JP2006173889A - Level shift circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid forming an unwanted current path regardless of level of different power source voltages by preventing a through current when cutting off the power source voltage. <P>SOLUTION: When a sleep signal SLP comes to be H level, a power source voltage Va is cut off, and NOR gates 45 and 46 output signals of L level. Both transistors Q7 and Q8 of a level conversion circuit 40 come to be off, to prevent a through current that flows from a power source line 36 to a ground line 37. A NAND gate 41 outputs a signal which is fixed at H level, regardless of output state of the level conversion circuit 40. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、異なる電源電圧の下で動作する回路ブロック相互間でデジタル信号を伝達するレベルシフト回路に関する。   The present invention relates to a level shift circuit for transmitting a digital signal between circuit blocks operating under different power supply voltages.

回路の消費電流を低減する手段として、比較的低い電源電圧で動作する低電圧回路ブロックと比較的高い電源電圧で動作する高電圧回路ブロックとに分け、外部回路とのインターフェース回路や高速動作が必要となる回路部分のみを高電圧回路ブロックとし、その他の回路を低電圧回路ブロックとする技術が用いられている。この場合、低電圧回路ブロックと高電圧回路ブロックとの間の信号伝達にレベルシフト回路が必要となる。   As a means to reduce the current consumption of the circuit, it needs to be divided into a low-voltage circuit block that operates with a relatively low power supply voltage and a high-voltage circuit block that operates with a relatively high power supply voltage, and an interface circuit with external circuits and high-speed operation are required A technique is employed in which only the circuit portion to be used is a high voltage circuit block and the other circuits are low voltage circuit blocks. In this case, a level shift circuit is required for signal transmission between the low voltage circuit block and the high voltage circuit block.

最近では、電池電圧を用いたシステムにおける消費電流の低減を目的として、電源回路を積極的にシャットダウンするシステム設計もなされている。例えば、高速動作が必要な内部回路に対しては、昇圧型定電圧電源回路を用いることにより一定値以上の電源電圧を保証し、電源電圧変動の許容幅が大きい回路に対しては電池電圧を用いる場合がある。こうしたシステムでは、昇圧型定電圧電源回路のシャットダウンや電池電圧の低下により、レベルシフト回路を挟んで存在する2つの電源電圧の大小関係が逆転する場合が生じる。   Recently, for the purpose of reducing current consumption in a system using a battery voltage, a system design for actively shutting down a power supply circuit has been made. For example, for internal circuits that require high-speed operation, a boosted constant-voltage power supply circuit is used to guarantee a power supply voltage above a certain value, and for circuits with a large tolerance for power supply voltage fluctuations, the battery voltage is May be used. In such a system, the magnitude relationship between the two power supply voltages existing across the level shift circuit may be reversed due to the shutdown of the boost type constant voltage power supply circuit or the decrease in the battery voltage.

図6は、特許文献1に記載されたレベルシフト回路の回路構成を示している。このレベルシフト回路1は、低電圧電源(電圧VL)により動作する入力回路部2と高電圧電源(電圧VH)により動作する出力回路部3とを備え、これら入力回路部2と出力回路部3との間に高電圧電源により動作するスイッチ回路4、5を設けた構成を備えている。スイッチ回路4、5は、それぞれトランジスタQ1、Q2、トランジスタQ3、Q4により構成されている。   FIG. 6 shows a circuit configuration of the level shift circuit described in Patent Document 1. The level shift circuit 1 includes an input circuit unit 2 that operates with a low voltage power source (voltage VL) and an output circuit unit 3 that operates with a high voltage power source (voltage VH). The input circuit unit 2 and the output circuit unit 3 Are provided with switch circuits 4 and 5 that are operated by a high-voltage power source. The switch circuits 4 and 5 are constituted by transistors Q1 and Q2 and transistors Q3 and Q4, respectively.

低電圧電源が遮断されたとき、制御信号Scに基づいてスイッチ回路4、5がオフとなり、入力回路部2と出力回路部3とが切り離される。これとともに、トランジスタQ5、Q6がオンしてトランジスタQ7、Q8のゲートがグランド電位に固定され、さらにトランジスタQ11がオフして出力回路部3から高電圧電源が切り離される。その結果、トランジスタQ9、Q7およびトランジスタQ10、Q8を介して流れる貫通電流が阻止される。   When the low voltage power supply is cut off, the switch circuits 4 and 5 are turned off based on the control signal Sc, and the input circuit section 2 and the output circuit section 3 are disconnected. At the same time, the transistors Q5 and Q6 are turned on, the gates of the transistors Q7 and Q8 are fixed to the ground potential, and the transistor Q11 is turned off to disconnect the high voltage power supply from the output circuit unit 3. As a result, a through current flowing through transistors Q9 and Q7 and transistors Q10 and Q8 is blocked.

