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JP2010010963A - Input interface circuit - Google Patents

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JP2010010963A
JP2010010963A JP2008166450A JP2008166450A JP2010010963A JP 2010010963 A JP2010010963 A JP 2010010963A JP 2008166450 A JP2008166450 A JP 2008166450A JP 2008166450 A JP2008166450 A JP 2008166450A JP 2010010963 A JP2010010963 A JP 2010010963A
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mos transistor
channel mos
interface circuit
input interface
terminal
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JP2008166450A
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Inventor
Hiroyuki Obata
洋幸 小畑
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive input interface circuit having a wide allowable range of input signal voltage, for responding to a different input signal voltage, and having a simple structure. <P>SOLUTION: This input interface circuit I1 includes a CMOS inverter C1 where a P-channel MOS transistor M1 and an N-channel MOS transistor M2 are serially connected to each other between a power (VCC) terminal and a ground (GND) terminal. The input interface circuit I1 is structured such that the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 is used as an input terminal; a semiconductor element L1 having a threshold voltage is connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 and the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2; and the potential of the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 is set higher than that of the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 by the threshold voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが直列接続されたCMOSインバータを有してなる、入力インターフェイス回路
に関する。
The present invention relates to an input interface circuit comprising a CMOS inverter in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal.

自動車には、車載機器を制御するために多数の電子制御装置(所謂ECU、Electronic Control Unit)が搭載されており、これら電子制御装置は、制御データを共有して車両を統合制御するために、CAN(Controller Area Network)等の通信バスを介して、互いにデータ通信可能に接続されている(例えば、特許文献1,2参照)。   In an automobile, a large number of electronic control devices (so-called ECUs, Electronic Control Units) are mounted to control in-vehicle devices, and these electronic control devices share control data and perform integrated control of the vehicle. They are connected to each other via a communication bus such as a CAN (Controller Area Network) so as to be able to communicate with each other (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).

図7は、上記CAN通信による車載機器のネットワーク100を模式的に示した図である。   FIG. 7 is a diagram schematically showing the in-vehicle device network 100 based on the CAN communication.

図7に示すように、CAN通信によるネットワーク100は、2本のバスライン(差動通信線路)10a,10bを用いた差動通信ネットワークで、車両に搭載される各種電子制御装置(ノード)11〜14が並列にバス接続されたネットワークである。ノード11〜14は、例えば車両の状態を検出するセンサからの情報に基づいてアクチュエータをコントロールするECUからなり、それぞれ他のノードと通信するためのCANトランシーバT10を有している。CANトランシーバT10には、それぞれ、制御マイコンM11〜M14からの出力信号あるいは他のノードからの入力信号を通信プロトコルに従って送信データや受信データに変換する回路が設けられている。
特開2007−243317号公報 特表2006−521052号公報
As shown in FIG. 7, a CAN communication network 100 is a differential communication network using two bus lines (differential communication lines) 10a and 10b, and various electronic control devices (nodes) 11 mounted on a vehicle. -14 are networks connected in parallel by buses. Each of the nodes 11 to 14 includes, for example, an ECU that controls an actuator based on information from a sensor that detects a state of the vehicle, and includes a CAN transceiver T10 for communicating with other nodes. Each of the CAN transceivers T10 is provided with a circuit that converts output signals from the control microcomputers M11 to M14 or input signals from other nodes into transmission data and reception data according to a communication protocol.
JP 2007-243317 A JP-T-2006-521052 gazette

図7に示すネットワーク100では、上述したように、CANトランシーバT10を介して入出力信号が変換され、異なるノード11〜14の制御マイコンM11〜M14間でデータ通信可能が可能となっている。   In the network 100 shown in FIG. 7, as described above, input / output signals are converted via the CAN transceiver T10, and data communication is possible between the control microcomputers M11 to M14 of the different nodes 11 to 14.

ここで、従来のCAN通信を構成しているネットワーク機器では、マイコンもCANトランシーバも、信号電圧5V系が一般的に使われてきた。しかしながら、近年のマイコンの低電圧化に伴い、図7のネットワーク100に示すように、5V系のマイコンM13,M14と3V系のマイコンM11,M12が、ネットワーク内に混在するようになってきている。一方、各ノード11〜14のCANトランシーバT10については、汎用部品であるため、全て5V系である。従って、ノード11,12においては、マイコンM11,M12の3Vの信号電圧が、信号電圧5Vで設計されたCANトランシーバT10に入力されることとなる。このため、以下に示すような問題が発生する。   Here, in a network device constituting conventional CAN communication, a signal voltage 5 V system is generally used for both the microcomputer and the CAN transceiver. However, with the recent decrease in the voltage of microcomputers, as shown in the network 100 in FIG. 7, 5V microcomputers M13 and M14 and 3V microcomputers M11 and M12 are mixed in the network. . On the other hand, the CAN transceivers T10 of the nodes 11 to 14 are all 5V systems because they are general-purpose components. Therefore, at the nodes 11 and 12, the 3V signal voltage of the microcomputers M11 and M12 is input to the CAN transceiver T10 designed with the signal voltage of 5V. For this reason, the following problems occur.

図8は、マイコンに接続するCANトランシーバT10の従来の代表的な入力インターフェイス回路I9を示した図である。   FIG. 8 is a diagram showing a conventional representative input interface circuit I9 of the CAN transceiver T10 connected to the microcomputer.

図8において破線で囲った入力インターフェイス回路I9は、電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2が直列接続されたCMOSインバータC1を有してなる入力インターフェイス回路である。PチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子とNチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子は共通接続されており、該共通接続されたゲート端子が入力インターフェイス回路I9の入力端子となっている。尚、抵抗R1は、プルアップ抵抗であり、CMOSインバータC1の後段には、バッファリングのためのCMOSインバータC2が接続されている。   An input interface circuit I9 surrounded by a broken line in FIG. 8 is an input interface circuit having a CMOS inverter C1 in which a P-channel MOS transistor M1 and an N-channel MOS transistor M2 are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal. . The gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 and the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 are commonly connected, and the commonly connected gate terminal is the input terminal of the input interface circuit I9. The resistor R1 is a pull-up resistor, and a CMOS inverter C2 for buffering is connected after the CMOS inverter C1.

図8のCANトランシーバT10は、前述したように5V系で設計されているため、入力インターフェイス回路I9への入力信号電圧は、本来、電源電圧VCCと同じ5Vレベルでなければならない。しかしながら、前述したようにマイコンM11が3V系で設計されているため、入力インターフェイス回路I9には、3Vの信号電圧が入力される。この3Vの入力信号電圧は、CMOSトランジスタC1の入力閾値電圧1/2VCCである2.5Vに近い値であり、従って、本来の設計値に対して閾値電圧に対する余裕度が非常に小さい状態で使用されることとなる。このため、誤動作が起き易い状態にある。また、Hiの入力信号状態であっても、図中に点線矢印で示した回り込み電流Isが、プルアップ抵抗R1を介してマイコンM11に流れてしまう。   Since the CAN transceiver T10 of FIG. 8 is designed in the 5V system as described above, the input signal voltage to the input interface circuit I9 must be at the same 5V level as the power supply voltage VCC. However, since the microcomputer M11 is designed with a 3V system as described above, a signal voltage of 3V is input to the input interface circuit I9. This 3V input signal voltage is a value close to 2.5V, which is the input threshold voltage 1 / 2VCC of the CMOS transistor C1, and is therefore used in a state where the margin with respect to the threshold voltage is very small compared to the original design value. Will be. For this reason, a malfunction is likely to occur. Even in the Hi input signal state, the sneak current Is indicated by the dotted arrow in the drawing flows to the microcomputer M11 via the pull-up resistor R1.

