイミングチャートには示していないが、上述の説明と同様の動作によりロウ出力電圧変換時もロウ出力を安定して行うことができる。   Further, in the first embodiment, although not shown in the timing chart of FIG. 2, the low output can be stably performed even during the low output voltage conversion by the same operation as described above.

また、第1の実施形態において、フィードバック回路部170を構成する複数のNchトランジスタは、入力回路部150を構成するインバータ回路101や102よりもドライブ能力を弱めておく。これにより、通常動作時は入力信号Aの変化を受けた入力回路部150の出力信号の変化が、フィードバック回路部170の出力電圧を反転させて、振幅変換回路130に伝わり、レベルシフト動作を行うことが出来る。   In the first embodiment, the plurality of Nch transistors constituting the feedback circuit unit 170 have a driving capability weaker than that of the inverter circuits 101 and 102 constituting the input circuit unit 150. Thus, during normal operation, the change in the output signal of the input circuit unit 150 that has received the change in the input signal A inverts the output voltage of the feedback circuit unit 170 and is transmitted to the amplitude conversion circuit 130 to perform the level shift operation. I can do it.

第1の実施形態では、高電圧電源HVccで動作する振幅変換回路部130の出力端子(ノードN103とN104)から入力端子(ノードN101とN102)へ、フィードバック回路部170を介してフィードバック(正帰還)している。具体的にはロウレベルはNchトランジスタ1110と1113を介してフィードバックし、またハイレベルはNchトランジスタ1108、1109の縦積み2段構成と、同じくNchトランジスタ1111、1112の縦積み2段構成を介してフィードバックしている。このフィードバック回路部170の作用によって、低電圧電源LVccで動作する入力回路部150の電源が遮断された場合でも、入力回路部150からの不定状態を振幅変換回路部130に影響を与えないようにすることができ、不要な貫通電流の発生を阻止し、レベルシフタ回路100からの出力を、低電圧電源を遮断する直前の値に保持することができる。   In the first embodiment, feedback (positive feedback) from the output terminals (nodes N103 and N104) of the amplitude conversion circuit unit 130 operated by the high voltage power supply HVcc to the input terminals (nodes N101 and N102) via the feedback circuit unit 170. )doing. Specifically, the low level is fed back through Nch transistors 1110 and 1113, and the high level is fed back through a two-stage configuration of Nch transistors 1108 and 1109 and a two-stage configuration of Nch transistors 1111 and 1112. doing. Due to the action of the feedback circuit unit 170, even when the power supply of the input circuit unit 150 operating with the low voltage power supply LVcc is cut off, the indefinite state from the input circuit unit 150 is not affected to the amplitude conversion circuit unit 130. It is possible to prevent generation of unnecessary through current, and to maintain the output from the level shifter circuit 100 at a value immediately before the low voltage power supply is cut off.

また、ノードN101、ノードN102において、フィードバック回路部170のNchトランジスタ1108、1109の縦積み2段構成と、同じくNchトランジスタ1111、1112の縦積み2段構成のピンチオフによって高電圧電源HVccから電圧降下した電位と、入力回路部150の出力の低電圧電源LVccのハイレベルがほぼ同じ電位になるようにすれば、ノードN101、ノードN102に無用な電流が流れることなく通常動作を行うことが出来る。   In addition, at the node N101 and the node N102, the voltage drop from the high voltage power supply HVcc is caused by the pinch-off of the two-stage configuration of the Nch transistors 1108 and 1109 in the feedback circuit unit 170 and the two-stage configuration of the Nch transistors 1111 and 1112. If the potential and the high level of the low-voltage power supply LVcc of the output of the input circuit section 150 are set to substantially the same potential, normal operation can be performed without any unnecessary current flowing through the nodes N101 and N102.