図7は、特許文献2に記載されたレベルシフト回路の回路構成を示しており、図6と対応する部分には同一符号を付している。このレベルシフト回路6は、トランジスタQ10とQ8との間にトランジスタQ12が接続され、高電圧電源線と出力線との間にトランジスタQ13が接続されている。入力データDinを送出する回路に低電圧電源が供給されていない時、制御信号Scに基づいてトランジスタQ12がオフし、トランジスタQ13がオンする。その結果、トランジスタQ9、Q10を通した貫通電流が遮断され、出力データはLレベルに固定されて不定となることを防止する。
特開平2004−128590号公報 特開平10−84274号公報
FIG. 7 shows a circuit configuration of the level shift circuit described in Patent Document 2, and parts corresponding to those in FIG. In the level shift circuit 6, a transistor Q12 is connected between the transistors Q10 and Q8, and a transistor Q13 is connected between the high voltage power supply line and the output line. When the low-voltage power supply is not supplied to the circuit that transmits the input data Din, the transistor Q12 is turned off and the transistor Q13 is turned on based on the control signal Sc. As a result, the through current through the transistors Q9 and Q10 is cut off, and the output data is fixed to the L level to prevent it from becoming indefinite.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-128590 JP-A-10-84274

しかしながら、上記レベルシフト回路1では、高電圧電源の電圧VHが低電圧電源の電圧VLに対してPN接合の順方向電圧Vf以上低くなると、Pチャネル型トランジスタQ1またはQ3のボデーダイオード(ドレインまたはソースと基板との間のPN接合)を通して電流が流れる。その結果、例えば低電圧電源が電池の場合、電池寿命を低下させる。また、上記レベルシフト回路6では、トランジスタQ12が接続されているため、最低動作可能電圧が上昇してしまうという問題がある。その結果、例えば電池電圧で動作するシステムの場合、電池寿命を低下させる。   However, in the level shift circuit 1, when the voltage VH of the high voltage power supply becomes lower than the voltage VL of the PN junction by the voltage VL of the low voltage power supply or more, the body diode (drain or source) of the P channel type transistor Q1 or Q3. Current flows through the PN junction between the substrate and the substrate. As a result, for example, when the low voltage power source is a battery, the battery life is reduced. Further, in the level shift circuit 6, since the transistor Q12 is connected, there is a problem that the minimum operable voltage increases. As a result, for example, in the case of a system that operates on battery voltage, the battery life is reduced.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電源電圧の遮断時における貫通電流を防止し、且つ、異なる電源電圧相互の大小関係にかかわらず不要な電流経路が生じないレベルシフト回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent a through current when a power supply voltage is cut off, and a level shift that does not cause an unnecessary current path regardless of the magnitude relationship between different power supply voltages. It is to provide a circuit.

請求項1に記載した手段によれば、第1の電源電圧と第2の電源電圧がともに供給されている場合、信号出力回路は、第1の電源電圧の「供給状態」を示す給電状態信号を出力する。このとき、第1、第2のCMOSNORゲートはそれぞれインバータとして動作し、入力されたデジタル信号は、一対の相補信号(HレベルとLレベル)になってレベル変換回路の第1、第2のFETのゲートに与えられる。レベル変換回路は、この入力信号を第1の電源電圧から第2の電源電圧にレベル変換して出力する。このレベル変換回路からの出力信号は、レベル固定化回路を通して出力される。   According to the means described in claim 1, when both the first power supply voltage and the second power supply voltage are supplied, the signal output circuit indicates the power supply state signal indicating the “supply state” of the first power supply voltage. Is output. At this time, each of the first and second CMOS NOR gates operates as an inverter, and the input digital signal becomes a pair of complementary signals (H level and L level), and the first and second FETs of the level conversion circuit. Given to the gate. The level conversion circuit converts the level of the input signal from the first power supply voltage to the second power supply voltage and outputs the converted signal. An output signal from the level conversion circuit is output through a level fixing circuit.

これに対し、第1の電源電圧が遮断または所定値以下に低下した場合、信号出力回路は、第1の電源電圧の「遮断(または低下)状態」を示す給電状態信号(例えばHレベル)を出力する。このとき、第1、第2のCMOSNORゲートは、レベル変換回路の第1、第2のFETをオフさせるLレベルの信号を出力する。これにより、第1、第2のFETがともにオフとなり、第3および第1のFETを通して流れる貫通電流と第4および第2のFETを通して流れる貫通電流とを阻止できる。   On the other hand, when the first power supply voltage is cut off or falls below a predetermined value, the signal output circuit generates a power supply state signal (for example, H level) indicating the “cutoff (or reduction) state” of the first power supply voltage. Output. At this time, the first and second CMOS NOR gates output an L level signal for turning off the first and second FETs of the level conversion circuit. As a result, both the first and second FETs are turned off, and the through current flowing through the third and first FETs and the through current flowing through the fourth and second FETs can be blocked.

この場合、レベル変換回路の出力がハイインピーダンスとなり出力信号が不定となるが、レベル固定化回路がその信号レベルを固定化する。また、本レベルシフト回路は、第1の電源電圧と第2の電源電圧との間に半導体スイッチ回路を具備していないため、第2の電源電圧が遮断または低下した場合であっても、第1の電源と第2の電源との間でボデーダイオード等を介した不要な電流経路が生じない。   In this case, the output of the level conversion circuit becomes high impedance and the output signal becomes indefinite, but the level fixing circuit fixes the signal level. In addition, since the level shift circuit does not include a semiconductor switch circuit between the first power supply voltage and the second power supply voltage, even if the second power supply voltage is cut off or lowered, An unnecessary current path through a body diode or the like does not occur between the first power source and the second power source.

