[go: up one dir, main page]

JP3312551B2 - Level shift circuit - Google Patents

Level shift circuit

Info

Publication number
JP3312551B2
JP3312551B2 JP02158196A JP2158196A JP3312551B2 JP 3312551 B2 JP3312551 B2 JP 3312551B2 JP 02158196 A JP02158196 A JP 02158196A JP 2158196 A JP2158196 A JP 2158196A JP 3312551 B2 JP3312551 B2 JP 3312551B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
voltage
circuit
transistor
conductivity type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP02158196A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09214317A (en
Inventor
直樹 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP02158196A priority Critical patent/JP3312551B2/en
Priority to US08/784,219 priority patent/US5896043A/en
Publication of JPH09214317A publication Critical patent/JPH09214317A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3312551B2 publication Critical patent/JP3312551B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば3V範囲の
狭論理振幅の入力信号を例えば30V範囲の広論理振幅の
出力信号に変換するレベルシフト回路(レベルシフタ)
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level shifter (level shifter) for converting an input signal having a narrow logic amplitude of, for example, 3V into an output signal having a wide logic amplitude of, for example, 30V.
About.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、液晶駆動IC(液晶ドライバ)
には出力段のパワートランジスタの外に低電圧レベルの
選択信号を高電圧レベルの液晶駆動電圧に変換するため
のレベルシフト回路が作り込まれている。従来、このレ
ベルシフト回路としては、図7に示すようなCMOSを
2段つなぎフィードバックをかけた低消費電力形のフリ
ップ・フロップ回路構成が基本形となっている。即ち、
図7に示すレベルシフト回路10は、例えば3V系(0
V(=Vss)〜3V(=Vdd))電源による狭論理振幅
(3V=Vdd−Vss)の論理入力信号VINから逆相の3
V系の反転信号VIN * を生成するCMOSインバータI
NV1と、論理入力信号VINにより開閉するプルダウン
用の第1のNチャネル型MOSFET(第1のスイッチ
MOS)1と、反転信号VIN * により第1のNチャネル
型MOSFET1とは排他的に開閉するプルダウン用の
第2のNチャネル型MOSFET(第2のスイッチMO
S)2と、例えば30V(0V(Vss)〜30V(Vcc))
高圧電源間で第1のNチャネル型MOSFET1とトー
テムポール接続(直列接続)しており、第2のNチャネ
ル型MOSFET2の閉成により閉成する第1のPチャ
ネル型MOSFET3と、30V(0V(Vss)〜30V
(Vcc))電源間で第2のNチャネル型MOSFET2
とトーテムポール接続しており、第1のNチャネル型M
OSFET1の閉成により閉成する第2のPチャネル型
MOSFET4とを有している。
2. Description of the Related Art For example, a liquid crystal driving IC (liquid crystal driver)
In addition to the power transistor in the output stage, a level shift circuit for converting a low voltage level selection signal into a high voltage level liquid crystal drive voltage is built in. Conventionally, as this level shift circuit, a low power consumption type flip-flop circuit configuration in which two CMOS stages are connected and feedback is applied as shown in FIG. That is,
The level shift circuit 10 shown in FIG.
V (= Vss) to 3V (= Vdd)) A negative logic 3 (3V = Vdd−Vss) from a logic input signal V IN with a negative logic amplitude
CMOS inverter I for generating V-system inverted signal V IN *
NV1, a first N-channel MOSFET (first switch MOS) 1 for pull-down that opens and closes with a logical input signal V IN , and the first N-channel MOSFET 1 exclusively with an inverted signal V IN * Pull-down second N-channel MOSFET (second switch MO
S) 2 and, for example, 30 V (0 V (Vss) to 30 V (Vcc))
A first P-channel MOSFET 3 which is connected to the first N-channel MOSFET 1 by a totem pole connection (series connection) between the high voltage power supplies and is closed by closing the second N-channel MOSFET 2, and 30 V (0 V (0 V Vss) to 30V
(Vcc)) a second N-channel MOSFET 2 between power sources
Connected to the totem pole and the first N-channel type M
A second P-channel MOSFET 4 that is closed by closing the OSFET 1.

【0003】ここで、第1のPチャネル型MOSFET
3と第2のPチャネル型MOSFET4とがドレイン・
ノード(記憶ノード)N1 ,N2 を相互のゲートに交叉
接続したフリップ・フロップ(双安定回路)FFを構成
している。レベルシフト回路10の広論理振幅の出力信
号Vout はここではドレイン・ノードN2 から取り出さ
れると共に、その反転出力信号Vout * はドレイン・ノ
ードN1 に現れる。
Here, the first P-channel type MOSFET
3 and the second P-channel MOSFET 4
A flip-flop (bistable circuit) FF in which nodes (storage nodes) N 1 and N 2 are cross-connected to their gates is formed. The wide logic amplitude output signal V out of the level shift circuit 10 is now taken from the drain node N 2 , and its inverted output signal V out * appears at the drain node N 1 .

【0004】このような基本的構成のレベルシフト回路
10において、論理入力信号VINが狭論理振幅の低レベ
ル0V(=Vss)から高レベル3V(=Vdd)へ立ち上
がると、第1のNチャネル型MOSFET1は閉成する
と共に、逆相の反転信号VIN * が0V(=Vss)へ立ち
下がることから第2のNチャネル型MOSFET3は逆
に開成する。第1のNチャネル型MOSFET2の閉成
によりフリップ・フロップFFのドレイン・ノードN1
に0V(=Vss)が送り込まれて電圧が広論理振幅の低
レベルとして確定し、第2のNチャネル型MOSFET
3の開成によりドレイン・ノードN2 の電圧は浮いて一
旦不定となるが、ノードN1 の確定電圧0Vにより第2
のPチャネル型MOSFET4が閉成するため、ドレイ
ン・ノードN2 は直に広論理振幅の高レベル電圧30V
(=Vcc)に確定する。その結果、第1のPチャネル型
MOSFET3が開成する。このため、ドレイン・ノー
ドN2 にゲートが接続された出力段のPチャネル型MO
SFET5が開成する。
In the level shift circuit 10 having such a basic configuration, when the logic input signal VIN rises from a low level 0V (= Vss) having a narrow logic amplitude to a high level 3V (= Vdd), the first N channel The MOSFET N1 is closed and the inverted signal V IN * of the opposite phase falls to 0V (= Vss), so that the second N-channel MOSFET 3 is opened in reverse. The drain node N 1 of the flip-flop FF is closed by closing the first N-channel MOSFET 2.
(Vss) is supplied to the second N-channel MOSFET and the voltage is determined as a low level with a wide logic amplitude.
3 of the voltage at the drain node N 2 by opening becomes once floated indefinite, the by placing the voltage 0V at the node N 1 2
The P-channel MOSFET 4 is closed, the drain node N 2 is directly connected to the high-level voltage 30 V having a wide logic amplitude.
(= Vcc). As a result, the first P-channel MOSFET 3 is opened. Therefore, the P-channel type MO of the output stage whose gate is connected to the drain node N 2
SFET5 opens.

【0005】逆に、論理入力信号VINが高レベル3V
(=Vdd)から低レベル0V(=Vss)へ立ち下がる
と、今度は第1のNチャネル型MOSFET1が開成す
ると共に第2のNチャネル型MOSFET3が閉成す
る。フリップ・フロップFFのドレイン・ノードN2
0V(=Vss)が送り込まれて電圧が広論理振幅の低レ
ベルとして確定し、ドレイン・ノードN1 の電圧は浮い
て一旦不定となるが、ノードN2 の確定電圧0Vにより
第1のNチャネル型MOSFET3が閉成するため、ド
レイン・ノードN1 は直に広論理振幅の高レベル電圧30
V(=Vcc)に確定する。その結果、第2のPチャネル
型MOSFET4が開成する。このため、出力段のPチ
ャネル型MOSFET5が閉成する。
Conversely, when the logic input signal V IN is at a high level of 3V
When the voltage drops from (= Vdd) to the low level 0V (= Vss), the first N-channel MOSFET 1 opens and the second N-channel MOSFET 3 closes. Flip-flop 0V to the drain node N 2 of the FF (= Vss) is is fed a voltage determined as a low level of a wide logic amplitude, the drain node voltage of N 1 is a temporarily unstable floating, node N the second determined voltage 0V since the first N-channel type MOSFET3 is closed, the drain node N 1 is immediately wide logic amplitude high level voltage 30
V (= Vcc) is determined. As a result, the second P-channel MOSFET 4 is opened. Therefore, the P-channel MOSFET 5 in the output stage is closed.

【0006】このように、レベルシフト回路10では、
低レベル0V(Vss)〜高レベル3V(Vdd)の狭論理
振幅の論理入力信号VINのステップ波形に対して低レベ
ル0V(Vss)〜高レベル30V(Vcc)の広論理振幅の
論理出力信号VOUT のステップ波形が得られる。
Thus, in the level shift circuit 10,
Low level 0V (Vss) to high level 30V (Vcc) wide logic amplitude logical output signal with respect to the step waveform of the logic input signal VIN having a low level 0V (Vss) to high level 3V (Vdd). A step waveform of V OUT is obtained.

【0007】上記のレベルシフト回路10は、論理入力
信号VINを作成する前段回路(図示せず)や出力段のM
OSFET5と共に、半導体集積回路(IC)としてモ
ノリシック化されている。このため、製造プロセスの削
減等によるコストメリットからすると、ワンチップ内の
MOSFETのゲート絶縁膜はすべて同厚に形成するこ
とが望ましい。しかしながら、上記のレベルシフト回路
10中のフリップ・フロップFFのドレイン・ノード
(記憶ノード)N1 ,N2 の電位がスイッチMOS1,
2の開閉で交互に0V(Vss)に設定し直されるため、
フリップ・フロップFFを構成する第1のPチャネル型
MOSFET3及び第2のPチャネル型MOSFET4
や出力段のMOSFET5では、ソース−ドレイン間電
圧は高電圧(約30V)になるので、オフセットゲート型
の低濃度ドレイン領域を形成した高耐圧構造のトランジ
スタとする必要があるが、更に、ゲート−ソース,ゲー
ト−ドレイン,ゲート−サブスレート間にも高電圧(約
30V)が印加するため、ゲート耐圧の向上を目的にMO
SFET3,4,5のゲート絶縁膜を他の低圧系制御回
路のMOSFETのゲート絶縁膜に比して一層厚く形成
せざるを得ない。
The above-described level shift circuit 10 includes a pre-stage circuit (not shown) for generating a logical input signal V IN and an M-stage output stage.
Together with the OSFET 5, it is monolithic as a semiconductor integrated circuit (IC). Therefore, from the viewpoint of cost merit due to the reduction of the manufacturing process and the like, it is desirable that all the gate insulating films of the MOSFETs in one chip are formed to have the same thickness. However, the potentials of the drain nodes (storage nodes) N 1 and N 2 of the flip-flop FF in the level shift circuit 10 are changed to the switches MOS 1 and MOS 1 .
Because it is reset to 0V (Vss) alternately by opening and closing of 2,
First P-channel MOSFET 3 and second P-channel MOSFET 4 constituting flip-flop FF
In the MOSFET 5 at the output stage, the voltage between the source and the drain becomes a high voltage (about 30 V). Therefore, it is necessary to use a transistor having a high breakdown voltage structure in which an offset gate type low concentration drain region is formed. High voltage (approx.) Between source, gate-drain, gate-subslate
30V) is applied, so that the MO
The gate insulating films of the SFETs 3, 4, and 5 must be formed thicker than the gate insulating films of the MOSFETs of the other low-voltage control circuits.

【0008】MOSFET3,4や出力トランジスタ5
のゲート−ソース,ゲート−ドレイン,ゲート−サブス
レート間耐圧を3V耐圧に収めるために、図8に示すレ
ベルシフト回路20が提案される。即ち、このレベルシ
フト回路20は、図7に示すレベルシフト回路10にお
いて、フリップ・フロップFFを構成する第1のPチャ
ネル型MOSFET3及び第2のPチャネル型MOSF
ET4のゲートをダイオードクランパ用の定電圧ダイオ
ードD1 ,D2 を介して30V(Vcc)高圧電源に接続し
た構成である。
The MOSFETs 3 and 4 and the output transistor 5
In order to keep the breakdown voltage between the gate-source, gate-drain, and gate-subslate within 3 V, a level shift circuit 20 shown in FIG. 8 is proposed. That is, the level shift circuit 20 is different from the level shift circuit 10 shown in FIG. 7 in that the first P-channel MOSFET 3 and the second P-channel MOSFET
The configuration is such that the gate of ET4 is connected to a 30 V (Vcc) high voltage power supply via constant voltage diodes D 1 and D 2 for diode clampers.

【0009】これら定電圧ダイオードD1 ,D2 のツェ
ナー電圧VZ を約3Vとすると、第1のNチャネル型M
OSFET1が閉成しても、定電圧ダイオードD2 の電
圧クランプによりドレイン・ノードN1 はVcc−VZ
約27V以下には下がらず、第2のPチャネル型MOSF
ET4のゲート−ソース,ゲート−ドレイン,ゲート−
サブスレート間電圧は3V以内に収まる。また同様に、
第2のNチャネル型MOSFET2が閉成しても、定電
圧ダイオードD1 の電圧クランプによりドレイン・ノー
ドN2 も約27V以下には下がらず、第1のPチャネル型
MOSFET3のゲート−ソース,ゲート−ドレイン,
ゲート−サブスレート間電圧は3V以内に収まる。ま
た、出力段のMOSFET5のゲート−ソース,ゲート
−サブスレート間電圧も3V以内に収まる。フリップ・
フロップFFのMOSFET3,4は勿論のこと、出力
段のMOSFET5のゲート耐圧も3V耐圧で済む。ま
た、MOSFET3,4のソース−ドレイン間電圧も3
V以内に収まる。なお、スイッチMOS1,2及び出力
段のMOSFET5のソース−ドレイン電圧は3V以上
が印加するので、これらには低濃度ドレイン領域を持つ
オフセットゲート構造等の高耐圧MOSFET(素子記
号に丸囲いを付して示す)が用いられる。
Assuming that the zener voltage V Z of these constant voltage diodes D 1 and D 2 is about 3 V, the first N-channel type M
OSFET1 even if closed, the drain node N 1 by a voltage clamping zener diode D 2 is Vcc-V Z =
The second P-channel type MOSF
ET4 gate-source, gate-drain, gate-
The voltage between the substrates falls within 3V. Similarly,
Be closed second N-channel type MOSFET2 is, the drain node N 2 by a voltage clamping zener diode D 1 also does not fall to less than about 27V, the gate of the first P-channel MOSFET 3 - source, gate -Drain,
The gate-substrate voltage falls within 3V. In addition, the voltage between the gate and source and the gate and substrate of the MOSFET 5 in the output stage also falls within 3V. Flip
The gate withstand voltage of the MOSFET 5 in the output stage as well as the MOSFETs 3 and 4 of the flop FF can be 3V. Further, the source-drain voltage of the MOSFETs 3 and 4 is also 3
Within V. Since the source-drain voltages of the switch MOSs 1 and 2 and the MOSFET 5 in the output stage are applied at 3 V or more, high voltage MOSFETs such as an offset gate structure having a lightly doped drain region (element symbols are circled). Are shown).

