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JP2001068978A - Level shifter circuit - Google Patents

Level shifter circuit

Info

Publication number
JP2001068978A
JP2001068978A JP24132499A JP24132499A JP2001068978A JP 2001068978 A JP2001068978 A JP 2001068978A JP 24132499 A JP24132499 A JP 24132499A JP 24132499 A JP24132499 A JP 24132499A JP 2001068978 A JP2001068978 A JP 2001068978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
type mos
conductivity type
transistors
gnd
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.)
Pending
Application number
JP24132499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tei Harasawa
禎 原澤
Kazuyuki Saruwatari
和幸 猿渡
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.)
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems 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 NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd filed Critical NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Priority to JP24132499A priority Critical patent/JP2001068978A/en
Publication of JP2001068978A publication Critical patent/JP2001068978A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a through-current without the need for increasing the size of transistors(TRs) and to realize high circuit integration without making the circuit configuration complicated. SOLUTION: The level shifter circuit is provided with 1st and 2nd NMOS TRs N1, N2 in pairs whose gates receive complementary input signals whose level is changed between GND and a VDD1 by a 1st inverter INV 1 and whose sources are connected to GND, 1st and 2nd pair PMOS TRs P1, P2 whose sources are connected to a VDD3 and whose gates are in cross connection to drains of the opposed TR, and 3rd and 4th PMOS pair TRs P3, P4 whose gates are connected to a VDD2, whose drains are connected to drains of the 1st and 2nd NMOS TRs and whose sources are connected to the drains of the 1st and 2nd PMOS TRs P1, P2. A relation of VDD3>VDD 2>VDD 1 holds.

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】本発明は一の電圧レベル信号
を異なる電圧レベル信号に変換するためのレベルシフタ
回路に関し、特に回路を構成するトランジスタのサイズ
を縮小化を実現したレベルシフタ回路に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level shifter circuit for converting one voltage level signal into a different voltage level signal, and more particularly to a level shifter circuit in which the size of a transistor constituting the circuit is reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のLSI(半導体集積回路)では、
LSIの消費電力を低減する為に、LSI内部にボルテ
ージレギュレータを設けて外部からの電圧より低い電圧
を生成し、内部LSIの電源として使用している。その
ため、LSI内部から外部に信号を出力する時は外部電
源電圧と同じレベルにする必要があり、レベルシフタ回
路を使用して信号を高レベル化して出力している。従来
のこの種のレベルシフタ回路を図3に示す。同図におい
て、INV1はLSIの内部電源の第1の電源電圧VD
D1で駆動される第1のインバータであり、PMOSト
ランジスタP11とNMOSトランジスタN11をCM
OS接続し、LSIから信号INが入力され、その反転
信号を節点S1に出力するものである。また、INV2
は外部電源と同じ電圧の第3の電源電圧VDD3で駆動
される第2のインバータであり、PMOSトランジスタ
P21とNMOSトランジスタN22をCMOS接続
し、節点S3に入力される信号を反転して出力OUTと
して出力するものである。そして、前記インバータIN
V1の出力とインバータINV3の間にレベルシフタ部
が接続されており、互いに対をなす第1及び第2のPM
OSトランジスタP1,P2と第1及び第2のNMOS
トランジスタN1,N2で構成されている。
2. Description of the Related Art In recent LSIs (semiconductor integrated circuits),
In order to reduce the power consumption of the LSI, a voltage regulator is provided inside the LSI to generate a voltage lower than an external voltage, and is used as a power supply for the internal LSI. Therefore, when outputting a signal from the inside of the LSI to the outside, it is necessary to make the level the same as the external power supply voltage, and the signal is raised to a high level using a level shifter circuit and then output. FIG. 3 shows a conventional level shifter circuit of this kind. In the figure, INV1 is the first power supply voltage VD of the internal power supply of the LSI.
D1 is a first inverter driven by a PMOS transistor P11 and an NMOS transistor N11.
The OS connection is made, a signal IN is input from the LSI, and an inverted signal thereof is output to the node S1. Also, INV2
Is a second inverter driven by a third power supply voltage VDD3 having the same voltage as the external power supply, connects the PMOS transistor P21 and the NMOS transistor N22 with CMOS, inverts a signal input to the node S3, and outputs the inverted signal as an output OUT. Output. And the inverter IN
A level shifter unit is connected between the output of V1 and the inverter INV3, and the first and second PMs forming a pair with each other are connected.
OS transistors P1, P2 and first and second NMOS
It is composed of transistors N1 and N2.

