JP2009188496A - Level shifter circuit and semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1電源電圧系の信号をそれとは異なる第2電源電圧系の信号にシフトするためのレベルシフタ回路、及びそれを含む半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a level shifter circuit for shifting a signal of a first power supply voltage system to a signal of a second power supply voltage system different therefrom, and a semiconductor integrated circuit including the level shifter circuit.
半導体集積回路において、例えば低電圧電源側のロジック回路から高電圧電源側のロジック回路に信号を送るとき、それらを直接接続してしまうと低電圧電源側のハイレベル信号の到達電位は、高電圧電源側の電源電位より低いために不都合を生ずることがある。例えばCMOSロジック回路などでは信号の受け取り側である高電圧電源側のpチャネル型MOSトランジスタが十分にオフせず、ロジック回路の動作はしても貫通電流が流れたり、ときにはロジック回路動作までもが不安定になる場合がある。そこで、電源電圧の異なるロジック回路を接続する場合には、第1電源電圧系の信号をそれとは異なる第2電源電圧系の信号にシフトするためのレベルシフタ回路が設けられる。レベルシフタ回路について記載された文献の例として、特許文献1を挙げることができる。 In a semiconductor integrated circuit, for example, when a signal is sent from a logic circuit on the low voltage power supply side to a logic circuit on the high voltage power supply side, if they are directly connected, the arrival potential of the high level signal on the low voltage power supply side Since it is lower than the power supply potential on the power supply side, inconvenience may occur. For example, in a CMOS logic circuit or the like, the p-channel MOS transistor on the high voltage power supply side that is the signal receiving side is not sufficiently turned off, and even if the logic circuit operates, a through current flows, sometimes even the logic circuit operation May become unstable. Therefore, when connecting logic circuits having different power supply voltages, a level shifter circuit is provided for shifting the first power supply voltage system signal to a second power supply voltage system signal different from the first power supply voltage system signal. As an example of a document describing a level shifter circuit, Patent Document 1 can be cited.
半導体集積回路の一例とされるマイクロコンピュータにおいては、外部から取り込まれた外部電源電圧VCCを降圧して内部電源電圧VDDを生成するための電源回路が設けられ、この電源回路で生成された内部電源電圧が、マイクロコンピュータ内の各種論理回路にそれらの動作用電源電圧として供給される。そしてそのようなマイクロコンピュータのI/O(インプット/アウトプット)回路には、内部電源電圧VDD系の信号をそれとは異なる外部電源電圧VCCの信号にシフトするためのレベルシフタ回路が設けられ、このレベルシフタ回路を介して各種信号の外部出力が行われるようになっている。そのようなレベルシフタ回路においては、内部電源電圧VDD系の電源遮断、若しくは電圧降下の際に、外部電源電圧VCC系からの貫通電流を防止するため、イネーブル信号による動作制御が行われる。すなわち、レベルシフタ回路においては、イネーブル信号がアサートされている場合にのみ入力信号のレベルシフトが行われ、内部電源電圧VDD系の電源遮断、若しくは電圧降下によりイネーブル信号がネゲートされた場合には、所定トランジスタがオフ状態とされることでDCパスの形成が回避される。そして、内部電源電圧VDD系が復帰された場合には、再びイネーブル信号がアサートされることで、入力信号のレベルシフトが可能とされる。しかしながら、そのようなレベルシフタ回路の動作について本願発明者が検討したところ、イネーブル信号がネゲート状態からアサート状態に遷移される際に、レベルシフタ回路の出力端子にパルス性の不所望な電位変化(ノイズ)が現れ、それが上記マイクロコンピュータが適用されたシステムの誤動作を招来する虞のあることが見いだされた。 In a microcomputer as an example of a semiconductor integrated circuit, a power supply circuit for stepping down an external power supply voltage VCC taken from outside and generating an internal power supply voltage VDD is provided, and an internal power supply generated by the power supply circuit is provided. The voltage is supplied to the various logic circuits in the microcomputer as their operating power supply voltages. Such an I / O (input / output) circuit of the microcomputer is provided with a level shifter circuit for shifting the signal of the internal power supply voltage VDD system to a signal of the external power supply voltage VCC different from that. Various signals are externally output through a circuit. In such a level shifter circuit, operation control by an enable signal is performed in order to prevent a through current from the external power supply voltage VCC system when the power supply of the internal power supply voltage VDD system is cut off or a voltage drop occurs. That is, in the level shifter circuit, the level shift of the input signal is performed only when the enable signal is asserted, and when the enable signal is negated due to power supply interruption of the internal power supply voltage VDD system or a voltage drop, a predetermined signal is obtained. The formation of a DC path is avoided by turning off the transistor. When the internal power supply voltage VDD system is restored, the enable signal is asserted again, thereby enabling the level shift of the input signal. However, the inventors of the present invention have examined the operation of such a level shifter circuit. As a result, when the enable signal is changed from the negated state to the asserted state, an undesired potential change (noise) having a pulse characteristic at the output terminal of the level shifter circuit. It has been found that this may lead to malfunction of a system to which the microcomputer is applied.
