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KR100850210B1 - Reduced size and level shifter can be driven by low level input voltage - Google Patents

Reduced size and level shifter can be driven by low level input voltage Download PDF

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KR100850210B1
KR100850210B1 KR1020070015088A KR20070015088A KR100850210B1 KR 100850210 B1 KR100850210 B1 KR 100850210B1 KR 1020070015088 A KR1020070015088 A KR 1020070015088A KR 20070015088 A KR20070015088 A KR 20070015088A KR 100850210 B1 KR100850210 B1 KR 100850210B1
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voltage
bias
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mos transistor
level shifter
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최희숙
성시왕
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삼성전자주식회사
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Abstract

낮은 레벨의 전압으로 구동 가능한 레벨 쉬프터를 개시한다. 본 발명에 따른 레벨 쉬프터는 바이어스 부 및 전압 변환부를 구비한다. 바이어스 부는 바이어스 전압에 응답해 동작한다. 전압 변환분는 바이어스 부와 직렬 연결되고, 낮은 레벨의 입력 전압을 입력받아 높은 레벨의 출력 전압이 출력될 수 있도록, 입력 전압의 전압 레벨은 변환하여 출력한다. 바이어스 전압은 바이어스 부의 전류가 전압 변환부의 전류와 동일한 값을 갖도록 조절한다. 본 발명에 따른 레벨 쉬프터는 바이어스 전압 값을 조절함으로써, 낮은 레벨의 입력 전압을 이용하여 높은 전압 레벨의 전압을 출력할 수 있으며, 그 크기를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. A level shifter capable of driving at a low level voltage is disclosed. The level shifter according to the present invention includes a bias portion and a voltage converting portion. The bias section operates in response to the bias voltage. The voltage conversion component is connected in series with a bias unit, and receives a low level input voltage and converts the voltage level of the input voltage to output a high level output voltage. The bias voltage is adjusted so that the current in the bias section has the same value as the current in the voltage converter section. The level shifter according to the present invention can output a voltage of a high voltage level by using a low level input voltage by adjusting a bias voltage value, and has an advantage of reducing its magnitude.

Description

크기가 감소되고, 낮은 레벨의 입력전압으로 구동 가능한 레벨 쉬프터{Level shifter which can drive at low input voltage and having reduced size} Level shifter which can drive at low input voltage and having reduced size}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 종래의 레벨 쉬프터를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional level shifter.

도 2는 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a level shifter according to the present invention.

도 3a는 종래의 레벨 쉬프터에 구비되는 트랜지스터들의 크기를 설명하기 위한 도면이다. 3A is a view for explaining the size of transistors included in a conventional level shifter.

도 3b는 본 발명에 다른 레벨 쉬프터에 구비되는 트랜지스터들의 크기를 설명하기 위한 도면이다. 3B is a view for explaining the size of transistors included in the level shifter according to the present invention.

도 4는 본 발명에 다른 레벨 쉬프터의 저전압 구동 성능을 나타내기 위한 도면이다. 4 is a view for showing the low voltage driving performance of the level shifter according to the present invention.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

200: 레벨 쉬프터(Level shifter)200: level shifter

210: 바이어스 부(bias unit)210: bias unit

230: 전압 변환부(Voltage shift unit)230: voltage shift unit

본 발명은 LCD 소스 드라이브 내에 구비되는 레벨 쉬프터(Level shifter)에 관한 것으로서, 특히 저전압에서 구동 가능한 레벨 쉬프터에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level shifter provided in an LCD source drive, and more particularly to a level shifter capable of driving at low voltage.

도 1은 종래의 레벨 쉬프터(100)를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional level shifter 100.

LCD(Liquid Crystal Display) 장치의 소스 드라이버(source driver)를 구동하기 위하여는 고전압이 필요하다. 따라서, 저 전압 신호를 입력하여 고 전압 신호를 출력할 수 있는 레벨 쉬프터(Level shifter)를 이용하여, 소스 드라이버 구동에 필요한 전압을 얻는다. High voltage is required to drive a source driver of a liquid crystal display (LCD) device. Therefore, a voltage required for driving the source driver is obtained by using a level shifter capable of inputting a low voltage signal and outputting a high voltage signal.