さらに、フィードバック回路部170がノードN101またはノードN102に出力するハイレベルは、低電圧電源LVccより低くても、Nchトランジスタ1109または
Nchトランジスタ1112がOFF状態となるため定常的に電流が流れることはない。低電圧電源LVccから流れこむ電流によりNchトランジスタ1109またはNchトランジスタ1112のソース電位が上昇すれば、Nchトランジスタのゲートソース間電圧がOFF状態となるようにバイアスされるためである。
Further, even if the high level output from the feedback circuit unit 170 to the node N101 or the node N102 is lower than the low voltage power supply LVcc, the Nch transistor 1109 or the Nch transistor 1112 is turned off, so that no current flows constantly. . This is because when the source potential of the Nch transistor 1109 or the Nch transistor 1112 is increased by the current flowing from the low voltage power supply LVcc, the gate-source voltage of the Nch transistor is biased to be in an OFF state.

また、入力回路部150の低電圧電源LVccが遮断されているときに、フィードバック回路部170がノードN101又はN102に出力するハイレベルが、入力回路部150のインバータ回路(101または102)の図示しないPchトランジスタのドレインからNウェルを介して低電圧電源LVccに電流が流れ、これがさらに接地へとリーク電流が流れることも考えられる。このリーク電流がもし問題になるレベルであれば、フィードバック回路部170がノードN101又はN102に出力するハイレベルの電圧を低電圧電源LVccよりさらに低い電圧とすることもできる。フィードバック回路部170が出力するハイレベルの電圧が低ければ、電源が遮断されている入力回路部150へと流れ込むリーク電流をより小さくできるからである。また、振幅変換回路部130は入力端子であるノードN101、N102に与えるハイレベルの電圧がNchトランジスタ103、104の閾値以上の電圧であれば、振幅変換回路部130の増幅作用により、出力端子であるノードN103、N104を十分なハイレベルとロウレベルに駆動し、状態を維持することができる。したがって、ノードN101、N102に与える電圧がNchトランジスタ103、104の閾値以上の電圧であれば、フィードバック回路部170が出力するハイレベルの電圧を低くすることができる。   Further, when the low voltage power supply LVcc of the input circuit unit 150 is cut off, the high level output from the feedback circuit unit 170 to the node N101 or N102 is not shown in the inverter circuit (101 or 102) of the input circuit unit 150. It is also conceivable that a current flows from the drain of the Pch transistor to the low voltage power supply LVcc through the N well, which further leaks to the ground. If the leakage current is at a problem level, the high level voltage output from the feedback circuit unit 170 to the node N101 or N102 can be set to a voltage lower than that of the low voltage power supply LVcc. This is because if the high-level voltage output from the feedback circuit unit 170 is low, the leakage current flowing into the input circuit unit 150 where the power is cut off can be further reduced. In addition, if the high-level voltage applied to the nodes N101 and N102 which are input terminals is a voltage equal to or higher than the threshold value of the Nch transistors 103 and 104, the amplitude conversion circuit unit 130 is connected to the output terminal by the amplification function of the amplitude conversion circuit unit 130. A certain node N103, N104 can be driven to a sufficiently high level and low level to maintain the state. Therefore, if the voltage applied to the nodes N101 and N102 is equal to or higher than the threshold value of the Nch transistors 103 and 104, the high level voltage output from the feedback circuit unit 170 can be lowered.

これらのことにより、特許文献1記載のような従来技術では必要であった低電圧電源遮断時に貫通電流を遮断するための付加回路が減少し、レベルシフタ回路の回路規模が小さくなるという効果が得られる。   As a result, the additional circuit for interrupting the through current when the low-voltage power supply is interrupted, which is necessary in the prior art as described in Patent Document 1, is reduced, and the effect of reducing the circuit scale of the level shifter circuit can be obtained. .

また、上記実施形態に示すように電源遮断の制御信号を使う必要がないため、従来技術で問題であった高電圧制御信号の引き回しが不要となり、レベルシフタを持つ半導体集積回路の回路規模が小さくなるという効果も得られる。   In addition, since it is not necessary to use a power-off control signal as shown in the above embodiment, it is not necessary to route a high-voltage control signal, which is a problem in the prior art, and the circuit scale of a semiconductor integrated circuit having a level shifter is reduced. The effect is also obtained.