【0010】ところで、図7に示すレベルシフト回路1
0では、フリップ・フロップFFの安定(定常)状態で
はスイッチMOS1,2のリーク電流(Pチャネル型M
OSFET3,4の飽和電流)を除き、原理的に電流消
費が発生せず、フリップ・フロップの遷移過程で2段直
列回路に微小な貫通電流だけが流れる。従って、低消費
電力である。他方、図8に示すレベルシフト回路20に
おいて、第1のスイッチMOS1が閉成する過程では、
その第1のスイッチMOS1に流すべき電流は、直前の
安定状態で閉成した第1のPチャネル型MOSFET3
に流れる飽和電流以上でダイオードD2 にツェナー電圧
Z を生じさせる程の降伏電流(記憶ノードN1 を低レ
ベルにする書き込み電流)であり、また第2のスイッチ
MOS2が閉成する過程では、その第2のスイッチMO
S2に流すべき電流は、直前の安定状態で閉成した第2
のPチャネル型MOSFET4に流れる飽和電流以上で
ダイオードD1 にツェナー電圧VZ を生じさせる程の降
伏電流(記憶ノードN2 を低レベルにする書き込み電
流)と、出力段のPチャネル型MOSFET5のソース
−ゲート間容量(ゲート容量)C5 を充電するための充
電電流との和以上である。そして、第1のスイッチMO
S1が閉成状態である安定状態に移行した後、その第1
のスイッチMOS1に流すべき電流はダイオードD2
ツェナー電圧VZ を保持するに足る微小電流(保持電
流)で良く、また第2のスイッチMOS2が閉成状態で
ある別の安定状態に移行した後、その第2のスイッチM
OS2に流すべき電流はダイオードD1 がツェナー電圧
Z を保持するに足る微小電流(保持電流)で良い。
Incidentally, the level shift circuit 1 shown in FIG.
0, when the flip-flop FF is in a stable (steady state) state, the leakage current (P-channel M
Except for the saturation currents of the OSFETs 3 and 4, current consumption does not occur in principle, and only a small through current flows through the two-stage series circuit in the transition process of the flip-flop. Therefore, power consumption is low. On the other hand, in the process of closing the first switch MOS1 in the level shift circuit 20 shown in FIG.
The current to be passed through the first switch MOS 1 is the first P-channel MOSFET 3 closed in the immediately previous stable state.
Zener the voltage enough for breakdown current causing V Z (write current to the memory node N 1 to the low level), and in the course of the second switch MOS2 is closed to the diode D 2 in the saturation current than that flowing in, The second switch MO
The current to be passed to S2 is the second
P-channel type MOSFET4 to flow enough for breakdown current causing Zener voltage V Z to the diode D 1 in saturation current than the (writing current to the memory node N 2 to the low level), the source of P-channel type MOSFET5 of the output stage of - at least the sum of the charging current for charging the gate capacitance (gate capacitance) C 5. Then, the first switch MO
After shifting to a stable state where S1 is a closed state,
The current to flow in the switch MOS1 well in very small current (hold current) that the diode D 2 is sufficient to hold the Zener voltage V Z, also after the second switch MOS2 has moved to another stable state is a closed state , Its second switch M
Current to flow in the OS2 may be a small current diode D 1 is sufficient to hold the Zener voltage V Z (holding current).

【0011】しかしながら、図8の回路構成では、第1
のスイッチMOS1が閉成状態であるフリップ・フロッ
プFFの安定状態に達した後も、第1のスイッチMOS
1にはその状態遷移時と同じ電流値が依然として流れ続
け、また第2のスイッチMOS2が閉成状態であるフリ
ップ・フロップFFの別の安定状態に達した後も、第2
のスイッチMOS2にはその状態遷移時と同じ電流値が
そのまま流れ続けてしまうので、消費電力が大きいとい
う問題点がある。
However, in the circuit configuration of FIG.
After the switch MOS1 has reached the stable state of the flip-flop FF in the closed state, the first switch MOS1
1, the same current value as that at the time of the state transition still continues to flow, and even after the second switch MOS2 reaches another stable state of the flip-flop FF in which the second switch MOS2 is closed,
Since the same current value as that at the time of the state transition continues to flow through the switch MOS2, the power consumption is large.

【0012】そこで、本出願人は、ここに図9に示すド
レイン電流可変回路32,34を備えたレベルシフト回
路30を提案する。このレベルシフト回路30は、図8
に示すレベルシフト回路20において、非飽和領域で動
作する第1のNチャネル型MOSFET1と共にソース
フォロア回路(定電流回路)を構成する直列のソース抵
抗R11及びR12と、その一方のソース抵抗R12を短絡す
るソース抵抗値切り換え用Nチャネル型MOSFET6
と、論理入力信号VINが立ち上がる時点t1 で所定パル
ス幅ΔT1 の切り換え時限パルスP1をMOSFET6
のゲートに印加するワンショット回路(単安定マルチバ
イブレータ)7と、非飽和領域で動作する第2のNチャ
ネル型MOSFET2と共にソースフォロア回路(定電
流回路)を構成する直列のソース抵抗R21及びR22と、
その一方のソース抵抗R22を短絡するソース抵抗値切り
換え用Nチャネル型MOSFET8と、論理入力信号V
INが立ち下がる時点t2 で所定パルス幅ΔT2 (=ΔT
1 )の切り換え時限パルスP2をMOSFET8のゲー
トに印加するワンショット回路9とを有している。
Therefore, the present applicant proposes a level shift circuit 30 including the drain current variable circuits 32 and 34 shown in FIG. This level shift circuit 30 is configured as shown in FIG.
To the level shift circuit 20 shown, a series source resistor R 11 and R 12 together with the first N-channel type MOSFET1 constituting a source follower circuit (constant current circuit) which operates in a non-saturation region, while the source resistance R N-channel MOSFET 6 for switching source resistance that shorts 12
When, the switching timed pulse P1 having a predetermined pulse width [Delta] T 1 at time t 1 the logic input signal V IN rises MOSFET6
Source resistors R 21 and R 21 forming a source follower circuit (constant current circuit) together with a one-shot circuit (monostable multivibrator) 7 applied to the gate of the transistor and a second N-channel MOSFET 2 operating in an unsaturated region. 22 and
Source resistance switching N-channel type MOSFET8 to short the source resistance R 22 one of its logic input signal V
Predetermined pulse width [Delta] T 2 at time t 2 when IN falls (= [Delta] T
And a one-shot circuit 9 for applying the switching timed pulse P2 of 1 ) to the gate of the MOSFET 8.

【0013】第1のNチャネル型MOSFET1、ソー
ス抵抗R11,R12、ソース抵抗値切り換え用Nチャネル
型MOSFET6及びワンショット回路7は第1のドレ
イン電流可変回路32を構成しており、第2のNチャネ
ル型MOSFET2、ソース抵抗R21,R22、ソース抵
抗値切り換え用Nチャネル型MOSFET8及びワンシ
ョット回路9は第2のドレイン電流可変回路34を構成
している。
The first N-channel MOSFET 1, the source resistors R 11 and R 12 , the N-channel MOSFET 6 for switching the source resistance and the one-shot circuit 7 constitute a first drain current variable circuit 32, and the second , The source resistances R 21 and R 22 , the source resistance switching N-channel MOSFET 8 and the one-shot circuit 9 constitute a second drain current variable circuit 34.

【0014】論理入力信号VINが立ち上がるフリップ・
フロップFFの状態遷移過程の時点t1 では、切り換え
時限パルスP1の発生によりMOSFET6がΔT1
間だけ閉成状態に維持されるため、第1のNチャネル型
MOSFET1のソース抵抗が抵抗R11のみになるの
で、第1のNチャネル型MOSFET1に流れるドレイ
ン電流ID1は急増するが、そのΔT1 期間が過ぎるとM
OSFET6が開成して抵抗R12が抵抗R11に直列接続
するため、第1のNチャネル型MOSFET1に流れる
ドレイン電流ID1は急減して微小電流に戻る。また、論
理入力信号VINが立ち上がる別の状態遷移過程の時点t
2 では、切り換え時限パルスP2の発生によりMOSF
ET8がΔT2 期間だけ閉成状態に維持されるため、第
2のNチャネル型MOSFET2のソース抵抗が抵抗R
21のみになるので、第2のNチャネル型MOSFET2
に流れるドレイン電流ID2は急増するが、そのΔT2
間が過ぎるとMOSFET8が開成して抵抗R22が抵抗
21に直列接続するため、第2のNチャネル型MOSF
ET2に流れるドレイン電流ID2は急減して微小電流に
戻る。このように、第1,第2のNチャネル型MOSF
ETのドレイン電流ID1,ID2は、フリップ・フロップ
FFの遷移過程では急増ドレイン電流IMAX となり、安
定状態では節電ドレイン電流(静止モード電流)IMIN
となるので、確実な状態遷移の実現と消費電力の低減に
寄与している。
The flip-flop in which the logical input signal V IN rises
At the time point t 1 in the state transition process of the flop FF, the MOSFET 6 is maintained in the closed state only for the period ΔT 1 due to the generation of the switching time-limit pulse P 1 , so that the source resistance of the first N-channel type MOSFET 1 is reduced to only the resistance R 11 . since, although the drain current I D1 flowing through the first N-channel type MOSFET1 increases rapidly, Beyond its [Delta] T 1 period M
Since OSFET6 is then opened resistor R 12 is connected in series with resistor R 11, the drain current I D1 flowing through the first N-channel type MOSFET1 return to small current rapidly decreases. Further, the time t in another state transition process in which the logic input signal V IN rises
2 , the switching time pulse P2 is generated and the MOSF
Since the ET 8 is kept closed for the period ΔT 2 , the source resistance of the second N-channel MOSFET 2 becomes the resistance R
21 only, the second N-channel MOSFET 2
The drain current I D2 flowing through the second N-channel MOSFET is rapidly increased after the ΔT 2 period, and the MOSFET 8 is opened and the resistor R 22 is connected in series with the resistor R 21.
The drain current ID2 flowing through ET2 sharply decreases and returns to a small current. Thus, the first and second N-channel MOSFs
The drain currents I D1 and I D2 of the ET become a rapidly increasing drain current I MAX in the transition process of the flip-flop FF, and a power saving drain current (quiescent mode current) I MIN in a stable state.
This contributes to the realization of reliable state transition and reduction of power consumption.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図9のレベ
ルシフト回路30をダイナミック回路として見た場合、
フリップ・フロップFFのドレイン・ノードN1 ,N2
のいずれかに出力段のパワーPチャネル型MOSFET
5を接続した構成においては、一方のノードに大容量の
ソース−ゲート間容量C5 が接続された状態にあると見
ることができるので、レベルシフト回路30内の素子の
大小規模や信号変化のタイミング対称性は必然的に崩れ
ている。
When the level shift circuit 30 shown in FIG. 9 is viewed as a dynamic circuit,
Drain nodes N 1 and N 2 of flip-flop FF
Power P-channel type MOSFET at output stage
In 5 connected configuration, the one node source of a large capacity - so that the gate capacitance C 5 can be seen to be in a connected state, the element of the level shift circuit 30 of large and small and the signal change Timing symmetry is necessarily broken.

【0016】即ち、図9に示す如く、出力段のPチャネ
ル型MOSFET5のゲートがドレイン・ノードN2
接続されている場合、時点t1 で第1のNチャネル型M
OSFET1が閉成すると共に第2のNチャネル型MO
SFET2が開成すると、第2のPチャネル型MOSF
ET4が閉成するようになっているが、この第2のPチ
ャネル型MOSFET4はソース−ゲート間容量C5
急速に放電させるため比較的大規模素子としてチップに
作り込まれている。そのため、この第2のPチャネル型
MOSFET4は第1のPチャネル型MOSFET3に
比して大きな素子であるので、必然的に無視できないソ
ース−ゲート間容量C4 が寄生している。
That is, as shown in FIG. 9, when the gate of the P-channel MOSFET 5 in the output stage is connected to the drain node N 2 , the first N-channel MOSFET 5 at time t 1 .
OSFET1 is closed and the second N-channel MO
When the SFET 2 is opened, the second P-channel type MOSF
ET4 but is adapted to close, the second P-channel type MOSFET4 source - are built into the chip as a relatively large device for rapidly discharging the gate capacitance C 5. Therefore, since the second P-channel type MOSFET4 is a large element compared to the first P-channel type MOSFET 3, necessarily negligible source - gate capacitance C 4 is parasitic.

【0017】この結果、論理入力信号VINが立ち下がる
時点t2 で第2のNチャネル型MOSFET2が閉成す
ると共に、第1のNチャネル型MOSFET1が開成す
ると、その初期ではソース−ゲート間容量C4 のためド
レイン・ノードN1 の電圧が上昇し難く、第2のPチャ
ネル型MOSFET4はなおも閉成したままであるの
で、状態遷移時に第2のNチャネル型MOSFET2に
流れる急増ドレイン電流IMAX の略全部が第2のPチャ
ネル型MOSFET4を介して無効電流として貫通して
しまい、定電圧ダイオードD1 を介しては流れ難く、ま
た素子規模の比較的大きな第2のNチャネル型MOSF
ET2の低いオン抵抗の故に、第1のPチャネル型MO
SFET3のゲート電圧(ドレイン・ノードN2 の電
圧)の下降が遅れる。このため、タイムラグを以てMO
SFET3が閉成してノードN2 へVcc電圧が供給され
るが、ソース−ゲート間容量C4 の放電時間があるた
め、第2のPチャネル型MOSFET4のゲート電圧も
すぐには上昇せず、第2のPチャネル型MOSFET4
は第2のNチャネル型MOSFET2の閉成時点から遅
れて開成することになる。
[0017] As a result, the second N-channel type MOSFET2 at time t 2 which falls logic input signal V IN is closed, the first N-channel MOSFET1 is opened, the source in its initial - gate capacitance C voltage drain node N 1 is less likely to rise because of 4, since the second P-channel type MOSFET4 are still some remains closed, rapidly drain current when the state transition flows through the second N-channel MOSFET 2 I MAX substantially all ends up through a reactive current through the second P-channel type MOSFET 4, through a constant voltage diode D 1 hardly flows, also element scale of a relatively large second N-channel type MOSF
Due to the low on-resistance of ET2, the first P-channel MO
Lowering of the gate voltage of SFET3 (voltage drain node N 2) is delayed. For this reason, MO
SFET3 Although Vcc voltage is supplied to the node N 2 and closed the source - because of the discharge time of the gate capacitance C 4, immediately when the second gate voltage of the P-channel type MOSFET4 not rise, Second P-channel MOSFET 4
Are opened after the second N-channel MOSFET 2 is closed.