マイコンとCANトランシーバに限らず、近年、図7に示したような異電圧動作IC間での信号授受は珍しくない。従って、図8で説明した問題を解消するため、出力側のIC内で電圧を昇圧(或は降圧)させて信号の授受を行っている場合が多い。例えば、3V系マイコンとドライバICの場合、マイコンのインターフェイス(I/F)部で3Vから5Vへ電圧変換され、ドライバICへは0V−5Vの信号が入力されている。しかしながら、例えばドライバICが3V化した場合には同時にマイコンのI/F部回路も変更する必要があり、結果として両ICの変更となり、開発費と工数がかさむこととなる。   In recent years, signal transmission / reception between different voltage operation ICs as shown in FIG. 7 is not uncommon, not limited to microcomputers and CAN transceivers. Therefore, in order to solve the problem described with reference to FIG. 8, in many cases, the voltage is boosted (or stepped down) in the output-side IC to exchange signals. For example, in the case of a 3V microcomputer and a driver IC, the voltage is converted from 3V to 5V at the interface (I / F) portion of the microcomputer, and a signal of 0V-5V is input to the driver IC. However, for example, when the driver IC is changed to 3V, it is necessary to change the I / F circuit of the microcomputer at the same time. As a result, both ICs are changed, and development costs and man-hours are increased.

そこで本発明は、電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが直列接続されたCMOSインバータを有してなる入力インターフェイス回路であって、入力信号電圧の許容範囲が広く、異なる入力信号電圧に対応可能であり、且つ簡単な構成で安価な入力インターフェイス回路を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention is an input interface circuit having a CMOS inverter in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal, and has a wide allowable range of input signal voltage, An object of the present invention is to provide an inexpensive input interface circuit that can cope with different input signal voltages and has a simple configuration.

請求項1に記載の入力インターフェイス回路は、電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが直列接続されたCMOSインバータを有してなる入力インターフェイス回路であって、前記NチャネルMOSトランジスタのゲート端子を、該入力インターフェイス回路の入力端子とし、前記PチャネルMOSトランジスタのゲート端子と前記NチャネルMOSトランジスタのゲート端子の間に、閾値電圧を有する半導体素子が接続され、PチャネルMOSトランジスタのゲート端子の電位が、前記閾値電圧だけ、NチャネルMOSトランジスタのゲート端子の電位より高くなるように構成されてなることを特徴としている。   The input interface circuit according to claim 1, wherein the input interface circuit includes a CMOS inverter in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal, and the N-channel The gate terminal of the MOS transistor is used as the input terminal of the input interface circuit, and a semiconductor element having a threshold voltage is connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor and the gate terminal of the N-channel MOS transistor. The transistor is configured such that the potential of the gate terminal of the transistor is higher than the potential of the gate terminal of the N-channel MOS transistor by the threshold voltage.

CMOSインバータを有してなる従来の入力インターフェイス回路では、電源端子と接地端子の間で直列されたPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタのゲート端子が、該入力インターフェイス回路の入力端子となっていた。従って、電源電位をVCCとすると、該入力インターフェイス回路(CMOSインバータ)の入力閾値電圧は1/2VCC付近となり、入力端子に電源電位VCCと同じ入力信号電圧を入力することで、PチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタを切り替えてON・OFFさせていた。このため、従来の入力インターフェイス回路では、入力信号電圧が電源電位VCCより低くなると、入力閾値電圧である1/2VCCに近づき、PチャネルMOSトランジスタのON・OFFの切り替えの余裕度が小さくなって、誤動作が起き易くなる。   In the conventional input interface circuit having a CMOS inverter, the gate terminals of the P-channel MOS transistor and the N-channel MOS transistor connected in series between the power supply terminal and the ground terminal are input terminals of the input interface circuit. . Therefore, when the power supply potential is VCC, the input threshold voltage of the input interface circuit (CMOS inverter) is about ½ VCC, and the same input signal voltage as the power supply potential VCC is input to the input terminal. The N-channel MOS transistor was switched on and off. For this reason, in the conventional input interface circuit, when the input signal voltage becomes lower than the power supply potential VCC, it approaches the input threshold voltage of 1/2 VCC, and the margin of ON / OFF switching of the P-channel MOS transistor is reduced. Malfunction is likely to occur.

これに対して、上記請求項1に記載の入力インターフェイス回路は、CMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが電源端子と接地端子の間で直列される点で、従来と同様である。しかしながら、上記入力インターフェイス回路では、従来と異なり、PチャネルMOSトランジスタのゲート端子とNチャネルMOSトランジスタのゲート端子の間に、閾値電圧を有する半導体素子が接続される。そして、PチャネルMOSトランジスタのゲート端子の電位が、閾値電圧だけ、NチャネルMOSトランジスタのゲート端子の電位より高くなるように構成される。   On the other hand, the input interface circuit according to claim 1 is the same as the conventional one in that the P-channel MOS transistor and the N-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter are connected in series between the power supply terminal and the ground terminal. is there. However, in the input interface circuit, unlike the prior art, a semiconductor element having a threshold voltage is connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor and the gate terminal of the N-channel MOS transistor. The potential of the gate terminal of the P channel MOS transistor is configured to be higher than the potential of the gate terminal of the N channel MOS transistor by the threshold voltage.

上記入力インターフェイス回路においては、CMOSインバータを構成するNチャネルMOSトランジスタのゲート端子が該入力インターフェイス回路の入力端子となっており、該NチャネルMOSトランジスタは、入力端子にかかる入力信号電圧で、従来と同様にON・OFFする。一方、CMOSインバータのもう一方の構成要素であるPチャネルMOSトランジスタは、上記構成によってゲート端子の電位が前記半導体素子の閾値電圧だけ高くなる。このため、入力端子の入力信号電圧が規定の電源電位VCCより低い場合であっても、前記半導体素子の閾値電圧だけレベルシフトさせて、PチャネルMOSトランジスタのゲート端子の電位を規定の入力信号電圧に近づけることができる。この効果は、視点を変えれば、半導体素子を挿入していない従来の入力インターフェイス回路に較べて、全体としてのCMOSインバータの入力閾値電圧が下げられたと言うこともできる。これによって、規定電圧より低い入力信号電圧で動作させる場合であっても、従来に較べてPチャネルMOSトランジスタのON・OFFの切り替えの余裕度を確保することができるため、誤動作を防止することができる。   In the input interface circuit, the gate terminal of the N-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter is the input terminal of the input interface circuit, and the N-channel MOS transistor has an input signal voltage applied to the input terminal, Similarly, turn on and off. On the other hand, the P channel MOS transistor, which is the other component of the CMOS inverter, has a gate terminal potential increased by the threshold voltage of the semiconductor element by the above configuration. For this reason, even when the input signal voltage at the input terminal is lower than the specified power supply potential VCC, the level of the gate terminal of the P-channel MOS transistor is shifted by the threshold voltage of the semiconductor element and the potential of the gate terminal of the P-channel MOS transistor is set. Can be approached. From the viewpoint of this effect, it can be said that the input threshold voltage of the CMOS inverter as a whole is lowered as compared with the conventional input interface circuit in which no semiconductor element is inserted. As a result, even when operating with an input signal voltage lower than the specified voltage, it is possible to secure a margin for ON / OFF switching of the P-channel MOS transistor as compared with the conventional case, so that malfunction can be prevented. it can.

