JP5267392B2 - Pulse generation circuit and level shift circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子回路技術に関し、特に、DC−DCコンバータ等に使用されるレベルシフト回路での使用に好適である、電気的パルスの生成回路の技術に関する。 The present invention relates to an electronic circuit technology, and more particularly to a technology of an electric pulse generation circuit suitable for use in a level shift circuit used in a DC-DC converter or the like.
2値信号である入力信号の信号レベルをシフトさせるレベルシフト回路を、当該入力信号のエッジを検出してパルス信号を生成するパルス生成回路を利用して構成したものが、幾つか知られている。 There are some known level shift circuits that shift the signal level of an input signal that is a binary signal using a pulse generation circuit that detects the edge of the input signal and generates a pulse signal. .
パルス生成回路を備えるレベルシフト回路の第一の例を図4に示す。このレベルシフト回路は、入力端子INに入力される、電源電位VDDとグランド電位とで表される2値の信号を、V2HとV2Lとで表される信号にシフトさせて出力端子OUTから出力する回路である。 A first example of a level shift circuit including a pulse generation circuit is shown in FIG. This level shift circuit shifts a binary signal represented by the power supply potential VDD and the ground potential, which is input to the input terminal IN, to a signal represented by V2H and V2L, and outputs it from the output terminal OUT. Circuit.
図4において、インバータU101及びU102は、基準電位としてV2Lが印加されており、電源電位としてV2Hが印加されている。インバータU101の入力とインバータU102の出力との間には抵抗R101が接続されており、インバータU101の出力とインバータU102の入力との間には抵抗R102が接続されている。なお、インバータU102の出力が出力端子OUTに導かれている。 In FIG. 4, the inverters U101 and U102 are applied with V2L as the reference potential and V2H as the power supply potential. A resistor R101 is connected between the input of the inverter U101 and the output of the inverter U102, and a resistor R102 is connected between the output of the inverter U101 and the input of the inverter U102. Note that the output of the inverter U102 is led to the output terminal OUT.
トランジスタM101のドレイン端子はインバータU101の入力に接続されており、トランジスタM102のドレイン端子はインバータU102の入力に接続されている。なお、トランジスタM101及びM102はどちらもNチャネル型MOS(Metal Oxide Semiconductor :金属酸化膜半導体)トランジスタであり、そのソース端子はどちらも回路のグランドに接続されている。 The drain terminal of the transistor M101 is connected to the input of the inverter U101, and the drain terminal of the transistor M102 is connected to the input of the inverter U102. The transistors M101 and M102 are both N-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors, and both of their source terminals are connected to the circuit ground.
パルス生成回路100は、入力端子INに入力される信号の立ち下がりエッジを検出すると微小幅のパルス信号を出力OUT1から出力してトランジスタM101のゲート端子に入力する。また、パルス生成回路100は、入力端子INに入力される信号の立ち上がりエッジを検出すると微小幅のパルス信号を出力OUT2から出力してトランジスタM102のゲート端子に入力する。
When the
出力OUT1からパルス信号が出力されると、トランジスタM101のドレイン−ソース間がオン(導通)状態に遷移するので、インバータU101の入力がグランド電位に引き下げられる結果、インバータU101の出力は、H(ハイ)レベル、すなわちV2Hとなる。このときトランジスタM102はオフ状態であるので、インバータU101の出力が抵抗R102を介して入力に接続されているインバータU102の出力は、L(ロー)レベル、すなわちV2Lとなる。 When a pulse signal is output from the output OUT1, the drain-source of the transistor M101 transitions to an on (conductive) state. As a result, the input of the inverter U101 is pulled down to the ground potential. As a result, the output of the inverter U101 is H (high). ) Level, that is, V2H. At this time, since the transistor M102 is in the off state, the output of the inverter U102, to which the output of the inverter U101 is connected to the input via the resistor R102, is L (low) level, that is, V2L.
一方、出力OUT2からパルス信号が出力されると、トランジスタM102のドレイン−ソース間がオン(導通)状態に遷移するので、インバータU102の入力がグランド電位に引き下げられる結果、インバータU102の出力は、Hレベル、すなわちV2Hとなる。なお、このとき、トランジスタM101はオフ状態であるので、インバータU102の出力が抵抗R101を介して入力されるインバータU101の出力レベルは、Lレベル、すなわちV2Lとなる。 On the other hand, when a pulse signal is output from the output OUT2, the drain-source of the transistor M102 transitions to an on (conducting) state. As a result, the input of the inverter U102 is pulled down to the ground potential. Level, that is, V2H. At this time, since the transistor M101 is in the OFF state, the output level of the inverter U101 to which the output of the inverter U102 is input via the resistor R101 is L level, that is, V2L.
図4の回路は以上のように動作するので、入力端子INに入力される2値の信号の値を
反転させる度に、インバータU102の出力が導かれているレベルシフト回路の出力端子OUTのレベルがV2HとV2Lとの間で交互に変化する。このレベルシフト回路は、入力INの電位を変化させない期間においては、トランジスタM101及びM102のオフ状態が維持されるので、消費電力が少ない。
Since the circuit of FIG. 4 operates as described above, the level of the output terminal OUT of the level shift circuit to which the output of the inverter U102 is guided each time the value of the binary signal input to the input terminal IN is inverted. Alternate between V2H and V2L. This level shift circuit consumes less power because the transistors M101 and M102 are kept off during a period in which the potential of the input IN is not changed.
次に図5について説明する。図5は、パルス生成回路を備えるレベルシフト回路の第二の例を示している。このレベルシフト回路は、入力端子INに入力される2値の信号のレベルをシフトさせて出力端子OUTに出力する回路であり、特許文献1で開示されているものである。
Next, FIG. 5 will be described. FIG. 5 shows a second example of a level shift circuit including a pulse generation circuit. This level shift circuit is a circuit that shifts the level of a binary signal input to the input terminal IN and outputs it to the output terminal OUT, and is disclosed in
図5において、パルス発生器110は、第一出力端子OR及び第二出力端子OSのうち、レベルシフト回路の入力端子INを介して入力端子IDから入力される信号のエッジの向きに応じて選択されるどちらか一方からパルス信号を出力する。第一出力端子ORから出力されるパルス信号はトランジスタM111のゲート端子に入力され、第二出力端子OSから出力されるパルス信号はトランジスタM112のゲート端子に入力される。
In FIG. 5, the
トランジスタM111及びM112はどちらもNチャネル型MOSトランジスタである。トランジスタM111及びM112のドレイン端子は各々個別にレベルシフト回路111に接続されており、その各々のソース端子はどちらも回路のグランドに接続されている。なお、ダイオードDR及びDSは、それぞれ、トランジスタM111及びM112のソース−ドレイン間の寄生ダイオードである。
Both the transistors M111 and M112 are N-channel MOS transistors. The drain terminals of the transistors M111 and M112 are individually connected to the
レベルシフト回路111はその内部に、トランジスタM111のドレイン端子とフリップフロップ回路112のリセット入力端子IRとの接続点と当該接続点を基準電圧にプルアップする不図示の抵抗、及び、トランジスタM112のドレイン端子とフリップフロップ回路112のセット入力端子ISとの接続点と当該接続点を基準電圧にプルアップする不図示の抵抗を備えている。フリップフロップ回路112には電源電位として基準電圧が印加されており、この出力端子OQが、図5のレベルシフト回路の出力端子OUTに導かれている。
The
この図5の回路では、パルス発生器110の第一出力端子ORからパルス信号が出力されると、トランジスタM111のドレイン−ソース間がオン状態に遷移するので、フリップフロップ回路112のリセット入力端子IRへの入力がグランド電位に引き下げられる結果、フリップフロップ回路112がリセットされる。一方、パルス発生器110の第二出力端子OSからパルス信号が出力されると、トランジスタM112のドレイン−ソース間がオン状態に遷移するので、フリップフロップ回路112のセット入力端子ISへの入力がグランド電位に引き下げられる結果、フリップフロップ回路112がセットされる。
In the circuit of FIG. 5, when a pulse signal is output from the first output terminal OR of the
図5の回路は以上のように動作するので、入力端子INに入力される2値の信号の値を反転させる度に、フリップフロップ回路112に対するセット・リセットが交互に行われて、出力端子OUTの出力レベルが、HレベルとLレベルとの間で交互に変化する。
Since the circuit of FIG. 5 operates as described above, every time the value of the binary signal input to the input terminal IN is inverted, the set / reset for the flip-
次に図6について説明する。図6は、パルス生成回路の一例である。このパルス生成回路は、図5のレベルシフト回路におけるパルス発生器110の例として、特許文献1で開示されているものである。
Next, FIG. 6 will be described. FIG. 6 is an example of a pulse generation circuit. This pulse generation circuit is disclosed in
図6のパルス生成回路において、第一出力端子OR及び第二出力端子OSの一方が入力端子IDに入力される信号の立ち上がりエッジに応じてパルス信号を出力し、他方が立ち下がりエッジに応じてパルス信号を出力する。 In the pulse generation circuit of FIG. 6, one of the first output terminal OR and the second output terminal OS outputs a pulse signal according to the rising edge of the signal input to the input terminal ID, and the other according to the falling edge. Outputs a pulse signal.