종래의 레벨 쉬프터(100)는 제1 P형 모스 트랜지스터(P1), 제2 P형 모스 트랜지스터(P2), 제3 P형 모스 트랜지스터(P3), 제4 P형 모스 트랜지스터(P1), 제1 N형 모스 트랜지스터(N1), 제2 N형 모스 트랜지스터(N1)를 구비한다. The conventional level shifter 100 includes a first P-type MOS transistor P1, a second P-type MOS transistor P2, a third P-type MOS transistor P3, a fourth P-type MOS transistor P1, and a first An N-type MOS transistor N1 and a second N-type MOS transistor N1 are provided.

이하에서, 입력 전압(S_data) 과 반전 입력 전압(S_datab)으로 각각 3V 와 0V의 전압이 인가되는 경우를 예로 들어 설명한다. 그리고, 높은 전원전압(VDD2)과 낮은 전원전압(VSS2)으로 각각 15V 와 0V(graund)의 전압원(voltage source)을 연결한다. Hereinafter, a case in which voltages of 3 V and 0 V are respectively applied to the input voltage S_data and the inverting input voltage S_datab will be described. In addition, a high power supply voltage VDD2 and a low power supply voltage VSS2 are connected to a voltage source of 15V and 0V (graund), respectively.

제1 N형 모스 트랜지스터(N1)의 게이트 단자로 3V의 입력 전압(S_data)이 입력된다. 이에 따라 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)가 턴 온(turn on) 되고, 제1 P형 모스 트랜지스터(P1)가 턴 오프(turn off) 된다.An input voltage S_data of 3 V is input to the gate terminal of the first N-type MOS transistor N1. As a result, the first N-type MOS transistor N1 is turned on and the first P-type MOS transistor P1 is turned off.

제2 N형 모스 트랜지스터(N2)의 게이트 단자로 0V의 반전 입력 전 압(S_datab)이 입력된다. 이에 따라 제2 N형 모스 트랜지스터(N2)가 턴 오프(turn off)되고, 제2 P형 모스 트랜지스터(P2)가 턴 온(turn on)된다. A 0 V inverting input voltage S_datab is input to the gate terminal of the second N-type MOS transistor N2. As a result, the second N-type MOS transistor N2 is turned off, and the second P-type MOS transistor P2 is turned on.

제1 N형 모스 트랜지스터(N1)가 턴 온 되므로, 낮은 전원 전압(VSS2)이 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)의 드레인 단자에 낮은 전원 전압(VSS2)이 걸리게 된다. 이에 따라서 제4 P형 모스 트랜지스터(N4)의 게이트 단자에 낮은 전원 전압(VSS2)이 입력되므로, 제4 P형 모스 트랜지스터(N4)가 턴 온 된다. Since the first N-type MOS transistor N1 is turned on, a low power supply voltage VSS2 is applied to the drain terminal of the first N-type MOS transistor N1. Accordingly, since the low power supply voltage VSS2 is input to the gate terminal of the fourth P-type MOS transistor N4, the fourth P-type MOS transistor N4 is turned on.

제2 P형 모스 트랜지스터(P2)와 제4 P형 모스 트랜지스터(P4)가 각각 턴 온 되고, 제2 N형 모스 트랜지스터(N2)가 턴 오프 되므로, 출력 전압(S_out)으로 높은 전원 전압(VDD2)인 15V의 전압 신호가 출력된다. Since the second P-type MOS transistor P2 and the fourth P-type MOS transistor P4 are turned on and the second N-type MOS transistor N2 is turned off, the power supply voltage VDD2 is high as the output voltage S_out. A voltage signal of 15V is outputted.

제1 N형 모스 트랜지스터(N1)가 턴 온 되므로, 낮은 전원 전압(VSS2)이 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)의 드레인 단자로 걸리게 되므로, 반전 출력 전압(S_outb)으로 낮은 전원 전압(VSS2)인 0V의 전압 신호가 출력된다. Since the first N-type MOS transistor N1 is turned on, the low power supply voltage VSS2 is applied to the drain terminal of the first N-type MOS transistor N1, so that the low power supply voltage VSS2 is the inverted output voltage S_outb. A voltage signal of 0 V is output.

그러나, 저 전압(입력 전압와 반전 입력전압으로 각각 1.6V와 0V를 입력)으로, 레벨 쉬프터(100)를 구동하는 경우를 보면, 레벨 쉬프터가 제대로 동작하지 못하게 된다. 이하에서 설명한다. However, when the level shifter 100 is driven at a low voltage (1.6V and 0V input as the input voltage and the inverted input voltage, respectively), the level shifter does not operate properly. It demonstrates below.