また、上記入力インターフェイス回路は、PチャネルMOSトランジスタのゲート電位のレベルシフト素子として閾値電圧を有する半導体素子を用いることで、例えば抵抗素子を用いる場合に較べて、入力端子への回り込み電流を抑制することができる。   Further, the input interface circuit uses a semiconductor element having a threshold voltage as a level shift element of the gate potential of the P-channel MOS transistor, thereby suppressing a sneak current to the input terminal as compared with, for example, a resistance element. be able to.

上記入力インターフェイス回路は、従来の入力インターフェイス回路に閾値電圧を有する半導体素子を追加するだけで構成することができる。従って、入力信号電圧が規定の電源電位VCCより低い場合に対応するため、例えば信号電圧の変換回路を追加するのに較べて、製造コストの増大を抑制することができる。   The input interface circuit can be configured only by adding a semiconductor element having a threshold voltage to the conventional input interface circuit. Therefore, in order to cope with the case where the input signal voltage is lower than the prescribed power supply potential VCC, for example, an increase in manufacturing cost can be suppressed as compared to adding a signal voltage conversion circuit.

以上のようにして、上記入力インターフェイス回路は、電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが直列接続されたCMOSインバータを有してなる入力インターフェイス回路であって、入力信号電圧の許容範囲が広く、異なる入力信号電圧に対応可能であり、且つ簡単な構成で安価な入力インターフェイス回路とすることができる。   As described above, the input interface circuit is an input interface circuit having a CMOS inverter in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal. It is possible to provide an inexpensive input interface circuit that has a wide voltage tolerance range, can handle different input signal voltages, and has a simple configuration.

上記入力インターフェイス回路においては、請求項2に記載のように、抵抗が、前記PチャネルMOSトランジスタのゲート端子と前記電源端子の間に接続されてなることが好ましい。   In the input interface circuit, it is preferable that a resistor is connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor and the power supply terminal.

該抵抗は、プルアップ抵抗として機能する。これによって、CMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート電位が固定されるため、回路動作を安定化することができる。   The resistor functions as a pull-up resistor. As a result, the gate potential of the P-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter is fixed, so that the circuit operation can be stabilized.

上記入力インターフェイス回路においては、請求項3に記載のように、前記半導体素子を、直列接続された複数個の素子で構成するようにしてもよい。これによれば、各素子の閾値電圧の和が該半導体素子の閾値電圧となるため、1個の素子で構成する場合に較べて、全体として大きな閾値電圧を得ることができる。   In the input interface circuit, as described in claim 3, the semiconductor element may be constituted by a plurality of elements connected in series. According to this, since the sum of the threshold voltages of the respective elements becomes the threshold voltage of the semiconductor element, it is possible to obtain a large threshold voltage as a whole as compared with the case where the element is constituted by one element.

また、請求項4に記載のように、前記半導体素子を、並列接続された複数個の素子で構成するようにしてもよい。これによれば、全体としての閾値電圧が該半導体素子を構成する個々の素子の閾値電圧より小さくなるため、微細な閾値電圧の設定が可能となる。   According to a fourth aspect of the present invention, the semiconductor element may be composed of a plurality of elements connected in parallel. According to this, since the threshold voltage as a whole becomes smaller than the threshold voltage of the individual elements constituting the semiconductor element, it is possible to set a fine threshold voltage.

上記入力インターフェイス回路における前記半導体素子は、例えば請求項5に記載のように、PチャネルMOSトランジスタ素子を採用することができ、該PチャネルMOSトランジスタ素子のゲート端子が、前記CMOSインバータを構成するNチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続されてなるように構成する。これによって、該PチャネルMOSトランジスタ素子のゲート−ソース間の閾値電圧を、前述したCMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート電位のレベルシフトに利用することができる。   As the semiconductor element in the input interface circuit, for example, a P-channel MOS transistor element can be adopted as described in claim 5, and a gate terminal of the P-channel MOS transistor element constitutes the CMOS inverter. It is configured to be connected to the gate terminal of the channel MOS transistor. Thus, the threshold voltage between the gate and the source of the P channel MOS transistor element can be used for the level shift of the gate potential of the P channel MOS transistor constituting the CMOS inverter described above.

同様に、請求項6に記載のように、前記半導体素子としてNチャネルMOSトランジスタ素子を採用し、該NチャネルMOSトランジスタ素子のゲート端子が、前記CMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続されてなるように構成してもよい。これによって、該NチャネルMOSトランジスタ素子のゲート−ソース間の閾値電圧を、前述したCMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート電位のレベルシフトに利用することができる。   Similarly, as described in claim 6, an N-channel MOS transistor element is adopted as the semiconductor element, and a gate terminal of the N-channel MOS transistor element is connected to a gate terminal of a P-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter. You may comprise so that it may be connected. Thereby, the threshold voltage between the gate and the source of the N channel MOS transistor element can be used for the level shift of the gate potential of the P channel MOS transistor constituting the CMOS inverter described above.

尚、前記半導体素子としてPチャネルMOSトランジスタ素子またはNチャネルMOSトランジスタ素子を採用する場合には、CMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOSトランジスタと同じ種類の素子であるため、温度特性も同様である。このため、前記半導体素子として他の種類の素子を採用する場合に較べて、該入力インターフェイス回路(CMOSインバータ)の温度依存性を抑制することができる。また、前記半導体素子として採用するPチャネルMOSトランジスタ素子およびNチャネルMOSトランジスタ素子は上記接続によって常時ONの動作状態となっているが、前述したように、例えば抵抗素子を用いる場合に較べて入力端子への回り込み電流を抑制することが可能である。   When a P-channel MOS transistor element or an N-channel MOS transistor element is adopted as the semiconductor element, it is the same type of element as a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor that constitute a CMOS inverter, and therefore has a temperature characteristic. It is the same. Therefore, temperature dependency of the input interface circuit (CMOS inverter) can be suppressed as compared with the case where other types of elements are employed as the semiconductor elements. In addition, the P-channel MOS transistor element and the N-channel MOS transistor element employed as the semiconductor element are always in an ON state due to the connection, but as described above, for example, compared with the case where a resistance element is used, the input terminal It is possible to suppress the sneak current into the.