【0018】ここで、図10に示す如く、論理入力信号
INが立ち下がり、第2のNチャネル型MOSFET2
が閉成する時点t2 から第2のPチャネル型MOSFE
T4が開成する時点t21までは急増ドレイン電流IMAX
が無効電流Q1として流れる。また同様に、論理入力信
号VINが立ち上がり、第1のNチャネル型MOSFET
1が閉成する時点t1 から第1のPチャネル型MOSF
ET3が開成する時点t11までの期間も急増ドレイン電
流IMAX が無効電流q1として流れるが、第1のPチャ
ネル型MOSFET3のゲート容量は無視できるため、
時点t1 〜時点t11までの期間は時点t2 〜時点t21
での期間に比し相当短く、また無効電流q1も無効電流
Q1に比して相当小さい。
Here, as shown in FIG. 10, the logic input signal V IN falls and the second N-channel MOSFET 2
The second P-channel type MOSFE from time t 2 to but is closed
Until the point in time t 21 that T4 is opened is rapidly increasing drain current I MAX
Flows as the reactive current Q1. Similarly, the logic input signal V IN rises and the first N-channel MOSFET
From the time point t 1 when the first P-channel type MOSF
ET3 but flows as the period is also rapidly increasing drain current I MAX is the reactive current q1 to time t 11 to open, because the gate capacitance of the first P-channel type MOSFET3 is negligible,
Period up to time t 1 ~ time t 11 is considerably shorter than the period until time point t 2 ~ time t 21, also considerably smaller than the reactive current q1 also reactive current Q1.

【0019】そして、この第2のPチャネル型MOSF
ET4の開成時点t21になると、状態遷移時に第2のN
チャネル型MOSFET2に流れる急増ドレイン電流I
MAXのすべてが定電圧ダイオードD1 を介して有効的に
流れるので、ドレイン・ノードN2 の電圧VOUT が電源
電圧Vccからツェナー電圧VZ だけ下がり、初めてソー
ス−ゲート間容量C5 に対する充電が開始される。
The second P-channel type MOSF
Becomes the open time t 21 of ET4, second N during state transition
Rapidly increasing drain current I flowing through channel type MOSFET 2
All MAX since effectively flows through the constant voltage diode D 1, decreases the voltage V OUT at the drain node N 2 from the power supply voltage Vcc by the Zener voltage V Z, the first time source - the charging to the gate capacitance C 5 Be started.

【0020】このソース−ゲート間容量C5 の充電(充
電量Q2)は第2のPチャネル型MOSFET4の閉成
による短絡放電が一瞬であるのに対し、大容量C5 と第
2のNチャネル型MOSFET2を含むソースフォロア
回路の抵抗との積に相当する比較的大きな時定数を持っ
て充電するので、ドレイン・ノードN2 の電圧即ち出力
信号VOUT の下降は指数関数波形で緩やかである。この
結果、出力段のPチャネル型MOSFET5のターンオ
ン時間TONが長くなり、ターンオフ時間TOFFとのアン
バランスを生じ、出力段のPチャネル型MOSFET5
のスイッチング特性は悪い。
[0020] The source - charge (charge amount Q2) of the gate capacitance C 5 whereas short discharge by a second closing of the P-channel type MOSFET4 is momentarily a high capacity C 5 second N-channel Since the battery is charged with a relatively large time constant corresponding to the product of the resistance of the source follower circuit including the MOSFET 2 , the voltage of the drain node N 2 , that is, the output signal V OUT falls slowly with an exponential function waveform. As a result, the turn-on time T ON of the P-channel MOSFET 5 in the output stage becomes longer, causing an imbalance with the turn-off time T OFF, and the P-channel MOSFET 5 in the output stage becomes unbalanced.
Have poor switching characteristics.

【0021】このようなターンオン時間TONとターンオ
フ時間TOFF とのアンバランスを解消するには、時点t
21からソース−ゲート間容量C5 を急速充電させるべ
く、状態遷移時の第2のNチャネル型MOSFET2に
流れる急増ドレイン電流IMAXを更に一層大きくするた
め、第2のNチャネル型MOSFET2自体の素子面積
を第1のNチャネル型MOSFET1に比べ大規模に作
り込んで、電流容量を大きくすることが考えられる。こ
れはチップサイズの増大に繋がり、半導体集積回路のコ
スト上昇を引き起こすが、この外に、次のような動作上
の難点を指摘できる。
In order to eliminate such imbalance between the turn-on time T ON and the turn-off time T OFF , a time t
Sources from 21 - in order to rapidly charge the gate capacitance C 5, to further even larger spikes drain current I MAX flowing through the second N-channel type MOSFET2 upon state transition, the second N-channel type MOSFET2 own device It is conceivable to increase the current capacity by making the area larger than that of the first N-channel MOSFET 1. This leads to an increase in chip size and causes an increase in the cost of the semiconductor integrated circuit. In addition to this, the following operational difficulties can be pointed out.

【0022】 上述のように、第2のNチャネル型M
OSFET2自体の電流容量を大きくして急速充電する
ようにしても、所詮、第2のPチャネル型MOSFET
4の開成時点t21を待ってから初めてゲート容量C5
の充電が開始されるだけであるから、どうしても充電期
間t21〜t23の分、ターンオン時間がターンオフ時間よ
りも長くなり、スイッチング速度が悪い。
As described above, the second N-channel type M
Even if the current capacity of the OSFET 2 itself is increased for quick charging, the second P-channel MOSFET
Since only the first charging of the gate capacitance C 5 is started after waiting for the fourth opening time t 21, inevitably minute charging period t 21 ~t 23, will turn-on time is longer than the turn-off time, the switching speed Is bad.

【0023】またそれ以前に、第2のPチャネル型MO
SFET4に寄生するソース−ゲート間容量C4 のた
め、第2のPチャネル型MOSFET4が開成するまで
にタイムラグを生じているので、その分、ターンオン時
間がターンオフ時間に比して長く、不均衡となってい
る。
Prior to that, the second P-channel type MO
Since the source-gate capacitance C 4 parasitic on the SFET 4 causes a time lag before the second P-channel MOSFET 4 is opened, the turn-on time is longer than the turn-off time, and the imbalance and Has become.

【0024】 出力段のPチャネル型MOSFET5
のソース−ゲート間容量C5 を急速充電させるため、図
10に示すように、状態遷移時の第2のNチャネル型M
OSFET2に更に大きな急増ドレイン電流IMAX
(>IMAX )を流すようにしても、この急増ドレイン電
流IMAX ′は、第2のNチャネル型MOSFET2の閉
成時点(論理入力信号VINが立ち上がる時点)t2 から
第2のPチャネル型MOSFET4の開成時点t21まで
の期間、2段直列回路を更に大きな貫通電流(無効電
流)Q1′として予め前もって流しておかなければなら
ないため、却って無効電流が増大し、消費電力が大きく
なってしまう。
Output Stage P-Channel MOSFET 5
Source - for the gate capacitance C 5 is rapid charging, as shown in FIG. 10, the second N-channel type when the state transition M
OSFET2 has a much larger surge current I MAX
(> I MAX ), the rapid increase in drain current I MAX ′ is not changed from the time point t 2 when the second N-channel MOSFET 2 is closed (the time point when the logical input signal V IN rises) t 2 . period opened up to the time t 21 type MOSFET 4, since that must be previously pre-flow as a larger through-current of the two-stage series circuit (reactive current) Q1 ', rather ineffective current increases and power consumption increases I will.

【0025】従って、上記のターンオン時間の短縮化
によるスイッチング速度の改善と、状態遷移時の無効電
流の削減とは二律背反の関係にある。
Therefore, the improvement of the switching speed by shortening the turn-on time and the reduction of the reactive current at the time of the state transition are in a trade-off relationship.

【0026】 また、時限切り換え型電流値可変回路
であるため、急増ドレイン電流IMAXから節電ドレイン
電流IMIN に切り換える時限(時点t11, 時点t23
は、ワンショット回路7,9による切り換え時限パルス
P2のパルス幅ΔT1 ,ΔT2に画一的に時間依存して
いる。パルス幅が短すぎると、ノードN1,2 の電圧が
充分立ち上がり又は立ち下がる以前に減少ドレイン電流
MIN になってしまうので、立ち上がり又は立ち下がり
がなお一層遅れる結果となり、遷移時間(ターンオン時
間,ターンオフ時間)が長くなる。パルス幅が長すぎる
と、ノードN1,2 の電圧が充分立ち上がり又は立ち下
がった後も、急増ドレイン電流IMAX が不必要に流れ続
けるので、消費電力が増大する。しかし、現実には素子
特性のバラツキや温度特性等を考慮して、パルス幅ΔT
1 ,ΔT2 は長めに設定せざるを得ず、それ故、状態遷
移時での消費電力が大きなものとなる。
In addition, since the current value variable circuit is a time switching type, the time period for switching from the rapidly increasing drain current I MAX to the power saving drain current I MIN (time t 11, time t 23 )
Depends uniformly on the pulse widths ΔT 1 and ΔT 2 of the switching timed pulse P2 by the one-shot circuits 7 and 9. If the pulse width is too short, the drain current I MIN decreases before the voltage of the nodes N 1 and N 2 rises or falls sufficiently, so that the rise or fall is further delayed, and the transition time (turn-on time) , Turn-off time). If the pulse width is too long, even after the voltage of the node N 1, N 2 dropped sufficiently rising or falling, surge drain current I MAX because continues to flow unnecessarily, power consumption increases. However, in reality, the pulse width ΔT
1 and ΔT 2 must be set to be relatively long, so that the power consumption at the time of state transition becomes large.

【0027】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の第1
の課題は、出力段のトランジスタのスイッチング速度の
改善を実現できるレベルシフト回路を提供することにあ
る。
In view of the above problems, the first aspect of the present invention
An object of the present invention is to provide a level shift circuit capable of improving the switching speed of a transistor in an output stage.

【0028】また、本発明の第2の課題は、状態遷移時
に流すべき急増電流値を必要最低限に抑制でき、これに
より消費電力を低減できるレベルシフト回路を提供する
ことにある。
A second object of the present invention is to provide a level shift circuit capable of suppressing a rapidly increasing current value to be supplied at the time of state transition to a necessary minimum, thereby reducing power consumption.

【0029】更に、本発明の第3の課題は、状態遷移時
に流すべき急増電流の供給期間を必要最低限に抑制で
き、これにより消費電力を低減できるレベルシフト回路
を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a level shift circuit capable of suppressing a supply period of a rapidly increasing current to be supplied at the time of a state transition to a necessary minimum, thereby reducing power consumption.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】上記の第1の課題を解決
するため、本発明が講じた手段は、出力段トランジスタ
の制御端子に寄生する容量を急速充放電する出力バッフ
ァ回路を設けたものである。即ち、本発明に係るレベル
シフト回路は、低電圧電源による狭論理振幅の論理入力
により開閉制御される第1の第1導電型トランジスタ
と、上記論理入力とは逆相の反転入力により第1の第1
導電型トランジスタとは排他的に開閉制御される第2の
第1導電型トランジスタと、高電圧電源間で第1の第1
導電型トランジスタに対し直列接続して、第2の第1導
電型トランジスタの閉成により閉成制御される第1の第
2導電型トランジスタと、上記高電圧電源間で第2の第
1導電型トランジスタに対し直列接続して、第1の第1
導電型トランジスタの閉成により閉成制御される第2の
第2導電型トランジスタとを有しており、第1及び第2
の第2導電型トランジスタが第1及び第2の記憶ノード
を介してフリップ・フロップを構成して成る信号電圧レ
ベル変換回路において、上記いずれかの記憶ノードの電
圧に基づき開閉制御される放電用トランジスタを有し、
出力段第2導電型トランジスタの制御端子に寄生する容
量を放電する容量放電回路と、上記論理入力又は上記反
転入力に基づき開閉制御される充電用トランジスタを有
し、上記容量を充電する容量放電回路を付加して成る。
そして、上記第1及び第2の記憶ノードと上記高電圧電
源との間にそれぞれダイオードクランパが接続されて成
ることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above first problem, the means taken by the present invention is to provide an output buffer circuit for rapidly charging and discharging a parasitic capacitance at a control terminal of an output stage transistor. It is. That is, the level shift circuit according to the present invention includes a first first conductivity type transistor that is controlled to open and close by a logic input having a narrow logic amplitude by a low voltage power supply, and a first transistor having an inverted input having a phase opposite to the logic input. First
A second first conductivity type transistor that is exclusively opened and closed with the conductivity type transistor;
A first second conductivity type transistor connected in series to the conductivity type transistor and controlled to be closed by closing a second first conductivity type transistor; and a second first conductivity type transistor between the high voltage power supply. A first first transistor connected in series with the transistor;
And a second second conductivity type transistor that is controlled to be closed by closing the conductivity type transistor.
In the signal voltage level conversion circuit in which the second conductivity type transistor constitutes a flip-flop via the first and second storage nodes, the discharge transistor being opened and closed based on the voltage of any one of the storage nodes Has,
A capacitance discharging circuit for discharging a parasitic capacitance at a control terminal of the second-conductivity-type transistor in the output stage; and a charging transistor that is opened / closed based on the logical input or the inverting input to charge the capacitor. Ru formed by adding the road.
Then, the first and second storage nodes are connected to the high-voltage power supply.
Diode clampers are connected between the
It is characterized by that.