제1 N형 모스 트랜지스터(N1)의 게이트로 입력 전압(S_data) 1.8V를 입력하면, 3V를 입력할 때 비하여, 트랜지스터의 전류 구동(driving) 능력이 저하된다. 반면에 제4 P형 모스 트랜지스터(P4)의 드레인 단자로는 여전히 높은 전원 전압(VDD2)이 걸리게 된다. 따라서, 제3 P형 모스 트랜지스터(P3)의 전류 구동 능력에는 변함이 없다. When the input voltage S_data 1.8V is input to the gate of the first N-type MOS transistor N1, the current driving capability of the transistor is reduced as compared with the input of 3V. On the other hand, the drain terminal of the fourth P-type MOS transistor P4 still receives the high power supply voltage VDD2. Therefore, the current driving capability of the third P-type MOS transistor P3 is not changed.

즉, 제3 P형 모스 트랜지스터(P3)를 통하여 흐르는 전류가 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)를 흐르는 전류보다 커지게 되고, 결국 레벨 쉬프터(100)는 전류 구동 능력의 차이로, 정상 동작 하지 못하게 된다. 즉, 전류가 동일 값으로 매칭(matching)되어야 하는데 그렇지 못한 것이다. That is, the current flowing through the third P-type MOS transistor P3 becomes larger than the current flowing through the first N-type MOS transistor N1. As a result, the level shifter 100 does not operate normally due to a difference in current driving capability. I can't. In other words, the currents must be matched to the same value.

여기서, 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)와 제1 P형 모스 트랜지스터(P1)가 같이 턴 온 되어 전류가 흐르는 시점은, 레벨 쉬프터의 동작 시작 시로, 트랜지스터들의 동작 상태가 transition되는 시점이 된다. Here, the time point at which the first N-type MOS transistor N1 and the first P-type MOS transistor P1 are turned on together and the current flows is at the start of the operation of the level shifter, and is a time point at which the operating states of the transistors transition.

이를 방지하기 위하여, 제1 P형 트랜지스터(P1) 및 제2 P형 모스 트랜지스터(P2)의 길이(L:Length)를 더 크게 조절하여 제1 P형 또는 제2 P형 모스 트랜지스터(P1, P2)에 흐르는 전류량을 감소시킨다. In order to prevent this, the length L (Length) of the first P-type transistor P1 and the second P-type MOS transistor P2 is adjusted to be larger so that the first P-type or second P-type MOS transistors P1 and P2 are adjusted. Reduce the amount of current flowing through

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112007013387407-pat00001
Figure 112007013387407-pat00001

[수학식 1]을 참조하면, 길이 L을 증가시키면, 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류 I를 감소시킬 수 있다. 따라서, 기존의 레벨 쉬프터(100)가 저 전압 레벨의 입력 전압을 이용하여 정상적으로 작동하기 위해서는 제1 P형 트랜지스터 및 제2 P형 모스 트랜지스터(P1, P2)에 있어서, 길이 L을 3배 내지 4배로 늘려야 한다. Referring to Equation 1, increasing the length L can reduce the current I flowing through the transistor. Therefore, in order for the existing level shifter 100 to operate normally by using an input voltage having a low voltage level, the length L of the first P-type transistors and the second P-type MOS transistors P1 and P2 is three times to four times. It should be doubled.

그러나, 트랜지스터의 길이 L은 트랜지스터 크기를 결정하는 직접 요인(front layer)이 된다. 따라서, 길이 L을 증가시키는 것은, 트랜지스터의 전체 크기를 증가시키고 소스 드라이버의 전체 크기 또한 그에 따라 증가하게 된다. However, the length L of the transistor is a direct layer that determines the transistor size. Thus, increasing the length L increases the overall size of the transistor and the overall size of the source driver accordingly.

상술한 바와 같이, 종래의 레벨 쉬프터는 저전력에서 구동이 불가능하며, 저전력 구동이 가능하게 하기 위해서는 모스 트랜지스터의 크기를 증가시켜 칩 전체 크기가 증가하는 단점이 있다. 이는 칩 또는 반도체 장치의 소형화 경향에 부합되지 않는다. As described above, the conventional level shifter cannot be driven at low power, and in order to enable low power driving, the overall size of the chip is increased by increasing the size of the MOS transistor. This does not meet the tendency of miniaturization of chips or semiconductor devices.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 낮은 입력 전압에서 구동 가능한 레벨 쉬프터를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a level shifter that can be driven at a low input voltage.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 크기가 감소된 레벨 쉬프터를 제공하는데 있다. Another technical object of the present invention is to provide a level shifter having a reduced size.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레벨 쉬프터는 바이어스 부 및 전압 변환부를 구비한다.A level shifter according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem includes a bias unit and a voltage converter.