上記入力インターフェイス回路における前記半導体素子は、例えば請求項7に記載のように、ダイオード素子を採用することもでき、該ダイオード素子のカソード端子が、前記CMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続され、該ダイオード素子のアノード端子が、前記CMOSインバータを構成するNチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続されてなるように構成する。これによって、該ダイオード素子のアノード−カソード間の閾値電圧を、前述したCMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート電位のレベルシフトに利用することができる。尚、前記半導体素子としてダイオード素子を採用する場合には、上記半導体素子としてPチャネルMOSトランジスタ素子またはNチャネルMOSトランジスタ素子を採用する場合に較べて、入力端子への回り込み電流をより低減することができる。   As the semiconductor element in the input interface circuit, for example, a diode element can be adopted as described in claim 7, and a cathode terminal of the diode element is a gate terminal of a P-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter. And the anode terminal of the diode element is connected to the gate terminal of the N-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter. Thereby, the threshold voltage between the anode and the cathode of the diode element can be used for the level shift of the gate potential of the P-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter described above. When a diode element is employed as the semiconductor element, the sneak current to the input terminal can be further reduced as compared with the case where a P-channel MOS transistor element or an N-channel MOS transistor element is employed as the semiconductor element. it can.

以上のようにして、上記入力インターフェイス回路は、電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが直列接続されたCMOSインバータを有してなる入力インターフェイス回路であって、入力信号電圧の許容範囲が広く、異なる入力信号電圧に対応可能であり、且つ簡単な構成で安価な入力インターフェイス回路となっている。   As described above, the input interface circuit is an input interface circuit having a CMOS inverter in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal. The input interface circuit has a wide voltage tolerance range, can handle different input signal voltages, and has a simple configuration and is inexpensive.

従って、上記入力インターフェイス回路は、請求項8に記載のように、CANトランシーバと制御マイコンを有する車載用の電子制御装置において、前記制御マイコンに接続する前記CANトランシーバに用いられて好適である。これによって、3V系と5V系の制御マイコンが混在する車載用の電子制御装置のネットワークであっても、各電子制御装置の安定動作を低コストで実現することができる。   Therefore, as described in claim 8, the input interface circuit is suitable for use in the CAN transceiver connected to the control microcomputer in an in-vehicle electronic control apparatus having a CAN transceiver and a control microcomputer. As a result, even in a vehicle-mounted electronic control device network in which 3V and 5V control microcomputers coexist, stable operation of each electronic control device can be realized at low cost.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一例で、入力インターフェイス回路I1を示す図である。尚、以下に例示する各入力インターフェイス回路において、図8に示した入力インターフェイス回路I9と同様の部分については、同じ符号を付した。   FIG. 1 is a diagram showing an input interface circuit I1 according to an example of the present invention. In addition, in each input interface circuit illustrated below, the same code | symbol was attached | subjected about the part similar to the input interface circuit I9 shown in FIG.

図1に示す入力インターフェイス回路I1は、電源(VCC)端子と接地(GND)端子の間でPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2が直列接続されたCMOSインバータC1を有してなる入力インターフェイス回路である。入力インターフェイス回路I1は、NチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子を入力端子としている。   An input interface circuit I1 shown in FIG. 1 includes an input interface having a CMOS inverter C1 in which a P-channel MOS transistor M1 and an N-channel MOS transistor M2 are connected in series between a power supply (VCC) terminal and a ground (GND) terminal. Circuit. The input interface circuit I1 uses the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 as an input terminal.

また、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート(G)端子とNチャネルMOSトランジスタM2のゲート(G)端子の間には、閾値電圧を有する半導体素子として、PチャネルMOSトランジスタ素子L1が接続されている。該PチャネルMOSトランジスタ素子L1のゲート端子は、CMOSインバータC1を構成するNチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子に接続されている。従って、入力インターフェイス回路I1では、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子の電位が、PチャネルMOSトランジスタ素子L1のゲート−ソース間の閾値電圧Vtだけ、NチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子の電位より高くなるように構成されている。   Further, between the gate (G) terminal of the P-channel MOS transistor M1 and the gate (G) terminal of the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1, a P-channel MOS transistor element L1 is provided as a semiconductor element having a threshold voltage. Is connected. The gate terminal of the P channel MOS transistor element L1 is connected to the gate terminal of the N channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1. Therefore, in the input interface circuit I1, the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 has a potential at the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 constituting the CMOS inverter C1 by the threshold voltage Vt between the gate and source of the P-channel MOS transistor element L1. It is configured to be higher than the terminal potential.

図8に示した従来の入力インターフェイス回路I9では、電源端子と接地端子の間で直列されたPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の共通接続されたゲート端子が、該入力インターフェイス回路I9の入力端子となっていた。従って、電源電位をVCCとすると、該入力インターフェイス回路I9(CMOSインバータC1)の入力閾値電圧は1/2VCC付近となり、入力端子に電源電位VCCと同じ入力信号電圧を入力することで、PチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2を切り替えてON・OFFさせていた。このため、従来の入力インターフェイス回路I9では、入力信号電圧が電源電位VCCより低くなると、入力閾値電圧である1/2VCCに近づき、PチャネルMOSトランジスタM1のON・OFFの切り替えの余裕度が小さくなって、誤動作が起き易くなっていた。   In the conventional input interface circuit I9 shown in FIG. 8, the commonly connected gate terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 connected in series between the power supply terminal and the ground terminal are connected to the input interface circuit I9. It was an input terminal. Accordingly, when the power supply potential is VCC, the input threshold voltage of the input interface circuit I9 (CMOS inverter C1) is about 1/2 VCC, and the same input signal voltage as the power supply potential VCC is input to the input terminal, so that the P channel MOS The transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 are switched on and off. For this reason, in the conventional input interface circuit I9, when the input signal voltage becomes lower than the power supply potential VCC, it approaches the input threshold voltage of ½ VCC, and the margin for switching ON / OFF of the P-channel MOS transistor M1 becomes small. It was easy for malfunctions to occur.

これに対して、図1に示す入力インターフェイス回路I1は、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2が電源(VCC)端子と接地(GND)端子の間で直列される点で、従来と同様である。しかしながら、入力インターフェイス回路I1では、従来と異なり、PチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子とNチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子の間に、閾値電圧を有する半導体素子として、PチャネルMOSトランジスタ素子L1が接続されている。そして、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子の電位が、閾値電圧だけ、NチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子の電位より高くなるように構成されている。   On the other hand, in the input interface circuit I1 shown in FIG. 1, the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1 are serially connected between the power supply (VCC) terminal and the ground (GND) terminal. This is the same as in the past. However, in the input interface circuit I1, unlike the prior art, a P-channel MOS transistor element L1 is connected as a semiconductor element having a threshold voltage between the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 and the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2. ing. The potential of the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 constituting the CMOS inverter C1 is configured to be higher than the potential of the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 by the threshold voltage.