[第2の実施形態]
図4は、第2の実施形態による半導体集積回路のブロック図である。図4に示す第2の実施形態による半導体集積回路200は、第1の実施形態のレベルシフタ回路100を半導体集積回路200の内部に用いた実施形態である。言い換えるならば、第2の実施形態は第1の実施形態の一つの応用例である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram of a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment. A semiconductor integrated circuit 200 according to the second embodiment shown in FIG. 4 is an embodiment in which the level shifter circuit 100 of the first embodiment is used inside the semiconductor integrated circuit 200. In other words, the second embodiment is an application example of the first embodiment.

半導体集積回路200は内部回路201と内部回路201と外部との間で入出力動作を行う入出力回路202を備える。内部回路201には電源電圧を低電圧化して、より微細な回路を用いることができるように低い電源電圧である低電圧電源LVccが供給される。また、外部との間で入出力動作を行う入出力回路202には、外部回路とのインターフェースのためより高い電源電圧である高電圧電源HVccが供給される。さらに、低電圧電源LVccで動作する内部回路201が出力する低電圧電源LVcc系の論理信号を高電圧電源HVcc系の論理信号に振幅変換して入出力回路202に伝える第1の実施形態のレベルシフタ回路100が内部回路201と入出力回路202との間に設けられている。   The semiconductor integrated circuit 200 includes an internal circuit 201 and an input / output circuit 202 that performs input / output operations between the internal circuit 201 and the outside. The internal circuit 201 is supplied with a low voltage power supply LVcc, which is a low power supply voltage, so that the power supply voltage can be lowered and a finer circuit can be used. Further, the high voltage power supply HVcc, which is a higher power supply voltage, is supplied to the input / output circuit 202 that performs input / output operations with the outside for the purpose of interfacing with the external circuit. The level shifter of the first embodiment further converts the amplitude of a low-voltage power supply LVcc logic signal output from the internal circuit 201 operating with the low-voltage power supply LVcc into a high-voltage power supply HVcc logic signal and transmits it to the input / output circuit 202. The circuit 100 is provided between the internal circuit 201 and the input / output circuit 202.

電源供給回路203は、接地端子を含む電源端子205から供給される電源をそのまま入出力回路202に高電圧電源HVccとして供給する。また、電源供給回路203は図示しない内部電圧生成回路を備え、電源端子205から供給される電源電圧を降圧して低電圧電源LVccを生成し、内部回路201へ供給する。また、入出力回路202には入出力端子204が接続され、入出力端子204を介して外部との間でデータの入出力を行う。なお、内部回路201から入出力回路202に出力される信号はレベルシフタ回路100を介して信号の出力を行うが、入出力回路202から内部回路201へ入力される信号は、レベルシフタ回路等を介さず、直接入出力回路202から内部回路201へ信号が接続される。   The power supply circuit 203 supplies the power supplied from the power supply terminal 205 including the ground terminal to the input / output circuit 202 as it is as the high voltage power supply HVcc. In addition, the power supply circuit 203 includes an internal voltage generation circuit (not shown), reduces the power supply voltage supplied from the power supply terminal 205 to generate a low voltage power supply LVcc, and supplies the low voltage power supply LVcc to the internal circuit 201. An input / output terminal 204 is connected to the input / output circuit 202, and data is input / output to / from the outside via the input / output terminal 204. A signal output from the internal circuit 201 to the input / output circuit 202 is output via the level shifter circuit 100, but a signal input from the input / output circuit 202 to the internal circuit 201 does not pass through the level shifter circuit or the like. The signal is directly connected from the input / output circuit 202 to the internal circuit 201.