바이어스 부는 바이어스 전압에 응답해 동작한다. The bias section operates in response to the bias voltage.

전압 변환부는 바이어스 부와 직렬 연결되고, 낮은 레벨의 입력 전압을 입력받아 높은 레벨의 출력 전압이 출력될 수 있도록, 입력 전압의 전압 레벨은 변환하여 출력한다. The voltage converter is connected in series with the bias unit, and receives a low level input voltage to convert the voltage level of the input voltage to output a high level output voltage.

바이어스 전압은 바이어스 부의 전류가 전압 변환부의 전류와 동일한 값을 갖도록 조절된다. The bias voltage is adjusted so that the current in the bias portion has the same value as the current in the voltage converting portion.

바람직하게, 바이어스 부는 일단이 높은 전원 전압과 연결되고, 전압 변환부는 일단이 바이어스 부의 다른 일단과 연결되고, 다른 일단이 낮은 전원 전압과 연 결된다. Preferably, the bias portion is connected at one end to the high power supply voltage, the voltage conversion portion is connected at one end to the other end of the bias portion, and the other end is connected to the low power supply voltage.

바람직하게, 바이어스 부는 일단이 높은 전원 전압과 연결되고, 게이트를 통하여 바이어스 전압을 인가받는 제1 바이어스 트랜지스터, 및 일단이 높은 전원 전압과 연결되고, 게이트를 통하여 바이어스 전압을 인가받는 제2 바이어스 트랜지스터를 구비한다. Preferably, the bias unit may include a first bias transistor having one end connected to a high power supply voltage and receiving a bias voltage through a gate, and a second bias transistor connected at one end to a high power supply voltage and receiving a bias voltage through a gate. Equipped.

바람직하게, 전압 변환부는 일단이 제1 바이어스 트랜지스터의 다른 일단과 연결되는 제1 P형 모스 트랜지스터, 일단이 제2 바이어스 트랜지스터의 다른 일단과 연결되는 제2 P형 모스 트랜지스터, 일단이 제1 P형 모스 트랜지스터의 다른 일단 및 제1 P형 모스 트랜지스터의 게이트와 연결되고, 다른 일단이 낮은 전원 전압과 연결되며, 게이트로 입력 전압을 인가받는 제1 N형 모스 트랜지스터, 및 일단이 제2 P형 모스 트랜지스터의 다른 일단 및 제2 P형 모스 트랜지스터의 게이트와 연결되고, 다른 일단이 낮은 전원 전압과 연결되며, 게이트로 입력 전압의 반전 신호를 인가받는 제2 N형 모스 트랜지스터를 구비한다. Preferably, the voltage converter includes a first P-type MOS transistor having one end connected to the other end of the first bias transistor, a second P-type MOS transistor having one end connected to the other end of the second bias transistor, and one end of the first P-type MOS transistor A first N-type MOS transistor connected to the other end of the MOS transistor and a gate of the first P-type MOS transistor, the other end connected to a low power supply voltage, and receiving an input voltage through the gate, and one end of the second P-type MOS transistor And a second N-type MOS transistor connected to the other end of the transistor and the gate of the second P-type MOS transistor, the other end connected to a low power supply voltage, and receiving an inversion signal of the input voltage to the gate.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 2는 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a level shifter according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터(200)는 제1 바이어스 트랜지스터(Pb1), 제2 바이어스 트랜지스터(Pb2), 제1 P형 모스 트랜지스터(P1), 제2 P형 모스 트랜지스터(P2), 제1 N형 모스 트랜지스터(N1), 및 제2 N형 모스 트랜지스터(N2)를 구비한다. 2, the level shifter 200 according to the present invention includes a first bias transistor Pb1, a second bias transistor Pb2, a first P-type MOS transistor P1, and a second P-type MOS transistor P2. ), A first N-type MOS transistor N1, and a second N-type MOS transistor N2.