図1の入力インターフェイス回路I1においては、CMOSインバータC1を構成するNチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子が該入力インターフェイス回路I1の入力端子となっており、NチャネルMOSトランジスタM2は、入力端子にかかる入力信号電圧で、図8に示した従来の入力インターフェイス回路I9の場合と同様にON・OFFする。一方、CMOSインバータC1のもう一方の構成要素であるPチャネルMOSトランジスタM1は、上記構成によってゲート端子の電位がPチャネルMOSトランジスタ素子L1の閾値電圧Vtだけ高くなる。このため、入力端子の入力信号電圧が規定の電源電位VCCより低い場合であっても、PチャネルMOSトランジスタ素子L1の閾値電圧Vtだけレベルシフトさせて、PチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子の電位を規定の入力信号電圧に近づけることができる。この効果は、視点を変えれば、PチャネルMOSトランジスタ素子L1を挿入していない従来の入力インターフェイス回路I9に較べて、CMOSインバータC1の全体としての入力閾値電圧が下げられたと言うこともできる。これによって、規定電圧より低い入力信号電圧で動作させる場合であっても、従来の入力インターフェイス回路I9の場合に較べてPチャネルMOSトランジスタM1のON・OFFの切り替えの余裕度を確保することができるため、誤動作を防止することができる。   In the input interface circuit I1 of FIG. 1, the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1 is an input terminal of the input interface circuit I1, and the N-channel MOS transistor M2 is connected to the input terminal. The signal voltage is turned ON / OFF similarly to the case of the conventional input interface circuit I9 shown in FIG. On the other hand, in the P channel MOS transistor M1, which is another component of the CMOS inverter C1, the potential of the gate terminal is increased by the threshold voltage Vt of the P channel MOS transistor element L1 by the above configuration. For this reason, even when the input signal voltage at the input terminal is lower than the specified power supply potential VCC, the level of the threshold voltage Vt of the P channel MOS transistor element L1 is shifted and the potential at the gate terminal of the P channel MOS transistor M1 is changed. It can be close to the specified input signal voltage. From a different viewpoint, it can be said that the input threshold voltage of the CMOS inverter C1 as a whole is lowered as compared with the conventional input interface circuit I9 in which the P-channel MOS transistor element L1 is not inserted. As a result, even when operating with an input signal voltage lower than the specified voltage, it is possible to secure a margin for switching the ON / OFF of the P-channel MOS transistor M1 as compared with the conventional input interface circuit I9. Therefore, malfunction can be prevented.

より具体的に説明すると、電源電位VCCを5Vとし、マイコンM11からの入力信号電圧Vinが3Vの場合を想定すると、図1の入力インターフェイス回路I1は、以下のように動作する。尚、PチャネルMOSトランジスタ素子L1の閾値電圧Vtは、一般的に1〜1.1Vである。   More specifically, assuming that the power supply potential VCC is 5V and the input signal voltage Vin from the microcomputer M11 is 3V, the input interface circuit I1 of FIG. 1 operates as follows. The threshold voltage Vt of the P channel MOS transistor element L1 is generally 1 to 1.1V.

入力“IN”が0Vの時は、NチャネルMOSトランジスタM2はOFF、PチャネルMOSトランジスタM1はONとなり、出力“OUT”は0V出力となる。入力“IN”が3V(Hレベル)の時は、NチャネルMOSトランジスタM2はON、PチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位は、(Vin+Vt)で4〜4.1Vとなり、電源電位VCCとの電位差が0.9〜1Vとなる。このPチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位と電源電位VCCの電位差がPチャネルMOSトランジスタM1の閾値電圧Vt以下であればPチャネルMOSトランジスタM1はOFFとなるため、出力“OUT”には電源電位VCCの5Vが出力される。尚、PチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子とNチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子の間に接続される半導体素子の閾値電圧Vtは、後述するように適宜設定可能であり、従ってPチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位と電源電位VCCの電位差も適宜設定可能である。一方、図8に示した従来の入力インターフェイス回路I9では、入力“IN”が3Vの時、PチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位も3Vで、電源電位VCCとの電位差が2Vとなる。従って、NチャネルMOSトランジスタM2だけでなく、PチャネルMOSトランジスタM1もONとなり、誤動作してしまう。尚、図1の入力インターフェイス回路I1は、3V系の入力信号電圧だけでなく、電源電位VCCと同じ正規の5V系の入力信号電圧で動作できることは言うまでもない。従って、図1の入力インターフェイス回路I1は、3V系および5V系のマイコンのそれぞれからの出力信号を入力信号として扱うことのできる、広い入力信号電圧範囲の入力インターフェイス回路となっている。   When the input “IN” is 0V, the N-channel MOS transistor M2 is OFF, the P-channel MOS transistor M1 is ON, and the output “OUT” is 0V output. When the input “IN” is 3V (H level), the N-channel MOS transistor M2 is ON, and the gate potential of the P-channel MOS transistor M1 is 4 to 4.1V at (Vin + Vt), and the potential difference from the power supply potential VCC is 0.9 to 1V. If the potential difference between the gate potential of the P channel MOS transistor M1 and the power supply potential VCC is equal to or lower than the threshold voltage Vt of the P channel MOS transistor M1, the P channel MOS transistor M1 is turned off. 5V is output. The threshold voltage Vt of the semiconductor element connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 and the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2 can be appropriately set as will be described later. The potential difference between the gate potential and the power supply potential VCC can also be set as appropriate. On the other hand, in the conventional input interface circuit I9 shown in FIG. 8, when the input "IN" is 3V, the gate potential of the P-channel MOS transistor M1 is 3V and the potential difference from the power supply potential VCC is 2V. Therefore, not only the N-channel MOS transistor M2 but also the P-channel MOS transistor M1 is turned on, and malfunctions. Note that the input interface circuit I1 of FIG. 1 can be operated not only with a 3V input signal voltage but also with a normal 5V input signal voltage that is the same as the power supply potential VCC. Accordingly, the input interface circuit I1 of FIG. 1 is an input interface circuit having a wide input signal voltage range that can handle output signals from the 3V and 5V microcomputers as input signals.

図1に示す入力インターフェイス回路I1は、図8に示した入力インターフェイス回路I9と同様に、抵抗R1が、PチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子と電源(VCC)端子の間に接続されている。この抵抗R1はプルアップ抵抗として機能し、これによってCMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位が固定されるため、回路動作を安定化させることができる。   As in the input interface circuit I9 shown in FIG. 8, the input interface circuit I1 shown in FIG. 1 has a resistor R1 connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 and the power supply (VCC) terminal. The resistor R1 functions as a pull-up resistor, which fixes the gate potential of the P-channel MOS transistor M1 that constitutes the CMOS inverter C1, thereby stabilizing the circuit operation.