本発明の目的は、レベルシフタ回路の出力端子に生ずるパルス性の不所望な電位変化を抑制するための技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for suppressing an undesired potential change in pulse characteristics that occurs at an output terminal of a level shifter circuit.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。 A representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、レベルシフタ回路は、レベルシフト部と、その出力信号を、イネーブル信号のアサートに呼応して外部出力するための出力部とを含む。上記レベルシフト部は、上記イネーブル信号のアサートタイミングよりも遅いタイミングで論理レベルが確定される出力ノードを含み、上記出力部は、上記イネーブル信号がアサートされた状態で、上記出力ノードの論理レベルに応じて上記出力部の出力論理を確定するための能動素子を含む。上記イネーブル信号がアサートされるタイミングよりも遅いタイミングで上記出力部の出力論理が確定されることで、パルス性の不所望な電位変化(ノイズ)を生じないようにする。 That is, the level shifter circuit includes a level shift unit and an output unit for outputting the output signal to the outside in response to the assertion of the enable signal. The level shift unit includes an output node whose logical level is determined at a timing later than the assert timing of the enable signal, and the output unit is set to the logical level of the output node in a state where the enable signal is asserted. Accordingly, an active element for determining the output logic of the output unit is included. The output logic of the output unit is determined at a timing later than the timing at which the enable signal is asserted, so that an undesired potential change (noise) with pulse characteristics is prevented.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、レベルシフタ回路の出力端子に生ずるパルス性の不所望な電位変化を抑制することができる。 That is, it is possible to suppress an undesired pulse-like potential change that occurs at the output terminal of the level shifter circuit.
1.代表的な実施の形態
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. Representative Embodiment First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. The reference numerals of the drawings referred to with parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.
〔1〕本発明の代表的な実施の形態に係るレベルシフタ回路(30)は、第1電源電圧(VDD)系の信号をそれとは異なる第2電源電圧(VCC)系の信号にシフト可能なレベルシフト部(201)と、上記レベルシフト部の出力信号を、イネーブル信号(IEN)のアサートに呼応して外部出力するための出力部(202)とを含む。上記レベルシフト部(201)は、上記イネーブル信号のアサートタイミングよりも遅いタイミングで論理レベルが確定される出力ノード(ITX)を含み、上記出力部(202)は、上記イネーブル信号がアサートされた状態で、上記出力ノードの論理レベルに応じて上記出力部の出力論理を確定するための能動素子(Q11,Q13)を含む。 [1] The level shifter circuit (30) according to the representative embodiment of the present invention is a level capable of shifting a first power supply voltage (VDD) signal to a second power supply voltage (VCC) signal different from the first power supply voltage (VDD) signal. A shift unit (201) and an output unit (202) for externally outputting the output signal of the level shift unit in response to the assertion of the enable signal (IEN) are included. The level shift unit (201) includes an output node (ITX) whose logic level is determined at a timing later than the assert timing of the enable signal, and the output unit (202) is in a state where the enable signal is asserted. Thus, active elements (Q11, Q13) for determining the output logic of the output unit according to the logic level of the output node are included.