図6において、2入力であるAND回路121の一方の入力端子には入力端子IDが接続されており、他方の入力端子には、D型フリップフロップ回路122の反転出力端子QN1が接続されている。AND回路121の出力端子は、D型フリップフロップ回路122及び123各々のクロック入力端子CK1及びCK2に接続されている。
In FIG. 6, the input terminal ID is connected to one input terminal of the
D型フリップフロップ回路122はクロック入力端子CK1が負論理であり、従って、クロック入力端子CK1へ入力される信号の立ち下がりエッジに応答して遷移動作を行う。D型フリップフロップ回路122の入力端子D1は、論理「1」(すなわちHレベルの入力)に固定されている。D型フリップフロップ回路122の非反転出力端子Q1は、遅延回路網124の入力端子に接続されており、この遅延回路網124の出力端子は、D型フリップフロップ回路122のリセット入力端子R1に接続されている。このパルス生成回路の第一出力端子ORは、このD型フリップフロップ回路122の反転出力端子QN1に接続されている。
The D-type flip-
一方、D型フリップフロップ回路123はクロック入力端子CK2が正論理であり、従って、クロック入力端子CK2へ入力される信号の立ち上がりエッジに応答して遷移動作を行う。D型フリップフロップ回路123の入力端子D2も、論理「1」(すなわちHレベルの入力)に固定されている。D型フリップフロップ回路123の非反転出力端子Q2は、遅延回路網125の入力端子に接続されており、この遅延回路網125の出力端子は、2入力であるOR回路126の一方の入力端子に接続されている。このOR回路126の他方の入力端子はD型フリップフロップ回路122の非反転出力端子Q1と接続されており、OR回路126の出力端子は、D型フリップフロップ回路123のリセット入力端子R2に接続されている。このパルス生成回路の第二出力端子OSは、このD型フリップフロップ回路123の反転出力端子QN2に接続されている。
On the other hand, the D-type flip-
遅延回路網124及び125は、入力された信号における立ち上がりエッジを所定時間遅延させる一方、その信号における立ち下がりエッジはそのような遅延を生じさせないようにする回路網である。
The
以上のように構成されている図6のパルス生成回路の動作について、図7を参照しながら説明する。
図7は、図6のパルス生成回路の入出力端の信号例を示したタイミングチャートである。ここで、「ID」は、パルス生成回路の入力端子IDへの入力信号の例を示しており、「OS」及び「OR」は、それぞれ、この入力信号に応じてパルス生成回路の第二出力端子OS及び第一出力端子ORから出力される信号を示している。
The operation of the pulse generation circuit of FIG. 6 configured as described above will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a timing chart showing an example of signals at the input / output terminals of the pulse generation circuit of FIG. Here, “ID” indicates an example of an input signal to the input terminal ID of the pulse generation circuit, and “OS” and “OR” indicate the second output of the pulse generation circuit according to the input signal, respectively. Signals output from the terminal OS and the first output terminal OR are shown.
図7において、まず、時刻taにおいて入力信号が立ち上がると、第二出力端子OS(すなわちD型フリップフロップ回路123の反転出力端子QN2)からの出力信号は、図4の(a)のように、遅延回路網125による遅延時間に相当する期間Lレベルとなる。
In FIG. 7, first, when the input signal rises at time ta, the output signal from the second output terminal OS (that is, the inverting output terminal QN2 of the D-type flip-flop circuit 123) is as shown in FIG. It becomes L level for a period corresponding to the delay time by the
次に、時刻tbにおいて入力信号が立ち下がると、第一出力端子OR(すなわちD型フリップフロップ回路122の反転出力端子QN1)からの出力信号は、図4の(b)のように、遅延回路網124による遅延時間に相当する期間Lレベルとなる。また、この出力信号はAND回路121に入力されているので、この期間に入力信号が変化してもD型フリップフロップ回路123のクロック入力端子CK2にはこの変化が伝わらないので、第二出力端子OSからの出力信号は変化しない。
Next, when the input signal falls at time tb, the output signal from the first output terminal OR (that is, the inverted output terminal QN1 of the D-type flip-flop circuit 122) is transferred to the delay circuit as shown in FIG. The period becomes L level corresponding to the delay time by the
次に、時刻tcにおいて入力信号が立ち上がると、第二出力端子OSからの出力信号は、図4の(c)のように、Lレベルとなるが、ここでは、その後、遅延回路網125による遅延時間に相当する期間が経過する前の時刻tdにおいて、入力信号が立ち下がってい
る。すると、このとき、D型フリップフロップ回路122は、第一出力端子ORからの出力信号を、図4の(d)のようにLレベルにすると共に、OR回路126を介してD型フリップフロップ回路123のリセットを行って、第二出力端子OSからの出力信号をHレベルに戻す。
Next, when the input signal rises at time tc, the output signal from the second output terminal OS becomes L level as shown in FIG. 4C, but here, the delay by the
次に、時刻teにおいて入力信号が立ち上がると、第二出力端子OSからの出力信号は、図4の(e)のように、遅延回路網125による遅延時間に相当する期間Lレベルとなる。
Next, when the input signal rises at time te, the output signal from the second output terminal OS becomes L level for a period corresponding to the delay time by the
次に、時刻tfにおいて入力信号が立ち下がると、第一出力端子ORからの出力信号は、図4の(f)のように、Lレベルとなる。ここでは、このときに、遅延回路網124による遅延時間に相当する期間が経過する前の時刻tgにおいて入力信号が立ち上がっている。ところが、この出力信号がAND回路121に入力されているため、入力信号の立ち上がりの変化がD型フリップフロップ回路123のクロック入力端子CK2には伝わらない。このため、第二出力端子OSからの出力信号は直ぐには変化しない。但し、その後、遅延回路網124による遅延時間に相当する期間が経過して第一出力端子ORからの出力信号がLレベルからHレベルに戻ると、この信号変化(立ち上がりエッジ)がAND回路121を介してD型フリップフロップ回路123のクロック入力端子CK2に伝わる。すると、第二出力端子OSからの出力信号は、図4の(g)のように、遅延回路網125による遅延時間に相当する期間Lレベルとなる。
Next, when the input signal falls at time tf, the output signal from the first output terminal OR becomes L level as shown in (f) of FIG. Here, at this time, the input signal rises at time tg before the period corresponding to the delay time by the
その後、時刻thにおいて入力信号が立ち下がると、第一出力端子ORからの出力信号は、図4の(h)のように、遅延回路網124による遅延時間に相当する期間Lレベルとなる。
Thereafter, when the input signal falls at time th, the output signal from the first output terminal OR becomes L level for a period corresponding to the delay time by the
図6のパルス生成回路は以上のように動作する。 The pulse generation circuit of FIG. 6 operates as described above.