【0031】[0031]

【0032】第2の課題を解決するためには、上記論理
入力のレベル変化過渡期に上記第1及び第2の第1導電
型トランジスタと上記充電用トランジスタに急増電流を
流した後、低電流に下げる電流可変回路をそれぞれ備え
た構成とする。
In order to solve the second problem, a sudden increase current is applied to the first and second first conductivity type transistors and the charging transistor during the transition of the level of the logic input to a low current. Each of them has a current variable circuit for reducing the current.

【0033】このような電流可変回路としては、上記論
理入力のレベル変化時から所定の画一期間後に上記急増
電流を低電流に切り換える時限切り換え型電流可変回路
とすることができる。
Such a current variable circuit may be a time-switchable current variable circuit that switches the sudden increase current to a low current after a predetermined period from the time when the level of the logic input changes.

【0034】第3の課題を解決するためには、電流可変
回路としては、上記出力段第2導電型トランジスタの制
御端子に現れる出力電圧のレベル変化終了を検出して上
記急増電流を低電流に切り換えるレベル検出切り換え型
電流可変回路とする。
In order to solve the third problem, the current variable circuit detects the end of the level change of the output voltage appearing at the control terminal of the output-stage second-conductivity-type transistor, and reduces the sudden increase current to a low current. A level detection switching type current variable circuit to be switched.

【0035】レベル検出切り換え型電流可変回路を備え
たレベルシフト回路においては、上記出力段第2導電型
トランジスタと共に出力端子のコンプリメンタリ型駆動
方式を構成する出力段第1導電型トランジスタと、上記
レベル検出切り換え型電流可変回路の出力レベル検出信
号を用いて上記出力段第1導電型トランジスタと上記出
力段第2導電型トランジスタの同時閉成を禁止する閉成
タイミング回路を設けることができる。
In a level shift circuit having a level detection switching type current variable circuit, an output stage first conductivity type transistor constituting a complementary drive system of an output terminal together with the output stage second conductivity type transistor, A closing timing circuit for inhibiting simultaneous closing of the output stage first conductivity type transistor and the output stage second conductivity type transistor using an output level detection signal of the switching type current variable circuit may be provided.

【0036】〔作用〕フリップ・フロップを構成する第
1及び第2の第2導電型トランジスタとは別に、いずれ
かの記憶ノードの電圧に基づき開閉制御される放電用ト
ランジスタが設けられており、いずれの記憶ノードも出
力段第2導電型トランジスタの制御端子に接続されてい
ないため、制御端子の寄生容量の影響を受けずに放電用
トランジスタが早く開成する。このため、充電用トラン
ジスタによる電流が貫通電流として流れ難く、制御端子
の寄生容量を急速に充電させることができる。従っ
て、、出力段第2導電型トランジスタのスイッチング速
度を高速化できる。また、貫通電流が少なくなるので、
消費電力の低減を図ることができる。
[Operation] In addition to the first and second second conductivity type transistors constituting the flip-flop, a discharge transistor which is opened and closed based on the voltage of one of the storage nodes is provided. Is also not connected to the control terminal of the output-stage second-conductivity-type transistor, so that the discharge transistor opens quickly without being affected by the parasitic capacitance of the control terminal. For this reason, the current from the charging transistor does not easily flow as a through current, and the parasitic capacitance of the control terminal can be rapidly charged. Therefore, the switching speed of the output stage second conductivity type transistor can be increased. Also, since the through current is reduced,
Power consumption can be reduced.

【0037】また、第1及び第2の記憶ノードと高電圧
電圧電源との間にそれぞれダイオードクランパが接続さ
れて成る構成においては、フリップ・フロップを構成す
るトランジスタ等の素子耐圧を低耐圧をすることができ
る。
In a configuration in which a diode clamper is connected between each of the first and second storage nodes and the high-voltage power supply, the withstand voltage of an element such as a transistor constituting a flip-flop is reduced. be able to.

【0038】更に、電流可変回路を備えた構成において
は、急増電流によりフリップ・フロップの状態遷移が高
速化するためスイッチング速度の改善に寄与する。また
同時に、放電用トランジスタの開成動作が早まるので、
これを介した貫通電流の期間が短くなり、消費電力が更
に低減する。
Further, in the configuration provided with the current variable circuit, the state transition of the flip-flop is accelerated by the sudden increase current, which contributes to the improvement of the switching speed. At the same time, the opening operation of the discharging transistor is accelerated,
The period of the through current through this is shortened, and the power consumption is further reduced.

【0039】特に、電流可変回路としてはレベル検出切
り換え型電流可変回路を用いた構成によれば、急増電流
期間が長すぎたり、短すぎたりせず、常に最適時間だけ
急増電流を流すことができるため、状態遷移動作の高速
化と低消費電力化を同時に達成できる。
In particular, according to the configuration using the level detection switching type current variable circuit as the current variable circuit, the rapid increase current period can be always supplied for the optimum time without making the sudden increase current period too long or too short. Therefore, high-speed state transition operation and low power consumption can be achieved at the same time.

【0040】出力段第2導電型トランジスタと共に出力
端子のコンプリメンタリ型駆動方式を構成する出力段第
1導電型トランジスタを有する半導体集積回路におい
て、上記レベル検出切り換え型電流可変回路の出力レベ
ル検出信号を用いて上記出力段第1導電型トランジスタ
と上記出力段第2導電型トランジスタの同時閉成を禁止
する閉成タイミング回路を設けた構成を採用すると、出
力段第2導電型トランジスタが開成する以前に、出力段
第1導電型トランジスタの閉成制御信号が発生した場合
でも、閉成タイミング回路により出力段第2導電型トラ
ンジスタが現実に開成するまで、出力段第1導電型トラ
ンジスタが閉成しないようになっているので、出力段の
貫通電流を無くすことができ、大幅な低消費電力化を達
成することができる。
In a semiconductor integrated circuit having an output-stage first-conductivity-type transistor that constitutes a complementary drive system for an output terminal together with an output-stage second-conductivity-type transistor, the output-level detection signal of the level-detection-switching-type current variable circuit is used. When a configuration is provided in which a closing timing circuit that inhibits simultaneous closing of the output stage first conductivity type transistor and the output stage second conductivity type transistor is provided, before the output stage second conductivity type transistor is opened, Even when a control signal for closing the output stage first conductivity type transistor is generated, the output stage first conductivity type transistor is not closed until the output stage second conductivity type transistor is actually opened by the closing timing circuit. As a result, it is possible to eliminate a through current in the output stage and to achieve a significant reduction in power consumption.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0042】[0042]

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0043】〔実施例1〕図1は本発明の実施例1に係
るレベルシフト回路と併せてその出力段トランジスタを
示す回路図である。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a circuit diagram showing an output stage transistor together with a level shift circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

【0044】本例のレベルシフト回路40は、図9に示
すレベルシフト回路30のドレイン・ノードN2 を出力
段のパワーPチャネル型MOSFET5のゲートGには
結線していないままの信号電圧レベル変換回路30′
と、この信号電圧レベル変換回路30′のフリップ・フ
ロップFFのノード電圧Vg と反転入力信号VIN * を基
に出力段のパワーPチャネル型MOSFET5のゲート
容量C5 を急速充放電する出力バッファ回路50とを有
している。
The level shift circuit 40 of the present embodiment is a signal voltage level converter in which the drain node N 2 of the level shift circuit 30 shown in FIG. 9 is not connected to the gate G of the power P-channel MOSFET 5 in the output stage. Circuit 30 '
When the output buffer to rapidly charge and discharge the gate capacitance C 5 of the power P channel type MOSFET5 the output stage based on the node voltage V g of the flip-flop FF inverted input signal V IN * of the signal voltage level conversion circuit 30 ' And a circuit 50.

【0045】信号電圧レベル変換回路30′は、3V電
源による狭論理振幅(3V=Vdd−Vss)の論理入力信
号VINから逆相の3V系の反転信号VIN * を生成するC
MOSインバータINV1と、論理入力信号VINにより
開閉制御される第1の高耐圧Nチャネル型MOSFET
1と、反転信号VIN * により第1のNチャネル型MOS
FET1とは排他的に開閉制御される第2の高耐圧Nチ
ャネル型MOSFET2と、30V(Vcc)電源間で第1
のNチャネル型MOSFET1と共に2段直列回路を構
成し、第2のNチャネル型MOSFET2の閉成により
閉成制御される第1のPチャネル型MOSFET3と、
30V(Vcc)電源間で第2のNチャネル型MOSFET
2と共に2段直列回路を構成し、第1のNチャネル型M
OSFET1の閉成により閉成制御される第2のPチャ
ネル型MOSFET5とを有しており、第1のPチャネ
ル型MOSFET3と第2のPチャネル型MOSFET
5がドレイン・ノード(記憶ノード)N1 ,N2 を介し
てフィードバックループによるフリップ・フロップFF
を構成している。
The signal voltage level conversion circuit 30 'generates an inverted 3V-system inverted signal V IN * from a logic input signal V IN having a narrow logic amplitude (3V = Vdd-Vss) by a 3V power supply.
MOS inverter INV1 and first high-breakdown-voltage N-channel MOSFET controlled to open / close by a logical input signal V IN
1 and an inverted signal V IN * to generate a first N-channel MOS
The first high-voltage N-channel MOSFET 2 that is exclusively controlled to open and close with the FET 1 is connected to a 30 V (Vcc) power supply by a first power supply.
A first P-channel MOSFET 3 which forms a two-stage series circuit together with the N-channel MOSFET 1 and is controlled to be closed by closing the second N-channel MOSFET 2;
Second N-channel MOSFET between 30V (Vcc) power supply
2 together with the first N-channel type M
A second P-channel MOSFET 5 controlled to be closed by closing the OSFET 1, and a first P-channel MOSFET 3 and a second P-channel MOSFET
5 is a flip-flop FF by a feedback loop via drain nodes (storage nodes) N 1 and N 2
Is composed.

【0046】そして、第1のPチャネル型MOSFET
3及び第2のPチャネル型MOSFET4のゲート(ド
レイン・ノードN1 ,N2 )はダイオードクランパ用の
定電圧ダイオードD1 ,D2 を介してVcc電源に接続さ
れている。
Then, the first P-channel type MOSFET
The gates (drain nodes N 1 , N 2 ) of the third and second P-channel MOSFETs 4 are connected to a Vcc power supply via constant voltage diodes D 1 , D 2 for diode clampers.

【0047】また、本例の信号電圧レベル変換回路3
0′もドレイン電流可変回路32,34を備えている。
第1のドレイン電流可変回路32は、非飽和領域で動作
する第1のNチャネル型MOSFET1と共にソースフ
ォロア回路(定電流回路)を構成する直列のソース抵抗
11及びR12と、その一方のソース抵抗R12を短絡する
ソース抵抗値切り換え用Nチャネル型MOSFET6
と、論理入力信号VINが立ち上がる時点t1 で所定パル
ス幅ΔT1 の切り換え時限パルスP1をMOSFET6
のゲートに印加するワンショット回路(単安定マルチバ
イブレータ)7と有している。また第2のドレイン電流
可変回路34も、非飽和領域で動作する第2のNチャネ
ル型MOSFET2と共にソースフォロア回路(定電流
回路)を構成する直列のソース抵抗R21及びR22と、そ
の一方のソース抵抗R22を短絡するソース抵抗値切り換
え用Nチャネル型MOSFET8と、論理入力信号VIN
が立ち下がる時点t2 で所定パルス幅ΔT2 (=Δ
1 )の切り換え時限パルスP2をMOSFET8のゲ
ートに印加するワンショット回路9とを有している。
The signal voltage level conversion circuit 3 of this embodiment
0 'also has drain current variable circuits 32 and 34.
The first drain current variable circuit 32 includes series source resistances R 11 and R 12 constituting a source follower circuit (constant current circuit) together with the first N-channel MOSFET 1 operating in the unsaturated region, and one of the sources. source resistance value switching N-channel type to short-circuit the resistor R 12 MOSFET 6
When, the switching timed pulse P1 having a predetermined pulse width [Delta] T 1 at time t 1 the logic input signal V IN rises MOSFET6
And a one-shot circuit (monostable multivibrator) 7 for applying a voltage to the gates. Further, the second drain current variable circuit 34 also includes a series source resistance R 21 and R 22 constituting a source follower circuit (constant current circuit) together with the second N-channel MOSFET 2 operating in the unsaturated region, and one of the two. source resistance switching N-channel type MOSFET8 to short the source resistor R 22, logic input signal V IN
At a time point t 2 at which the pulse width falls, a predetermined pulse width ΔT 2 (= Δ
And a one-shot circuit 9 for applying the switching timed pulse P2 of T 1 ) to the gate of the MOSFET 8.

【0048】出力バッファ回路50は、フリップ・フロ
ップFFの一方の状態遷移の際に出力段のパワーPチャ
ネル型MOSFET5のゲート容量C5 を急速充電する
ゲート容量充電回路52と、フリップ・フロップFFの
他方の状態遷移の際に出力段のパワーPチャネル型MO
SFET5のゲート容量C5 を急速放電するゲート容量
放電回路54とを有している。
The output buffer circuit 50 includes a gate capacitance charging circuit 52 for rapidly charging the gate capacitance C 5 of the power P-channel type MOSFET 5 at the output stage during one state transition of the flip-flop FF, and a gate capacitance charging circuit 52 for the flip-flop FF. At the time of the other state transition, the power P-channel type MO of the output stage
And a gate capacitance discharging circuit 54 for rapidly discharging the gate capacitance C5 of the SFET 5 .

【0049】ゲート容量充電回路52はゲート容量C5
のゲートGから電荷を引き抜いて接地(Vss)に供給す
ることでゲートGの電圧をVcc電圧(ソース電圧)から
下げるチャージポンプであり、反転入力信号VIN * によ
り第2の高耐圧Nチャネル型MOSFET2と同期して
開閉制御される充電用高耐圧Nチャネル型MOSFET
52aと、非飽和領域で動作する充電用高耐圧Nチャネ
ル型MOSFET52aと共にソースフォロア回路(定
電流回路)を構成する直列のソース抵抗R31及びR
32と、その一方のソース抵抗R32を短絡するソース抵抗
値切り換え用Nチャネル型MOSFET52bを有して
おり、このMOSFET52bはワンショット回路9か
らの時限パルスP2をゲートに受けて開閉制御される。
The gate capacitance charging circuit 52 has a gate capacitance C 5
Of a charge pump to lower the voltage of the gate G from the V cc voltage (source voltage) by pulling out the electric charge from the gate G is supplied to the ground (Vss), a second high-voltage N-channel by inverting the input signal V IN * -Voltage N-channel MOSFET for charging and opening controlled in synchronization with the MOSFET 2
52a and a series source resistance R 31 and R forming a source follower circuit (constant current circuit) together with a charging high breakdown voltage N-channel MOSFET 52a operating in an unsaturated region.
32, has a source resistance for switching N-channel type MOSFET52b shorting one of the source resistor R 32 thereof, the MOSFET52b is opened and closed controlled by receiving timed pulses P2 from the one-shot circuit 9 to the gate.