上記の構成によれば、イネーブル信号がネゲート状態からアサート状態に遷移される際に、上記ノードの論理レベルは、上記イネーブル信号のアサートタイミングよりも遅れて確定する。しかしながら、そのようなノードの論理レベルに応じて上記出力部の出力論理を確定するための能動素子が設けられているため、上記イネーブル信号がアサートされるタイミングよりも遅いタイミングで上記出力部の出力論理が確定され、上記イネーブル信号の論理変化が出力部の出力側に伝達されない。それにより上記出力部の出力信号には、パルス性の不所望な電位変化(ノイズ)は生じない。 According to the above configuration, when the enable signal transits from the negated state to the asserted state, the logic level of the node is determined later than the assert timing of the enable signal. However, since an active element for determining the output logic of the output unit according to the logic level of such a node is provided, the output of the output unit is delayed at a timing later than the timing at which the enable signal is asserted. The logic is determined, and the logic change of the enable signal is not transmitted to the output side of the output unit. Thereby, an undesired pulse-like potential change (noise) does not occur in the output signal of the output section.
〔2〕上記レベルシフト部は次のように構成することができる。 [2] The level shift unit can be configured as follows.
上記第2電源電圧系の高電位側電源に結合され、上記イネーブル信号のアサートに呼応して導通される第1トランジスタ(Q1)と、上記第1トランジスタに結合された第2トランジスタ(Q2)とを設ける。上記第2トランジスタに直列接続された第3トランジスタ(Q3)と、上記第3トランジスタに直列接続された第4トランジスタ(Q4)とを設ける。上記第4トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第5トランジスタ(Q5)と、上記第1トランジスタに結合された第6トランジスタ(Q6)とを設ける。上記第6トランジスタに直列接続された第7トランジスタ(Q7)と、上記第7トランジスタに直列接続された第8トランジスタ(Q8)とを設ける。上記第8トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第9トランジスタ(Q9)を設ける。上記第4トランジスタ(Q4)のゲート電極と上記第5トランジスタ(Q5)のゲート電極には、上記第1電源電圧系の第1信号(IT)が伝達される。上記第8トランジスタ(Q8)のゲート電極と上記第9トランジスタ(Q9)のゲート電極には、上記第1信号とは相補レベルの第2信号(IB)が伝達される。上記第4トランジスタ(Q4)と上記第5トランジスタ(Q5)とが直列接続されたノード(ITX)の信号が上記第6トランジスタ(Q6)のゲート電極に伝達される。上記第8トランジスタ(Q8)と上記第9トランジスタ(Q9)とが直列接続されたノードの信号が上記第2トランジスタ(Q2)のゲート電極に伝達される。 A first transistor (Q1) coupled to a high-potential-side power supply of the second power supply voltage system and rendered conductive in response to assertion of the enable signal; and a second transistor (Q2) coupled to the first transistor; Is provided. A third transistor (Q3) connected in series to the second transistor and a fourth transistor (Q4) connected in series to the third transistor are provided. A fifth transistor (Q5) connected in series to the fourth transistor and connected to the low-potential side power supply of the second power supply voltage system, and a sixth transistor (Q6) coupled to the first transistor. Provide. A seventh transistor (Q7) connected in series to the sixth transistor and an eighth transistor (Q8) connected in series to the seventh transistor are provided. A ninth transistor (Q9) connected in series to the eighth transistor and connected to the low potential side power supply of the second power supply voltage system is provided. The first signal (IT) of the first power supply voltage system is transmitted to the gate electrode of the fourth transistor (Q4) and the gate electrode of the fifth transistor (Q5). A second signal (IB) having a level complementary to the first signal is transmitted to the gate electrode of the eighth transistor (Q8) and the gate electrode of the ninth transistor (Q9). A signal at a node (ITX) in which the fourth transistor (Q4) and the fifth transistor (Q5) are connected in series is transmitted to the gate electrode of the sixth transistor (Q6). A signal at a node where the eighth transistor (Q8) and the ninth transistor (Q9) are connected in series is transmitted to the gate electrode of the second transistor (Q2).
上記出力部(202)は次のように構成することができる。 The output unit (202) can be configured as follows.