図7の時刻tb,tfでの動作として前述したように、図6のパルス生成回路では、入力端子IDへの入力信号が立ち下がってから直ぐに立ち上がっても、遅延回路網124による遅延時間に相当する期間が過ぎるまでは、第二出力端子OSからの出力信号は変化せず、第一出力端子ORからの出力信号もLレベルからHレベルに戻らない。言い換えれば、図6のパルス回路では、入力端子IDへの入力信号におけるLレベルの期間をいくら短くしても、第一出力端子ORからの出力信号のLレベルの期間を、遅延回路網124による遅延時間よりも短くすることはできない。
As described above as the operation at the times tb and tf in FIG. 7, in the pulse generation circuit in FIG. 6, even if the input signal to the input terminal ID rises immediately after it falls, it corresponds to the delay time by the
このような図6のパルス発生回路を備える図5のレベルシフト回路を、DC−DCコンバータ等に使用されるスイッチング電源に用いることを想定すると、レベルシフト回路の出力端子OUTから出力される信号は、当該スイッチング電源の構成要素であるハイサイド側のスイッチング素子を駆動するための信号として使用されることになる。 Assuming that the level shift circuit of FIG. 5 having the pulse generation circuit of FIG. 6 is used for a switching power supply used for a DC-DC converter or the like, a signal output from the output terminal OUT of the level shift circuit is Therefore, it is used as a signal for driving a switching element on the high side that is a component of the switching power supply.
この駆動用信号のL/H比率(Lレベルの期間とHレベルの期間との比率)は、ハイサイド側スイッチング素子のオン時比率を決めるものであり、これはすなわち、スイッチング電源の出力電圧を決定する重要なパラメータである。従って、入力端子INに入力される入力信号(すなわち、図6の入力端子IDへの入力信号)におけるLレベルの期間を短
くすると、第一出力端子ORからの出力信号のLレベルの期間の再現の正確性、詰まりは、出力端子OUTから出力される信号における当該期間の再現の正確性が低下することは、スイッチング電源の特性に重大な影響を及ぼすことになる。より具体的には、例えば、出力端子OUTから出力される信号がLレベルのときにハイサイド側スイッチング素子がオン状態になる場合を想定すると、入力端子INに入力される入力信号のLレベルの期間を短くする制御により軽負荷に対しての出力電圧を下げようとしているのに、その出力電圧が十分に下がらないということになる。また、例えば、出力端子OUTから出力される信号がLレベルのときにハイサイド側スイッチング素子がオフ状態になる場合を想定すると、入力端子INに入力される入力信号のLレベルの期間を短くする制御により重負荷に対してより多くの電流を供給しようとしているのに、その供給電流の増加が頭打ちしてしまうことになる。
The L / H ratio (the ratio between the L level period and the H level period) of the driving signal determines the on-time ratio of the high-side switching element, that is, the output voltage of the switching power supply is determined. It is an important parameter to determine. Therefore, when the L level period in the input signal input to the input terminal IN (that is, the input signal to the input terminal ID in FIG. 6) is shortened, the L level period of the output signal from the first output terminal OR is reproduced. As for the accuracy and clogging, the deterioration of the accuracy of the reproduction of the period in the signal output from the output terminal OUT significantly affects the characteristics of the switching power supply. More specifically, for example, assuming that the high-side switching element is turned on when the signal output from the output terminal OUT is L level, the L level of the input signal input to the input terminal IN Although the output voltage for a light load is to be lowered by the control for shortening the period, the output voltage is not sufficiently lowered. Further, for example, assuming that the high-side switching element is turned off when the signal output from the output terminal OUT is at L level, the L level period of the input signal input to the input terminal IN is shortened. Although it is going to supply more current with respect to heavy load by control, the increase in the supply current will stop.
また、昨今のスイッチング電源では、スイッチング周波数の高周波数化の傾向があるため、遅延回路網124による遅延時間の長さの影響は、相対的により大きなものとなってきている。しかしながら、遅延回路網124として、極小の遅延時間を有し、且つ、様々な使用条件においてもその遅延時間がゼロとなることがないようなものを実現することは容易なことではない。更には、この遅延時間を少しでも存在させる以上、前述したスイッチング電源の特性への影響は本質的に残されてしまう。
Further, in recent switching power supplies, since there is a tendency to increase the switching frequency, the influence of the length of the delay time by the
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、入力信号のL/H比率の再現性を向上させることである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a problem to be solved is to improve the reproducibility of the L / H ratio of the input signal.
本発明の態様のひとつであるパルス生成回路は、入力される2値信号の立ち下がりエッジを検出する第一エッジ検出回路と、前記2値信号の立ち上がりエッジを検出する第二エッジ検出回路と、前記第一エッジ検出回路からの立ち下がりエッジ検出信号によってセットされる第一ラッチ回路と、該第一ラッチ回路の出力信号を所定の第一遅延時間遅延させて出力する第一遅延回路と、前記第二エッジ検出回路からの立ち上がりエッジ検出信号によってセットされる第二ラッチ回路と、該第二ラッチ回路の出力信号を所定の第二遅延時間遅延させて出力する第二遅延回路と、を備えており、前記第一ラッチ回路は、前記第一遅延回路から出力される信号によってリセットされると共に、前記第二エッジ検出回路からの立ち上がりエッジの検出信号によってもリセットされ、前記第二ラッチ回路は、前記第二遅延回路から出力される信号によってリセットされると共に、前記第一エッジ検出回路からの立ち下がりエッジの検出信号によってもリセットされ、前記第一ラッチ回路及び前記第二ラッチ回路各々の出力信号が、生成したパルス信号として出力される、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。 A pulse generation circuit according to one aspect of the present invention includes a first edge detection circuit that detects a falling edge of an input binary signal, a second edge detection circuit that detects a rising edge of the binary signal, A first latch circuit that is set by a falling edge detection signal from the first edge detection circuit; a first delay circuit that outputs the output signal of the first latch circuit with a predetermined first delay time; and A second latch circuit that is set by a rising edge detection signal from the second edge detection circuit, and a second delay circuit that outputs the output signal of the second latch circuit after being delayed by a predetermined second delay time. The first latch circuit is reset by a signal output from the first delay circuit, and a rising edge detection signal from the second edge detection circuit. The second latch circuit is reset by a signal output from the second delay circuit, and also reset by a falling edge detection signal from the first edge detection circuit. An output signal of each of the latch circuit and the second latch circuit is output as a generated pulse signal, and this feature solves the above-described problem.
また、本発明の別の態様のひとつであるパルス生成回路は、入力された2値信号の立ち下がりエッジを検出する第一エッジ検出回路と、前記2値信号の立ち上がりエッジを検出する第二エッジ検出回路と、前記第一エッジ検出回路からの立ち下がりエッジ検出信号によってセットされる第一ラッチ回路と、該第一ラッチ回路の出力信号を所定の第一遅延時間遅延させて出力する第一遅延回路と、前記第二エッジ検出回路からの立ち上がりエッジ検出信号によってセットされる第二ラッチ回路と、該第二ラッチ回路の出力信号を所定の第二遅延時間遅延させて出力する第二遅延回路と、を備えており、前記第一遅延回路は、前記第二エッジ検出回路から立ち上がりエッジの検出信号を受け取ったときには、前記第一ラッチ回路の出力信号を、前記所定の第一遅延時間の遅延をさせることなく出力し、前記第二遅延回路は、前記第一エッジ検出回路から立ち下がりエッジの検出信号を受け取ったときには、前記第二ラッチ回路の出力信号を、前記所定の第二遅延時間の遅延をさせることなく出力し、前記第一ラッチ回路は、前記第一遅延回路から出力される信号によってリセットされ、前記第二ラッチ回路は、前記第二遅延回路から出力される信号によってリ
セットされ、前記第一ラッチ回路及び前記第二ラッチ回路各々の出力信号が、生成したパルス信号として出力される、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
According to another aspect of the present invention, a pulse generation circuit includes a first edge detection circuit that detects a falling edge of an input binary signal, and a second edge that detects a rising edge of the binary signal. A detection circuit; a first latch circuit set by a falling edge detection signal from the first edge detection circuit; and a first delay for outputting an output signal of the first latch circuit with a predetermined first delay time delay A second latch circuit that is set by a rising edge detection signal from the second edge detection circuit, and a second delay circuit that outputs the output signal of the second latch circuit with a delay of a predetermined second delay time. When the first delay circuit receives a rising edge detection signal from the second edge detection circuit, the first delay circuit receives the output signal of the first latch circuit as When the second delay circuit receives a falling edge detection signal from the first edge detection circuit, the output signal of the second latch circuit is output without delaying a predetermined first delay time. The first latch circuit is reset by a signal output from the first delay circuit, and the second latch circuit is output from the second delay circuit without delaying the predetermined second delay time. It is reset by the output signal, and the output signal of each of the first latch circuit and the second latch circuit is output as a generated pulse signal. Solve.