【0050】ゲート容量放電回路54は、ゲート容量C
5 の両端(ソース−ドレイン間)に接続し、ドレイン・
ノードN1 のノード電圧Vg により開閉制御される比較
的大きな素子の放電用Pチャネル型MOSFET54a
と、このMOSFET54aのゲートとVcc電源との間
に接続されたダイオードクランパ用の定電圧ダイオード
3 とを有している。
The gate capacitance discharging circuit 54 has a gate capacitance C
Connect to both ends (between source and drain) of 5
Discharging P-channel type MOSFET54a relatively large elements to be opened and closed controlled by the node N 1 of the node voltage V g
If, and a constant voltage diode D 3 of connected diodes for clamper between the gate and the Vcc power supply for this MOSFET54a.

【0051】まず、図2に示すように、時点t1 で狭論
理振幅(0〜3V)の論理入力信号VINが立ち上がり、
第1のNチャネル型MOSFET1が閉成すると共に第
2のNチャネル型MOSFET2が開成すると、ドレイ
ン電流可変回路32の時限パルスP1により急増電流I
MAX が第1のNチャネル型MOSFET1を流れるた
め、ノード電圧Vg がVccより定電圧ダイオードD2
ツェナー電圧VZ だけ急降下するので、第2のPチャネ
ル型MOSFET4及び放電用MOSFET54aが閉
成する。
First, as shown in FIG. 2, at time t 1 , a logic input signal V IN having a narrow logic amplitude (0 to 3 V) rises,
When the first N-channel MOSFET 1 is closed and the second N-channel MOSFET 2 is opened, the current I suddenly increases due to the timed pulse P1 of the drain current variable circuit 32.
Since MAX flows through the first N-channel MOSFET 1, the node voltage V g is because the sudden drop by the Zener voltage V Z of the Zener diode D 2 than Vcc, the second P-channel type MOSFET4 and discharging MOSFET54a is closed .

【0052】ところで、本例では第2のPチャネル型M
OSFET4が出力段のパワーPチャネル型MOSFE
T5のゲート容量C5 を急速放電する必要がないため、
小規模素子として形成されている。他方、放電用Pチャ
ネル型MOSFET54aはゲート容量C5 を急速放電
するため大規模素子として形成されており、それに寄生
するゲート容量C6 は無視できないが、ここでは急増電
流IMAX の電流値をパルス幅狭で高めることによってノ
ード電圧Vg を急速に降下させることができる。そし
て、第2のPチャネル型MOSFET4及び放電用Pチ
ャネル型MOSFET54aの閉成によって、ノードN
2 の電圧が高レベルVccとなり、これにより第1のPチ
ャネル型MOSFET3が開成する。この第1のPチャ
ネル型MOSFET3の開成時点は、第1のNチャネル
型MOSFET1のドレイン電流がドレイン電流可変回
路32により節約電流IMIN に戻る時点t11に略相当し
ている。その後、節約電流IMIN の殆どは定電圧ダイオ
ードD2 のツェナー電圧VZを維持するために用いられ
る。
Incidentally, in this example, the second P-channel type M
OSFET4 is a power P-channel type MOSFE at the output stage
It is not necessary to rapidly discharge the gate capacitance C 5 of T5,
It is formed as a small-scale element. On the other hand, P-channel type MOSFET54a discharge is formed as a large-scale device for rapidly discharging the gate capacitance C 5, but not negligible gate capacitance C 6 parasitic thereto, the pulse current value of surge current I MAX here By increasing the width, the node voltage Vg can be rapidly reduced. Then, the node N is closed by closing the second P-channel MOSFET 4 and the discharging P-channel MOSFET 54a.
The second voltage becomes the high level Vcc, whereby the first P-channel MOSFET 3 is opened. Opening time of this first P-channel type MOSFET3 is equivalent approximately to a time point t 11 where the drain current of the first N-channel type MOSFET1 returns to save current I MIN by the drain current variable circuit 32. Thereafter, most of the saving current I MIN is used to maintain the zener voltage V Z of the constant voltage diode D 2 .

【0053】ノード電圧Vg がVccよりツェナー電圧V
Z だけ下降した時点では、放電用Pチャネル型MOSF
ET54aも閉成するため、出力段のパワーPチャネル
MOSFET5のゲート容量C5 が瞬間放電する。この
結果、出力段のパワーPチャネルMOSFET5は急峻
にターンオフする。
When the node voltage Vg is more than the Zener voltage Vcc
At the time when the voltage drops by Z , the discharging P-channel type MOSF
Since the ET 54a is also closed, the gate capacitance C5 of the output power P-channel MOSFET 5 is instantaneously discharged. As a result, the power P-channel MOSFET 5 in the output stage turns off sharply.

【0054】次に、論理入力信号VINが立ち下がる時点
2 で第2のNチャネル型MOSFET2が閉成すると
共に、第1のNチャネル型MOSFET1が開成する
と、同時に、充電用MOSFET52aが閉成する。こ
のため一方においては、第2のNチャネル型MOSFE
T2の閉成により急増ドレイン電流IMAX が流れるが、
ノードN2 には出力段のパワーMOSFET5のゲート
Gが接続されておらず、ゲート容量C5 を充電しないで
済むため、ノードN2 の電圧が急速降下し、第1のPチ
ャネル型MOSFET3がすぐに閉成してゲート容量C
6 が放電し、放電用MOSFET54aがいち早く開成
する。また他方において、充電用MOSFET52aの
閉成により出力段のパワーPチャネル型MOSFET5
のゲート容量C5 から引き抜かれた電荷がドレイン電流
D3として流れるので、ゲート容量C5 が速やかに充電
される。この結果、出力電圧VOUT が低下するので出力
段のパワーPチャネルMOSFET5は急峻にターンオ
ンする。
Next, the second N-channel type MOSFET2 at time t 2 which falls logic input signal V IN is closed, the first N-channel MOSFET1 is opened, at the same time, closing the charging MOSFET52a I do. Therefore, on the one hand, the second N-channel type MOSFE
Rapidly increasing drain current I MAX flows, but by the closing of T2,
Since the gate G of the power MOSFET 5 in the output stage is not connected to the node N 2 and the gate capacitance C 5 does not need to be charged, the voltage of the node N 2 drops rapidly, and the first P-channel MOSFET 3 is immediately turned off. And the gate capacitance C
6 discharges, and the discharge MOSFET 54a opens promptly. On the other hand, when the charging MOSFET 52a is closed, the power P-channel MOSFET 5 in the output stage is closed.
Since the flows as the gate capacitance C 5 drain withdrawn charges from the current I D3, the gate capacitance C 5 is charged promptly. As a result, the output voltage V OUT decreases, so that the power P-channel MOSFET 5 in the output stage turns on sharply.

【0055】ところで、Nチャネル型MOSFET2に
急増ドレイン電流IMAX を流す通電時間ΔT2 は、Nチ
ャネル型MOSFET1に急増ドレイン電流IMAX を流
す通電時間ΔT1 に比べて実質的に短時間にできる。ノ
ードN1 には小規模素子の第2のPチャネル型MOSF
ET4と大規模素子の放電用MOSFET54aが接続
されているに対し、ノードN2 には小規模素子の第1の
Pチャネル型MOSFET3だけが接続されているに過
ぎず、第1のPチャネル型MOSFET3のゲート容量
は無視できるからである。従って、図2での充電量q2
は極微小量である。Nチャネル型MOSFET2に更に
増大した急増ドレイン電流IMAX ′を流すときには、更
に一層、その充電時間を短縮でき、第1のPチャネル型
MOSFET3の閉成時点t21、延いては、放電用MO
SFET54aの開成時点を早めることができる。他
方、時点t21で閉成した充電用MOSFET52aに流
れるドレイン電流ID3は、その初期では貫通電流として
若干流れるものの、前述したように、直に放電用MOS
FET54aが開成するので、貫通電流の通電時間はt
2 〜t21の期間程度であり、これは極短時間とすること
が可能であるので、q3の如く電消費電力を抑制するこ
とができる。この貫通電流の通電期間を短くできること
は、ドレイン電流ID3を増大させて急増ドレイン電流I
MAX しても消費電力はさほど変わらないが、ゲート容量
5 の充電時間を早めるには効果がある。この結果、第
2のNチャネル型MOSFET2及び充電用MOSFE
T52aにおける無効電流の削減により消費電力を低減
させながらも、出力段のパワーPチャネル型MOSFE
T5のターンオン時間TONを短縮でき、ターンオフ時間
OFF と均衡させることができる。このためスイッチン
グ速度の改善に繋がる。
By the way, the energization time [Delta] T 2 flowing a surge drain current I MAX to the N-channel type MOSFET2 is substantially possible in a short time as compared with the energizing time [Delta] T 1 to flow a surge drain current I MAX to the N-channel type MOSFET 1. The second P-channel type MOSF small element in the node N 1
And ET4 to discharge MOSFET54a large elements are connected merely by a first P-channel type MOSFET3 small element is connected to the node N 2, the first P-channel type MOSFET3 Is negligible. Therefore, the charge amount q2 in FIG.
Is a very small amount. When a further increased drain current I MAX ′ flows through the N-channel MOSFET 2, the charging time can be further reduced, and the closing time t 21 of the first P-channel MOSFET 3, and hence the discharging MO
The opening time of the SFET 54a can be advanced. On the other hand, the drain current I D3 flowing through the charging MOSFET52a was closed at time t 21, although flows slightly its initial as through current, as described above, immediately discharge MOS
Since the FET 54a is opened, the conduction time of the through current is t
Is about a period of 2 ~t 21, because this is may be a very short time, it is possible to suppress as electric power consumption of q3. The ability to shorten the conduction period of the through current can be achieved by increasing the drain current I D3 and increasing the drain current I D3.
Although the power consumption even if MAX does not change much, the effect is to shorten the charging time of the gate capacitance C 5. As a result, the second N-channel type MOSFET 2 and the charging MOSFET
While reducing power consumption by reducing the reactive current in T52a, the output stage power P-channel MOSFET
The turn-on time T ON of T5 can be reduced, and can be balanced with the turn-off time T OFF . This leads to an improvement in switching speed.

【0056】ドレイン電流可変回路34により、急増ド
レイン電流IMAX の通電時間ΔT2が過ぎると、ドレイ
ン電流ID3は急減するようになっているが、ゲートGに
は電圧クランパ用の定電圧ダイオードが接続されていな
いので、そのドレイン電流ID3の値はできる限り小さい
ことが望ましく、ソース抵抗R32を高抵抗とする。図1
の回路構成では、充電用MOSFET52aの急増ドレ
イン電流IMAX の流れ始める時点がMOSFET2の急
増ドレイン電流IMAX の流れ始める時点t1 となってい
るが、専用のワンショット回路や遅延素子等を設けて時
点t1 をやや遅くらしても良い。充電用MOSFET5
2aの貫通電流を更に抑制でき、図2のq3で示す電消
費電力を実質的に無くすことができる。
The drain current variable circuit 34 allows the drain current I D3 to rapidly decrease after the time ΔT 2 of the rapid increase of the drain current I MAX has passed, but the gate G has a constant voltage diode for a voltage clamper. Since they are not connected, the value of the drain current ID3 is desirably as small as possible, and the source resistance R32 is set to a high resistance. FIG.
In the circuit arrangement of, but when the start to flow surge drain current I MAX of the charging MOSFET52a has become rapidly drain current I time t 1 to start the flow of MAX the MOSFET 2, a dedicated one-shot circuit and a delay element or the like The time point t 1 may be slightly delayed. MOSFET for charging 5
2a can be further suppressed, and the power consumption indicated by q3 in FIG. 2 can be substantially eliminated.

【0057】〔実施例2〕図3は本発明の実施例2に係
るレベルシフト回路と併せてその出力段トランジスタを
示す回路図である。
[Embodiment 2] FIG. 3 is a circuit diagram showing an output stage transistor in addition to a level shift circuit according to Embodiment 2 of the present invention.

【0058】本例のレベルシフト回路40′は、信号電
圧レベル変換回路30′と簡素化した出力バッファ回路
50′とからなる。この出力バッファ回路50′のゲー
ト容量充電回路52′は、反転入力信号VIN * により第
2の高耐圧Nチャネル型MOSFET2と同期して開閉
制御される充電用高耐圧Nチャネル型MOSFET52
aと、非飽和領域で動作する充電用高耐圧Nチャネル型
MOSFET52aと共にソースフォロア回路(定電流
回路)を構成する信号電圧レベル変換回路30′の直列
のソース抵抗R21′及びR22′と、その一方のソース抵
抗R22′を短絡するソース抵抗値切り換え用Nチャネル
型MOSFET8と、ワンショット回路9とを有してい
る。ソース抵抗R21′及びR22′、ソース抵抗値切り換
え用Nチャネル型MOSFET8、及びワンショット回
路9はすべて信号電圧レベル変換回路30′の第2のN
チャネル型MOSFET2のものが兼用されている。ま
た、ゲート容量放電回路54′は、ゲート容量C5 の両
端(ソース−ドレイン間)に接続し、ドレイン・ノード
1 のノード電圧Vg により開閉制御される比較的大き
な素子の放電用Pチャネル型MOSFET54aのみか
ら成り、図1に示すダイオードクランパ用の定電圧ダイ
オードD3 を具備していない。ソース抵抗R21′及びR
22′の値を最適化することにより、第2のNチャネル型
MOSFET2に流すべき急増ドレイン電流IMAX と節
電電流IMIN 、並びに、充電用高耐圧Nチャネル型MM
OSFET52aに流すべき急増ドレイン電流と極小電
流のそれぞれの値を設定できる。
The level shift circuit 40 'of this embodiment comprises a signal voltage level conversion circuit 30' and a simplified output buffer circuit 50 '. The gate capacitance charging circuit 52 'of the output buffer circuit 50' has a charging high-breakdown-voltage N-channel MOSFET 52 whose opening and closing are controlled in synchronization with the second high-breakdown-voltage N-channel MOSFET 2 by the inverted input signal V IN * .
a, series source resistances R 21 ′ and R 22 ′ of a signal voltage level conversion circuit 30 ′ forming a source follower circuit (constant current circuit) together with a charging high-breakdown-voltage N-channel MOSFET 52 a operating in an unsaturated region; It has an N-channel MOSFET 8 for switching the source resistance value for short-circuiting one of the source resistances R 22 ′, and a one-shot circuit 9. The source resistances R 21 ′ and R 22 ′, the source resistance switching N-channel MOSFET 8 and the one-shot circuit 9 are all connected to the second N-type of the signal voltage level conversion circuit 30 ′.
The channel type MOSFET 2 is also used. The gate capacitance discharge circuit 54 ', both ends of the gate capacitance C 5 - connected to (source-drain), drain node N 1 of the node voltage V g by opening and closing controlled by relatively discharging P-channel of larger elements type MOSFET54a consist only, not provided with a constant voltage diode D 3 for diode clamper shown in Figure 1. Source resistances R 21 ′ and R
By optimizing the value of 22 ', the rapidly increasing drain current I MAX and power saving current I MIN to be passed through the second N-channel MOSFET 2, and the high withstand voltage N-channel MM for charging
The respective values of the rapidly increasing drain current and the minimum current to be passed through the OSFET 52a can be set.