第2電源電圧系の高電位側電源に結合された第10トランジスタと、上記第10トランジスタに並列接続された第11トランジスタ(Q11)とを設ける。上記第10トランジスタと上記第11トランジスタとに結合された第12トランジスタ(Q12)と、上記第12トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に結合された第13トランジスタ(Q13)とを設ける。上記第10トランジスタ(Q10)のゲート電極と上記第12トランジスタ(Q12)のゲート電極には、上記イネーブル信号が論理反転されて供給される。上記第11トランジスタ(Q11)のゲート電極と上記第13トランジスタ(Q13)のゲート電極には、上記第4トランジスタ(Q4)と上記第5トランジスタ(Q5)とが直列接続されたノードの信号が伝達可能にされる。上記出力ノードは、上記第4トランジスタ(Q4)と上記第5トランジスタ(Q5)とが直列接続されたノードとされる。上記能動素子は、上記第11トランジスタ(Q11)と上記第13トランジスタ(Q13)とされる。 A tenth transistor coupled to the high potential side power supply of the second power supply voltage system and an eleventh transistor (Q11) connected in parallel to the tenth transistor are provided. A twelfth transistor (Q12) coupled to the tenth transistor and the eleventh transistor, and a thirteenth transistor coupled in series to the twelfth transistor and coupled to the low-potential side power source of the second power source voltage system. A transistor (Q13) is provided. The enable signal is logically inverted and supplied to the gate electrode of the tenth transistor (Q10) and the gate electrode of the twelfth transistor (Q12). A signal of a node in which the fourth transistor (Q4) and the fifth transistor (Q5) are connected in series is transmitted to the gate electrode of the eleventh transistor (Q11) and the gate electrode of the thirteenth transistor (Q13). Made possible. The output node is a node in which the fourth transistor (Q4) and the fifth transistor (Q5) are connected in series. The active elements are the eleventh transistor (Q11) and the thirteenth transistor (Q13).
〔3〕別の観点によれば、上記レベルシフタ回路(30)は次のように構成することができる。 [3] From another viewpoint, the level shifter circuit (30) can be configured as follows.
上記第2電源電圧系の高電位側電源に接続された第1トランジスタ(Q21)と、上記第1トランジスタに直列接続された第2トランジスタ(Q22)とを設ける。上記第2トランジスタに直列接続された第3トランジスタ(Q23)と、上記第3トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に結合された第4トランジスタ(Q24)とを設ける。上記第4トランジスタに並列接続された第5トランジスタ(Q25)と、上記第2電源電圧系の高電位側電源に接続された第6トランジスタ(Q26)とを設ける。上記第6トランジスタに直列接続された第7トランジスタ(Q27)と、上記第7トランジスタに直列接続された第8トランジスタ(Q28)とを設ける。上記第8トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に結合された第9トランジスタ(Q29)を設ける。上記第3トランジスタ(Q23)のゲート電極と上記第4トランジスタ(Q24)のゲート電極には、上記第1電源電圧(VDD)系の第1信号(IT)が伝達される。上記第8トランジスタ(Q28)のゲート電極と上記第9トランジスタ(Q29)のゲート電極には、上記第1信号とは相補レベルの第2信号(IB)が伝達される。上記第3トランジスタ(Q23)と上記第4トランジスタ(Q24)とが直列接続されたノードの信号が上記第6トランジスタ(Q26)のゲート電極に伝達される。上記第8トランジスタ(Q28)と上記第9トランジスタとが直列接続されたノードの信号が上記第1トランジスタのゲート電極に伝達される。上記第2トランジスタ、上記第5トランジスタ、及び上記第7トランジスタは、上記イネーブル信号のアサートに呼応して導通可能にされる。上記第3トランジスタ(Q23)と上記第4トランジスタ(Q24)とが直列接続されたノード(ITX)の論理に基づいて上記第2電源電圧系の信号出力が可能にされる。 A first transistor (Q21) connected to the high potential side power supply of the second power supply voltage system and a second transistor (Q22) connected in series to the first transistor are provided. A third transistor (Q23) connected in series to the second transistor; a fourth transistor (Q24) connected in series to the third transistor and coupled to the low-potential side power supply of the second power supply voltage system; Is provided. A fifth transistor (Q25) connected in parallel to the fourth transistor and a sixth transistor (Q26) connected to the high potential side power supply of the second power supply voltage system are provided. A seventh transistor (Q27) connected in series to the sixth transistor and an eighth transistor (Q28) connected in series to the seventh transistor are provided. A ninth transistor (Q29) connected in series to the eighth transistor and coupled to the low potential side power supply of the second power supply voltage system is provided. The first signal (IT) of the first power supply voltage (VDD) system is transmitted to the gate electrode of the third transistor (Q23) and the gate electrode of the fourth transistor (Q24). A second signal (IB) having a level complementary to the first signal is transmitted to the gate electrode of the eighth transistor (Q28) and the gate electrode of the ninth transistor (Q29). A signal at a node where the third transistor (Q23) and the fourth transistor (Q24) are connected in series is transmitted to the gate electrode of the sixth transistor (Q26). A signal at a node where the eighth transistor (Q28) and the ninth transistor are connected in series is transmitted to the gate electrode of the first transistor. The second transistor, the fifth transistor, and the seventh transistor are rendered conductive in response to the assertion of the enable signal. Based on the logic of a node (ITX) in which the third transistor (Q23) and the fourth transistor (Q24) are connected in series, signal output of the second power supply voltage system is enabled.