また、本発明の更なる別の態様のひとつであるレベルシフト回路は、上述した本発明の態様のひとつであるパルス生成回路を備えており、前記第一ラッチ回路及び前記第二ラッチ回路から交互に出力されるパルス信号に応じて、信号レベルを第一の電圧値と第二の電圧値との間で交互に切り替えた信号を出力することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。 In addition, a level shift circuit which is one of further another aspects of the present invention includes the pulse generation circuit which is one of the above-described aspects of the present invention, and alternately includes the first latch circuit and the second latch circuit. In response to the pulse signal output to the signal, a signal in which the signal level is alternately switched between the first voltage value and the second voltage value is output. Solve the problem.
本発明によれば、以上のようにすることにより、入力信号のL/H比率の再現性が向上するという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to improve the reproducibility of the L / H ratio of the input signal as described above.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず図1について説明する。図1は、本発明を実施するパルス生成回路の構成の第一の例を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 will be described. FIG. 1 shows a first example of the configuration of a pulse generation circuit that implements the present invention.
この図1の回路は、図4のレベルシフト回路におけるパルス生成回路100として使用することができるものであり、入力端子INに入力される、2値信号である入力信号の立ち下がりエッジを検出すると微小幅のパルス信号を出力端子OUT1から出力し、当該入力信号の立ち上がりエッジを検出すると微小幅のパルス信号を出力端子OUT2から出力する。
The circuit shown in FIG. 1 can be used as the
入力端子INは、インバータ11及びバッファ12のそれぞれの入力に接続されており、インバータ11の出力はエッジ検出回路13の入力に接続されており、バッファ12の出力はエッジ検出回路14の入力に接続されている。
The input terminal IN is connected to the respective inputs of the inverter 11 and the
エッジ検出回路13及び14は、どちらも、入力される信号の立ち上がりエッジを検出する回路である。但し、インバータ11が入力信号の値を反転するので、エッジ検出回路13は、入力端子INに入力される2値信号の立ち下がりエッジを検出することになる。一方、例えばインバータ回路の二段縦続接続により構成されているバッファ12は入力信号の値を反転することなく出力するので、エッジ検出回路14は、入力端子INに入力される2値信号の立ち上がりエッジを検出することになる。
The
エッジ検出回路13の出力である立ち下がりエッジ検出信号はラッチ回路15のセット
入力に接続されており、エッジ検出回路14の出力である立ち上がりエッジ検出信号はラッチ回路16のセット入力に接続されている。従って、ラッチ回路15は、エッジ検出回路13からの立ち下がりエッジ検出信号によってセットされ、ラッチ回路15は、エッジ検出回路14からの立ち上がりエッジ検出信号によってセットされる。
The falling edge detection signal that is the output of the
ラッチ回路15の出力は、このパルス生成回路の出力端子OUT1と、遅延回路17の入力とに接続されている。また、ラッチ回路16の出力は、このパルス生成回路の出力端子OUT2と、遅延回路18の入力とに接続されている。つまり、このパルス生成回路は、ラッチ回路15及び16各々の出力信号を、生成したパルス信号として出力する。
The output of the
遅延回路17は、ラッチ回路15の出力信号を所定の遅延時間遅延させて出力し、遅延回路18は、ラッチ回路16の出力信号を所定の遅延時間遅延させて出力する。
ラッチ回路15及び16は、どちらも、リセット入力を2つ備えている。ラッチ回路15では、その一方のリセット入力が遅延回路17の出力に接続されており、その他方のリセット入力がエッジ検出回路14の出力に接続されている。従って、ラッチ回路15は、遅延回路17から出力されるラッチ回路15の出力信号によってリセットされると共に、エッジ検出回路14からのエッジの検出信号によってもリセットされる。ラッチ回路16では、その一方のリセット入力が遅延回路18の出力に接続されており、その他方のリセット入力がエッジ検出回路13の出力に接続されている。従って、ラッチ回路16は、遅延回路18から出力されるラッチ回路16の出力信号によってリセットされると共に、エッジ検出回路13からのエッジの検出信号によってもリセットされる。
The
Each of the
図1のパルス発生回路は、以上のように構成されている。ここで、まず、ラッチ回路15の動作に注目する。ラッチ回路15は、入力端子INに入力される2値信号の立ち下がりエッジをエッジ検出回路13が検出してから、遅延回路17による遅延時間が経過するまでの期間をパルス幅とするパルス信号を、出力端子OUT1に出力する。但し、遅延回路17による遅延時間が経過するまでに、入力端子INに入力される2値信号の立ち上がりエッジをエッジ検出回路14が検出した場合には、出力端子OUT1への出力が、この検出時点で直ちにリセットされる。従って、この場合には、パルス幅が遅延回路17による遅延時間よりも短いパルス信号が、出力端子OUT1に出力される。
The pulse generation circuit of FIG. 1 is configured as described above. Here, first, attention is paid to the operation of the
次に、ラッチ回路16に注目すると、この動作もラッチ回路15と同様である。すなわち、ラッチ回路16は、入力端子INに入力される2値信号の立ち上がりエッジをエッジ検出回路14が検出してから、遅延回路18による遅延時間が経過するまでの期間をパルス幅とするパルス信号を、出力端子OUT2に出力する。但し、遅延回路18による遅延時間が経過するまでに、入力端子INに入力される2値信号の立ち下がりエッジをエッジ検出回路13が検出した場合には、出力端子OUT2への出力が、この検出時点で直ちにリセットされる。従って、この場合には、パルス幅が遅延回路18による遅延時間よりも短いパルス信号が、出力端子OUT2に出力される。
Next, when attention is paid to the
以上のように、図1のパルス生成回路は、入力端子INに入力される2値信号の値の変化に応じて、ラッチ回路15及び16から交互に出力されるパルス信号を、出力端子OUT1及びOUT2から出力する。従って、このパルス生成回路を図4に示したレベルシフト回路に適用することで、ラッチ回路15及び16から交互に出力されるパルス信号に応じて、信号レベルをV2HとV2Lとの間で交互に切り替えた信号を、出力端子OUTから出力することができるようになる。しかも、このパルス生成回路を適用したレベルシフト回路では、入力端子INに入力される入力信号におけるLレベルの期間を短くしても、出力端子OUTから出力される信号における当該期間は正確に再現される。つまり、入力信号のL/H比率の再現性が高い。
As described above, the pulse generation circuit in FIG. 1 outputs the pulse signals alternately output from the
次に図2について説明する。図2は、本発明を実施するパルス生成回路の構成の第二の例を示している。
この図2の回路も、図4のレベルシフト回路におけるパルス生成回路100として使用することができるものであり、入力端子INに入力される、2値信号である入力信号の立ち下がりエッジを検出すると微小幅のパルス信号を出力端子OUT1から出力し、当該入力信号の立ち上がりエッジを検出すると微小幅のパルス信号を出力端子OUT2から出力する。
Next, FIG. 2 will be described. FIG. 2 shows a second example of the configuration of a pulse generation circuit that implements the present invention.