図1に示す入力インターフェイス回路I1は、図8に示した従来の入力インターフェイス回路I9と較べて、入力端子への回り込み電流を抑制することが可能である。より具体的に説明すると、図8に示した従来の入力インターフェイス回路I9では、(VCC−Vin)/R1の回り込み電流Isが発生する。例えば、R1=30kΩの場合、回り込み電流Isは66μA程度となる。一方、図1に示す入力インターフェイス回路I1では、(VCC−Vin−Vt)/R1の回り込み電流となり、R1=30kΩの場合、20μA程度である。また、図1の入力インターフェイス回路I1では、PチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位のレベルシフト素子として閾値電圧を有する半導体素子(PチャネルMOSトランジスタM1)を用いており、例えば抵抗素子を用いる場合に較べても、入力端子への回り込み電流を抑制することができる。   The input interface circuit I1 shown in FIG. 1 can suppress a sneak current to the input terminal as compared with the conventional input interface circuit I9 shown in FIG. More specifically, in the conventional input interface circuit I9 shown in FIG. 8, a sneak current Is of (VCC-Vin) / R1 is generated. For example, when R1 = 30 kΩ, the sneak current Is is about 66 μA. On the other hand, the input interface circuit I1 shown in FIG. 1 has a sneak current of (VCC−Vin−Vt) / R1, and is about 20 μA when R1 = 30 kΩ. Further, in the input interface circuit I1 of FIG. 1, a semiconductor element (P channel MOS transistor M1) having a threshold voltage is used as a level shift element of the gate potential of the P channel MOS transistor M1, for example, compared to the case of using a resistance element. However, the sneak current to the input terminal can be suppressed.

図1の入力インターフェイス回路I1は、図8に示した従来の入力インターフェイス回路I9に、閾値電圧を有する半導体素子(PチャネルMOSトランジスタM1)を追加するだけで構成することができる。従って、入力信号電圧が規定の電源電位VCCより低い場合に対応するため、例えば信号電圧の変換回路を追加するのに較べて、製造コストの増大を抑制することができる。   The input interface circuit I1 of FIG. 1 can be configured only by adding a semiconductor element (P channel MOS transistor M1) having a threshold voltage to the conventional input interface circuit I9 shown in FIG. Therefore, in order to cope with the case where the input signal voltage is lower than the prescribed power supply potential VCC, for example, an increase in manufacturing cost can be suppressed as compared to adding a signal voltage conversion circuit.

以上のようにして、図1に示す入力インターフェイス回路I1は、電源(VCC)端子と接地(GND)端子の間でPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2が直列接続されたCMOSインバータC1を有してなる入力インターフェイス回路であって、入力信号電圧の許容範囲が広く、異なる入力信号電圧に対応可能であり、且つ簡単な構成で安価な入力インターフェイス回路とすることができる。   As described above, the input interface circuit I1 shown in FIG. 1 includes the CMOS inverter C1 in which the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 are connected in series between the power supply (VCC) terminal and the ground (GND) terminal. The input interface circuit has a wide allowable range of input signal voltage, can handle different input signal voltages, and can be an inexpensive input interface circuit with a simple configuration.

図2は、別の例で、入力インターフェイス回路I2を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an input interface circuit I2 as another example.

図1の入力インターフェイス回路I1では、閾値電圧を有する半導体素子として、PチャネルMOSトランジスタ素子L1が採用され、PチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート(G)端子の間に接続されていた。そして、該PチャネルMOSトランジスタ素子L1のゲート端子が、NチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子に接続されていた。   In the input interface circuit I1 of FIG. 1, a P-channel MOS transistor element L1 is employed as a semiconductor element having a threshold voltage, and is connected between two gate (G) terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2. It had been. The gate terminal of the P-channel MOS transistor element L1 is connected to the gate terminal of the N-channel MOS transistor M2.

これに対して、図2の入力インターフェイス回路I2では、閾値電圧を有する半導体素子としてNチャネルMOSトランジスタ素子L2を採用し、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート端子の間に接続されている。そして、該NチャネルMOSトランジスタ素子L2のゲート端子は、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子に接続されている。上記接続によって、図1の入力インターフェイス回路I1におけるPチャネルMOSトランジスタ素子L1の場合と同様に、該NチャネルMOSトランジスタ素子L2のゲート−ソース間の閾値電圧Vtを、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位のレベルシフトに利用することができる。   On the other hand, in the input interface circuit I2 of FIG. 2, an N-channel MOS transistor element L2 is adopted as a semiconductor element having a threshold voltage, and two of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1. Connected between two gate terminals. The gate terminal of the N channel MOS transistor element L2 is connected to the gate terminal of the P channel MOS transistor M1 constituting the CMOS inverter C1. With the above connection, the threshold voltage Vt between the gate and the source of the N-channel MOS transistor element L2 is set to the P-channel constituting the CMOS inverter C1 as in the case of the P-channel MOS transistor element L1 in the input interface circuit I1 of FIG. It can be used for level shift of the gate potential of the MOS transistor M1.

従って、図2の入力インターフェイス回路I2についても、図1の入力インターフェイス回路I1と同様にして、入力信号電圧の許容範囲が広く、異なる入力信号電圧に対応可能であり、且つ簡単な構成で安価な入力インターフェイス回路とすることができる。   Therefore, the input interface circuit I2 in FIG. 2 also has a wide allowable range of input signal voltages, can handle different input signal voltages, and is inexpensive with a simple configuration, similar to the input interface circuit I1 in FIG. It can be an input interface circuit.

尚、図1,2に示した入力インターフェイス回路I1,I2のように、前記閾値電圧を有する半導体素子としてPチャネルMOSトランジスタ素子L1またはNチャネルMOSトランジスタ素子L2を採用する場合には、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1およびNチャネルMOSトランジスタM2と同じ種類の素子であるため、温度特性も同様である。このため、前記半導体素子として他の種類の素子を採用する場合に較べて、該入力インターフェイス回路I1,I2(CMOSインバータC1)の温度依存性を抑制することができる。   When the P-channel MOS transistor element L1 or the N-channel MOS transistor element L2 is employed as the semiconductor element having the threshold voltage as in the input interface circuits I1 and I2 shown in FIGS. 1 and 2, the CMOS inverter C1 Is the same type of element as the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the same, and therefore has the same temperature characteristics. Therefore, temperature dependency of the input interface circuits I1 and I2 (CMOS inverter C1) can be suppressed as compared with the case where other types of elements are employed as the semiconductor elements.

また、図2の入力インターフェイス回路I2におけるNチャネルMOSトランジスタ素子L2についても、図1の入力インターフェイス回路I1におけるPチャネルMOSトランジスタ素子L1と同様に、上記接続によって常時ONの動作状態となっている。しかしながら、前述したように、例えば抵抗素子をPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート端子の間に接続する場合に較べて、入力端子への回り込み電流を抑制することが可能である。   Also, the N-channel MOS transistor element L2 in the input interface circuit I2 in FIG. 2 is always in the ON state by the above connection, similarly to the P-channel MOS transistor element L1 in the input interface circuit I1 in FIG. However, as described above, for example, a sneak current to the input terminal can be suppressed as compared with a case where a resistance element is connected between two gate terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2. is there.

図3は、別の例で、入力インターフェイス回路I3を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an input interface circuit I3 as another example.