〔4〕さらに別の観点によれば、上記レベルシフタ回路(30)は、上記第2電源電圧系の高電位側電源に結合された第1トランジスタ(Q41)と、上記第1トランジスタに結合された第2トランジスタ(Q42)とを設ける。上記第2トランジスタに直列接続された第3トランジスタ(Q43)と、上記第3トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第4トランジスタ(Q44)とを設ける。上記第4トランジスタに並列接続された第5トランジスタ(Q45)と、上記第1トランジスタに結合された第6トランジスタ(Q46)と、を設ける。上記第6トランジスタに直列接続された第7トランジスタ(Q47)と、上記第7トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第8トランジスタ(Q48)とを設ける。上記第3トランジスタ(Q43)のゲート電極と上記第4トランジスタ(Q44)のゲート電極には、上記第1電源電圧系の第1信号が伝達される。上記第7トランジスタ(Q47)のゲート電極と上記第8トランジスタ(Q48)のゲート電極には、上記第1信号とは相補レベルの第2信号が伝達される。上記第3トランジスタ(Q43)と上記第4トランジスタ(Q44)とが直列接続されたノードの信号が上記第6トランジスタ(Q46)のゲート電極に伝達される。上記第7トランジスタ(Q47)と上記第8トランジスタ(Q48)とが直列接続されたノードの信号が上記第2トランジスタ(Q42)のゲート電極に伝達される。上記第1トランジスタ(Q41)及び上記第5トランジスタ(Q45)は、上記イネーブル信号のアサートに呼応して導通可能にされる。上記第3トランジスタ(Q23)と上記第4トランジスタ(Q24)とが直列接続されたノード(ITX)の論理に基づいて上記第2電源電圧系の信号出力が可能にされる。 [4] According to still another aspect, the level shifter circuit (30) includes a first transistor (Q41) coupled to a high-potential side power supply of the second power supply voltage system, and a first transistor (Q41) coupled to the first transistor. A second transistor (Q42) is provided. A third transistor (Q43) connected in series to the second transistor; a fourth transistor (Q44) connected in series to the third transistor and connected to the low-potential side power supply of the second power supply voltage system; Is provided. A fifth transistor (Q45) connected in parallel to the fourth transistor and a sixth transistor (Q46) coupled to the first transistor are provided. A seventh transistor (Q47) connected in series to the sixth transistor; an eighth transistor (Q48) connected in series to the seventh transistor and connected to the low-potential side power supply of the second power supply voltage system; Is provided. The first signal of the first power supply voltage system is transmitted to the gate electrode of the third transistor (Q43) and the gate electrode of the fourth transistor (Q44). A second signal having a level complementary to the first signal is transmitted to the gate electrode of the seventh transistor (Q47) and the gate electrode of the eighth transistor (Q48). A signal at a node where the third transistor (Q43) and the fourth transistor (Q44) are connected in series is transmitted to the gate electrode of the sixth transistor (Q46). A signal at a node where the seventh transistor (Q47) and the eighth transistor (Q48) are connected in series is transmitted to the gate electrode of the second transistor (Q42). The first transistor (Q41) and the fifth transistor (Q45) are rendered conductive in response to the assertion of the enable signal. Based on the logic of a node (ITX) in which the third transistor (Q23) and the fourth transistor (Q24) are connected in series, signal output of the second power supply voltage system is enabled.