The circuit shown in FIG. 2 can also be used as the
図2のパルス生成回路は、インバータ21、バッファ22、エッジ検出回路30及び40、ラッチ回路50及び60、並びに遅延回路70及び80を備えて構成されている。
入力端子INは、インバータ21及びバッファ22のそれぞれの入力に接続されており、インバータ21の出力はエッジ検出回路30の入力に接続されており、バッファ12の出力はエッジ検出回路40の入力に接続されている。
The pulse generation circuit of FIG. 2 includes an inverter 21, a buffer 22,
The input terminal IN is connected to the respective inputs of the inverter 21 and the buffer 22, the output of the inverter 21 is connected to the input of the
エッジ検出回路30及び40は、どちらも、入力される信号の立ち上がりエッジを検出する回路である。但し、インバータ21が入力信号の値を反転するので、エッジ検出回路30は、入力端子INに入力される2値信号の立ち下がりエッジを検出することになる。一方、例えばインバータ回路の二段縦続接続により構成されているバッファ22は入力信号の値を反転することなく出力するので、エッジ検出回路40は、入力端子INに入力される2値信号の立ち上がりエッジを検出することになる。
The
エッジ検出回路30はインバータU31及びU32、トランジスタM31、抵抗R31、並びにコンデンサC31を備えて構成されており、エッジ検出回路40はインバータU41及びU42、トランジスタM41、抵抗R41、並びにコンデンサC41を備えて構成されている。
The
エッジ検出回路30にはインバータ21の出力信号が入力されており、インバータU31及びU32両者の出力信号が、エッジ検出回路30の出力信号として、ラッチ回路50と遅延回路80とに導かれている。但し、詳細は後述するが、インバータ21の出力信号におけるエッジの検出結果を示しているのは、インバータU32の出力信号である。
The output signal of the inverter 21 is input to the
エッジ検出回路40にはバッファ22の出力信号が入力されており、インバータU41及びU42両者の出力信号が、エッジ検出回路40の出力信号として、ラッチ回路60と遅延回路70とに導かれている。但し、詳細は後述するが、バッファ22の出力信号におけるエッジの検出結果を示しているのは、インバータU42の出力信号である。
The output signal of the buffer 22 is input to the
エッジ検出回路30とエッジ検出回路40とは同一の回路構成を有しているので、ここでは、エッジ検出回路30についてのみ、その回路構成の詳細及びその動作を説明する。
インバータ21の出力はインバータU31の入力とトランジスタM31のゲート端子とに接続されている。インバータU31の出力は、抵抗R31を介してインバータU32の入力に接続されている。インバータU32の入力と抵抗R31との接続点にはトランジスタM31のドレイン端子とコンデンサC31の一方の端子とが接続されており、トランジスタM31のソース端子及びコンデンサC31の他方の端子は、どちらも、Lレベルの電位である回路のグランドに接続されている。なお、トランジスタM31はNチャネル型MOSトランジスタである。
Since the
The output of the inverter 21 is connected to the input of the inverter U31 and the gate terminal of the transistor M31. The output of the inverter U31 is connected to the input of the inverter U32 via the resistor R31. The connection point between the input of the inverter U32 and the resistor R31 is connected to the drain terminal of the transistor M31 and one terminal of the capacitor C31. The source terminal of the transistor M31 and the other terminal of the capacitor C31 are both L It is connected to the ground of the circuit which is the potential of the level. The transistor M31 is an N-channel MOS transistor.
エッジ検出回路30は以上のように構成されている。この構成において、まず、インバータU31の入力信号がLレベルからHレベルへと遷移すると、トランジスタM31のドレイン−ソース間がオン状態に遷移するので、インバータU32の入力はLレベルとなり、従って、インバータU32の出力信号はHレベルとなる。なお、このとき、インバータ
U31の出力信号はLレベルとなる。
The
その後、インバータU31の入力信号がHレベルからLレベルへと遷移すると、トランジスタM31のドレイン−ソース間がオフ(遮断)状態に遷移すると共に、インバータU31の出力信号はHレベルとなる。すると、抵抗R31を介してコンデンサC31が充電される。この充電が開始されて所定時間が経過し、コンデンサC31の端子電圧がインバータU32の閾値を上回ると、インバータU32の出力信号はHレベルからLレベルへと遷移する。但し、コンデンサC31の端子電圧が当該閾値を上回る前、すなわち、コンデンサC31の充電が開始されてから所定時間が経過する前に、インバータU31の入力信号がLレベルからHレベルへと遷移すると、トランジスタM31のドレイン−ソース間がオン状態に遷移する。すると、このとき、コンデンサC31が直ちに放電されて、インバータU32の入力はLレベルのままとなる。従って、この場合には、インバータU32の出力信号はHレベルのままで維持される。 Thereafter, when the input signal of the inverter U31 transits from the H level to the L level, the drain-source of the transistor M31 transits to an off (cutoff) state, and the output signal of the inverter U31 becomes the H level. Then, the capacitor C31 is charged via the resistor R31. When this charging is started and a predetermined time elapses and the terminal voltage of the capacitor C31 exceeds the threshold value of the inverter U32, the output signal of the inverter U32 transits from the H level to the L level. However, if the input signal of the inverter U31 transitions from the L level to the H level before the terminal voltage of the capacitor C31 exceeds the threshold value, that is, before a predetermined time elapses after the charging of the capacitor C31 is started, the transistor A transition between the drain and source of M31 is turned on. At this time, the capacitor C31 is immediately discharged, and the input of the inverter U32 remains at the L level. Therefore, in this case, the output signal of the inverter U32 is maintained at the H level.
ラッチ回路50はインバータU51及びU52、トランジスタM51、M52、及びM53、並びに抵抗R51を備えて構成されており、ラッチ回路60はインバータU61及びU62、トランジスタM61、M62、及びM63、並びに抵抗R61を備えて構成されている。
The
ラッチ回路50には、エッジ検出回路30の出力であるインバータU31及びU32のそれぞれの出力信号がセット入力信号として入力されており、遅延回路70の出力信号がリセット入力信号として入力されている。そして、インバータU51の出力信号が、ラッチ回路50によるラッチ結果を示す出力信号として、遅延回路70と出力端子OUT1とに導かれている。
The
ラッチ回路60には、エッジ検出回路40の出力であるインバータU41及びU42のそれぞれの出力信号がセット入力信号として入力されており、遅延回路80の出力信号がリセット入力信号として入力されている。そして、インバータU61の出力信号が、ラッチ回路60によるラッチ結果を示す出力信号として、遅延回路80と出力端子OUT2とに導かれている。
The
ラッチ回路50とラッチ回路60とは同一の回路構成を有しているので、ここでは、ラッチ回路50についてのみ、その回路構成の詳細及びその動作を説明する。
エッジ検出回路30のインバータU32の出力はトランジスタM51のゲート端子に接続されており、エッジ検出回路30のインバータU31の出力はトランジスタM52のゲート端子に接続されている。また、遅延回路80の出力はトランジスタM53のゲート端子に接続されている。なお、トランジスタM51及びM52はNチャネル型MOSトランジスタであり、トランジスタM53はPチャネル型MOSトランジスタである。
Since the
The output of the inverter U32 of the
トランジスタM53のソース端子は、Hレベルの電位である回路の電源線に接続されており、そのドレイン端子はトランジスタM51のドレイン端子と接続されている。トランジスタM51のソース端子はトランジスタM52のドレイン端子と接続されており、トランジスタM52のソース端子は、Lレベルの電位である回路のグランドに接続されている。 A source terminal of the transistor M53 is connected to a power supply line of a circuit having an H level potential, and a drain terminal thereof is connected to a drain terminal of the transistor M51. The source terminal of the transistor M51 is connected to the drain terminal of the transistor M52, and the source terminal of the transistor M52 is connected to the ground of the circuit which is an L level potential.
インバータU51の入力はトランジスタM53とトランジスタM51との両者のドレイン端子の接続点に接続されており、インバータU51の出力はインバータU52の入力に接続されている。インバータU52の出力は、抵抗R51を介してインバータU51の入力に接続されている。 The input of the inverter U51 is connected to the connection point of the drain terminals of the transistors M53 and M51, and the output of the inverter U51 is connected to the input of the inverter U52. The output of the inverter U52 is connected to the input of the inverter U51 via the resistor R51.