図3の入力インターフェイス回路I3では、図1,2の入力インターフェイス回路I1,I2と異なり、閾値電圧を有する半導体素子として、ダイオード素子L3が、PチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート(G)端子の間に接続されている。そして、該ダイオード素子L3のカソード端子(C)が、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート端子に接続され、該ダイオード素子L3のアノード端子(A)が、NチャネルMOSトランジスタM2のゲート端子に接続されている。上記接続よって、該ダイオード素子L3のアノード−カソード間の閾値電圧Vfを、前述したCMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1のゲート電位のレベルシフトに利用することができる。尚、図3の入力インターフェイス回路I3のように、前記閾値電圧を有する半導体素子としてダイオード素子を採用する場合には、図1,2に示したPチャネルMOSトランジスタ素子L1またはNチャネルMOSトランジスタ素子L2を採用する場合に較べて、入力端子への回り込み電流をより低減することができる。   In the input interface circuit I3 of FIG. 3, unlike the input interface circuits I1 and I2 of FIGS. 1 and 2, a diode element L3 is used as a semiconductor element having a threshold voltage, and two P-channel MOS transistors M1 and N-channel MOS transistors M2 are used. It is connected between the gate (G) terminals. The cathode terminal (C) of the diode element L3 is connected to the gate terminal of the P-channel MOS transistor M1 constituting the CMOS inverter C1, and the anode terminal (A) of the diode element L3 is connected to the N-channel MOS transistor M2. Connected to the gate terminal. With the above connection, the threshold voltage Vf between the anode and the cathode of the diode element L3 can be used for the level shift of the gate potential of the P-channel MOS transistor M1 constituting the CMOS inverter C1 described above. When the diode element is employed as the semiconductor element having the threshold voltage as in the input interface circuit I3 in FIG. 3, the P-channel MOS transistor element L1 or the N-channel MOS transistor element L2 shown in FIGS. As compared with the case of adopting, the sneak current to the input terminal can be further reduced.

図4,5は、別の例で、それぞれ入力インターフェイス回路I4,I5を示す図である。   4 and 5 are diagrams showing input interface circuits I4 and I5, respectively, as another example.

図4の入力インターフェイス回路I4では、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート(G)端子の間に、直列接続された2個のPチャネルMOSトランジスタ素子L4a,L4bが接続されている。尚、2個のPチャネルMOSトランジスタ素子L4a,L4bの各ゲート端子は、共通接続されてCMOSインバータC1を構成するNチャネルMOSトランジスタM2のゲート(G)端子に接続されている。   In the input interface circuit I4 of FIG. 4, two P-channel MOS transistor elements connected in series between two gate (G) terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1. L4a and L4b are connected. The gate terminals of the two P-channel MOS transistor elements L4a and L4b are connected in common to the gate (G) terminal of the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1.

また、図5の入力インターフェイス回路I5では、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート(G)端子の間に、直列接続された2個のダイオード素子L5a,L5bが接続されている。   In the input interface circuit I5 of FIG. 5, two diode elements L5a connected in series between the two gate (G) terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1. , L5b are connected.

図4と図5に示した入力インターフェイス回路I4,I5のように、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート端子の間に挿入する閾値電圧を有した半導体素子を、直列接続された複数個の素子で構成するようにしてもよい。これによれば、各素子の閾値電圧の和が該半導体素子の閾値電圧となるため、1個の素子で構成する場合に較べて、全体として大きな閾値電圧を得ることができる。本回路の構成上、PチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート端子の間に挿入する半導体素子は、閾値電圧が大きいほど誤動作に対する余裕度が向上し、入力端子側への回り込み電流も少なくなって好ましい。例えば、図4の入力インターフェイス回路I4では、R1=30kΩの場合、CMOSインバータC1の全体としての入力閾値電圧が1V付近となり、PチャネルMOSトランジスタM1の誤動作に対する余裕度が確保できる。また、入力端子側への回り込み電流Isも、13μA程度に低減することができる。尚、言うまでもなく、NチャネルMOSトランジスタ素子についても、同様に複数個を直列接続して、全体として大きな閾値電圧にすることが可能である。   Like the input interface circuits I4 and I5 shown in FIGS. 4 and 5, the threshold voltage is inserted between the two gate terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1. The semiconductor element may be composed of a plurality of elements connected in series. According to this, since the sum of the threshold voltages of the respective elements becomes the threshold voltage of the semiconductor element, it is possible to obtain a large threshold voltage as a whole as compared with the case where the element is constituted by one element. Due to the configuration of this circuit, the semiconductor element inserted between the two gate terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 has a higher margin for malfunction as the threshold voltage increases, and wraps around to the input terminal side. It is preferable because the current is reduced. For example, in the input interface circuit I4 of FIG. 4, when R1 = 30 kΩ, the input threshold voltage as a whole of the CMOS inverter C1 is around 1 V, and a margin for malfunction of the P-channel MOS transistor M1 can be secured. Also, the sneak current Is to the input terminal side can be reduced to about 13 μA. Needless to say, a plurality of N-channel MOS transistor elements can be similarly connected in series to obtain a large threshold voltage as a whole.

図6は、別の例で、入力インターフェイス回路I6を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an input interface circuit I6 as another example.

図4の入力インターフェイス回路I4では、直列接続された2個のPチャネルMOSトランジスタ素子L4a,L4bが、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート(G)端子の間に接続されていた。これに対して、図6の入力インターフェイス回路I6では、並列接続された2個のPチャネルMOSトランジスタ素子L6a,L6bが、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート(G)端子の間に接続されている。   In the input interface circuit I4 of FIG. 4, two P-channel MOS transistor elements L4a and L4b connected in series have two gates (G) of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1. Connected between terminals. On the other hand, in the input interface circuit I6 in FIG. 6, two P-channel MOS transistor elements L6a and L6b connected in parallel are two P-channel MOS transistors M1 and N-channel MOS transistors M2 constituting the CMOS inverter C1. Connected between two gate (G) terminals.

このように、CMOSインバータC1を構成するPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2の2つのゲート端子の間に挿入する閾値電圧を有した半導体素子を、並列接続された複数個の素子で構成するようにしてもよい。これによれば、全体としての閾値電圧が該半導体素子を構成する個々の素子の閾値電圧より小さくなるため、微細な閾値電圧の設定が可能となる。尚、言うまでもなく、NチャネルMOSトランジスタ素子やダイオード素子についても、同様に複数個を並列接続して、全体として大きな閾値電圧にすることが可能である。   As described above, a semiconductor element having a threshold voltage inserted between the two gate terminals of the P-channel MOS transistor M1 and the N-channel MOS transistor M2 constituting the CMOS inverter C1 is constituted by a plurality of elements connected in parallel. You may make it do. According to this, since the threshold voltage as a whole becomes smaller than the threshold voltage of the individual elements constituting the semiconductor element, it is possible to set a fine threshold voltage. Needless to say, a plurality of N-channel MOS transistor elements and diode elements can be similarly connected in parallel to obtain a large threshold voltage as a whole.