【0003】すなわち、前記シフタ部は、対をなす第1
及び第2のPMOSトランジスタP1,P2のゲートと
ドレインが互いに交差接続され、かつ各ドレインには前
記第1及び第2のNMOSトランジスタN1,N2の各
ドレインが接続されている。前記PMOSトランジスタ
P1,P2の各ソースはVDD3に接続され、前記NM
OSトランジスタN1,N2の各ソースはGNDに接続
される。そして、前記NMOSトランジスタN1,N2
の各ゲートは前記第1のインバータINV1の入力IN
と出力である節点S1に接続される。なお、前記NMO
SトランジスタN2のドレインは前記第2のインバータ
INV2の入力である節点S3に接続されている。
[0003] That is, the shifter portion is a pair of first shifters.
The gates and drains of the first and second PMOS transistors P1 and P2 are cross-connected to each other, and the respective drains are connected to the respective drains of the first and second NMOS transistors N1 and N2. Each source of the PMOS transistors P1 and P2 is connected to VDD3,
Each source of the OS transistors N1 and N2 is connected to GND. The NMOS transistors N1 and N2
Are connected to the input IN of the first inverter INV1.
And an output node S1. The NMO
The drain of the S transistor N2 is connected to a node S3 which is an input of the second inverter INV2.

【0004】この従来のレベルシフタ回路の動作を図4
のIN,S2,S3,OUTの波形図を参照して説明す
る。信号INがGNDレベルの時、NMOSトランジス
タP1、PMOSトランジスタP2はONしており、N
MOSトランジスタN2、PMOSトランジスタP1は
OFFしている。信号INがGNDレベルからVDD1
レベルに変化した時、NMOSトランジスタN2はON
するとともにINからの信号は第1のインバータINV
1によってGNDレベルとなりNMOSトランジスタN
1はOFFする。この時、NMOSトランジスタN2、
PMOSトランジスタP2は共にON状態である。(こ
の時貫通電流が流れる)NMOSトランジスタP2の方
がPMOSトランジスタP2よりトランジスタ能力が高
いため、節点S3の電位はGND方向へ向かう。節点S
3の電位がGND方向に向かうことでPMOSトランジ
スタP1がONして、節点S2の電位はVDD3レベル
となり、PMOSトランジスタP2はOFFする。PM
OSトランジスタP2がOFFすることで、節点S3の
電位はGNDレベルとなり、信号OUTはVDD3レベ
ルになる。
The operation of this conventional level shifter circuit is shown in FIG.
Will be described with reference to waveform diagrams of IN, S2, S3, and OUT. When the signal IN is at the GND level, the NMOS transistor P1 and the PMOS transistor P2 are ON and N
The MOS transistor N2 and the PMOS transistor P1 are off. When the signal IN changes from the GND level to VDD1
When the level changes to the level, the NMOS transistor N2 is turned on.
And the signal from IN is supplied to the first inverter INV
1 changes to the GND level and the NMOS transistor N
1 is turned off. At this time, the NMOS transistor N2,
The PMOS transistors P2 are both ON. Since the NMOS transistor P2 has a higher transistor capability than the PMOS transistor P2 (a through current flows at this time), the potential of the node S3 goes to the GND direction. Node S
When the potential of No. 3 goes to the GND direction, the PMOS transistor P1 turns on, the potential of the node S2 becomes VDD3 level, and the PMOS transistor P2 turns off. PM
When the OS transistor P2 is turned off, the potential of the node S3 goes to the GND level, and the signal OUT goes to the VDD3 level.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のレベ
ルシフタ回路の動作において、図4に示したPMOSト
ランジスタP2、PMOSトランジスタP1のゲート電
圧となる節点S2,S3の電位は、VDD3〜GND間
で動作している為、信号INがGNDレベルからVDD
1レベルに変化した時に、NMOSトランジスタN2と
PMOSトランジスタP2が共にON状態となり、この
時にVDD3とGNDの間にPMOSトランジスタP2
とNMOSトランジスタN2を通して貫通電流が多く流
れるという問題がある。このような貫通電流は、NMO
SトランジスタN1,N2とPMOSトランジスタP
1,P2の能力比を大きくすることによって抑制するこ
とが可能であるが、これではいたずらにトランジスタサ
イズが大きくなり、LSIの高集積化を図る上で好まし
くない。特に、VDD1とVDD3の電位差が大きい場
合には、前記能力比をより大きいものにする必要があ
り、トランジスタサイズがさらにおおきなものとなる。
In the operation of such a conventional level shifter circuit, the potentials of the nodes S2 and S3, which are the gate voltages of the PMOS transistors P2 and P1 shown in FIG. 4, are between VDD3 and GND. Since the signal IN is operating, the signal IN changes from GND level to VDD.
When the level changes to one level, both the NMOS transistor N2 and the PMOS transistor P2 are turned on. At this time, the PMOS transistor P2 is placed between VDD3 and GND.
This causes a problem that a large through current flows through the NMOS transistor N2. Such a through current is caused by the NMO
S transistor N1, N2 and PMOS transistor P
This can be suppressed by increasing the capacity ratio between P1 and P2, but this would unnecessarily increase the transistor size, which is not desirable for achieving high integration of LSI. In particular, when the potential difference between VDD1 and VDD3 is large, it is necessary to increase the capability ratio, and the transistor size is further increased.