【0059】なお、定電圧ダイオードD3 が無くても、
これに並列の定電圧ダイオードD2が存在するので、放
電用Pチャネル型MOSFET54aのゲート電圧をク
ランプできるようになっている。
Incidentally, even if the constant voltage diode D 3 is not provided,
Since a constant voltage diode D 2 parallel thereto there are enabled to clamp the gate voltage of the discharge P-channel type MOSFET54a.

【0060】〔実施例3〕図4は本発明の実施例3に係
るレベルシフト回路と併せてその出力段トランジスタを
示す回路図である。
[Embodiment 3] FIG. 4 is a circuit diagram showing an output stage transistor in addition to a level shift circuit according to Embodiment 3 of the present invention.

【0061】本例のレベルシフト回路60は、図3に示
すレベルシフト回路40′において、ドレイン電流可変
回路32,34のワンショット回路7,9に代え、出力
電圧レベル変化検出回路62,64と、それらに一定電
流I1 ,I2 を流す定電流回路の2定電流源型カレント
ミラー回路66とを有して成る。この2定電流源型カレ
ントミラー回路66は、Vcc電源から電流源66aによ
りドレイン電流を流すゲート−ドレイン接続のPチャネ
ル型MOSFET66bと、このゲートにゲートが接続
してVcc電源から定電流I1 を流す第1のミラーPチャ
ネル型MOSFET66cと、MOSFET66bのゲ
ートにゲートが接続してVcc電源から定電流I2 を流す
第2のミラーPチャネル型MOSFET66dとを有し
ている。
The level shift circuit 60 of this embodiment is different from the level shift circuit 40 'shown in FIG. 3 in that output voltage level change detection circuits 62 and 64 are provided instead of the one-shot circuits 7 and 9 of the drain current variable circuits 32 and 34. And a two-constant current source type current mirror circuit 66 of a constant current circuit through which constant currents I 1 and I 2 flow. The second constant current source-type current mirror circuit 66, the gate flow drain current by the current source 66a from the Vcc power supply - and P-channel type MOSFET66b the drain connection, a constant current I 1 from the Vcc power source gate connected to the gate a first mirror P-channel type MOSFET66c flow, and a second mirror P-channel type MOSFET66d flowing a constant current I 2 from the Vcc power source gate connected to the gate of MOSFET66b.

【0062】また、第1の出力信号レベル変化検出回路
62は、第1のノードN1 の電圧の立ち下がり変化によ
り閉成して定電流I1 をドレイン電流として流す出力電
圧立ち上がり検出用の高耐圧Pチャネル型MOSFET
62aと、その定電流I1 を流す電流・電圧変換抵抗r
1 と、その抵抗r1 の電圧降下を入力としてゲート信号
S1を生成するCMOSインバータINV2とを有して
いる。更に、第2の出力信号レベル変化検出回路64
は、出力段のパワーMOSFET5のゲート電圧(出力
電圧VOUT )の立ち下がり変化により閉成して定電流I
2 をドレイン電流として流す出力電圧立ち下がり検出用
の高耐圧Pチャネル型MOSFET64aと、その定電
流I2 を流す電流・電圧変換抵抗r2 と、その抵抗r2
の電圧降下を入力としてゲート信号S2を生成するCM
OSインバータINV3とを有している。
The first output signal level change detection circuit 62 is closed by the falling change of the voltage of the first node N 1 and outputs a high voltage for detecting the rising of the output voltage which flows the constant current I 1 as the drain current. Withstand voltage P-channel MOSFET
62a and the current-voltage conversion resistor r passing the constant current I 1
Has 1, the CMOS inverter INV2 for generating a gate signal S1 as an input the voltage drop across the resistor r 1. Further, the second output signal level change detection circuit 64
Is closed by the falling change of the gate voltage (output voltage V OUT ) of the power MOSFET 5 in the output stage and the constant current I
2 and the high voltage P-channel type MOSFET64a for detecting falling output voltage falling flow as the drain current, a current-voltage conversion resistor r 2 to flow the constant current I 2, the resistance r 2
That generates a gate signal S2 using the voltage drop of
OS inverter INV3.

【0063】まず、図5に示すように、狭論理振幅の論
理入力信号VINが立ち上がる時点t1 の直前において
は、ノードN1 の電圧Vg は高電圧Vcc(30V)である
と共に、出力電圧VOUT はVss(0V)となっている
が、一方のPチャネル型MOSFET62aは開成状態
であると共に、他方のPチャネル型MOSFET64a
は閉成状態にある。従って、一方の電圧変換抵抗r1
は電圧降下が発生しないので、CMOSインバータIN
V2の出力S1は3Vの高レベルとなっており、Nチャ
ネル型MOSFET6は閉成状態にあるが、他方の電圧
変換抵抗r2 には定電流I2 により電圧降下が発生して
いるので、CMOSインバータINV3の出力S2は0
Vの低レベルとなっており、Nチャネル型MOSFET
8,52bは開成状態にある。
First, as shown in FIG. 5, immediately before the time t 1 at which the logic input signal V IN having a narrow logic amplitude rises, the voltage V g of the node N 1 is the high voltage Vcc (30 V) and the output voltage is high. The voltage V OUT is Vss (0 V), while one P-channel MOSFET 62a is open and the other P-channel MOSFET 64a
Is in a closed state. Therefore, no voltage drop occurs in one of the voltage conversion resistors r 1 , so that the CMOS inverter IN
The output S1 of the V2 has become a high level of 3V, but the N-channel type MOSFET6 is in the closed state, since the other voltage conversion resistor r 2 voltage drop is generated by the constant current I 2, CMOS The output S2 of the inverter INV3 is 0
Low level of V, N-channel MOSFET
8, 52b is in an open state.

【0064】ここで、時点t1 で狭論理振幅の論理入力
信号VINが立ち上がり、第1のNチャネル型MOSFE
T1が閉成すると共に第2のNチャネル型MOSFET
2が開成すると、ドレイン電流可変回路32′のNチャ
ネル型MOSFET6が既に閉成状態にあるため、ドレ
イン電流ID1として急増電流IMAX が流れて、これによ
りノードN1 の電圧Vg が下降し始めると共に出力電圧
OUT が上昇し始める。この出力電圧VOUT の立ち上が
り過渡期には、その反転出力たるノードN1 の電圧Vg
の立ち下がり変化が監視されており、電圧Vg が(Vcc
−VZ )に近い値まで立ち下がると、Pチャネル型MO
SFET62aがこれを検出して時点t12で閉成し、電
流・電圧変換抵抗r1 に電圧降下が発生してゲート電圧
S1が低レベル(0V)となるため、Nチャネル型MO
SFET6が開成し、これによりドレイン電流ID1は節
電ドレイン電流IMIN に切り換わる。このため、電圧V
gが立ち下がるとは逆に出力電圧VOUT の立ち上がりる
が、この出力電圧VOUT の立ち上がりが現実に完了した
時点t12で急増電流IMAX の供給が止むため、供給時間
が短すぎたり、長すぎたりせず、最適化されるので、タ
ーンオフ時間TOFFの短縮化と消費電力の低減を共に達
成できる。
At time t 1 , the logic input signal V IN having a narrow logic amplitude rises, and the first N-channel MOSFE
T1 closes and a second N-channel MOSFET
When 2 is opened, since the N-channel type MOSFET6 the drain current variable circuit 32 'is already in the closed state, the surge current I MAX flows as the drain current I D1, thereby the voltage V g at the node N 1 is lowered At the same time, the output voltage V OUT starts to rise. During the rising transition of the output voltage V OUT , the voltage V g of the inverted node N 1 is output.
Is monitored, and the voltage Vg becomes (Vcc
−V Z ), a P-channel MO
Closed at t 12 SFET62a detects this, the gate voltage S1 is a low level (0V) and a voltage drop occurs in the current-voltage conversion resistor r 1, N-channel type MO
The SFET 6 opens, whereby the drain current I D1 switches to the power saving drain current I MIN . Therefore, the voltage V
g is Tachiagariru output voltage V OUT contrary to the falls, or because this rising of the output voltage V OUT ceases the supply of surge current I MAX at t 12, which was completed in reality, the supply time is too short, Since the length is optimized without being too long, both the reduction of the turn-off time T OFF and the reduction of power consumption can be achieved.

【0065】また、時点t12で出力電圧VOUT が立ち上
がると、Pチャネル型MOSFET64aが開成し、定
電流I2 が流れなくなるので、電流・電圧変換抵抗r2
の電圧降下が消滅し、ゲート信号S2が立ち上がる。こ
れによりドレイン電流可変回路34′のNチャネル型M
OSFET8及びゲート容量充電回路52のNチャネル
型MOSFET52bが閉成する。
[0065] When the output voltage V OUT at t 12 rises, since the P-channel type MOSFET64a is opened, the constant current I 2 stops flowing, the current-voltage conversion resistor r 2
, And the gate signal S2 rises. Thereby, the N-channel type M of the drain current variable circuit 34 '
The OSFET 8 and the N-channel MOSFET 52b of the gate capacitance charging circuit 52 are closed.

【0066】次に、論理入力信号VINが立ち下がる時点
2 で第2のNチャネル型MOSFET2が閉成すると
共に、第1のNチャネル型MOSFET1が開成する
と、同時に、充電用MOSFET52aが閉成する。こ
こで、ドレイン電流可変回路34′のNチャネル型MO
SFET8及びゲート容量充電回路52のNチャネル型
MOSFET52bが既に閉成状態であるため、第2の
Nチャネル型MOSFET2には急増ドレイン電流I>
MAX が流れ、ノードN2 の電圧V2 が急速降下し、第1
のPチャネル型MOSFET3がすぐに閉成してゲート
容量C6 が放電し、放電用MOSFET54aが早く開
成する。また他方において、充電用MOSFET52a
には急増ドレイン電流IMAX が流れ、パワーPチャネル
型MOSFET5のゲート容量C5 を急速に充電し、出
力電圧VOUT が立ち下がる。この出力電圧VOUT の立ち
下がり過渡期には、その立ち下がり変化がPチャネル型
MOSFET64aで監視されており、出力電圧VOUT
電圧Vssに近い値まで立ち下がると、Pチャネル型MO
SFET64aがこれを検出して時点t24で閉成し、電
流・電圧変換抵抗r2 に電圧降下が発生してゲート電圧
S2が低レベル(0V)に立ち下がるため、Nチャネル
型MOSFET8,52bが開成し、これによりドレイ
ン電流ID2,ID3は節電ドレイン電流IMIN に切り換わ
る。このため、出力電圧VOUT の立ち下がりが現実に完
了した時点t24で急増ドレイン電流IMAXの供給が止
むため、供給時間が短すぎたり、長すぎたりせず、最適
化される。このように、本例ではレベル検出切り換え型
電流可変回路を用いているので、ターンオン時間TON
の短縮化と消費電力の低減を共に達成できる。
Next, the second N-channel type MOSFET2 at time t 2 which falls logic input signal V IN is closed, the first N-channel MOSFET1 is opened, at the same time, closing the charging MOSFET52a I do. Here, the N-channel type MO of the drain current variable circuit 34 '
Since the SFET 8 and the N-channel MOSFET 52b of the gate capacitance charging circuit 52 are already closed, the second N-channel MOSFET 2 has a rapidly increasing drain current I>
MAX flows, the voltage V 2 at the node N 2 is rapidly lowered, first
The gate capacitance C 6 is discharged P-channel type MOSFET3 is closed immediately, and the discharge MOSFET54a is opened quickly. On the other hand, the charging MOSFET 52a
Surge drain current I MAX flows in, rapidly charges the gate capacitance C 5 of the power P-channel MOSFET 5, the output voltage V OUT falls. During the falling transition period of the output voltage V OUT, the change in the falling is monitored by the P-channel MOSFET 64a, and the output voltage V OUT
When the voltage falls to a value close to the voltage Vss, the P-channel type MO
Closed at t 24 SFET64a detects this, the gate voltage S2 is falls to a low level (0V) and a voltage drop occurs in the current-voltage conversion resistor r 2, the N-channel type MOSFET8,52b The drain currents I D2 and I D3 are switched to the power saving drain current I MIN . For this reason, the supply of the rapidly increasing drain current I MAX is stopped at the time point t 24 when the fall of the output voltage V OUT is actually completed, so that the supply time is optimized without being too short or too long. As described above, in this example, the level detection switching type current variable circuit is used, so that the turn-on time T ON
And power consumption can be both reduced.

【0067】なお、時点t24で出力電圧VOUT が立ち下
がる過渡期には既にVg が立ち上がっているので、Pチ
ャネル型MOSFET62aが開成し、定電流I1 が流
れなくなるので、電流・電圧変換抵抗r1 の電圧降下が
消滅し、ゲート信号S1が立ち上がる。これによりドレ
イン電流可変回路32′のNチャネル型MOSFET6
のNチャネル型MOSFET6が閉成する。
In the transition period when the output voltage V OUT falls at time t 24 , V g has already risen, so that the P-channel MOSFET 62 a is opened and the constant current I 1 does not flow. voltage drop across the resistor r 1 disappears, the gate signal S1 rises. Thereby, the N-channel MOSFET 6 of the drain current variable circuit 32 '
N-channel MOSFET 6 is closed.