請求項2に記載した手段によれば、レベル固定化回路は、信号出力回路から出力される給電状態信号とレベル変換回路から出力される信号とを入力とするゲート回路により構成される。例えばNANDゲート回路で構成した場合、そのNANDゲート回路は、第1の電源電圧の「供給状態」を示す給電状態信号(例えばHレベル)が入力されると、レベル変換回路の出力信号を反転して出力し、第1の電源電圧の「遮断状態」を示す給電状態信号(例えばLレベル)が入力されると、レベル変換回路の出力信号にかかわらず固定化されたHレベルの信号を出力する。   According to the means described in claim 2, the level fixing circuit is constituted by a gate circuit that receives the power supply state signal output from the signal output circuit and the signal output from the level conversion circuit. For example, when configured with a NAND gate circuit, the NAND gate circuit inverts the output signal of the level conversion circuit when a power supply state signal (eg, H level) indicating the “supply state” of the first power supply voltage is input. When a power supply state signal (for example, L level) indicating the “cutoff state” of the first power supply voltage is input, a fixed H level signal is output regardless of the output signal of the level conversion circuit. .

請求項3に記載した手段によれば、レベル固定化回路は、ラッチ回路により構成されているので、レベル変換回路の出力信号が不定状態(ハイインピーダンス状態)になった場合でも、レベル固定化回路の出力信号は上記不定状態となる前の信号レベルを保持する。   According to the means described in claim 3, since the level fixing circuit is constituted by a latch circuit, even when the output signal of the level conversion circuit becomes indefinite (high impedance state), the level fixing circuit Output signal holds the signal level before the indefinite state.

請求項4に記載した手段によれば、レベルシフト回路の入力側の第1の電源電圧は、給電状態信号に対応して電源電圧を出力または停止(シャットダウン)する定電圧電源回路から供給されているので、スリープ状態などの低消費電力動作モードにおいて、第1の電源を停止させて消費電流を低減することができる。第1の電源電圧を第2の電源電圧である電池から生成するシステムに適用すれば、電池の寿命を高めることができる。   According to the means described in claim 4, the first power supply voltage on the input side of the level shift circuit is supplied from the constant voltage power supply circuit that outputs or stops (shuts down) the power supply voltage in response to the power supply state signal. Therefore, in the low power consumption operation mode such as a sleep state, the first power supply can be stopped to reduce current consumption. If the first power supply voltage is applied to a system that generates a battery that is the second power supply voltage, the life of the battery can be increased.

(第1の実施形態)
以下、本発明を車載用ICに適用した第1の実施形態について図1ないし図4を参照しながら説明する。
図3は、車載用ICの概略的な機能ブロック構成と、当該ICと電源との接続態様を示している。このIC21は、例えば車両の電子ナンバープレート装置に係る制御装置の回路基板(図示せず)に搭載されており、その回路基板には外部インターフェース回路、不揮発性メモリ(一例としてEEPROM)などの周辺回路(図示せず)も搭載されている。この装置は、無線により送られてきたデータを受信し、その受信データを必要に応じてEEPROMに格納し、無線によりデータの読み出し要求があった場合には、EEPROMに格納されているデータを読み出してそれを送受信用のIC(図示せず)に送るようになっている。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is applied to an in-vehicle IC will be described below with reference to FIGS.
FIG. 3 shows a schematic functional block configuration of an in-vehicle IC and a connection mode between the IC and a power source. The IC 21 is mounted on, for example, a circuit board (not shown) of a control device related to an electronic license plate device of a vehicle. The circuit board includes peripheral circuits such as an external interface circuit and a nonvolatile memory (an EEPROM as an example). (Not shown) is also installed. This device receives data transmitted wirelessly, stores the received data in an EEPROM as necessary, and reads data stored in the EEPROM when there is a wireless data read request. Then, it is sent to a transmission / reception IC (not shown).

このIC21は、通常動作モードにあっては、電池22の電圧Vbと該電池電圧Vbを電源回路23(定電圧電源回路に相当)で昇圧または降圧して得た電源電圧Vaの供給を受けて動作し、スリープモードにあっては、電池電圧Vbのみの供給を受けて動作するようになっている。IC21の端子24、25はそれぞれ電源電圧Va、Vbの供給端子であり、端子26はグランド端子である。   In the normal operation mode, the IC 21 receives supply of the voltage Vb of the battery 22 and the power supply voltage Va obtained by boosting or stepping down the battery voltage Vb with a power supply circuit 23 (corresponding to a constant voltage power supply circuit). In the sleep mode, the battery voltage Vb alone is supplied to operate. Terminals 24 and 25 of the IC 21 are supply terminals for power supply voltages Va and Vb, respectively, and a terminal 26 is a ground terminal.