【0006】本発明の目的は、シフタ部を構成するトラ
ンジスタのサイズを大きくすることなく貫通電流を抑制
することを可能とし、高集積化に適したレベルシフタ回
路を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a level shifter circuit capable of suppressing a through current without increasing the size of a transistor constituting a shifter portion and suitable for high integration.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のレベルシフタ回
路は、GNDと第1の電源電圧VDD1間で変化する相
補信号からなる入力信号がそれぞれゲートに入力されソ
ースがGNDに接続された対をなす第1及び第2の一導
電型MOSトランジスタと、ソースが第3の電源電圧V
DD3に接続されゲートが対向するトランジスタのドレ
インに交差接続された対をなす第1及び第2の反対導電
型MOSトランジスタと、ゲートが第2の電源電圧VD
D2に接続されドレインが前記第1及び第2の一導電型
MOSトランジスタの各ドレインと接続されソースが前
記第1及び第2の反対導電型MOSトランジスタの各ド
レインと接続された対をなす第3及び第4の反対導電型
MOSトランジスタとを備え、前記VDD3,VDD
2,VDD1は絶対レベルが、VDD3>VDD2>V
DD1の関係にあり、前記第1または第2の一導電型M
OSトランジスタのドレインから出力信号を出力するレ
ベルシフタ部を備えることを特徴とする。
A level shifter circuit according to the present invention forms a pair in which input signals composed of complementary signals varying between GND and a first power supply voltage VDD1 are respectively input to the gate and the source is connected to GND. The first and second one-conductivity-type MOS transistors and a source connected to a third power supply voltage V
A pair of first and second opposite conductivity type MOS transistors connected to DD3 and having a gate cross-connected to the drain of the opposing transistor, and a gate connected to a second power supply voltage VD
A third pair connected to D2 and having a drain connected to each drain of the first and second one conductivity type MOS transistors and a source connected to each drain of the first and second opposite conductivity type MOS transistors. And a fourth opposite conductivity type MOS transistor, wherein VDD3, VDD
2, VDD1 has an absolute level of VDD3>VDD2> V
DD1 and the first or second one conductivity type M
A level shifter unit that outputs an output signal from the drain of the OS transistor is provided.