【0068】本例では、ゲート信号S2の立ち下がりに
同期させてMOSFET8,52bを開成せしめ、ドレ
イン電流ID2,ID3を急増ドレイン電流IMAX から節電
ドレイン電流IMIN に同時に切り換えるようにしている
が、ドレイン電流ID2の切り換え時点をゲート電圧の立
ち上がり時点に早めるようにすれば、消費電力の低減に
繋がる。
In this example, the MOSFETs 8 and 52b are opened in synchronization with the fall of the gate signal S2, and the drain currents I D2 and I D3 are simultaneously switched from the rapidly increasing drain current I MAX to the power saving drain current I MIN . However, if the switching point of the drain current I D2 is advanced to the rising point of the gate voltage, the power consumption can be reduced.

【0069】〔実施例4〕図6は本発明の実施例3に係
るレベルシフト回路と併せてその出力段トランジスタを
示す回路図である。
[Embodiment 4] FIG. 6 is a circuit diagram showing an output stage transistor together with a level shift circuit according to Embodiment 3 of the present invention.

【0070】本例においては、レベルシフト回路60の
出力段はパワーPチャネル型MOSFET5と2段直列
回路を構成する出力段のパワー高耐圧Nチャネル型MO
SFET15を有しており、それら共通ドレインDに接
続された出力端子5bに駆動用高耐圧Pチャネル型MO
SFET25のゲートGが接続されるようになってい
る。この駆動用高耐圧Pチャネル型MOSFET25の
ゲート耐圧は30V以上のものであり、例えばインバー
タ回路のインダクタンス負荷Lを駆動するようになって
いる。Pチャネル型MOSFET5の相補トランジスタ
としてのNチャネル型MOSFET15のゲートは閉成
タイミング回路70の出力信号CTにより駆動される。
この閉成タイミング回路70は、狭論理振幅の論理入力
信号VINとCMOSインバータINV3の出力S2とを
2入力とするナンドゲート70aと、ナンドゲート70
aの出力を反転させて電力増幅するインバータ70bと
を有している。
In this embodiment, the output stage of the level shift circuit 60 is a power high withstand voltage N-channel type MO of the output stage constituting a two-stage series circuit with the power P-channel type MOSFET 5.
An SFET 15 having a high withstand voltage P-channel type driving
The gate G of the SFET 25 is connected. The gate withstand voltage of the driving high-breakdown-voltage P-channel MOSFET 25 is 30 V or more, and drives an inductance load L of an inverter circuit, for example. The gate of the N-channel MOSFET 15 as a complementary transistor of the P-channel MOSFET 5 is driven by the output signal CT of the closing timing circuit 70.
The closing timing circuit 70 includes a NAND gate 70a having two inputs, a logic input signal V IN having a narrow logic amplitude and the output S2 of the CMOS inverter INV3, and a NAND gate 70a.
and an inverter 70b for inverting the output of a and amplifying the power.

【0071】本例では、Pチャネル型MOSFET5と
Nチャネル型MOSFET15とのコンプリメンタリ
(相補)型ゲート駆動方式によって、駆動用の高耐圧大
電流容量のMOSFET25をスイッチングするように
なっている。Nチャネル型MOSFET15のゲートを
駆動するのに論理入力信号VINをバッファ回路を介して
印加した場合、Nチャネル型MOSFET15のスイッ
チング制御は可能であるが、Pチャネル型MOSFET
5のゲートを駆動する出力電圧VOUT がレベルシフト回
路60を介して形成されているため、不可避的に論理入
力信号VINに対して位相遅延を生じている。位相遅延が
大きいと、排他的に開閉すべき相補型のPチャネル型M
OSFET5とNチャネル型MOSFET15とに同時
閉成期間が紛れ込むため、電流値の高い貫通電流を生
じ、大きな消費電力を招く。これを軽減するために、N
チャネル型MOSFET15側の論理入力信号VINの伝
達系に遅延回路を設ける対策を講じることができる。と
ころが、遅延回路の遅延量はあくまでも見込み量で決定
されるものであるから、現実には半導体素子の製造バラ
ツキ等により同時閉成期間が紛れ込み、無視できない貫
通電流が生じてしまう。
In this embodiment, the driving MOSFET 25 having a high withstand voltage and large current capacity is switched by a complementary (complementary) gate driving method of the P-channel MOSFET 5 and the N-channel MOSFET 15. When a logic input signal V IN is applied via a buffer circuit to drive the gate of the N-channel MOSFET 15, the switching control of the N-channel MOSFET 15 is possible.
Since the output voltage V OUT for driving the gate of No. 5 is formed via the level shift circuit 60, a phase delay is inevitably generated with respect to the logic input signal V IN . If the phase delay is large, the complementary P-channel type M that should be opened and closed exclusively
Since the simultaneous closing period is mixed in the OSFET 5 and the N-channel type MOSFET 15, a through current having a high current value is generated, and a large power consumption is caused. To mitigate this, N
It is possible to take measures to provide a delay circuit in the transmission system of the logic input signal V IN on the channel type MOSFET 15 side. However, since the delay amount of the delay circuit is determined only by the expected amount, the simultaneous closing period is actually mixed in due to manufacturing variations of semiconductor elements, and a through current that cannot be ignored is generated.

【0072】しかし、本例においては、図6に示す如
く、論理入力信号VINが低レベルであると、前述したよ
うに、ゲート容量充電回路52の急増ドレイン電流I
MIN により、出力電圧VOUT がすみやかに降下し、Pチ
ャネル型MOSFET5がターンオンする。このPチャ
ネル型MOSFET5の閉成状態では出力電圧VOUT
低レベルとなっているため、出力電圧レベル変化検出回
路64のCMOSインバータINV3の出力S2も低レ
ベルである。出力S2が低レベルである限り、論理入力
信号VINが早く高レベルとなっても、ナンドゲート70
aの出力は高レベルのままであり、Nチャネル型MOS
FET15は閉成しない。出力S2が高レベルとなり、
Pチャネル型MOSFET5がターンオフすると、初め
てNチャネル型MOSFET15が閉成する。従って、
Pチャネル型MOSFET5がターンオフすると共にN
チャネル型MOSFET15がターンオンする際の同時
閉成時間が発生せず、貫通電流を無くすことができる。
なお、Nチャネル型MOSFET15がターンオフする
と共に、Pチャネル型MOSFET5がターンオンする
際には、Nチャネル型MOSFET15が入力信号VIN
により直接開成制御されるため、早く開成することにな
るので、貫通電流は発生しない。
However, in this example, as shown in FIG. 6, when the logic input signal V IN is at a low level, the rapid increase of the drain current I
Due to MIN , the output voltage V OUT immediately drops, and the P-channel MOSFET 5 is turned on. Since the output voltage V OUT is at a low level when the P-channel MOSFET 5 is closed, the output S2 of the CMOS inverter INV3 of the output voltage level change detection circuit 64 is also at a low level. As long as the output S2 is at a low level, even if the logic input signal V IN quickly goes to a high level, the NAND gate 70
The output of a remains at a high level and an N-channel MOS
FET 15 is not closed. The output S2 becomes high level,
When the P-channel MOSFET 5 is turned off, the N-channel MOSFET 15 is closed for the first time. Therefore,
When the P-channel MOSFET 5 is turned off, N
The simultaneous closing time when the channel type MOSFET 15 is turned on does not occur, and the through current can be eliminated.
When the N-channel MOSFET 15 turns off and the P-channel MOSFET 5 turns on, the N-channel MOSFET 15 receives the input signal V IN.
, The opening is controlled directly, and the opening is performed earlier, so that no through current is generated.

【0073】なお、上記各実施例では、Pチャネル型M
OSFET3,4でフリップ・フロップFFを構成し、
それら記録ノードN1,2 へ電位を書き込むプルダウン
用MOSFET3,4をNチャネル型としてあるが、こ
れとは導電型を逆にし、Nチャネル型MOSFETでフ
リップ・フロップFFを構成し、それら記録ノードN1,
2 へ電位を書き込むプルアップ用MOSFETをPチ
ャネル型としても良い。
In the above embodiments, the P-channel type M
A flip-flop FF is composed of OSFETs 3 and 4,
The pull-down MOSFETs 3 and 4 for writing potentials to the recording nodes N 1 and N 2 are of the N-channel type. However, the conductivity type is reversed, and a flip-flop FF is formed by N-channel MOSFETs. N1 ,
The pull-up MOSFET for writing the potential to N 2 may be of a P-channel type.

【0074】上記実施例では、狭論理振幅の論理入力V
INの低レベル電圧Vssを0V、その高レベル電圧Vdd
3Vとし、また広論理振幅の論理出力VOUT の低レベル
電圧Vssを0V、その高レベル電圧Vccを30Vとして
あるが、本発明では、広論理振幅の論理出力VOUT の低
レベル電圧Veeとすると、低電圧源(Vdd−Vss)<高
電圧源(Vcc−Vee)の関係を満たせば十分であり、上
記実施例ではVss=Vee<Vdd<Vccの場合に過ぎな
い。Vee<Vcc≦Vss<Vdd、Vee<Vss<Vcc
dd、Vss≦Vee<Vdd≦Vcc、Vss<Vdd≦Vee<V
ccの場合も含まれるのは言う迄もない。
In the above embodiment, the logic input V having the narrow logic amplitude
The low level voltage V ss of IN is 0 V, the high level voltage V dd is 3 V, the low level voltage V ss of the logic output V OUT having a wide logic amplitude is 0 V, and the high level voltage V cc is 30 V. In the present invention, assuming that the low-level voltage V ee of the logic output V OUT has a wide logic amplitude, it suffices to satisfy the relationship of low voltage source (V dd −V ss ) <high voltage source (V cc −V ee ). in the above embodiment only in the case of V ss = V ee <V dd <V cc. V ee <V cc ≦ V ss <V dd, V ee <V ss <V cc ≦
V dd , V ss ≦ V ee <V dd ≦ V cc , V ss <V dd ≦ V ee <V
It goes without saying that the case of cc is also included.

【0075】また、MOSFET6,8,52bのオン
抵抗をそれぞれ抵抗R11, 21, 31の値と等しくする
ように設定するば、抵抗R11, 21, 31を省略するこ
とができる。
[0075] Further, if set to be equal to the resistors R 11, the value of R 21, R 31 the on-resistance of MOSFET6,8,52b, it is possible to omit the resistors R 11, R 21, R 31 .

【0076】更に、MOSFET(絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ)等のモノポーラトランジスタに限ら
ず、バイポーラトランジスタを用いてレベルシフト回路
を構成しても良い。
Further, the level shift circuit may be formed using not only a monopolar transistor such as a MOSFET (insulated gate type field effect transistor) but also a bipolar transistor.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレベ
ルシフト回路は、フリップ・フロップを構成する第1及
び第2の第2導電型トランジスタとは別に、出力段トラ
ンジスタの制御端子の寄生する容量を充放電させるた
め、いずれかの記憶ノードの電圧に基づき開閉制御され
る放電用トランジスタと、論理入力又はその反転入力に
より開閉制御される充電用トランジスタとを有し、第1
及び第2の記憶ノードと高電圧電源との間にそれぞれダ
イオードクランパが接続されて成ることを特徴としてい
る。従って、次の効果を奏する。
As described above, in the level shift circuit according to the present invention, the control terminal of the output stage transistor is parasitic, apart from the first and second conductivity type transistors forming the flip-flop. In order to charge and discharge the capacitance, the first transistor includes a discharging transistor that is opened and closed based on the voltage of one of the storage nodes, and a charging transistor that is opened and closed by a logical input or an inverted input thereof .
Between the second storage node and the high-voltage power supply.
It is characterized in that an ion clamper is connected . Therefore, the following effects are obtained.

【0078】 いずれの記憶ノードも出力段第2導電
型トランジスタの制御端子に接続されていないため、制
御端子の寄生容量の影響を受けずに放電用トランジスタ
が早く開成し、このため、充電用トランジスタによる電
流が貫通電流として流れ難く、制御端子の寄生容量を急
速に充電させることができる。従って、出力段第2導電
型トランジスタのスイッチング速度を高速化できる。ま
た、貫通電流が少なくなるので、消費電力の低減を図る
ことができる。また、第1及び第2の記憶ノードと高電
圧電圧電源との間にそれぞれダイオードクランパが接続
されて成るため、フリップ・フロップを構成するトラン
ジスタ等の素子耐圧を低耐圧をすることができる。
Since none of the storage nodes is connected to the control terminal of the output-stage second-conductivity-type transistor, the discharge transistor is opened quickly without being affected by the parasitic capacitance of the control terminal. Is difficult to flow as a through current, and the parasitic capacitance of the control terminal can be rapidly charged. Therefore, the switching speed of the output stage second conductivity type transistor can be increased. Further, since the through current decreases, power consumption can be reduced. In addition, the first and second storage nodes are
Diode clampers are connected between the power supply and
Of the flip-flop
The withstand voltage of an element such as a resistor can be reduced.

【0079】 電流可変回路を備えた構成において
は、急増電流によりフリップ・フロップの状態遷移が高
速化するためスイッチング速度の改善に寄与する。また
同時に、放電用トランジスタの開成動作が早まるので、
これを介した貫通電流の期間が短くなり、消費電力が更
に低減する。
In a configuration having a current variable circuit,
Indicates that the state transition of the flip-flop is
It contributes to the improvement of the switching speed because it is faster. Also
At the same time, the opening operation of the discharging transistor is accelerated,
The duration of the through current through this is shortened, and the power consumption is further improved.
To be reduced.

【0080】 特に、電流可変回路としてはレベル検
出切り換え型電流可変回路を用いた構成によれば、急増
電流期間が長すぎたり、短すぎたりせず、常に最適時間
だけ急増電流を流すことができるため、状態遷移動作の
高速化と低消費電力化を同時に達成できる。
In particular, as a current variable circuit, a level detection
According to the configuration using the output switching type current variable circuit,
Current time is not too long or too short, always optimal time
Only a sudden increase in current can flow.
High speed and low power consumption can be achieved at the same time.