ラッチ回路50は以上のように構成されている。このラッチ回路50の動作について説明する。
まず、ラッチ回路50のセット動作について説明する。トランジスタM51のゲート端子(すなわち、エッジ検出回路30のインバータU32の出力)とトランジスタM52のゲート端子(すなわち、エッジ検出回路30のインバータU31の出力)とが共にHレベルになってトランジスタM51及びM52の両者のドレイン−ソース間が共にオン状態に遷移すると、インバータU51の入力がLレベルとなる。従って、インバータU51の出力、すなわち、ラッチ回路50によるラッチ結果を示す出力信号がHレベルとなる。なお、このとき、インバータU52の出力がLレベルとなるので、その後、トランジスタM51及びM52のうちの少なくともどちらか一方のゲート端子がLレベルになってドレイン−ソース間がオフ状態に遷移しても、インバータU51の入力は、抵抗R51を介してインバータU52の出力によりプルダウンされてLレベルが維持される。従って、このときには、インバータU51の出力、すなわち、ラッチ回路50によるラッチ結果を示す出力信号は、Hレベルが維持される。
The
First, the setting operation of the
次に、ラッチ回路50のリセット動作について説明する。トランジスタM53のゲート端子(すなわち、遅延回路70の出力)がLレベルになってトランジスタM53のソース−ドレイン間がオン状態に遷移すると、インバータU51の入力がHレベルとなる。従って、インバータU51の出力、すなわち、ラッチ回路50によるラッチ結果を示す出力信号がLレベルとなる。なお、このとき、インバータU52の出力がHレベルとなるので、その後、トランジスタM53のゲート端子がHレベルになってトランジスタM53のソース−ドレイン間がオフ状態に遷移しても、インバータU51の入力は、抵抗R51を介してインバータU52の出力によりプルアップされてHレベルが維持される。従って、このときには、インバータU51の出力、すなわち、ラッチ回路50によるラッチ結果を示す出力信号は、Lレベルが維持される。
Next, the reset operation of the
遅延回路70はラッチ回路50の出力信号を所定の遅延時間遅延させて出力し、遅延回路80はラッチ回路60の出力信号を所定の遅延時間遅延させて出力する。但し、遅延回路70は、その遅延時間がエッジ検出回路40の出力によって制御され、遅延回路80は、その遅延時間がエッジ検出回路30の出力によって制御される。
The delay circuit 70 outputs the output signal of the
遅延回路70はバッファB71、トランジスタM71、M72、M73、及びM74、抵抗R71、並びにコンデンサC71を備えて構成されており、遅延回路80はバッファB81、トランジスタM81、M82、M83、及びM84、抵抗R81、並びにコンデンサC81を備えて構成されている。
The delay circuit 70 includes a buffer B71, transistors M71, M72, M73, and M74, a resistor R71, and a capacitor C71. The
遅延回路70には、ラッチ回路50の出力であるインバータU51の出力信号が入力されており、バッファB71の出力信号が、遅延回路70の出力として、ラッチ回路50に導かれている。更に、遅延回路70には、エッジ検出回路40の出力であるインバータU41及びU42のそれぞれの出力信号が、遅延時間の制御信号として入力されている。
The output signal of the inverter U51 that is the output of the
遅延回路80には、ラッチ回路60の出力であるインバータU61の出力信号が入力されており、バッファB81の出力信号が、遅延回路80の出力として、ラッチ回路60に導かれている。更に、遅延回路80には、エッジ検出回路30の出力であるインバータU31及びU32それぞれの出力信号が、遅延時間の制御信号として入力されている。
The output signal of the inverter U61 that is the output of the
遅延回路70と遅延回路80とは同一の回路構成を有しているので、ここでは、遅延回路70についてのみ、その回路構成の詳細及びその動作を説明する。
トランジスタM71及びM72それぞれのゲート端子には、ラッチ回路50のインバータU51の出力が接続されており、トランジスタM74のゲート端子にはエッジ検出回路
40のインバータU42の出力が接続されており、トランジスタM73のゲート端子にはエッジ検出回路40のインバータU41の出力が接続されている。なお、トランジスタM71はPチャネル型MOSトランジスタであり、トランジスタM72、M73、及びM74はNチャネル型MOSトランジスタである。
Since the delay circuit 70 and the
The output of the inverter U51 of the
トランジスタM71のソース端子は、Hレベルの電位である回路の電源線に接続されており、そのドレイン端子はトランジスタM72のドレイン端子と接続されている。トランジスタM72のソース端子は、Lレベルの電位である回路のグランドに接続されている。従って、トランジスタM71とM72とによりインバータが構成されており、このインバータの出力である、トランジスタM71とトランジスタM72との両者のドレイン端子の接続点の信号レベルは、このインバータの入力である、トランジスタM71とトランジスタM72との両者のゲート端子に入力される信号を反転したものとなる。 A source terminal of the transistor M71 is connected to a power supply line of a circuit having an H level potential, and a drain terminal thereof is connected to a drain terminal of the transistor M72. The source terminal of the transistor M72 is connected to the ground of the circuit which is an L level potential. Therefore, the transistors M71 and M72 constitute an inverter, and the signal level at the connection point between the drain terminals of the transistors M71 and M72, which is the output of the inverter, is the transistor M71 that is the input of the inverter. And the signal input to the gate terminals of both the transistor M72 and the transistor M72 are inverted.
トランジスタM71とM72とにより構成されている上記のインバータの出力には、抵抗R71の一方の端子が接続されており、抵抗R71の他方の端子と回路のグランドとの間には、コンデンサC71が接続されている。なお、バッファB71の入力は、抵抗R71とコンデンサC71との接続点に接続されている。 One terminal of a resistor R71 is connected to the output of the above inverter constituted by the transistors M71 and M72, and a capacitor C71 is connected between the other terminal of the resistor R71 and the circuit ground. Has been. The input of the buffer B71 is connected to the connection point between the resistor R71 and the capacitor C71.
トランジスタM74のドレイン端子は、抵抗R71と、コンデンサC71と、バッファB71の入力との接続点に接続されている。トランジスタM74のソース端子はトランジスタM73のドレイン端子と接続されており、トランジスタM73のソース端子は、トランジスタM71とM72とにより構成されている上記のインバータの出力と、抵抗R71との接続点に接続されている。 The drain terminal of the transistor M74 is connected to a connection point between the resistor R71, the capacitor C71, and the input of the buffer B71. The source terminal of the transistor M74 is connected to the drain terminal of the transistor M73, and the source terminal of the transistor M73 is connected to the connection point between the output of the inverter constituted by the transistors M71 and M72 and the resistor R71. ing.
遅延回路70は以上のように構成されている。この構成において、前述したように、トランジスタM71とトランジスタM72とによりインバータが構成されているので、抵抗R71が接続されている上記インバータの出力の信号レベルは、ラッチ回路50の出力信号を反転したものとなる。従って、ラッチ回路50の出力信号がLレベルとなると、抵抗R71を介してコンデンサC71が充電される。この充電が開始されて所定時間が経過し、コンデンサC71の端子電圧がバッファB71の閾値を上回ると、バッファB71の出力がLレベルからHレベルへ遷移する。また、コンデンサC71が充電された状態でラッチ回路50の出力信号がHレベルとなると、抵抗R71を介してコンデンサC71が放電される。この放電が開始されて所定時間が経過し、コンデンサC71の端子電圧がバッファB71の閾値を下回ると、バッファB71の出力がHレベルからLレベルへ遷移する。遅延回路70は、このようにして、ラッチ回路50の出力信号を所定の遅延時間遅延させて出力して、ラッチ回路50のリセットを行う。
The delay circuit 70 is configured as described above. In this configuration, as described above, since the inverter is configured by the transistor M71 and the transistor M72, the output signal level of the inverter to which the resistor R71 is connected is obtained by inverting the output signal of the
但し、上記の状態において、トランジスタM73のゲート端子(すなわち、エッジ検出回路40のインバータU41の出力)とトランジスタM74のゲート端子(すなわち、エッジ検出回路40のインバータU42の出力)とが共にHレベルになってトランジスタM73及びM74の両者のドレイン−ソース間が共にオン状態に遷移すると、抵抗R71の両端が短絡状態となる。すると、そのときに行われていたコンデンサC71の充放電が直ぐに完了してバッファB71の出力が遷移する。つまり、このときには、遅延回路70による信号遅延動作が中断され、ラッチ回路50の出力信号が遅延無しで出力される。その結果、ラッチ回路50の出力信号がHレベルであれば、ラッチ回路50がこの時点で直ちにリセットされる。ラッチ回路50の出力信号がLレベルであれば、ラッチ回路50の出力信号はLレベルを保ち、いずれにせよこの時点でラッチ回路50の出力信号はLレベルに確定する。
However, in the above state, the gate terminal of the transistor M73 (ie, the output of the inverter U41 of the edge detection circuit 40) and the gate terminal of the transistor M74 (ie, the output of the inverter U42 of the edge detection circuit 40) are both at the H level. When both the drains and the sources of the transistors M73 and M74 are turned on, both ends of the resistor R71 are short-circuited. Then, charging / discharging of the capacitor C71 performed at that time is completed immediately, and the output of the buffer B71 transitions. That is, at this time, the signal delay operation by the delay circuit 70 is interrupted, and the output signal of the
図2のパルス生成回路は以上のように構成されている。次に、このパルス生成回路全体
の動作について、図3A及び図3Bを参照しながら説明する。
図3A及び図3Bは、図2のパルス生成回路におけるエッジ検出回路の各部の信号例を示したタイミングチャートである。この図3A及び図3Bにおいて、「IN」の信号波形は、パルス生成回路の入力端子INへの入力信号の例を示しており、「a」〜「f」の各信号波形は、「IN」の信号波形に基づいて生成される信号の波形であり、図2において「a」〜「f」の各符号が表示されている、エッジ検出回路30及び40の各部の信号波形を示している。但し、図2におけるbの位置の信号であるインバータU31の出力信号は、入力端子INの信号を、インバータ21及びインバータU31により2度反転した波形であり、これはすなわち「IN」の信号波形と同一であるので、図示は省略している。
The pulse generation circuit of FIG. 2 is configured as described above. Next, the operation of the entire pulse generation circuit will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.