【0008】前記レベルシフタ部に対して、GNDとV
DD1間で動作する第1のインバータと、GNDとVD
D3間で動作する第2のインバータとを有し、前記第1
のインバータの入力端に前記入力信号が入力され、前記
第1のインバータの入力端が前記第1の一導電型MOS
トランジスタのゲートに、出力端が前記第2の一導電型
MOSトランジスタのゲートにそれぞれ接続され、前記
第2の一導電型MOSトランジスタのドレインが前記第
2のインバータの入力端に接続され、前記第2のインバ
ータの出力端から出力信号を出力することを特徴とす
る。また、前記第1及び第2の各一導電型MOSトラン
ジスタと反対導電型MOSトランジスタのそれぞれの能
力比を小さく設計する。
For the level shifter, GND and V
A first inverter operating between DD1 and GND and VD
And a second inverter operating between D3 and D3.
The input signal is input to the input terminal of the first inverter, and the input terminal of the first inverter is connected to the first one conductivity type MOS.
An output terminal is connected to a gate of the transistor, and an output terminal is connected to a gate of the second one conductivity type MOS transistor, and a drain of the second one conductivity type MOS transistor is connected to an input terminal of the second inverter. An output signal is output from an output terminal of the second inverter. In addition, the first and second one-conductivity-type MOS transistors and the opposite-conductivity-type MOS transistor are designed to have small capacity ratios.

【0009】本発明では、一導電型MOSトランジスタ
をNMOSトランジスタとし、反対導電型MOSトラン
ジスタをPMOSトランジスタとした場合に、第3及び
第4のPMOSトランジスタを備え、そのゲート電圧と
してVDD2を印加したことにより、第1及び第2のP
MOSトランジスタのゲート電圧はVDD3〜(VDD
2+第3及び第4のPMOSトランジスタのしきい値電
圧)となりゲート・ソース間電圧を低く抑えることがで
きるので貫通電流を減らすことができる。また、電位差
の大きいレベルシフタ回路を設計する時は、通常第1の
PMOSトランジスタと第1のNMOSトランジスタ
間、又は、第2のPMOSトランジスタと第2のNMO
Sトランジスタ間の能力比大きくを取る必要があった
が、本発明では第1及び第2のPMOSトランジスタの
ゲート、ソース間の電圧を低くしている為、能力比を小
さくできトランジスタサイズを小さく設計できるという
利点がある。
In the present invention, when the one conductivity type MOS transistor is an NMOS transistor and the opposite conductivity type MOS transistor is a PMOS transistor, the third and fourth PMOS transistors are provided, and VDD2 is applied as the gate voltage of the third and fourth PMOS transistors. By the first and second P
The gate voltage of the MOS transistor is from VDD3 to (VDD
2 + threshold voltage of the third and fourth PMOS transistors) and the gate-source voltage can be kept low, so that the through current can be reduced. Also, when designing a level shifter circuit having a large potential difference, usually, between the first PMOS transistor and the first NMOS transistor, or between the second PMOS transistor and the second NMOS transistor.
Although it was necessary to increase the capacity ratio between the S transistors, in the present invention, since the voltage between the gate and the source of the first and second PMOS transistors is reduced, the capacity ratio can be reduced and the transistor size can be reduced. There is an advantage that you can.

【0010】なお、本発明に近い技術として、特開平6
−318055号公報に記載のレベルシフタ回路では、
本発明の第3及び第4のPMOSトランジスタに対応す
る第3及び第4のスイッチング素子を接続した構成が記
載されているが、この従来技術では第3及び第4のスイ
ッチング素子のゲートに、入力信号の信号状態に応じて
形成された制御信号を入力して第3及び第4のスイッチ
ング素子をON,OFF制御する構成であるため、制御
信号を生成するための回路が必要であり、回路が複雑化
することになる。この点において、本発明では、第3及
び第4のPMOSトランジスタのゲートにはVDD2を
入力するのみでよく、回路構成が複雑化することはな
い。
As a technique close to the present invention, Japanese Patent Application Laid-Open
In the level shifter circuit described in JP-A-318055,
Although a configuration in which third and fourth switching elements corresponding to the third and fourth PMOS transistors of the present invention are connected is described, in this prior art, an input is provided to the gates of the third and fourth switching elements. Since the third and fourth switching elements are turned on and off by inputting a control signal formed according to the signal state of the signal, a circuit for generating the control signal is required. It will be complicated. In this regard, in the present invention, VDD2 only needs to be input to the gates of the third and fourth PMOS transistors, and the circuit configuration does not become complicated.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明のレベルシフタ回路の
回路図である。第1のインバータINV1及び第2のイ
ンバータINV2は従来と同じであり、第1のインバー
タINV1はLSIの内部電源である第1の電源電圧V
DD1で駆動され、PMOSトランジスタP11とNM
OSトランジスタN11をCMOS接続し、LSIから
信号INが入力され、その反転信号を節点S1に出力す
るものである。また、第2のインバータINV2は外部
電源と同じ電圧の第3の電源電圧VDD3で駆動され、
PMOSトランジスタP21とNMOSトランジスタN
21をCMOS接続し、節点S4に入力される信号を反
転して出力OUTとして出力するものである。そして、
前記第1のインバータINV1の出力と第2のインバー
タINV2の間にレベルシフタ部が接続されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a level shifter circuit according to the present invention. The first inverter INV1 and the second inverter INV2 are the same as those in the related art, and the first inverter INV1 is a first power supply voltage V which is an internal power supply of the LSI.
Driven by DD1, the PMOS transistor P11 and NM
The OS transistor N11 is connected to the CMOS, the signal IN is input from the LSI, and the inverted signal is output to the node S1. Further, the second inverter INV2 is driven by a third power supply voltage VDD3 having the same voltage as the external power supply,
PMOS transistor P21 and NMOS transistor N
21 is connected by CMOS, and the signal input to the node S4 is inverted and output as an output OUT. And
A level shifter unit is connected between the output of the first inverter INV1 and the second inverter INV2.