参考のため電圧Va、Vbの数値例を示せば、電池22の電圧Vbは、満充電時において3.3V〜3.6V程度であり、それが1.8Vに低下するまでIC21は動作可能となっている。一方、電源回路23は、IC21から与えられるスリープ信号SLPがLレベルである場合、電池電圧Vbを入力して2.5Vの定電圧Vaを出力し、スリープ信号SLPがHレベルである場合、定電圧動作および電圧出力を停止するようになっている。   For example, if the numerical values of the voltages Va and Vb are shown for reference, the voltage Vb of the battery 22 is about 3.3 V to 3.6 V when fully charged, and the IC 21 can operate until it drops to 1.8 V. It has become. On the other hand, the power supply circuit 23 receives the battery voltage Vb and outputs a constant voltage Va of 2.5 V when the sleep signal SLP supplied from the IC 21 is at the L level, and outputs a constant voltage Va when the sleep signal SLP is at the H level. The voltage operation and voltage output are stopped.

さて、IC21は、CMOSプロセスにより製造されており、電源電圧Vaの下で動作する制御回路27、電源電圧Vbの下で動作する制御回路28と入出力インターフェース回路29、および制御回路27と28との間に接続されたレベルシフト回路30、31を備えている。このうち制御回路27は、通信データの送受信に関する通信制御を行うとともに、スリープモードへの移行を判定してスリープ要求信号SLPRQを出力するスリープ判定制御を行うものである。   The IC 21 is manufactured by a CMOS process. The control circuit 27 operates under the power supply voltage Va, the control circuit 28 and the input / output interface circuit 29 operate under the power supply voltage Vb, and the control circuits 27 and 28. Level shift circuits 30 and 31 connected between the two. Among these, the control circuit 27 performs communication control related to transmission / reception of communication data, and performs sleep determination control for determining the shift to the sleep mode and outputting the sleep request signal SLPRQ.

制御回路28は、スリープ制御、ウェイクアップ制御および通信制御を行うものである。ここで、スリープ制御とは、制御回路27からのスリープ要求信号SLPRQを受けた時に、スリープ信号SLPをHレベルにしてIC21を通常動作モードからスリープモードに移行させる制御であり、ウェイクアップ制御とは、端子33を介して接続された外部インターフェース回路からウェイクアップ要因となる信号が入力された時に、スリープ信号SLPをLレベルにしてIC21をスリープモードから通常動作モードに復帰させる制御である。   The control circuit 28 performs sleep control, wakeup control, and communication control. Here, sleep control is control in which when the sleep request signal SLPRQ from the control circuit 27 is received, the sleep signal SLP is set to H level to cause the IC 21 to shift from the normal operation mode to the sleep mode. When the signal that causes the wake-up is input from the external interface circuit connected via the terminal 33, the sleep signal SLP is set to L level to return the IC 21 from the sleep mode to the normal operation mode.

また、通信制御とは、制御回路27からレベルシフト回路30を介して入力したデータを、入出力インターフェース回路29を介して(複数の)端子34からEEPROMのICや送受信用のIC(何れも図示せず)に送る制御、並びに、上記EEPROMから入出力インターフェース回路29を介して読み出したデータまたは上記送受信用のICにより受信したデータを、レベルシフト回路31を介して制御回路27に送る制御である。   Communication control refers to data input from the control circuit 27 via the level shift circuit 30, EEPROM IC and transmission / reception IC (both shown) via the input / output interface circuit 29 from the terminal (s) 34. Control that sends data read from the EEPROM via the input / output interface circuit 29 or data received by the IC for transmission / reception to the control circuit 27 via the level shift circuit 31. .

図1は、レベルシフト回路30の構成を示しており、図6、図7と対応する構成部分には同一符号を付している。レベルシフト回路30は、電源線35(第1の電源線に相当)とグランド線37とから電源電圧Va(第1の電源電圧に相当)の供給を受けて動作する回路ブロック38(第1の回路ブロックに相当)と、電源線36(第2の電源線に相当)とグランド線37とから電源電圧Vb(第2の電源電圧に相当)の供給を受けて動作する回路ブロック39(第2の回路ブロックに相当)とが縦続に接続されて構成されている。   FIG. 1 shows the configuration of the level shift circuit 30, and the same reference numerals are given to the components corresponding to those in FIGS. 6 and 7. The level shift circuit 30 receives a power supply voltage Va (corresponding to the first power supply voltage) from the power supply line 35 (corresponding to the first power supply line) and the ground line 37, and operates. Circuit block 39 (corresponding to the second power supply voltage), the power supply line 36 (corresponding to the second power supply line), and the ground line 37 to be supplied with the power supply voltage Vb (corresponding to the second power supply voltage). Are connected in cascade.