〔5〕外部から供給された電源電圧を降圧することで内部電源電圧を形成可能な電源回路(18)と、上記内部電源電圧が供給されることで動作可能な内部論理回路(19〜23)と、上記内部論理回路と外部との間で信号の入出力を可能とするI/O回路(10)とを含んで半導体集積回路を形成することができる。このとき、上記I/O回路(10)は、上記内部論理回路から出力された信号の外部出力を可能とする出力回路(30)を含んで構成し、この出力回路(30)には、上記〔1〕乃至〔4〕に記載されたレベルシフタ回路を用いることができる。 [5] A power supply circuit (18) capable of forming an internal power supply voltage by stepping down a power supply voltage supplied from the outside, and an internal logic circuit (19-23) operable by being supplied with the internal power supply voltage And an I / O circuit (10) that enables input / output of signals between the internal logic circuit and the outside, a semiconductor integrated circuit can be formed. At this time, the I / O circuit (10) includes an output circuit (30) that enables external output of the signal output from the internal logic circuit, and the output circuit (30) includes the output circuit (30). The level shifter circuit described in [1] to [4] can be used.
2.実施の形態の説明
次に、実施の形態について更に詳述する。
2. Next, the embodiment will be described in more detail.
<実施の形態1>
図4には、本発明にかかる半導体集積回路の一例とされるマイクロコンピュータが示される。このマイクロコンピュータ(マイクロプロセッサ、データプロセッサ、あるいはデータ処理装置などと称されることもある)100は、特に制限されないが、公知の半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。マイクロコンピュータ100の縁辺部にはI/O回路10が設けられる。I/O回路10は、外部電源電圧VCCが供給されるVCC領域10Aと、外部アナログ系電源電圧AVCCが供給されるAVCC領域10Bとを含む。外部電源電圧VCCは、上記VCC領域10Aを介して内部回路11に伝達され、外部アナログ系電源電圧AVCCは、上記AVCC領域10Bを介して内部回路11に伝達される。上記内部回路11は、特に制限されないが、プログラムなどが格納されたフラッシュメモリ(FLASH)12、デジタル信号をアナログ信号に変換するためのデジタル・アナログ・コンバータ(DAC)16、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル・コンバータ(ADC)17、外部電源電圧VCCを入力し内部回路11における各部の動作用電源電圧(VDD)を生成するための電源回路18、及び内部電源電圧VDDが供給されるVDD領域13を含んで成る。上記VDD領域13には、論理演算のための論理回路(LOGIC)19,22、演算処理のためのプログラムを実行する中央処理装置(CPU)20、上記CPU20に対する割り込み要求を処理するためのコントローラ(CTL)、及び上記CPU20による演算処理の作業領域などに使用されるランダム・アクセス・メモリ(RAM)23を含む。上記I/O回路10は、外部との間で各種信号のやり取りを可能とする多数のI/Oセルを含む。一つのI/Oセルは、外部信号をマイクロコンピュータ100内に取り込むための入力回路と、マイクロコンピュータ100の内部信号の外部出力を可能とする出力回路とを含む。
<Embodiment 1>
FIG. 4 shows a microcomputer as an example of a semiconductor integrated circuit according to the present invention. The microcomputer (sometimes referred to as a microprocessor, a data processor, or a data processing device) 100 is not particularly limited, but is a single semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique. Formed. An I /
図1には、一つのI/Oセルにおける出力回路の構成例が示される。 FIG. 1 shows a configuration example of an output circuit in one I / O cell.