【0012】前記レベルシフタ部は、それぞれ対をなす
第1及び第2のPMOSトランジスタP1,P2と、同
じく第3及び第4のPMOSトランジスタP3,P4
と、第1及び第2のNMOSトランジスタN1,N2と
で構成されている。前記第1及び第2のPMOSトラン
ジスタP1,P2のゲートとドレインは互いに交差接続
され、かつ各ソースは電源VDD3に接続されている。
また、各ドレインは節点S2,S3、すなわちゲートを
共通接続して第2の電源電圧VDD2に接続された前記
第3及び第4のPMOSトランジスタP3,P4の各ソ
ースに接続され、さらにこれら第3及び第4のPMOS
トランジスタP3,P4の各ドレインは前記第1及び第
2のNMOSトランジスタN1,N2のドレインに接続
されている。前記第1及び第2のNMOSトランジスタ
N1,N2の各ソースはGNDに接続され、またこれら
第1及び第2のNMOSトランジスタN1,N2の各ゲ
ートは前記第1のインバータINV1の入力INの入力
端と、出力である接点S1に接続される。なお、前記N
MOSトランジスタN2のドレインは前記インバータI
NV2の入力である節点S4に接続されている。ここ
で、前記VDD3,VDD2,VDD1,GNDの電圧
レベルの条件はVDD3>VDD2>VDD1>GND
に設定されている。
The level shifter includes a pair of first and second PMOS transistors P1 and P2, and a pair of third and fourth PMOS transistors P3 and P4.
And first and second NMOS transistors N1 and N2. The gates and drains of the first and second PMOS transistors P1 and P2 are cross-connected to each other, and each source is connected to the power supply VDD3.
Further, the respective drains are connected to the nodes S2 and S3, that is, the respective sources of the third and fourth PMOS transistors P3 and P4 connected to the second power supply voltage VDD2 by commonly connecting the gates. And the fourth PMOS
The drains of the transistors P3 and P4 are connected to the drains of the first and second NMOS transistors N1 and N2. The sources of the first and second NMOS transistors N1 and N2 are connected to GND, and the gates of the first and second NMOS transistors N1 and N2 are connected to the input terminal of the input IN of the first inverter INV1. Is connected to a contact S1, which is an output. The N
The drain of the MOS transistor N2 is connected to the inverter I
It is connected to node S4, which is the input of NV2. Here, the conditions of the voltage levels of VDD3, VDD2, VDD1, and GND are as follows: VDD3>VDD2>VDD1> GND
Is set to