回路ブロック39において、Nチャネル型MOSトランジスタQ7、Q8とPチャネル型MOSトランジスタQ9、Q10とによりレベル変換回路40が構成されている。トランジスタQ7〜Q10は、それぞれ本発明でいう第1〜第4のFETに相当する。トランジスタQ7、Q8は、ともにグランド線37に対しソース接地されており、電源線36とトランジスタQ7、Q8との間には、それぞれトランジスタQ9、Q10が接続されている。トランジスタQ9、Q10の各ゲートは、それぞれトランジスタQ8、Q7の各ドレインに接続されており、トランジスタQ8、Q10のドレインがレベル変換回路40の出力端子になっている。   In the circuit block 39, the N-channel type MOS transistors Q7, Q8 and the P-channel type MOS transistors Q9, Q10 constitute a level conversion circuit 40. The transistors Q7 to Q10 correspond to first to fourth FETs in the present invention, respectively. The transistors Q7 and Q8 are both source-grounded with respect to the ground line 37, and transistors Q9 and Q10 are connected between the power supply line 36 and the transistors Q7 and Q8, respectively. The gates of the transistors Q9 and Q10 are connected to the drains of the transistors Q8 and Q7, respectively, and the drains of the transistors Q8 and Q10 are the output terminals of the level conversion circuit 40.

このレベル変換回路40からの出力信号は、NANDゲート41(レベル固定化回路、ゲート回路に相当)とインバータ42を介してデータDoutとして出力される。また、スリープ信号SLPは、インバータ43、44(信号出力回路に相当)を介して回路ブロック38に与えられるとともに、インバータ43を介してNANDゲート41に入力され、NANDゲート41に対するレベル固定化制御信号として機能する。   An output signal from the level conversion circuit 40 is output as data Dout through a NAND gate 41 (equivalent to a level fixing circuit and a gate circuit) and an inverter 42. The sleep signal SLP is provided to the circuit block 38 via inverters 43 and 44 (corresponding to a signal output circuit), and is input to the NAND gate 41 via the inverter 43, and a level fixing control signal for the NAND gate 41. Function as.

一方、回路ブロック38において、NORゲート45(第1のCMOSNORゲートに相当)には、入力データDinとインバータ44からのスリープ信号SLPとが入力され、NORゲート46(第2のCMOSNORゲートに相当)には、NORゲート45の出力信号(つまりトランジスタQ8のゲート信号)とスリープ信号SLPとが入力されるようになっている。NORゲート45、46の出力信号は、それぞれトランジスタQ8、Q7のゲートに与えられている。なお、NORゲート45、46は、図4に示すようにNチャネル型MOSトランジスタQ14、Q15とPチャネル型MOSトランジスタQ16、Q17とから構成されている。   On the other hand, in the circuit block 38, the input data Din and the sleep signal SLP from the inverter 44 are input to the NOR gate 45 (corresponding to the first CMOS NOR gate), and the NOR gate 46 (corresponding to the second CMOS NOR gate). The output signal of the NOR gate 45 (that is, the gate signal of the transistor Q8) and the sleep signal SLP are inputted. The output signals of the NOR gates 45 and 46 are applied to the gates of the transistors Q8 and Q7, respectively. The NOR gates 45 and 46 are composed of N-channel MOS transistors Q14 and Q15 and P-channel MOS transistors Q16 and Q17 as shown in FIG.

図2は、レベルシフト回路31の構成を示しており、図1と対応する構成部分には同一符号を付している。レベルシフト回路31は、電源電圧Vbの供給を受けて動作する回路ブロック47と、電源電圧Vaの供給を受けて動作する回路ブロック48とから構成されている。回路ブロック47において、入力データDinは、インバータ49、50を介してトランジスタQ7のゲートに与えられるとともに、インバータ49を介してトランジスタQ8のゲートに与えられている。回路ブロック48において、レベル変換回路40の出力信号は、インバータ51、52を縦続に介してデータDoutとして出力されるようになっている。   FIG. 2 shows the configuration of the level shift circuit 31, and the components corresponding to those in FIG. The level shift circuit 31 includes a circuit block 47 that operates by receiving the supply of the power supply voltage Vb, and a circuit block 48 that operates by receiving the supply of the power supply voltage Va. In the circuit block 47, the input data Din is supplied to the gate of the transistor Q7 via the inverters 49 and 50, and is also supplied to the gate of the transistor Q8 via the inverter 49. In the circuit block 48, the output signal of the level conversion circuit 40 is output as data Dout through inverters 51 and 52 in cascade.

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
制御回路28は、端子33を介して接続された外部インターフェース回路からウェイクアップ信号が入力されると、スリープ信号SLPをLレベルにしてIC21をスリープモードから通常動作モードに復帰させる。スリープ信号SLPがLレベルになると、電源回路23は、電池電圧Vbを入力して一定の電源電圧Vaを生成して出力する。IC21には電源電圧Vaと電池電圧Vbとが与えられ、制御回路27と28の間でレベルシフト回路30、31を介してデータの授受が行われる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
When the wake-up signal is input from the external interface circuit connected via the terminal 33, the control circuit 28 sets the sleep signal SLP to L level to return the IC 21 from the sleep mode to the normal operation mode. When the sleep signal SLP becomes L level, the power supply circuit 23 receives the battery voltage Vb, generates a constant power supply voltage Va, and outputs it. The IC 21 is supplied with a power supply voltage Va and a battery voltage Vb, and data is exchanged between the control circuits 27 and 28 via the level shift circuits 30 and 31.