제1 바이어스 트랜지스터(Pb1)의 소스, 드레인, 및 게이트는 각각 높은 전원 전압(VDD2), 제1 P형 모스 트랜지스터(P1)의 소스, 및 바이어스 전압(S_BIAS)과 연결된다. The source, drain, and gate of the first bias transistor Pb1 are connected to the high power supply voltage VDD2, the source of the first P-type MOS transistor P1, and the bias voltage S_BIAS, respectively.

제2 바이어스 트랜지스터(Pb2)는 소스, 드레인, 및 게이트는 각각 높은 전원 전압(VDD2), 제2 P형 모스 트랜지스터(P2), 및 바이어스 전압(S_BIAS)과 연결된다. The source, drain, and gate of the second bias transistor Pb2 are connected to the high power supply voltage VDD2, the second P-type MOS transistor P2, and the bias voltage S_BIAS, respectively.

제1 P형 모스 트랜지스터(P1)의 게이트 및 드레인은 각각 제2 P형 모스 트랜지스터(P2)의 드레인 및 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)의 드레인과 연결된다. 제2 N형 모스 트랜지스터(P2)의 게이트 및 드레인은 각각 제1 P형 모스 트랜지스터의 드레인 및 제2 N형 모스 트랜지스터(N2)의 드레인과 연결된다. The gate and the drain of the first P-type MOS transistor P1 are connected to the drain of the second P-type MOS transistor P2 and the drain of the first N-type MOS transistor N1, respectively. The gate and the drain of the second N-type MOS transistor P2 are connected to the drain of the first P-type MOS transistor and the drain of the second N-type MOS transistor N2, respectively.

제1 N형 모스 트랜지스터(N1)의 게이트 및 소스는 각각 입력 전압(S_data) 및 낮은 전원 전압(VSS2)와 연결된다. 제2 N형 모스 트랜지스터(N2)의 게이트 및 소스는 각각 반전 입력 전압(S_datab) 및 낮은 전원 전압(VSS2)과 연결된다. The gate and the source of the first N-type MOS transistor N1 are connected to the input voltage S_data and the low power supply voltage VSS2, respectively. The gate and the source of the second N-type MOS transistor N2 are connected to the inverting input voltage S_datab and the low power supply voltage VSS2, respectively.

본 발명에 따른 레벨 쉬프터(200)에 있어서, 바이어스 전압(S_BIAS)의 값은 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)로 입력되는 입력 전압(S_data) 값을 고려하여, 제1 N형 모스 트랜지스터의 전류값을 결정한다. In the level shifter 200 according to the present invention, the value of the bias voltage S_BIAS is a current of the first N-type MOS transistor in consideration of the input voltage S_data value input to the first N-type MOS transistor N1. Determine the value.

즉, 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)를 통하여 흐르는 전류값은 상기 [수학식 1]에 의하여 결정된다. 따라서, 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)의 전류값(제1 전류값 i1)을 예측하고, 상기 제1 전류값(i1)과 동일한 전류가 흐르도록 제1 바이어스 전압(S_BIAS) 값을 결정하는 것이다.That is, the current value flowing through the first N-type MOS transistor N1 is determined by Equation 1 above. Accordingly, the current value (first current value i1) of the first N-type MOS transistor N1 is predicted, and the value of the first bias voltage S_BIAS is determined so that the same current flows as the first current value i1. will be.

Figure 112007013387407-pat00002
[수학식 2]
Figure 112007013387407-pat00002
[Equation 2]

[수학식 2]를 참조하면, Wp와 Lp는 각각 제1 바이어스 트랜지스터(Pb1)의 너비(width) 및 길이(length)를 각각 나타낸다. 그리고, 바이어스 전압(S_BIAS)은 제1 바이어스 트랜지스터(Pb1)의 게이트 전압이 된다. Vgs는 Vg-Vs가 되며, Vs는 소스 전압이므로, 낮은 전원 전압(VSS)이 걸리게 된다. Vt는 문턱전압(threshold)으로 자명한 것이다. 상기 [수학식 2]에 의하여, 바이어스 전압(S_BIAS), 즉 제1 바이어스 트랜지스터(Pb1)의 게이트 전압 값을 결정하여 입력하는 것이다. Referring to Equation 2, Wp and Lp represent the width and the length of the first bias transistor Pb1, respectively. The bias voltage S_BIAS becomes the gate voltage of the first bias transistor Pb1. Vgs becomes Vg-Vs, and Vs is the source voltage, so a low supply voltage (VSS) is applied. Vt is self-evident as a threshold voltage. According to Equation 2, the bias voltage S_BIAS, that is, the gate voltage value of the first bias transistor Pb1 is determined and input.