3A and 3B are timing charts showing signal examples of each part of the edge detection circuit in the pulse generation circuit of FIG. In FIG. 3A and FIG. 3B, the signal waveform “IN” shows an example of an input signal to the input terminal IN of the pulse generation circuit, and each signal waveform “a” to “f” is “IN”. FIG. 3 shows the waveform of a signal generated based on this signal waveform, and shows the signal waveform of each part of the
信号波形「a」は、入力端子INへの入力信号を、インバータ21が反転した信号であるので、図示のように、信号波形「IN」を反転した信号となっている。
信号波形「c」は、コンデンサC31の端子電圧である。このコンデンサC31は、抵抗R31によって電流が制限されたインバータU31の出力によって充電されるので、信号波形「IN」(すなわちインバータU31の出力信号波形)の立ち上がりエッジの位置から上昇を開始してやがてHレベルに達する信号波形となっている。但し、信号波形「IN」に立ち下がりエッジが出現すると、トランジスタM31がオンしてコンデンサC31を放電するので、信号波形「c」は、それ以降Lレベルを継続することになる。
Since the signal waveform “a” is a signal obtained by inverting the input signal to the input terminal IN by the inverter 21, the signal waveform “a” is a signal obtained by inverting the signal waveform “IN” as illustrated.
The signal waveform “c” is a terminal voltage of the capacitor C31. Since the capacitor C31 is charged by the output of the inverter U31 whose current is limited by the resistor R31, the capacitor C31 starts to rise from the position of the rising edge of the signal waveform “IN” (that is, the output signal waveform of the inverter U31), and then H The signal waveform reaches the level. However, when a falling edge appears in the signal waveform “IN”, the transistor M31 is turned on and the capacitor C31 is discharged, so that the signal waveform “c” continues to be at the L level thereafter.
信号波形「d」はインバータU32の出力信号である。従って、コンデンサC31の端子電圧を表している信号波形「c」が、インバータU32が入力信号レベルのHレベル・Lレベルの判断の基準としている所定の閾値(Vth1とする)を上回ると信号波形「d」はLレベルとなり、当該閾値Vth1を下回っている間はHレベルを継続する波形になる。 The signal waveform “d” is an output signal of the inverter U32. Accordingly, when the signal waveform “c” representing the terminal voltage of the capacitor C31 exceeds a predetermined threshold value (Vth1) that the inverter U32 uses as a criterion for determining the H level / L level of the input signal level, the signal waveform “ “d” is at the L level, and the waveform continues to be at the H level while it is below the threshold value Vth1.
信号波形「e」は、コンデンサC41の端子電圧である。このコンデンサC41は、抵抗R41によって電流が制限されたインバータU41の出力によって充電されるので、信号波形「a」(すなわちインバータU41の出力信号波形)の立ち上がりエッジの位置から上昇を開始してやがてHレベルに達する信号波形となっている。但し、信号波形「a」に立ち下がりエッジが出現すると、トランジスタM41がオンしてコンデンサC41を放電するので、信号波形「e」は、それ以降Lレベルを継続することになる。 The signal waveform “e” is a terminal voltage of the capacitor C41. Since the capacitor C41 is charged by the output of the inverter U41 whose current is limited by the resistor R41, the capacitor C41 starts to rise from the position of the rising edge of the signal waveform “a” (that is, the output signal waveform of the inverter U41), and then H The signal waveform reaches the level. However, when a falling edge appears in the signal waveform “a”, the transistor M41 is turned on and the capacitor C41 is discharged, so that the signal waveform “e” continues to be at the L level thereafter.
信号波形「f」はインバータU42の出力信号である。従って、コンデンサC41の端子電圧を表している信号波形「e」が、インバータU42が入力信号レベルのHレベル・Lレベルの判断の基準としている所定の閾値(Vth2とする)を上回ると信号波形「f」はLレベルとなり、当該閾値Vth2を下回っている間はHレベルを継続する波形になる。 The signal waveform “f” is an output signal of the inverter U42. Therefore, when the signal waveform “e” representing the terminal voltage of the capacitor C41 exceeds a predetermined threshold value (Vth2), which is used as a criterion for the determination of the H level / L level of the input signal level by the inverter U42, the signal waveform “ “f” is at the L level, and the waveform continues to be at the H level while it is below the threshold value Vth2.
図3A及び図3Bに示した各信号波形のうち、図3Aに示したものは、信号波形「IN」が、立ち上がり後に立ち下がる波形である場合のものである。
この図3Aにおいて、[A]と表示されている波形群は、信号波形「IN」が、立ち上がり後に短い時間(より具体的には、信号波形「c」で表現されている信号レベルの上昇が、閾値Vth1に到達し得ないほどに短い時間)で立ち下がる波形である場合のものである。また、[B]と表示されている波形群は、信号波形「IN」が、立ち上がり後に長い時間(より具体的には、信号波形「c」で表現されているレベルの上昇が、閾値Vth1を上回るに十分な長い時間)を経てから立ち下がる波形である場合のものである。
Among the signal waveforms shown in FIGS. 3A and 3B, the signal waveform shown in FIG. 3A is a case where the signal waveform “IN” is a waveform that falls after rising.
In FIG. 3A, in the waveform group indicated by [A], the signal waveform “IN” has a short time after rising (more specifically, the signal level expressed by the signal waveform “c” increases). In this case, the waveform falls in such a short time that the threshold value Vth1 cannot be reached. In the waveform group displayed as [B], the signal waveform “IN” has a long time after the rise (more specifically, the rise in the level represented by the signal waveform “c” has the threshold value Vth1). This is a case where the waveform falls after a long time).
一方、図3Bに示したものは、信号波形「IN」が、立ち下がり後に立ち上がる波形である場合のものである。
この図3Bにおいて、[C]と表示されている波形群は、信号波形「IN」が、立ち下
がり後に短い時間(より具体的には、信号波形「e」で表現されている信号レベルの上昇が、閾値Vth2に到達し得ないほどに短い時間)で立ち上がる波形である場合のものである。また、[D]と表示されている波形群は、信号波形「IN」が、立ち下がり後に長い時間(より具体的には、信号波形「e」で表現されているレベルの上昇が、閾値Vth2を上回るに十分な長い時間)を経てから立ち上がる波形である場合のものである。
On the other hand, what is shown in FIG. 3B is a case where the signal waveform “IN” is a waveform that rises after falling.
In FIG. 3B, the waveform group indicated by [C] indicates that the signal waveform “IN” has a short time after the falling (more specifically, the signal level rise represented by the signal waveform “e”). Is a waveform that rises in such a short time that the threshold value Vth2 cannot be reached. In the waveform group displayed as [D], the signal waveform “IN” has a long time after the fall (more specifically, the increase in the level expressed by the signal waveform “e” is the threshold Vth2 This is the case where the waveform rises after a long time).