なお、図4では模式的に内部回路201をひとつのものとして示しているが、実際の半導体集積回路では、内部回路201を複数のブロックに分け、ブロック毎に電源を管理し、内部回路201の複数のブロックのうち使用しないブロックへ供給される電源は遮断される。このような場合、レベルシフタ回路100は内部回路201からの制御信号による制御を必要とせず、対応する内部回路201のブロックの電源が遮断されていれば、フィードバック回路により入力端子の状態を電流が流れない安定した状態に保ち、レベルシフタ回路100の出力の状態を保つ。一方、対応する内部回路201のブロックに電源が供給され、動作している場合には、フィードバック回路は内部回路201からレベルシフタ回路100に入力される信号のレベルシフト動作を妨げることがない。   In FIG. 4, the internal circuit 201 is schematically shown as one. However, in an actual semiconductor integrated circuit, the internal circuit 201 is divided into a plurality of blocks, and the power source is managed for each block. The power supplied to the unused block among the plurality of blocks is shut off. In such a case, the level shifter circuit 100 does not need to be controlled by the control signal from the internal circuit 201, and if the power of the block of the corresponding internal circuit 201 is cut off, the current flows through the state of the input terminal by the feedback circuit. The output state of the level shifter circuit 100 is maintained in a stable state. On the other hand, when power is supplied to the corresponding block of the internal circuit 201 and the block is operating, the feedback circuit does not hinder the level shift operation of the signal input from the internal circuit 201 to the level shifter circuit 100.

本発明の全開示(特許請求の範囲及び図面を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施例ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の特許請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、特許請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   Within the scope of the entire disclosure (including claims and drawings) of the present invention, the examples and the examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. Further, various combinations or selections of various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or example, each element of each drawing, etc.) within the scope of the claims of the present invention. Is possible. That is, the present invention naturally includes various modifications and changes that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the drawings, and the technical idea.

100:レベルシフタ回路
101、102:低電圧電源で動作するインバータ
103、104、110、112、113、114、1108、1109、1110、1111、1112、1113:Nchトランジスタ
105、106、109、111、115:Pchトランジスタ
107、108、116、117、1107:高電圧電源で動作するインバータ
130:振幅変換回路部
135:波形整形部
140:出力回路部
150:入力回路部
170:フィードバック回路部
200:半導体集積回路
201:内部回路
202:入出力回路
203:電源供給回路
204:入出力端子
205:電源端子
N101、N102、N103、N104:回路接続ノード
LVcc:低電圧系(第1電源系)電源
HVcc:高電圧系(第2電源系)電源
IN:レベルシフタ入力端子
OUT:レベルシフタ出力端子
A:低電圧電源で動作する回路からの信号
C:電源遮断時にLレベルに設定する信号
Y:レベルシフタ回路出力
100: Level shifter circuit 101, 102: Inverter 103, 104, 110, 112, 113, 114, 1108, 1109, 1110, 1111, 1112, 1113: Nch transistor 105, 106, 109, 111, 115 : Pch transistors 107, 108, 116, 117, 1107: Inverter operating with high voltage power supply 130: Amplitude conversion circuit unit 135: Waveform shaping unit 140: Output circuit unit 150: Input circuit unit 170: Feedback circuit unit 200: Semiconductor integrated Circuit 201: Internal circuit 202: Input / output circuit 203: Power supply circuit 204: Input / output terminal 205: Power supply terminal N101, N102, N103, N104: Circuit connection node LVcc: Low voltage system (first power supply system) power supply HVcc: High Voltage system (second Source system) Power IN: level shifter input terminal OUT: level shifter output A: signal from a circuit operating at a low voltage power supply C: signal set at L level at the time of power shutoff Y: a level shifter circuit output

Claims (14)