このとき、レベルシフト回路30において、インバータ43、44の出力信号がそれぞれHレベル、Lレベルとなり、NANDゲート41およびNORゲート45、46はインバータとして動作する。入力データDinがLレベル(0V)のとき、トランジスタQ7、Q10がオフ、トランジスタQ8、Q9がオンとなり、回路ブロック39はLレベル(0V)のデータDoutを出力する。一方、入力データDinがHレベル(電圧Va)のとき、トランジスタQ7、Q10がオン、トランジスタQ8、Q9がオフとなり、回路ブロック39はHレベル(電圧Vb)のデータDoutを出力する。レベルシフト回路31の動作も同様となる。   At this time, in the level shift circuit 30, the output signals of the inverters 43 and 44 become H level and L level, respectively, and the NAND gate 41 and the NOR gates 45 and 46 operate as inverters. When the input data Din is at the L level (0 V), the transistors Q7 and Q10 are turned off, the transistors Q8 and Q9 are turned on, and the circuit block 39 outputs the data Dout at the L level (0 V). On the other hand, when the input data Din is at the H level (voltage Va), the transistors Q7 and Q10 are turned on, the transistors Q8 and Q9 are turned off, and the circuit block 39 outputs the data Dout at the H level (voltage Vb). The operation of the level shift circuit 31 is the same.

制御回路27は、データ通信の終了を検出すると、制御回路28に対しスリープ要求信号SLPRQを出力する。制御回路28は、レベルシフト回路30を介してスリープ要求信号SLPRQを入力すると、スリープ信号SLPをHレベルにしてIC21を通常動作モードからスリープモードに移行させる。スリープ信号SLPがHレベルになると、電源回路23は、電源電圧Vaの生成および出力を停止する。   When detecting the end of data communication, the control circuit 27 outputs a sleep request signal SLPRQ to the control circuit 28. When the sleep request signal SLPRQ is input via the level shift circuit 30, the control circuit 28 sets the sleep signal SLP to the H level and causes the IC 21 to shift from the normal operation mode to the sleep mode. When the sleep signal SLP becomes H level, the power supply circuit 23 stops generating and outputting the power supply voltage Va.

このとき、レベルシフト回路30において、インバータ43、44の出力信号がそれぞれLレベル、Hレベルとなる。回路ブロック38のNORゲート45、46は、図4に示す回路構成を備えているため、たとえ電源電圧Vaが遮断されてもトランジスタQ14、Q15がオンとなり、Lレベルの信号を出力することができる。これにより、レベル変換回路40のトランジスタQ7、Q8はともにオフとなり、電源線36からトランジスタQ9、Q7を介してグランド線37に流れる貫通電流および電源線36からトランジスタQ10、Q8を介してグランド線37に流れる貫通電流を阻止することができる。   At this time, in the level shift circuit 30, the output signals of the inverters 43 and 44 become L level and H level, respectively. Since the NOR gates 45 and 46 of the circuit block 38 have the circuit configuration shown in FIG. 4, even if the power supply voltage Va is cut off, the transistors Q14 and Q15 are turned on and an L level signal can be output. . As a result, the transistors Q7 and Q8 of the level conversion circuit 40 are both turned off, the through current flowing from the power supply line 36 to the ground line 37 via the transistors Q9 and Q7, and the ground line 37 from the power supply line 36 via the transistors Q10 and Q8. Can be prevented from flowing through.

このとき、レベル変換回路40の出力はハイインピーダンスとなっており、その出力信号レベルは不定となる。しかしながら、NANDゲート41は、レベル変換回路40の出力状態にかかわらずHレベルに固定された信号を出力するので、回路ブロック39は固定されたLレベル(0V)のデータDoutを出力することができる。なお、レベルシフト回路31においては、回路ブロック48の電源電圧Vaが遮断されるため、レベル変換回路40での貫通電流は発生しない。   At this time, the output of the level conversion circuit 40 has high impedance, and the output signal level is indefinite. However, since the NAND gate 41 outputs a signal fixed to the H level regardless of the output state of the level conversion circuit 40, the circuit block 39 can output the fixed L level (0 V) data Dout. . In the level shift circuit 31, since the power supply voltage Va of the circuit block 48 is cut off, no through current is generated in the level conversion circuit 40.

以上説明したように、本実施形態のIC21はレベルシフト回路30、31を備えているため、制御回路28と入出力インターフェース回路29を電池電圧Vbにより動作させ、データを高速処理する必要のある制御回路27を電源回路23で生成した電源電圧Vaにより動作させることができる。   As described above, since the IC 21 of the present embodiment includes the level shift circuits 30 and 31, the control circuit 28 and the input / output interface circuit 29 are operated by the battery voltage Vb, and the control needs to process data at high speed. The circuit 27 can be operated by the power supply voltage Va generated by the power supply circuit 23.