以上の各信号波形において、信号波形「b」と信号波形「d」とがラッチ回路50に対するセット入力信号及び遅延回路80に対する遅延時間制御信号となる。ここで、この波形の両者が共にHレベルの期間、すなわち、図3A及び図3Bに示されているT1の期間では、ラッチ回路50にセット入力信号が入力されると共に、遅延回路80の遅延動作による信号遅延が無しとされる。ここで信号波形「b」と信号波形「d」の2つで立ち上がりエッジ検出信号を構成していて、両者ともHレベルのとき信号波形「IN」の立ち上がりエッジを検出したことを意味している。
In each of the above signal waveforms, the signal waveform “b” and the signal waveform “d” are a set input signal for the
また、以上の各信号波形において、信号波形「a」と信号波形「f」とがラッチ回路60に対するセット入力信号及び遅延回路70に対する遅延時間制御信号となる。ここで、この波形の両者が共にHレベルの期間、すなわち、図3A及び図3Bに示されているT2の期間では、ラッチ回路60にセット入力信号が入力されると共に、遅延回路70の遅延動作による信号遅延が無しとされる。ここで信号波形「a」と信号波形「f」の2つで立ち下がりエッジ検出信号を構成していて、両者ともHレベルのとき信号波形「IN」の立ち下がりエッジを検出したことを意味している。
In each of the above signal waveforms, the signal waveform “a” and the signal waveform “f” are a set input signal for the
ここで、前述したように、遅延回路80の出力信号はラッチ回路60に対するリセット入力信号であり、遅延回路70の出力信号はラッチ回路50に対するリセット入力信号である。従って、図3A及び図3Bにおいて、期間T1は、ラッチ回路50にセット入力信号が入力されると共に、ラッチ回路60に対するリセット入力信号が入力される期間(ラッチ回路60の出力がLレベルに確定する期間)であり、期間T2は、ラッチ回路60にセット入力信号が入力されると共に、ラッチ回路50に対するリセット入力信号が入力される期間(ラッチ回路50の出力がLレベルに確定する期間)であると見ることができる。よって、ラッチ回路50の出力が導かれる出力端子OUT1からは、図3A及び図3Bにおける期間T1をパルス幅とするパルス信号が出力され、ラッチ回路60の出力が導かれる出力端子OUT2からは、図3A及び図3Bにおける期間T2をパルス幅とするパルス信号が出力される。ここで、図3A及び図3Bに示した[A]〜[D]のいずれにおいても、期間T1及び期間T2は両者が重なることなく存在するので、図2のパルス生成回路でも、入力端子INに入力される2値信号の値の変化に応じて、ラッチ回路50及び60から交互に出力されるパルス信号が、出力端子OUT1及びOUT2から出力される。
Here, as described above, the output signal of the
従って、図2に示したパルス生成回路を図4に示したレベルシフト回路に適用しても、ラッチ回路50及び60から交互に出力されるパルス信号に応じて、信号レベルをV2HとV2Lとの間で交互に切り替えた信号を、出力端子OUTから出力することができるようになる。しかも、このパルス生成回路を適用したレベルシフト回路では、入力端子INに入力される入力信号におけるLレベルの期間を短くしても、出力端子OUTから出力される信号における当該期間は正確に再現される。つまり、入力信号のL/H比率の再現性が高い。
Therefore, even if the pulse generation circuit shown in FIG. 2 is applied to the level shift circuit shown in FIG. 4, the signal levels of V2H and V2L are changed according to the pulse signals output alternately from the
なお、本発明は、これまでに説明した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment described so far, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary.
11、21、U31、U32、U41、U42、U51、U52、U61、U62
、U101、U102 インバータ
12、22、B71、B81 バッファ
13、14、30、40 エッジ検出回路
15、16、50、60 ラッチ回路
17、18、70、80 遅延回路
100 パルス生成回路
110 パルス発生器
111 レベルシフト回路
112 フリップフロップ回路
121 AND回路
122、123 D型フリップフロップ回路
124、125 遅延回路網
126 OR回路
C31、C41、C71、C81 コンデンサ
M31、M41、M51、M52、M53、M61、M62、M63、M71、M72、M73、M74、M81、M82、M83、M84、M101、M102、M111、M112 トランジスタ
R31、R41、R51、R61、R71、R81、R101、R102 抵抗
11, 21, U31, U32, U41, U42, U51, U52, U61, U62
, U101,
Claims (3)
前記2値信号の立ち上がりエッジを検出する第二エッジ検出回路と、
前記第一エッジ検出回路からの立ち下がりエッジ検出信号によってセットされる第一ラッチ回路と、
該第一ラッチ回路の出力信号を所定の第一遅延時間遅延させて出力する第一遅延回路と、
前記第二エッジ検出回路からの立ち上がりエッジ検出信号によってセットされる第二ラッチ回路と、
該第二ラッチ回路の出力信号を所定の第二遅延時間遅延させて出力する第二遅延回路と、
を備えており、
前記第一ラッチ回路は、前記第一遅延回路から出力される信号によってリセットされると共に、前記第二エッジ検出回路からの前記立ち上がりエッジ検出信号によってもリセットされ、
前記第二ラッチ回路は、前記第二遅延回路から出力される信号によってリセットされると共に、前記第一エッジ検出回路からの前記立ち下がりエッジ検出信号によってもリセットされ、
前記第一ラッチ回路及び前記第二ラッチ回路各々の出力信号が、生成したパルス信号として出力される、
ことを特徴とするパルス生成回路。 A first edge detection circuit for detecting a falling edge of an input binary signal;
A second edge detection circuit for detecting a rising edge of the binary signal;
A first latch circuit set by a falling edge detection signal from the first edge detection circuit;
A first delay circuit that outputs the output signal of the first latch circuit with a predetermined first delay time delay;
A second latch circuit set by a rising edge detection signal from the second edge detection circuit;
A second delay circuit that outputs the output signal of the second latch circuit with a predetermined second delay time delay;
With
The first latch circuit is reset by a signal output from the first delay circuit, and is also reset by the rising edge detection signal from the second edge detection circuit,
The second latch circuit is reset by a signal output from the second delay circuit, and is also reset by the falling edge detection signal from the first edge detection circuit,
The output signals of the first latch circuit and the second latch circuit are output as generated pulse signals.
A pulse generation circuit characterized by the above.
前記2値信号の立ち上がりエッジを検出する第二エッジ検出回路と、
前記第一エッジ検出回路からの立ち下がりエッジ検出信号によってセットされる第一ラッチ回路と、
該第一ラッチ回路の出力信号を所定の第一遅延時間遅延させて出力する第一遅延回路と、
前記第二エッジ検出回路からの立ち上がりエッジ検出信号によってセットされる第二ラッチ回路と、
該第二ラッチ回路の出力信号を所定の第二遅延時間遅延させて出力する第二遅延回路と、
を備えており、
前記第一遅延回路は、前記第二エッジ検出回路から立ち上がりエッジの検出信号を受け取ったときには、前記第一ラッチ回路の出力信号を、前記所定の第一遅延時間の遅延をさせることなく出力し、
前記第二遅延回路は、前記第一エッジ検出回路から立ち下がりエッジの検出信号を受け取ったときには、前記第二ラッチ回路の出力信号を、前記所定の第二遅延時間の遅延をさせることなく出力し、
前記第一ラッチ回路は、前記第一遅延回路から出力される信号によってリセットされ、
前記第二ラッチ回路は、前記第二遅延回路から出力される信号によってリセットされ、
前記第一ラッチ回路及び前記第二ラッチ回路各々の出力信号が、生成したパルス信号として出力される、
ことを特徴とするパルス生成回路。 A first edge detection circuit for detecting a falling edge of an input binary signal;
A second edge detection circuit for detecting a rising edge of the binary signal;
A first latch circuit set by a falling edge detection signal from the first edge detection circuit;
A first delay circuit that outputs the output signal of the first latch circuit with a predetermined first delay time delay;
A second latch circuit set by a rising edge detection signal from the second edge detection circuit;
A second delay circuit that outputs the output signal of the second latch circuit with a predetermined second delay time delay;
With
When the first delay circuit receives a rising edge detection signal from the second edge detection circuit, the first delay circuit outputs the output signal of the first latch circuit without delaying the predetermined first delay time,
When the second delay circuit receives a falling edge detection signal from the first edge detection circuit, the second delay circuit outputs the output signal of the second latch circuit without delaying the predetermined second delay time. ,
The first latch circuit is reset by a signal output from the first delay circuit,
The second latch circuit is reset by a signal output from the second delay circuit,
The output signals of the first latch circuit and the second latch circuit are output as generated pulse signals.
A pulse generation circuit characterized by the above.
前記第一ラッチ回路及び前記第二ラッチ回路から交互に出力されるパルス信号に応じて、信号レベルを第一の電圧値と第二の電圧値との間で交互に切り替えた信号を出力することを特徴とするレベルシフト回路。 The pulse generation circuit according to claim 1 or 2 is provided,
Outputting a signal in which the signal level is alternately switched between the first voltage value and the second voltage value in response to the pulse signal alternately output from the first latch circuit and the second latch circuit. A level shift circuit characterized by the above.
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