상기와 같이, 바이어스 전압 값을, 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)에 흐르는 전류 값을 고려하여 유연하게 변화시켜 인가함으로써, 레벨 쉬프트(200)는 전류 구동 능력의 차이로 동작하지 못하는 경우를 발생시키지 않게 된다. As described above, the bias voltage value is flexibly changed in consideration of the current value flowing in the first N-type MOS transistor N1, so that the level shift 200 may not operate due to a difference in current driving capability. It won't let you.

입력전압(S_data)으로 3V의 전압을 입력하고, 높은 전원 전압(VDD2)으로 15V를 입력시킬 때, 바이어스 전압(S_BIAS)은 대략 VDD2-2V의 값을 갖는다. 상기에서 대략이라는 표현을 사용한 것은, [수학식 1] 또는 [수학식 2]에서 나타난 공정상의 다른 변수들(u, Cox)와 구동 조건에 따른 문턱 전압 값(Vth)의 변화 등에 따라서, 약간의 변동이 있을 수 있기 때문에, 정확히 특정하는 것이 불가능하기 때문이다. 따라서, 레벨 쉬프터가 사용되는 환경에서의 문턱전압, 기타 공정 변수들을 고려하 여, 상기 바이어스 전압(S_BIAS) 값을 결정할 수 있다. When a voltage of 3V is input as the input voltage S_data and 15V is input as the high power supply voltage VDD2, the bias voltage S_BIAS has a value of approximately VDD2-2V. In the above description, the approximate expression is slightly changed depending on the process variables shown in Equation 1 or Equation 2 and the change of the threshold voltage value Vth according to the driving conditions. Because there may be variations, it is impossible to specify exactly. Accordingly, the bias voltage S_BIAS may be determined in consideration of threshold voltages and other process variables in an environment in which a level shifter is used.

또한, 종래의 이를 방지하기 위하여, 제1 및 제2 P형 모스 트랜지스터(P1, P2)의 길이(L)를 크게 가져감으로써, 전체 크기가 커지게 되는 문제를 방지할 수 있다. 이에 관하여는 이하에서 설명한다. In addition, in order to prevent this in the related art, by taking the length L of the first and second P-type MOS transistors P1 and P2 large, it is possible to prevent the problem of increasing the overall size. This will be described below.

도 3a는 종래의 레벨 쉬프터에 구비되는 트랜지스터들의 크기를 설명하기 위한 도면이다. 3A is a view for explaining the size of transistors included in a conventional level shifter.

도 3a를 참조하면, 도 1에 도시된 종래의 레벨 쉬프터(100)는 상술한 제1 P형 모스 트랜지스터(P1)와 제1 N형 모스 트랜지스터(N1)에서 전류값이 달라지는 전류 비 매칭에 따른 오동작을 방지하기 위하여, 제1 및 제2 P형 모스 트랜지스터(P1, P2)의 길이(Lp)를 제3 및 제4 P형 모스 트랜지스터(P3, P4)의 길이(Lp)보다 4배 크게 하여 제작하였다. Referring to FIG. 3A, the conventional level shifter 100 illustrated in FIG. 1 is based on a current ratio matching in which a current value varies in the first P-type MOS transistor P1 and the first N-type MOS transistor N1. In order to prevent malfunction, the length Lp of the first and second P-type MOS transistors P1 and P2 is made four times larger than the length Lp of the third and fourth P-type MOS transistors P3 and P4. Produced.

따라서, 제1 및 제2 P형 모스 트랜지스터(P1, P2)의 길이(4Lp)가 커짐에 따라 레벨 쉬프터 전체 면적이 증가되는 단점이 있었다. Therefore, as the length 4Lp of the first and second P-type MOS transistors P1 and P2 increases, the entire area of the level shifter increases.

도 3b는 본 발명에 다른 레벨 쉬프터에 구비되는 트랜지스터들의 크기를 설명하기 위한 도면이다. 3B is a view for explaining the size of transistors included in the level shifter according to the present invention.