第1電源系から電源が供給され、第1電源系の信号に基づいて、互いに論理反転した第1電源系の第1入力信号と第2入力信号と、を生成する入力回路部と、
前記第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系から電源が供給され、前記第1入力信号が接続された第1入力端子と、前記第2入力信号が接続された第2入力端子と、前記第1入力端子と第2入力端子との電圧に基づいて前記第1、第2入力信号の電圧レベルを互いに論理反転した第2電源系の電圧レベルに変換して出力する第1出力端子及び第2出力端子と、を有する振幅変換回路部と、
前記第1出力端子及び第2出力端子の電圧を低電圧系の信号に変換して第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号として前記第1入力端子及び第2入力端子に接続し、前記第1電源系の電源が供給されないときに、前記振幅変換回路部の論理を維持するフィードバック回路部と、
を備えることを特徴とするレベルシフタ回路。
An input circuit unit that is supplied with power from the first power supply system and generates a first input signal and a second input signal of the first power supply system that are logically inverted from each other based on a signal of the first power supply system;
A power is supplied from a second power supply system whose absolute value is higher than that of the first power supply system, a first input terminal to which the first input signal is connected, and a second input to which the second input signal is connected. A voltage level of the first and second input signals is converted to a voltage level of a second power supply system obtained by logically inverting the first and second input signals based on the voltage of the terminal and the first and second input terminals, and is output. An amplitude conversion circuit unit having an output terminal and a second output terminal;
The voltage of the first output terminal and the second output terminal is converted into a low voltage system signal and connected to the first input terminal and the second input terminal as the first feedback signal and the second feedback signal, and the first power supply A feedback circuit unit that maintains the logic of the amplitude conversion circuit unit when the system power is not supplied;
A level shifter circuit comprising:
前記フィードバック回路部の出力インピーダンスは、前記入力回路部に第1電源系が供給されているときの前記入力回路部の出力インピーダンスより高いことを特徴とする請求項1記載のレベルシフタ回路。   2. The level shifter circuit according to claim 1, wherein an output impedance of the feedback circuit unit is higher than an output impedance of the input circuit unit when a first power supply system is supplied to the input circuit unit. 前記第1入力端子は、前記第1入力信号と、前記フィードバック回路部が出力する第1フィードバック信号と、に接続され、
前記第2入力端子は、前記第2入力信号と、前記フィードバック回路部が出力する第2フィードバック信号と、に接続され、
前記フィードバック回路部が出力する第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号の出力インピーダンスは、前記入力回路部が出力する第1入力信号及び第2入力信号の出力インピーダンスより高いことを特徴とする請求項1又は2記載のレベルシフタ回路。
The first input terminal is connected to the first input signal and a first feedback signal output from the feedback circuit unit;
The second input terminal is connected to the second input signal and a second feedback signal output from the feedback circuit unit,
The output impedance of the first feedback signal and the second feedback signal output from the feedback circuit unit is higher than the output impedance of the first input signal and the second input signal output from the input circuit unit. Or the level shifter circuit of 2 description.
前記第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号のうち、絶対値が高い方の電圧は、高々前記第1の電源系の電源電圧程度の低電圧であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載のレベルシフタ回路。   4. The voltage having a higher absolute value of the first feedback signal and the second feedback signal is a low voltage at most about the power supply voltage of the first power supply system. The level shifter circuit according to claim 1. 前記第1フィードバック信号及び第2フィードバック信号のうち、絶対値の電圧が高い方の電圧は、前記フィードバック回路部から第1電源系の回路へ流れ込む電流を十分抑制する程度に低電圧であり、かつ、第1電源系の遮断時に前記第1フィードバック信号と第2フィードバック信号との電位差は、前記振幅変換回路部の論理状態を維持するに十分な電位差があることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載のレベルシフタ回路。   Of the first feedback signal and the second feedback signal, the voltage having the higher absolute value voltage is low enough to sufficiently suppress the current flowing from the feedback circuit unit to the circuit of the first power supply system, and 5. The potential difference between the first feedback signal and the second feedback signal when the first power supply system is shut off has a potential difference sufficient to maintain the logic state of the amplitude conversion circuit unit. The level shifter circuit according to claim 1. 前記フィードバック回路部は、
前記第1出力端子及び第2出力端子の出力電圧に基づいて、第1入力端子及び第2入力端子のうち、一方の入力端子に実質的に接地電圧を出力し、他方の入力端子に接地電圧よりは絶対値の高い低電圧を出力することを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載のレベルシフタ回路。
The feedback circuit unit includes:
Based on the output voltages of the first output terminal and the second output terminal, a ground voltage is substantially output to one input terminal of the first input terminal and the second input terminal, and a ground voltage is applied to the other input terminal. 6. The level shifter circuit according to claim 1, wherein a low voltage having a higher absolute value is output.
前記フィードバック回路部は、複数のトランジスタの縦積み構成を備え、第2電源系に接続されるトランジスタから少なくとも一つ以上のトランジスタのピンチオフによる電圧降下によって、入力するハイレベル電位を降下させることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載のレベルシフタ回路。   The feedback circuit unit has a vertically stacked configuration of a plurality of transistors, and lowers an input high-level potential by a voltage drop due to pinch-off of at least one transistor from a transistor connected to the second power supply system. The level shifter circuit according to any one of claims 1 to 6. 前記フィードバック回路部は、
第1の電圧降下素子と、
第2の電圧降下素子と、
ゲートが前記第2出力端子に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が前記第1電圧降下素子と直列に前記第2電源系と前記第1入力端子との間に接続された第1のトランジスタと、
ゲートが前記第1出力端子に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が接地と前記第1入力端子との間に接続された第2のトランジスタと、
ゲートが前記第1出力端子に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が前記第2電圧降下素子と直列に前記第2電源系と前記第2入力端子との間に接続された第3のトランジスタと、
ゲートが前記第2出力端子に接続され、ソースとドレインとの間の電流路が接地と前記第2入力端子との間に接続された第4のトランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項請求項1乃至7いずれか1項記載のレベルシフタ回路。
The feedback circuit unit includes:
A first voltage drop element;
A second voltage drop element;
A first gate connected to the second output terminal, and a current path between the source and drain connected in series with the first voltage drop element between the second power supply system and the first input terminal. Transistors
A second transistor having a gate connected to the first output terminal and a current path between a source and a drain connected between ground and the first input terminal;
A third gate is connected to the first output terminal, and a current path between the source and the drain is connected in series with the second voltage drop element between the second power supply system and the second input terminal. Transistors
A fourth transistor having a gate connected to the second output terminal and a current path between a source and a drain connected between ground and the second input terminal;
8. The level shifter circuit according to claim 1, further comprising:
前記第1及び第2の電圧降下素子は、其々ゲートがドレインに接続されドレインとソースとの間で電圧降下を生じさせる第5及び第6のトランジスタであり、
前記第1乃至第6のトランジスタは、同一導電型の電界効果型トランジスタであることを特徴とする請求項8記載のレベルシフタ回路。
The first and second voltage drop elements are fifth and sixth transistors, respectively, whose gates are connected to the drain and cause a voltage drop between the drain and the source,
9. The level shifter circuit according to claim 8, wherein the first to sixth transistors are field effect transistors of the same conductivity type.
前記第2電源系と前記第1入力端子との間に第1のトランジスタと直列に複数の電圧降下素子が接続され、
前記第2電源系と前記第2入力端子との間に第3のトランジスタと直列に複数の電圧降下素子が接続されていることを特徴とする請求項8又は9記載のレベルシフタ回路。
A plurality of voltage drop elements are connected in series with the first transistor between the second power supply system and the first input terminal,
10. The level shifter circuit according to claim 8, wherein a plurality of voltage drop elements are connected in series with a third transistor between the second power supply system and the second input terminal.
第1電源系から電源が供給される内部回路と、
前記第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系から電源が供給される入出力回路と、
前記内部回路から第1電源系の信号を受けて前記第2電源系の信号に変換して前記入出力回路に伝えるレベルシフタ回路と、
を備える半導体集積回路であって、
前記レベルシフタ回路は、
前記第1電源系から電源が供給され、前記内部回路から入力される信号に基づいて、互いに論理反転した第1電源系の第1入力信号と第2入力信号とを生成する入力回路部と、
前記第2電源系から電源が供給され、前記第1入力信号が接続された第1入力端子と、前記第2入力信号が接続された第2入力端子と、前記第1入力端子と第2入力端子との電圧に基づいて前記第1入力信号、第2入力信号の電圧レベルを互いに論理反転した第2電源系の電圧レベルに変換して出力する第1出力端子と第2出力端子と、を有する振幅変換回路部と、
前記第1出力端子及び第2出力端子の電圧を低電圧系の信号に変換して前記第1入力端子及び第2入力端子に伝え、前記第1電源系の電源が供給されないときに、前記振幅変換回路部の論理を維持するフィードバック回路部と、
を有することを特徴とする半導体集積回路。
An internal circuit to which power is supplied from the first power supply system;
An input / output circuit to which power is supplied from a second power supply system whose absolute value is higher than that of the first power supply system;
A level shifter circuit that receives a signal of the first power supply system from the internal circuit, converts the signal to the second power supply system, and transmits the signal to the input / output circuit;