以上に例示した入力インターフェイス回路I1〜I6は、いずれも、電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタM1とNチャネルMOSトランジスタM2が直列接続されたCMOSインバータC1を有してなる入力インターフェイス回路であって、入力信号電圧の許容範囲が広く、異なる入力信号電圧に対応可能であり、且つ簡単な構成で安価な入力インターフェイス回路となっている。   Each of the input interface circuits I1 to I6 exemplified above has an input interface circuit having a CMOS inverter C1 in which a P-channel MOS transistor M1 and an N-channel MOS transistor M2 are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal. The input signal voltage has a wide allowable range, can be applied to different input signal voltages, and is an inexpensive input interface circuit with a simple configuration.

従って、上記入力インターフェイス回路I1〜I6は、図7に例示したCANトランシーバと制御マイコンを有する車載用の電子制御装置において、制御マイコンに接続する前記CANトランシーバに用いられて好適である。これによって、3V系と5V系の制御マイコンが混在する車載用の電子制御装置のネットワークであっても、各電子制御装置の安定動作を低コストで実現することができる。   Accordingly, the input interface circuits I1 to I6 are suitable for use in the CAN transceiver connected to the control microcomputer in the in-vehicle electronic control apparatus having the CAN transceiver and the control microcomputer illustrated in FIG. As a result, even in a vehicle-mounted electronic control device network in which 3V and 5V control microcomputers coexist, stable operation of each electronic control device can be realized at low cost.

本発明の一例で、入力インターフェイス回路I1を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an input interface circuit I1 according to an example of the present invention. 別の例で、入力インターフェイス回路I2を示す図である。In another example, it is a diagram showing an input interface circuit I2. 別の例で、入力インターフェイス回路I3を示す図である。In another example, it is a diagram showing an input interface circuit I3. 別の例で、入力インターフェイス回路I4を示す図である。In another example, it is a figure which shows the input interface circuit I4. 別の例で、入力インターフェイス回路I5を示す図である。In another example, it is a diagram showing an input interface circuit I5. 別の例で、入力インターフェイス回路I6を示す図である。In another example, it is a diagram showing an input interface circuit I6. CAN通信による車載機器のネットワーク100を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the network 100 of the vehicle equipment by CAN communication. マイコンに接続するCANトランシーバT10の従来の代表的な入力インターフェイス回路I9を示した図である。It is the figure which showed the conventional typical input interface circuit I9 of CAN transceiver T10 connected to a microcomputer.

符号の説明Explanation of symbols

I1〜I6,I9 入力インターフェイス回路
C1 CMOSインバータ
M1 PチャネルMOSトランジスタ
M2 NチャネルMOSトランジスタ
L1,L4a,L4b,L6a,L6b PチャネルMOSトランジスタ素子
L2 NチャネルMOSトランジスタ素子
L3,L5a,L5b ダイオード素子
11〜14 電子制御装置
T10 CANトランシーバ
M11〜M14 制御マイコン
I1 to I6, I9 Input interface circuit C1 CMOS inverter M1 P channel MOS transistor M2 N channel MOS transistor L1, L4a, L4b, L6a, L6b P channel MOS transistor element L2 N channel MOS transistor element L3, L5a, L5b Diode element 11 14 Electronic control unit T10 CAN transceiver M11 to M14 Control microcomputer

Claims (8)

電源端子と接地端子の間でPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタが直列接続されたCMOSインバータを有してなる入力インターフェイス回路であって、
前記NチャネルMOSトランジスタのゲート端子を、該入力インターフェイス回路の入力端子とし、
前記PチャネルMOSトランジスタのゲート端子と前記NチャネルMOSトランジスタのゲート端子の間に、閾値電圧を有する半導体素子が接続され、
PチャネルMOSトランジスタのゲート端子の電位が、前記閾値電圧だけ、NチャネルMOSトランジスタのゲート端子の電位より高くなるように構成されてなることを特徴とする入力インターフェイス回路。
An input interface circuit having a CMOS inverter in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in series between a power supply terminal and a ground terminal,
The gate terminal of the N-channel MOS transistor is used as the input terminal of the input interface circuit,
A semiconductor element having a threshold voltage is connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor and the gate terminal of the N-channel MOS transistor,
An input interface circuit, wherein the potential of the gate terminal of the P-channel MOS transistor is configured to be higher than the potential of the gate terminal of the N-channel MOS transistor by the threshold voltage.
前記PチャネルMOSトランジスタのゲート端子と前記電源端子の間に、抵抗が接続されてなることを特徴とする請求項1に記載の入力インターフェイス回路。   2. The input interface circuit according to claim 1, wherein a resistor is connected between the gate terminal of the P-channel MOS transistor and the power supply terminal. 前記半導体素子が、直列接続された複数個の素子で構成されてなることを特徴とする請求項1または2に記載の入力インターフェイス回路。   The input interface circuit according to claim 1, wherein the semiconductor element includes a plurality of elements connected in series. 前記半導体素子が、並列接続された複数個の素子で構成されてなることを特徴とする請求項1または2に記載の入力インターフェイス回路。   3. The input interface circuit according to claim 1, wherein the semiconductor element is composed of a plurality of elements connected in parallel. 前記半導体素子が、PチャネルMOSトランジスタ素子からなり、
該PチャネルMOSトランジスタ素子のゲート端子が、前記CMOSインバータを構成するNチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続されてなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の入力インターフェイス回路。
The semiconductor element comprises a P-channel MOS transistor element;
5. The input interface circuit according to claim 1, wherein a gate terminal of the P channel MOS transistor element is connected to a gate terminal of an N channel MOS transistor constituting the CMOS inverter. .
前記半導体素子が、NチャネルMOSトランジスタ素子からなり、
該NチャネルMOSトランジスタ素子のゲート端子が、前記CMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続されてなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の入力インターフェイス回路。
The semiconductor element comprises an N-channel MOS transistor element;
5. The input interface circuit according to claim 1, wherein a gate terminal of the N-channel MOS transistor element is connected to a gate terminal of a P-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter. .
前記半導体素子が、ダイオード素子からなり、
該ダイオード素子のカソード端子が、前記CMOSインバータを構成するPチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続され、
該ダイオード素子のアノード端子が、前記CMOSインバータを構成するNチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続されてなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の入力インターフェイス回路。
The semiconductor element comprises a diode element;
A cathode terminal of the diode element is connected to a gate terminal of a P-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter;
5. The input interface circuit according to claim 1, wherein an anode terminal of the diode element is connected to a gate terminal of an N-channel MOS transistor constituting the CMOS inverter.
前記入力インターフェイス回路が、
CANトランシーバと制御マイコンを有する車載用の電子制御装置において、前記制御マイコンに接続する前記CANトランシーバに用いられてなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の入力インターフェイス回路。
The input interface circuit is
The input interface circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the input interface circuit is used in the CAN transceiver connected to the control microcomputer in an in-vehicle electronic control device having a CAN transceiver and a control microcomputer. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020100352A (en) * 2018-12-25 2020-07-02 住友電装株式会社 In-vehicle communication device

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