도 3b를 참조하면, 도 2에서 상술한 바와 같이, 바이어스 전압(S_BIAS)의 값을 유연하게 입력함으로써, 제1 및 제2 바이어스 트랜지스터(Pb1, Pb2)의 길이를 증가시키지 않고도, 트랜지스터들의 transition 동작 시점에서 전류 비 매칭 현상에 따른 오동작을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 3B, as described above with reference to FIG. 2, by flexibly inputting the values of the bias voltage S_BIAS, transition operations of the transistors without increasing the lengths of the first and second bias transistors Pb1 and Pb2 are performed. At this point of time, malfunction due to the current non-matching phenomenon can be prevented.

따라서, 제1 및 제2 바이어스 트랜지스터(Pb1, Pb2)의 길이가 증가하지 않으 므로, 레벨 쉬프터 전체 면적 또한 증가하지 않는다. Therefore, since the lengths of the first and second bias transistors Pb1 and Pb2 do not increase, the total area of the level shifter also does not increase.

도 4는 본 발명에 다른 레벨 쉬프터의 저 전압 구동 성능을 나타내기 위한 도면이다. 4 is a view for showing the low voltage driving performance of the level shifter according to the present invention.

도 4는 입력전압(S_data)이 낮아짐에 따라서, 레벨 쉬프터가 오동작하는지 여부를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 4 is a simulation result showing whether the level shifter malfunctions as the input voltage S_data decreases.

NN, FF, SS는 공정 실험 조건을 가변하고 있음을 나타낸다. 각각의 다른 공정 실험 조건에서 온도 또한 도시된 바와 같이 가변시키고 있다. NN, FF, and SS indicate that process experimental conditions are variable. The temperature at each different process experimental condition is also varied as shown.

기존의 L/S(Level Shifter)는 도시된 바와 같이, 1.7V와 1.6V의 일부 입력 전압 영역(401)에서 전류 비 매칭 현상으로 정상 동작하지 못하고 동작 실패를 나타내고 있다. As shown in the related art, a level shifter (L / S) does not operate normally due to a current mismatch in some input voltage regions 401 of 1.7V and 1.6V, indicating an operation failure.

이에 비하여, 본 발명에 따른 L/S는 입력전압 전 영역(410)에 걸쳐서 정상 동작을 수행할 수 있다. In contrast, the L / S according to the present invention can perform normal operation over the entire input voltage region 410.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터는 면적을 증가시키지 않고도, 전류 비 매칭 현상에 따른 오동작을 방지할 수 있다. As described above, the level shifter according to the present invention can prevent the malfunction due to the current non-matching phenomenon without increasing the area.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, these terms are only used for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레벨 쉬프터는 바이어스 전압 값을 조절함으로써, 낮은 레벨의 입력 전압을 이용하여 높은 전압 레벨의 전압을 출력할 수 있으며, 그 크기를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. As described above, the level shifter according to the present invention can output a voltage of a high voltage level by using a low level input voltage by adjusting a bias voltage value, and has an advantage of reducing its magnitude.

Claims (8)