レベルシフト回路30は、スリープモード中遮断される電源電圧Vaで動作するデータ入力側の回路ブロック38と、常時供給される電池電圧Vbで動作するデータ出力側の回路ブロック39とから構成されている。回路ブロック38は、回路ブロック39に設けられたインバータ43、44から与えられるスリープ信号SLPを入力とするNORゲート45、46を備えており、回路ブロック39は、そのNORゲート45、46の出力信号により制御されるレベル変換回路40を備えている。   The level shift circuit 30 includes a data input side circuit block 38 that operates at the power supply voltage Va that is cut off during the sleep mode, and a data output side circuit block 39 that operates at the battery voltage Vb that is always supplied. . The circuit block 38 includes NOR gates 45 and 46 that receive the sleep signal SLP provided from the inverters 43 and 44 provided in the circuit block 39. The circuit block 39 outputs signals from the NOR gates 45 and 46. The level conversion circuit 40 controlled by the above is provided.

従って、電源電圧Vaの遮断中(スリープモード中)、レベル変換回路40を構成するトランジスタQ7、Q8をともにオフ状態に維持することができ、貫通電流を阻止することができる。また、レベル変換回路40の後段にスリープ信号SLPの反転信号をレベル固定化制御信号とするNANDゲート41を接続したので、レベル変換回路40の出力が定まらなくてもインバータ42内部で貫通電流が流れることがなく、出力データDoutのレベルを固定化することができる。   Therefore, while the power supply voltage Va is shut off (during the sleep mode), both the transistors Q7 and Q8 constituting the level conversion circuit 40 can be maintained in the off state, and a through current can be prevented. Further, since the NAND gate 41 using the inverted signal of the sleep signal SLP as the level fixing control signal is connected to the subsequent stage of the level conversion circuit 40, a through current flows in the inverter 42 even if the output of the level conversion circuit 40 is not determined. In this case, the level of the output data Dout can be fixed.

レベルシフト回路30は、回路ブロック38と39との間に半導体スイッチ回路を備えていないので、電源電圧Va、Vbの大小関係によらず電源線35と36との間で不要な電流パスが生じない。そのため、従来の回路構成に比べ、電池22の寿命を高めることができる。また、レベル変換回路40の基本構成にトランジスタを付加していないので、最小動作可能電圧が上昇するという不都合も生じない。   Since the level shift circuit 30 does not include a semiconductor switch circuit between the circuit blocks 38 and 39, an unnecessary current path is generated between the power supply lines 35 and 36 regardless of the magnitude relationship between the power supply voltages Va and Vb. Absent. Therefore, the life of the battery 22 can be increased compared to the conventional circuit configuration. In addition, since no transistor is added to the basic structure of the level conversion circuit 40, there is no inconvenience that the minimum operable voltage increases.

(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係るレベルシフト回路の構成を示しており、既に説明した図1と同一部分には同一符号を付してある。このレベルシフト回路53は、電源電圧Vbの供給を受けて動作する回路ブロック54において、レベル固定化回路としてラッチ回路55を用いている。ラッチ回路55は、インバータ56(第1のインバータに相当)と、このインバータ56の入出力端子間に逆並列に接続されたインバータ57(第2のインバータに相当)とから構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows the configuration of the level shift circuit according to the second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. The level shift circuit 53 uses a latch circuit 55 as a level fixing circuit in a circuit block 54 that operates upon receiving the supply of the power supply voltage Vb. The latch circuit 55 includes an inverter 56 (corresponding to the first inverter) and an inverter 57 (corresponding to the second inverter) connected in antiparallel between the input and output terminals of the inverter 56.

この構成によれば、通常動作モードからスリープモードに移行して、レベル変換回路40の出力がハイインピーダンスになった場合でも、ラッチ回路55は、スリープモードへの移行直前の保持信号を出力し続けるので、レベルシフト回路53の出力信号が不定状態とならないように固定化することができる。   According to this configuration, even when the normal operation mode is shifted to the sleep mode and the output of the level conversion circuit 40 becomes high impedance, the latch circuit 55 continues to output the holding signal immediately before the shift to the sleep mode. Therefore, the output signal of the level shift circuit 53 can be fixed so as not to be indefinite.

(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
第1、第2の電源は、それぞれ電池、定電圧電源の何れであってもよい。
本発明の信号出力回路は、第2の電源電圧の供給を受けて動作する第2の回路ブロックに設けられていればよく、その回路形態はインバータに限られない。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be modified or expanded as follows, for example.
Each of the first and second power sources may be a battery or a constant voltage power source.
The signal output circuit of the present invention only needs to be provided in the second circuit block that operates by receiving the supply of the second power supply voltage, and the circuit form is not limited to the inverter.