【0013】以上の構成のレベルシフタ回路の動作を図
2に示す節点S1,S2,S3,S4と出力OUTの各
波形図を参照して説明する。なお、図中、VT' は第3
及び第4のPMOSトランジスタP3,P4のしきい値
電圧を示す。信号INがGNDレベルであり定常状態に
なると、NMOSトランジスタN2はゲートにGNDレ
ベルが入力されるためOFFし、NMOSトランジスタ
N1はゲートにVDD1が入力されるためONする。こ
れにより、PMOSトランジスタP1,PMOSトラン
ジスタP3はOFFし、PMOSトランジスタP2,P
MOSトランジスタP4はONする。信号INがGND
レベルからVDD1レベルに変化した時、NMOSトラ
ンジスタN2はONするとともに、節点S1はINから
の信号がインバータINV1を経由するのでGNDレベ
ルとなりNMOSトランジスタN1はOFFする。この
時NMOSトランジスタN2,PMOSトランジスタP
4,PMOSトランジスタP2はONしている状態だ
が、NMOSトランジスタN2の方がPMOSトランジ
スタP2よりトランジスタの能力が高いため節点S3の
電位は、(VDD2+VT’)のレベルに向かい、PM
OSトランジスタP1がONして節点S2の電位はVD
D3レベルとなりPMOSトランジスタP2はOFFす
る。PMOSトランジスタP2がOFFすると節点S4
はGNDレベルとなり出力OUTの信号はVDD3レベ
ルとなる。
The operation of the level shifter circuit having the above configuration will be described with reference to the waveforms of the nodes S1, S2, S3, S4 and the output OUT shown in FIG. In the figure, VT 'is the third
And the threshold voltages of the fourth PMOS transistors P3 and P4. When the signal IN is at the GND level and enters a steady state, the NMOS transistor N2 is turned off because the GND level is input to the gate, and the NMOS transistor N1 is turned on because VDD1 is input to the gate. As a result, the PMOS transistors P1 and P3 are turned off, and the PMOS transistors P2 and P3 are turned off.
The MOS transistor P4 turns on. Signal IN is GND
When the level changes from the level to the VDD1 level, the NMOS transistor N2 turns on, and the node S1 goes to the GND level because the signal from IN passes through the inverter INV1, and the NMOS transistor N1 turns off. At this time, the NMOS transistor N2 and the PMOS transistor P
4. Although the PMOS transistor P2 is in the ON state, the potential of the node S3 goes to the level of (VDD2 + VT ') because the NMOS transistor N2 has higher transistor performance than the PMOS transistor P2, and PM
When the OS transistor P1 is turned ON, the potential of the node S2 becomes VD
The level becomes the D3 level, and the PMOS transistor P2 is turned off. When the PMOS transistor P2 is turned off, the node S4
Is at the GND level and the signal at the output OUT is at the VDD3 level.

【0014】このように、NMOSトランジスタN1と
PMOSトランジスタP1間にPMOSトランジスタP
3を、NMOSトランジスタN2とPMOSトランジス
タP2間にPMOSトランジスタP4をそれぞれ設け各
々のゲート電圧として電源VDD2を印加することで、
図2の動作波形から判るように、PMOSトランジスタ
P1,P2のゲート電圧としての節点S2,S3のレベ
ルは、「VDD3〜(VDD2+VT’)」間で動作し
ている為、PMOSトランジスタP1,P2のゲート電
圧が低くなり入力信号の切り替わり時の貫通電流を小さ
くできる。さらに、入力と出力信号の電位差の大きい時
でもPMOSトランジスタP1,P2のゲート、ソース
間の電圧が低く抑えられるので、トランジスタの能力比
を小さくでき、トランジスタサイズを小さくして高集積
化のLSIの設計が可能となる。
As described above, the PMOS transistor P is provided between the NMOS transistor N1 and the PMOS transistor P1.
3 by providing a PMOS transistor P4 between the NMOS transistor N2 and the PMOS transistor P2 and applying the power supply VDD2 as a gate voltage of each of the PMOS transistors P4.
As can be seen from the operation waveforms of FIG. 2, the levels of the nodes S2 and S3 as the gate voltages of the PMOS transistors P1 and P2 operate between "VDD3 and (VDD2 + VT ')". The gate voltage is reduced, and the through current at the time of switching the input signal can be reduced. Further, even when the potential difference between the input and output signals is large, the voltage between the gate and the source of the PMOS transistors P1 and P2 can be kept low. Design becomes possible.