레벨 쉬프터에 있어서, In the level shifter, 일단이 높은 전원 전압이 인가되는 방향으로 연결되고, 바이어스 전압에 응답해 동작하는 바이어스 부; 및A bias unit connected at one end to a direction in which a high power supply voltage is applied and operating in response to a bias voltage; And 상기 바이어스 부의 다른 일단과 직렬 연결되고, 낮은 레벨의 입력 전압을 입력받아 높은 레벨의 출력 전압이 출력될 수 있도록, 상기 입력 전압의 전압 레벨은 변환하여 출력하는 전압 변환부를 구비하고, A voltage converter configured to be connected in series with the other end of the bias part and to convert a voltage level of the input voltage to output a high level output voltage by receiving a low level input voltage; 상기 바이어스 전압은 The bias voltage is 상기 바이어스 부에 흐르는 전류가 상기 전압 변환부에 흐르는 전류와 동일한 값을 갖도록 조절되는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. And the current flowing through the bias unit is adjusted to have the same value as the current flowing through the voltage converting unit. 제1항에 있어서, 상기 전압 변환부는The method of claim 1, wherein the voltage converter 일단이 상기 바이어스 부의 다른 일단과 연결되고, 다른 일단이 낮은 전원 전압과 연결되는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. A level shifter, one end of which is connected to the other end of the bias unit, and the other end of which is connected to a low power supply voltage. 제2항에 있어서, 상기 바이어스 부는The method of claim 2, wherein the bias portion 일단이 상기 높은 전원 전압과 연결되고, 게이트를 통하여 상기 바이어스 전 압을 인가받는 제1 바이어스 트랜지스터; 및 A first bias transistor having one end connected to the high power supply voltage and receiving the bias voltage through a gate; And 일단이 상기 높은 전원 전압과 연결되고, 게이트를 통하여 상기 바이어스 전압을 인가받는 제2 바이어스 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. And a second bias transistor having one end connected to the high power supply voltage and receiving the bias voltage through a gate. 제3항에 있어서, 상기 전압 변환부는The method of claim 3, wherein the voltage conversion unit 일단이 상기 제1 바이어스 트랜지스터의 다른 일단과 연결되는 제1 P형 모스 트랜지스터; A first P-type MOS transistor having one end connected to the other end of the first bias transistor; 일단이 상기 제2 바이어스 트랜지스터의 다른 일단과 연결되는 제2 P형 모스 트랜지스터; A second P-type MOS transistor having one end connected to the other end of the second bias transistor; 일단이 상기 제1 P형 모스 트랜지스터의 다른 일단 및 상기 제1 P형 모스 트랜지스터의 게이트와 연결되고, 다른 일단이 상기 낮은 전원 전압과 연결되며, 게이트로 상기 입력 전압을 인가받는 제1 N형 모스 트랜지스터; 및A first N-type MOS, one end of which is connected to the other end of the first P-type MOS transistor and the gate of the first P-type MOS transistor, and the other end of which is connected to the low power supply voltage, and receives the input voltage through a gate. transistor; And 일단이 상기 제2 P형 모스 트랜지스터의 다른 일단 및 상기 제2 P형 모스 트랜지스터의 게이트와 연결되고, 다른 일단이 상기 낮은 전원 전압과 연결되며, 게이트로 상기 입력 전압의 반전 신호를 인가받는 제2 N형 모스 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. A second end of which is connected to the other end of the second P-type MOS transistor and the gate of the second P-type MOS transistor, the other end of which is connected to the low power supply voltage, and a gate to which an inversion signal of the input voltage is applied to the gate A level shifter comprising an N-type MOS transistor. 제4항에 있어서, 상기 레벨 쉬프터에 있어서, The method of claim 4, wherein in the level shifter, 상기 출력 전압은 상기 제1 N형 모스 트랜지스터의 일단에서 출력되며, The output voltage is output from one end of the first N-type MOS transistor, 상기 출력 전압의 반전 신호는 상기 제2 N형 모스 트랜지스터의 일단에서 출력되는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. And the inverted signal of the output voltage is output from one end of the second N-type MOS transistor. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 바이어스 트랜지스터는The method of claim 3, wherein the first and second bias transistors P형 모스 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. A level shifter, characterized by a P-type MOS transistor. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 입력 전압은 The input voltage is 0V 내지 3.6V의 값을 가지며, Has a value of 0V to 3.6V, 출력 전압은 Output voltage 상기 높은 전원 전압과 같은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. And a level shifter having the same value as the high power supply voltage. 제7항에 있어서, 상기 바이어스 전압은The method of claim 7, wherein the bias voltage is 상기 높은 전원 전압 값보다 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터. And a value smaller than the high power supply voltage value.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102436787A (en) * 2010-08-16 2012-05-02 瑞萨电子株式会社 Level shifter circuit and display driver circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0879053A (en) * 1994-09-06 1996-03-22 Toshiba Corp Level shift circuit
KR20020052805A (en) * 2000-12-26 2002-07-04 박종섭 Source driver for TFT-LCD
KR20030051920A (en) * 2001-12-20 2003-06-26 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Level shift circuit
JP2005236992A (en) 2004-02-16 2005-09-02 Samsung Electronics Co Ltd Multi-level shifter circuit for flat panel source driver

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0879053A (en) * 1994-09-06 1996-03-22 Toshiba Corp Level shift circuit
KR20020052805A (en) * 2000-12-26 2002-07-04 박종섭 Source driver for TFT-LCD
KR20030051920A (en) * 2001-12-20 2003-06-26 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Level shift circuit
JP2005236992A (en) 2004-02-16 2005-09-02 Samsung Electronics Co Ltd Multi-level shifter circuit for flat panel source driver

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102436787A (en) * 2010-08-16 2012-05-02 瑞萨电子株式会社 Level shifter circuit and display driver circuit
CN102436787B (en) * 2010-08-16 2015-07-15 瑞萨电子株式会社 Level shifter circuit and display driver circuit

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