本発明の第1の実施形態を示すレベルシフト回路の構成図1 is a configuration diagram of a level shift circuit showing a first embodiment of the present invention. レベルシフト回路の構成図Configuration diagram of level shift circuit 車載用ICの概略的な機能ブロック構成および当該ICと電源との接続態様を示す図The figure which shows the schematic functional block structure of vehicle-mounted IC, and the connection aspect of the said IC and power supply NORゲートの構成図Configuration diagram of NOR gate 本発明の第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing a second embodiment of the present invention 第1の従来技術を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing the first prior art 第2の従来技術を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing the second prior art

符号の説明Explanation of symbols

22は電池、23は電源回路(定電圧電源回路)、30、53はレベルシフト回路、35は電源線(第1の電源線)、36は電源線(第2の電源線)、37はグランド線、38は回路ブロック(第1の回路ブロック)、39、54は回路ブロック(第2の回路ブロック)、40はレベル変換回路、41はNANDゲート(レベル固定化回路、ゲート回路)、43、44はインバータ(信号出力回路)、45はNORゲート(第1のCMOSNORゲート)、46はNORゲート(第2のCMOSNORゲート)、55はラッチ回路(レベル固定化回路)、56はインバータ(第1のインバータ)、57はインバータ(第2のインバータ)、Q7〜Q10はMOSトランジスタ(第1〜第4のFET)である。   22 is a battery, 23 is a power supply circuit (constant voltage power supply circuit), 30 and 53 are level shift circuits, 35 is a power supply line (first power supply line), 36 is a power supply line (second power supply line), and 37 is ground. 38, a circuit block (first circuit block), 39 and 54 are circuit blocks (second circuit block), 40 is a level conversion circuit, 41 is a NAND gate (level fixing circuit, gate circuit), 43, 44 is an inverter (signal output circuit), 45 is a NOR gate (first CMOS NOR gate), 46 is a NOR gate (second CMOS NOR gate), 55 is a latch circuit (level fixing circuit), and 56 is an inverter (first circuit). , 57 is an inverter (second inverter), and Q7 to Q10 are MOS transistors (first to fourth FETs).

Claims (4)

第1の電源線とグランド線とから第1の電源電圧の供給を受けて動作する第1の回路ブロックと、第2の電源線と前記グランド線とから第2の電源電圧の供給を受けて動作する第2の回路ブロックとが縦続に接続されて構成され、
前記第2の回路ブロックは、
前記グランド線に対しソース接地されたNチャネル型の第1および第2のFETと、前記第2の電源線と前記第1のFETとの間に接続され、ゲートが前記第2のFETのドレインに接続されたPチャネル型の第3のFETと、前記第2の電源線と前記第2のFETとの間に接続され、ゲートが前記第1のFETのドレインに接続されたPチャネル型の第4のFETとからなるレベル変換回路と、
このレベル変換回路から出力される信号レベルを固定化するレベル固定化回路と、
前記第1の電源電圧の給電状態を示す給電状態信号を出力する信号出力回路とを備え、
前記第1の回路ブロックは、
入力信号と前記信号出力回路から出力された給電状態信号とを入力し、前記第2のFETのゲート信号を出力する第1のCMOSNORゲートと、
前記第2のFETのゲート信号と前記信号出力回路から出力された給電状態信号とを入力し、前記第1のFETのゲート信号を出力する第2のCMOSNORゲートとを備えていることを特徴とするレベルシフト回路。
A first circuit block that operates by receiving supply of a first power supply voltage from a first power supply line and a ground line, and supply of a second power supply voltage from a second power supply line and the ground line. The second circuit block that operates is connected in cascade,
The second circuit block includes:
N-channel first and second FETs whose sources are grounded with respect to the ground line, connected between the second power supply line and the first FET, and a gate connected to the drain of the second FET. A P-channel third FET connected to the first FET, and a P-channel type connected between the second power supply line and the second FET and having a gate connected to the drain of the first FET. A level conversion circuit comprising a fourth FET;
A level fixing circuit for fixing the signal level output from the level conversion circuit;
A signal output circuit that outputs a power supply state signal indicating a power supply state of the first power supply voltage,
The first circuit block includes:
A first CMOS NOR gate that inputs an input signal and a power supply state signal output from the signal output circuit and outputs a gate signal of the second FET;
And a second CMOS NOR gate that inputs a gate signal of the second FET and a power supply state signal output from the signal output circuit and outputs a gate signal of the first FET. Level shift circuit.
前記レベル固定化回路は、前記信号出力回路から出力される給電状態信号と前記レベル変換回路から出力される信号とを入力とするゲート回路により構成されていることを特徴とする請求項1記載のレベルシフト回路。   2. The level fixing circuit includes a gate circuit that receives a power supply state signal output from the signal output circuit and a signal output from the level conversion circuit. Level shift circuit. 前記レベル固定化回路は、前記レベル変換回路から出力される信号を入力とする第1のインバータとこの第1のインバータの入出力端子間に逆並列に接続された第2のインバータとからなるラッチ回路により構成されていることを特徴とする請求項1記載のレベルシフト回路。   The level fixing circuit includes a first inverter having a signal output from the level conversion circuit as an input and a second inverter connected in antiparallel between the input and output terminals of the first inverter. 2. The level shift circuit according to claim 1, comprising a circuit. 前記第1の電源電圧は、前記給電状態信号に対応して電圧出力を停止する定電圧電源回路から供給され、前記第2の電源電圧は、電池から供給されることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のレベルシフト回路。

2. The first power supply voltage is supplied from a constant voltage power supply circuit that stops voltage output in response to the power supply state signal, and the second power supply voltage is supplied from a battery. 4. The level shift circuit according to any one of 3 to 3.

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