【0015】ここで、前記実施形態の電位レベルの極性
を反転した構成とすることも可能であり、この場合には
本発明のPMOSトランジスタをNMOSトランジスタ
に、NMOSトランジスタをPMOSトランジスタに置
き換えることで構成することが可能である。
Here, it is also possible to adopt a configuration in which the polarity of the potential level in the above embodiment is inverted. In this case, the PMOS transistor of the present invention is replaced by an NMOS transistor, and the NMOS transistor is replaced by a PMOS transistor. It is possible to

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1及び
第2の一導電型MOSトランジスタと、第1及び第2の
反対導電型MOSトランジスタで構成されるレベルシフ
タ回路に、第3及び第4の反対導電型MOSトランジス
タを介挿し、かつこれら第3及び第4の反対導電型MO
SトランジスタのゲートにVDD2(VDD3>VDD
2>VDD1)を入力した構成としているので、第1及
び第2の反対導電型MOSトランジスタのゲート電圧は
VDD3〜(VDD2+第3及び第4の反対導電型MO
Sトランジスタのしきい値電圧)となりゲート・ソース
間電圧を低く抑えることができるので貫通電流を減らす
ことができる。また、電位差の大きいレベルシフタ回路
を設計する時は、通常第1及び第2の各反対導電型MO
Sトランジスタと一導電型MOSトランジスタ間の能力
比大きくを取る必要があったが、本発明では第1及び第
2の反対導電型MOSトランジスタのゲート、ソース間
の電圧を低くしている為、能力比を小さくできトランジ
スタサイズを小さく設計できるという効果も得られる。
さらに、第3及び第3の反対導電型MOSトランジスタ
には、一定の電圧レベル(VDD2)を供給するのみで
よいため、回路構成が複雑化することもない。
As described above, the present invention provides a level shifter circuit comprising first and second one conductivity type MOS transistors and first and second opposite conductivity type MOS transistors. And the third and fourth opposite conductivity type MOS transistors are interposed.
VDD2 (VDD3> VDD) is applied to the gate of the S transistor.
2> VDD1), the gate voltages of the first and second opposite conductivity type MOS transistors are VDD3 to (VDD2 + third and fourth opposite conductivity type MO transistors).
(Threshold voltage of the S transistor), and the gate-source voltage can be kept low, so that the through current can be reduced. When designing a level shifter circuit having a large potential difference, the first and second opposite conductivity type MOs are usually used.
Although it was necessary to increase the capacity ratio between the S transistor and the one conductivity type MOS transistor, in the present invention, since the voltage between the gate and the source of the first and second opposite conductivity type MOS transistors is reduced, the capacity The effect that the ratio can be reduced and the transistor size can be designed to be small can also be obtained.
Further, since it is only necessary to supply a constant voltage level (VDD2) to the third and third opposite conductivity type MOS transistors, the circuit configuration does not become complicated.

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

【図1】本発明のレベルシフタ回路の実施形態の回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a level shifter circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明のレベルシフタ回路の各部の動作波形を
示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform chart showing operation waveforms of respective parts of the level shifter circuit of the present invention.

【図3】従来のレベルシフタ回路の一例の回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a conventional level shifter circuit.

【図4】従来のレベルシフタ回路の各部の動作波形を示
す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing operation waveforms of various parts of a conventional level shifter circuit.

【符号の説明】 N1 第1のNMOSトランジスタ N2 第2のNMOSトランジスタ P1 第1のPMOSトランジスタ P2 第2のPMOSトランジスタ P3 第3のPMOSトランジスタ P4 第4のPMOSトランジスタ N11,N12 NMOSトランジスタ P11,P12 PMOSトランジスタ INV1 第1のインバータ INV2 第2のインバータ VDD1〜VDD3 電源電圧[Description of Signs] N1 first NMOS transistor N2 second NMOS transistor P1 first PMOS transistor P2 second PMOS transistor P3 third PMOS transistor P4 fourth PMOS transistor N11, N12 NMOS transistors P11, P12 PMOS Transistor INV1 First inverter INV2 Second inverter VDD1 to VDD3 Power supply voltage