【0081】 出力段第2導電型トランジスタと共に
出力端子のコンプリメンタリ型駆動方式を構成する出力
段第1導電型トランジスタを有する半導体集積回路にお
いて、上記レベル検出切り換え型電流可変回路の出力レ
ベル検出信号を用いて上記出力段第1導電型トランジス
タと上記出力段第2導電型トランジスタの同時閉成を禁
止する閉成タイミング回路を設けた構成を採用すると、
出力段第2導電型トランジスタが現実に開成するまで、
出力段第1導電型トランジスタが閉成しないようになっ
ているので、出力段の貫通電流を無くすことができ、大
幅な低消費電力化を達成することができる。
Output Stage Together with Second Conduction Type Transistor
Output that constitutes a complementary drive system for output terminals
Semiconductor integrated circuit having a first-conductivity-type transistor
And the output level of the above level detection switching type current variable circuit.
Using the bell detection signal, the output stage first conductivity type transistor
And the output stage second conductivity type transistor are closed at the same time.
If a configuration with a closing timing circuit to stop is adopted,
Until the output stage second conductivity type transistor is actually opened,
The output stage first conductivity type transistor is not closed.
Output current can be eliminated,
Wide reduction in power consumption can be achieved.

【0082】[0082]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1に係るレベルシフト回路と併
せてその出力段トランジスタを示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an output stage transistor together with a level shift circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例1における各部の波形を示すタイミング
図である。
FIG. 2 is a timing chart showing waveforms of respective units in the first embodiment.

【図3】本発明の実施例2に係るレベルシフト回路と併
せてその出力段トランジスタを示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an output stage transistor together with a level shift circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例3に係るレベルシフト回路と併
せてその出力段トランジスタを示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an output stage transistor in addition to a level shift circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図5】実施例3における各部の波形を示すタイミング
図である。
FIG. 5 is a timing chart showing waveforms of respective units in a third embodiment.

【図6】本発明の実施例4に係るレベルシフト回路と併
せてその出力段トランジスタを示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an output stage transistor in addition to a level shift circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】従来の基本形のレベルシフト回路と併せてその
出力段トランジスタを示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an output stage transistor in addition to a conventional basic level shift circuit.

【図8】従来のダイオードクランパを備えたレベルシフ
ト回路と併せてその出力段トランジスタを示す回路図で
ある。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an output stage transistor in addition to a conventional level shift circuit having a diode clamper.

【図9】図8に示すレベルシフト回路を改善したレベル
シフト回路と併せてその出力段トランジスタを示す回路
図である。
9 is a circuit diagram showing an output-stage transistor in addition to a level shift circuit obtained by improving the level shift circuit shown in FIG. 8;

【図10】図9に示す回路の各部の波形を示すタイミン
グ図である。
FIG. 10 is a timing chart showing waveforms at various parts of the circuit shown in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の高耐圧Nチャネル型MOSFET 2…第2の高耐圧Nチャネル型MOSFET 3…第1の高耐圧Pチャネル型MOSFET 4…第2の高耐圧Pチャネル型MOSFET 5…出力段のパワーPチャネル型MOSFET 5a,5b…出力端子 6,8,52b…ソース抵抗値切り換え用Nチャネル型
MOSFET 15…出力段のパワーNチャネル型MOSFET 25…駆動用高耐圧Pチャネル型MOSFET 30′,30″…信号電圧レベル変換回路 32…第1のドレイン電流可変回路 34…第2のドレイン電流可変回路 40,40′,60…レベルシフト回路 50,50′…出力バッファ回路 52,52′…ゲート容量充電回路 52a…充電用高耐圧Nチャネル型MOSFET 54,54′…ゲート容量放電回路 54a…放電用高耐圧Pチャネル型MOSFET 62,64…出力電圧レベル変化検出回路 62a…出力電圧立ち上がり検出用の高耐圧Pチャネル
型MOSFET 64a…出力電圧立ち下がり検出用の高耐圧Pチャネル
型MOSFET 66…2定電流源型カレントミラー回路 66a…電流源 66b…Pチャネル型MOSFET 66c…第1のミラーPチャネル型MOSFET 66d…第2のミラーPチャネル型MOSFET 70…閉成タイミング回路 70a…ナンドゲート 70b…インバータ P1,P2…切り換え時限パルス r1,2 …電流・電圧変換抵抗 S1,S2…ゲート信号 INV1〜INV3…CMOSインバータ D1,2,3 …ダイオードクランパ用の定電圧ダイオー
ド FF…フリップ・フロップ Vg …ノード電圧 VIN…狭論理振幅の論理入力信号 VIN * …反転入力信号 VOUT …広論理振幅の論理出力信号 N1,2 …フリップ・フロップのドレイン・ノード(記
憶ノード) C5,6 …ゲート容量 CT…出力信号。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st high voltage N-channel MOSFET 2 ... 2nd high voltage N channel MOSFET 3 ... 1st high voltage P channel MOSFET 4 ... 2nd high voltage P channel MOSFET 5 ... Power of output stage P-channel MOSFETs 5a, 5b output terminals 6, 8, 52b N-channel MOSFETs for source resistance switching 15 power N-channel MOSFETs in output stage 25 high-voltage P-channel MOSFETs for driving 30 ', 30 " ... Signal voltage level conversion circuit 32 ... First drain current variable circuit 34 ... Second drain current variable circuit 40,40 ', 60 ... Level shift circuit 50,50' ... Output buffer circuit 52,52 '... Gate capacitance charging Circuit 52a: High voltage N-channel MOSFET for charging 54, 54 '... Gate capacitance discharge circuit 54a ... High withstand voltage P-channel MOSFETs 62, 64 ... Output voltage level change detection circuit 62a: High-breakdown-voltage P-channel MOSFET 64a for detecting rising output voltage 64a: High-breakdown P-channel MOSFET 66: 2 for detecting falling output voltage Constant current source type current mirror circuit 66a current source 66b P-channel MOSFET 66c first mirror P-channel MOSFET 66d second mirror P-channel MOSFET 70 closing timing circuit 70a NAND gate 70b inverter P1 , P2 ... switching timed pulses r 1, r 2 ... current-voltage conversion resistor S1, S2 ... Zener diode FF ... flip-flop of a gate signal INV1 to INV3 ... CMOS inverter D 1, D 2, D 3 ... diode clamper V g ... node voltage V IN ... narrow Sense the amplitude of the logic input signal V IN * ... inverted input signal V OUT ... wide logic logic output signal N 1 of the amplitude, N 2 ... flip-flop drain node (storage node) C 5, C 6 ... gate capacitance CT ... Output signal.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 低電圧電源による狭論理振幅の論理入力
により開閉制御される第1の第1導電型トランジスタ
と、前記論理入力とは逆相の反転入力により第1の第1
導電型トランジスタとは排他的に開閉制御される第2の
第1導電型トランジスタと、高電圧電源間で第1の第1
導電型トランジスタに対し直列接続して、第2の第1導
電型トランジスタの閉成により閉成制御される第1の第
2導電型トランジスタと、前記高電圧電源間で第2の第
1導電型トランジスタに対し直列接続して、第1の第1
導電型トランジスタの閉成により閉成制御される第2の
第2導電型トランジスタとを有しており、第1及び第2
の第2導電型トランジスタが第1及び第2の記憶ノード
を介してフリップ・フロップを構成して成る信号電圧レ
ベル変換回路において、 前記いずれかの記憶ノードの電圧に基づき開閉制御され
る放電用トランジスタを有し、出力段第2導電型トラン
ジスタの制御端子に寄生する容量を放電する容量放電回
路と、前記論理入力又は前記反転入力に基づき開閉制御
される充電用トランジスタを有し、前記容量を充電する
容量放電回路を付加して成り、前記第1及び第2の記憶
ノードと前記高電圧電源との間にそれぞれダイオードク
ランパが接続されて成ることを特徴とするレベルシフト
回路。
1. A first transistor of a first conductivity type, which is opened and closed by a logic input having a narrow logic amplitude by a low-voltage power supply, and a first first transistor having an inverted input having a phase opposite to that of the logic input.
A second first conductivity type transistor that is exclusively opened and closed with the conductivity type transistor;
A first second conductivity type transistor connected in series to the conductivity type transistor and controlled to be closed by closing a second first conductivity type transistor; and a second first conductivity type transistor between the high voltage power supply. A first first transistor connected in series with the transistor;
And a second second conductivity type transistor that is controlled to be closed by closing the conductivity type transistor.
Wherein the second conductivity type transistor forms a flip-flop via first and second storage nodes, wherein the discharge transistor is opened / closed based on the voltage of any one of the storage nodes And a charge discharging circuit that discharges a parasitic capacitance at a control terminal of the second-conductivity-type transistor at the output stage; and a charging transistor that is opened and closed based on the logical input or the inverted input to charge the capacitance. capacitive discharge circuits SQLDESC_BASE_TABLE_NAME This adds formed, said first and second memory that
A diode clamp between the node and the high-voltage power supply.
A level shift circuit comprising a lamper connected .
【請求項2】 請求項に記載のレベルシフト回路にお
いて、前記論理入力のレベル変化過渡期に前記第1及び
第2の第1導電型トランジスタと前記充電用トランジス
タに急増電流を流した後、低電流に下げる電流可変回路
をそれぞれ備えて成ることを特徴とするレベルシフト回
路。
2. The level shift circuit according to claim 1 , wherein a sudden increase current flows through the first and second first conductivity type transistors and the charging transistor during a level change transition of the logic input. A level shift circuit comprising a current variable circuit for lowering the current to a low current.
【請求項3】 請求項に記載のレベルシフト回路にお
いて、前記電流可変回路は、前記論理入力のレベル変化
時から所定の画一期間後に前記急増電流を低電流に切り
換える時限切り換え型電流可変回路であることを特徴と
するレベルシフト回路。
3. The level shift circuit according to claim 2 , wherein the current variable circuit switches the sudden increase current to a low current after a predetermined period from the level change of the logic input. A level shift circuit characterized by the following.
【請求項4】 請求項に記載のレベルシフト回路にお
いて、前記電流可変回路は、前記出力段第2導電型トラ
ンジスタの制御端子に現れる出力電圧のレベル変化終了
を検出して前記急増電流を低電流に切り換えるレベル検
出切り換え型電流可変回路であることを特徴とするレベ
ルシフト回路。
4. The level shift circuit according to claim 2 , wherein the current variable circuit detects the end of the level change of the output voltage appearing at the control terminal of the output stage second conductivity type transistor, and reduces the sudden increase current. A level shift circuit characterized by being a level detection switching type current variable circuit for switching to current.
【請求項5】 請求項に記載のレベルシフト回路にお
いて、前記出力段第2導電型トランジスタと共に出力端
子のコンプリメンタリ型駆動方式を構成する出力段第1
導電型トランジスタと、前記レベル検出切り換え型電流
値可変回路の出力レベル検出信号を用いて前記出力段第
1導電型トランジスタと前記出力段第2導電型トランジ
スタの同時閉成を禁止する閉成タイミング回路を備えて
成ることを特徴とするレベルシフト回路。
5. The level shift circuit according to claim 4 , wherein said output stage first conductive type transistor and said output stage first stage compose a complementary drive system of an output terminal.
A closing timing circuit for inhibiting simultaneous closing of the output stage first conductivity type transistor and the output stage second conductivity type transistor using a conductivity type transistor and an output level detection signal of the level detection switching type current value variable circuit; A level shift circuit comprising:
JP02158196A 1989-02-10 1996-02-08 Level shift circuit Expired - Lifetime JP3312551B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02158196A JP3312551B2 (en) 1996-02-08 1996-02-08 Level shift circuit
US08/784,219 US5896043A (en) 1989-02-10 1997-01-16 Level shift circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02158196A JP3312551B2 (en) 1996-02-08 1996-02-08 Level shift circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09214317A JPH09214317A (en) 1997-08-15
JP3312551B2 true JP3312551B2 (en) 2002-08-12

Family

ID=12059013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02158196A Expired - Lifetime JP3312551B2 (en) 1989-02-10 1996-02-08 Level shift circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3312551B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004048377A (en) * 2002-07-11 2004-02-12 Renesas Technology Corp Level shifter circuit
JP4350463B2 (en) * 2002-09-02 2009-10-21 キヤノン株式会社 Input circuit, display device, and information display device
JP3930498B2 (en) * 2003-11-25 2007-06-13 株式会社東芝 Level shift circuit
JP4600012B2 (en) * 2004-11-29 2010-12-15 富士電機システムズ株式会社 Driver circuit
JP4631524B2 (en) * 2005-04-26 2011-02-16 富士電機システムズ株式会社 Drive circuit
JP5067463B2 (en) * 2010-09-24 2012-11-07 富士電機株式会社 Drive circuit
JP5595256B2 (en) * 2010-12-17 2014-09-24 三菱電機株式会社 Semiconductor circuit and semiconductor device
WO2017098909A1 (en) * 2015-12-08 2017-06-15 株式会社ソシオネクスト Output circuit
JP7151325B2 (en) * 2018-09-25 2022-10-12 富士電機株式会社 driver circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09214317A (en) 1997-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5896043A (en) Level shift circuit
JP3415241B2 (en) Voltage converter
US4071783A (en) Enhancement/depletion mode field effect transistor driver
US7893732B2 (en) Driver circuit
US3898479A (en) Low power, high speed, high output voltage fet delay-inverter stage
US4740717A (en) Switching device with dynamic hysteresis
KR100197188B1 (en) High breakdown voltage circuit and voltage level conversion circuit
US5973552A (en) Power savings technique in solid state integrated circuits
JPH0865143A (en) Reset-oriented level shift circuit insusceptible to noise
JPH0158896B2 (en)
JPH08162941A (en) Output circuit device
JP3312551B2 (en) Level shift circuit
JP2000091900A (en) Bootstrap MOS driver
US5473270A (en) Adiabatic dynamic precharge boost circuitry
JPH04229714A (en) Integrated circuit having buffer
US11451130B2 (en) Circuit to transfer a signal between different voltage domains and corresponding method to transfer a signal
WO2022187175A1 (en) Integrated bus interface fall and rise time accelerator method
JPH10173511A (en) Voltage level shifting circuit
US11881759B2 (en) Circuit to transfer a signal between different voltage domains and corresponding method to transfer a signal
US7705638B2 (en) Switching control circuit with reduced dead time
US6307399B1 (en) High speed buffer circuit with improved noise immunity
JP2008206155A (en) Inverter circuit
JPH0715318A (en) Adiabatic dynamic noninversion circuit
JP2001159929A (en) Integrated circuit
JPH07231252A (en) Level shift circuit

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080531

Year of fee payment: 6

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080531

Year of fee payment: 6

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090531

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090531

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100531

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100531

Year of fee payment: 8

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100531

Year of fee payment: 8

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110531

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110531

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120531

Year of fee payment: 10

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120531

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120531

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130531

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130531

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140531

Year of fee payment: 12

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term