A semiconductor integrated circuit comprising:
The level shifter circuit includes:
An input circuit unit that generates a first input signal and a second input signal of the first power supply system that are logically inverted from each other based on a signal that is supplied with power from the first power supply system and that is input from the internal circuit;
A first input terminal to which power is supplied from the second power supply system and to which the first input signal is connected; a second input terminal to which the second input signal is connected; and the first input terminal and the second input. A first output terminal and a second output terminal for converting the voltage level of the first input signal and the second input signal into a voltage level of a second power supply system obtained by logically inverting each other based on the voltage with the terminal; Having an amplitude conversion circuit unit;
The voltage at the first output terminal and the second output terminal is converted into a low voltage system signal and transmitted to the first input terminal and the second input terminal, and the amplitude when the power of the first power system is not supplied. A feedback circuit unit that maintains the logic of the conversion circuit unit;
A semiconductor integrated circuit comprising:
第1電源系の回路が出力する互いに論理が反転した第1入力信号と第2入力信号とを第1入力端子と第2入力端子とに其々受けて、前記第1電源系より絶対値が高電圧である第2電源系の互いに論理が反転した第1出力信号と第2出力信号とを出力するレベルシフタ回路の制御方法であって、
前記第1電源系の回路に電源が供給されていないときは、前記第1出力信号と第2出力信号との出力電圧に基づいて、前記第1入力端子及び第2入力端子に帰還する高出力インピーダンスの帰還系によりレベルシフタ回路の状態を維持し、
前記帰還系が出力する電圧の絶対値が高い方の電圧を高々第1電源系の電源電圧程度の低電圧とすることにより、前記第1電源系の回路に電源が供給されレベルシフタ回路が動作しているときに前記帰還系と第1電源系の回路との間で貫通電流が流れないようにすることを特徴とするレベルシフタ回路の制御方法。
A first input signal and a second input signal, which are output from the first power supply system circuit and whose logics are inverted, are respectively received by the first input terminal and the second input terminal, and an absolute value is obtained from the first power supply system. A method for controlling a level shifter circuit that outputs a first output signal and a second output signal of a second power supply system that are high voltages and whose logics are inverted from each other,
High power that is fed back to the first input terminal and the second input terminal based on the output voltage of the first output signal and the second output signal when no power is supplied to the circuit of the first power supply system Maintain the state of the level shifter circuit by the impedance feedback system,
By making the voltage having the higher absolute value of the voltage output from the feedback system as low as the power supply voltage of the first power supply system, power is supplied to the circuit of the first power supply system, and the level shifter circuit operates. A level shifter circuit control method for preventing a through current from flowing between the feedback system and the circuit of the first power supply system.
前記第1入力端子及び第2入力端子に接続される前記帰還系の出力インピーダンスは、前記第1入力信号及び第2入力信号より高インピーダンスに制御することを特徴とする請求項12記載のレベルシフタ回路の制御方法。   13. The level shifter circuit according to claim 12, wherein an output impedance of the feedback system connected to the first input terminal and the second input terminal is controlled to be higher than that of the first input signal and the second input signal. Control method. 前記帰還系は、前記第1出力信号と第2出力信号のうち、絶対値が高い方の出力信号の電圧を、前記第1電源系の回路との間で電流が流れない程度の低電圧であって、かつ、第1入力端子と第2入力端子との電位差がレベルシフタ出力の論理を維持する程度の電位差が得られる電圧に変換し、第1出力信号と第2出力信号との出力電圧に基づいて、前記第1入力端子及び第2入力端子に帰還することを特徴とする請求項12又は13記載のシフタ回路の制御方法。   The feedback system has a voltage of an output signal having a higher absolute value of the first output signal and the second output signal at a low voltage so that no current flows between the first power supply system and the circuit. In addition, the potential difference between the first input terminal and the second input terminal is converted to a voltage that provides a potential difference that maintains the logic of the level shifter output, and is converted into an output voltage between the first output signal and the second output signal. 14. The shifter circuit control method according to claim 12, wherein feedback is made to the first input terminal and the second input terminal based on the first input terminal.
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