フロントページの続き (72)発明者 猿渡 和幸 神奈川県川崎市中原区小杉町一丁目403番 53 日本電気アイシーマイコンシステム株 式会社内Continued on the front page (72) Inventor Kazuyuki Saruwatari 1-403 Kosugi-cho, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa 53 53 NEC Icy Microcomputer System Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GNDと第1の電源電圧(VDD1)間
で変化する相補信号からなる入力信号がそれぞれゲート
に入力されソースがGNDに接続された対をなす第1及
び第2の一導電型MOSトランジスタと、ソースが第3
の電源電圧(VDD3)に接続されゲートが対向するト
ランジスタのドレインに交差接続された対をなす第1及
び第2の反対導電型MOSトランジスタと、ゲートが第
2の電源電圧(VDD2)に接続されドレインが前記第
1及び第2の一導電型MOSトランジスタの各ドレイン
と接続されソースが前記第1及び第2の反対導電型MO
Sトランジスタの各ドレインと接続された対をなす第3
及び第4の反対導電型MOSトランジスタとを備え、前
記VDD3,VDD2,VDD1の絶対レベルは、VD
D3>VDD2>VDD1の関係にあり、前記第1また
は第2の一導電型MOSトランジスタのドレインから出
力信号を出力することを特徴とするレベルシフタ回路。
An input signal composed of a complementary signal that changes between GND and a first power supply voltage (VDD1) is input to a gate and a source is connected to GND. MOS transistor and source is third
And a pair of first and second opposite-conductivity-type MOS transistors whose gates are connected to the drain of the opposite transistor and whose gates are connected to the second power supply voltage (VDD2). A drain is connected to each drain of the first and second one conductivity type MOS transistors, and a source is connected to the first and second opposite conductivity type MOS transistors.
A third pair connected to each drain of the S transistor;
And a fourth opposite conductivity type MOS transistor, wherein the absolute level of VDD3, VDD2, VDD1 is VDDD
A level shifter circuit, wherein D3>VDD2> VDD1, and an output signal is output from a drain of the first or second one-conductivity type MOS transistor.
【請求項2】 前記GNDとVDD1間で動作する第1
のインバータと、前記GNDとVDD3間で動作する第
2のインバータとを有し、前記第1のインバータの入力
端に前記入力信号が入力され、前記第1のインバータの
入力端が前記第1の一導電型MOSトランジスタのゲー
トに、出力端が前記第2の一導電型MOSトランジスタ
のゲートにそれぞれ接続され、前記第2の一導電型MO
Sトランジスタのドレインが前記第2のインバータの入
力端に接続され、前記第2のインバータの出力端から出
力信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のレ
ベルシフタ回路。
2. A first device operating between GND and VDD1.
, And a second inverter operating between the GND and VDD3, wherein the input signal is input to an input terminal of the first inverter, and an input terminal of the first inverter is connected to the first terminal. The output terminal is connected to the gate of the one-conductivity-type MOS transistor, and the output terminal is connected to the gate of the second one-conductivity-type MOS transistor.
2. The level shifter circuit according to claim 1, wherein a drain of the S transistor is connected to an input terminal of the second inverter, and outputs an output signal from an output terminal of the second inverter.
【請求項3】 前記第1の反対導電型MOSトランジス
タと第1の一導電型MOSトランジスタ、及び前記第2
の反対導電型MOSトランジスタと第2の一導電型MO
Sトランジスタのそれぞれの能力比を小さく設計したこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載のレベルシフタ回
路。
3. The first opposite conductivity type MOS transistor, the first one conductivity type MOS transistor, and the second conductivity type MOS transistor.
MOS transistor of opposite conductivity type and second one conductivity type MO
3. The level shifter circuit according to claim 1, wherein the respective performance ratios of the S transistors are designed to be small.
【請求項4】 前記一導電型MOSトランジスタがNM
OSトランジスタであり、前記反対導電型MOSトラン
ジスタがPMOSトランジスタであることを特徴とする
請求項1ないし3のいずれかに記載のレベルシフタ回
路。
4. The one-conductivity-type MOS transistor is NM.
4. The level shifter circuit according to claim 1, wherein the level shifter circuit is an OS transistor, and the opposite conductivity type MOS transistor is a PMOS transistor.
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