図1に示される出力回路30は、バッファ31,36、インバータ32,33,35、及びレベルシフタ回路34を含む。レベルシフタ回路34は、内部電源電圧(VDD)系の信号をそれとは異なる外部電源電圧(VCC)系の信号にシフトする機能を有する。特に制限されないが、VDD=1.5Vとされ、VCC=3.3Vとされ、低電位側電源(接地電位)VSS=0Vとされる。上記バッファ31及び上記インバータ32は、VDD系30Aに属し、上記インバータ33,35、及びバッファ36はVCC系30Bに属する。入力信号INは、バッファ31やインバータ32を介してレベルシフタ回路34に供給される。バッファ31を介してそのままレベルシフタ回路34に供給される信号はIBとされ、インバータ32を介してレベルシフタ回路34に供給される信号はITとされる。また、レベルシフタ回路34にはイネーブル信号IENと、それがインバータ33で論理反転された信号IEが供給される。レベルシフタ回路34の出力信号Zはインバータ35で論理反転されてから後段のバッファを介して外部出力(OUT)される。
The
図2には、上記レベルシフタ回路34の構成例が示される。
FIG. 2 shows a configuration example of the
レベルシフタ回路34は、内部電源電圧系の信号をそれとは異なる外部電源電圧系の信号にシフト可能なレベルシフト部201と、上記レベルシフト部201の出力信号を、イネーブル信号IENがアサートされることにより外部出力するための出力部202とを含む。イネーブル信号IENは、マイクロコンピュータのリセット信号に基づいて形成される。マイクロコンピュータのリセット状態ではイネーブル信号IENはハイ(H)レベルにネゲートされ、上記リセットが解除されることで、上記イネーブル信号がロー(L)レベルにアサートされる。
The
上記レベルシフト部201は次のように構成される。
The
外部電源電圧系の高電位側電源(VCC)に結合され、上記イネーブル信号がアサートされることで導通されるpチャネル型MOSトランジスタQ1と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ1に結合されたpチャネル型MOSトランジスタQ2とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ2に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ3と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ3に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ4とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ4に直列接続されるとともに、外部電源電圧系の低電位側電源(VSS)に接続されたnチャネル型MOSトランジスタQ5と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ1に結合されたpチャネル型MOSトランジスタQ6とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ6に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ7と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ7に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ8とが設けられる。そして、上記pチャネル型MOSトランジスタQ8に直列接続されるとともに、上記外部電源電圧系の低電位側電源に接続されたnチャネル型MOSトランジスタQ9が設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ4のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ5のゲート電極には、上記内部電源電圧系の第1信号が伝達される。上記pチャネル型MOSトランジスタQ8のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ9のゲート電極には、上記第1信号とは相補レベルの第2信号が伝達される。上記pチャネル型MOSトランジスタQ4と上記nチャネル型MOSトランジスタQ5とが直列接続されたノードの信号が上記pチャネル型MOSトランジスタQ6のゲート電極に伝達される。上記pチャネル型MOSトランジスタQ8と上記nチャネル型MOSトランジスタQ9とが直列接続されたノードの信号が上記pチャネル型MOSトランジスタQ2のゲート電極に伝達される。 A p-channel MOS transistor Q1 coupled to a high-potential-side power supply (VCC) of an external power supply voltage system and rendered conductive when the enable signal is asserted, and a p-channel type coupled to the p-channel MOS transistor Q1 MOS transistor Q2 is provided. A p-channel MOS transistor Q3 connected in series to the p-channel MOS transistor Q2 and a p-channel MOS transistor Q4 connected in series to the p-channel MOS transistor Q3 are provided. An n-channel MOS transistor Q5 connected in series to the p-channel MOS transistor Q4 and connected to the low-potential-side power supply (VSS) of the external power supply voltage system, and a p-coupled to the p-channel MOS transistor Q1 A channel type MOS transistor Q6 is provided. A p-channel MOS transistor Q7 connected in series to the p-channel MOS transistor Q6 and a p-channel MOS transistor Q8 connected in series to the p-channel MOS transistor Q7 are provided. An n-channel MOS transistor Q9 connected in series to the p-channel MOS transistor Q8 and connected to the low-potential-side power supply of the external power supply voltage system is provided. The first signal of the internal power supply voltage system is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q4 and the gate electrode of the n-channel MOS transistor Q5. A second signal complementary to the first signal is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q8 and the gate electrode of the n-channel MOS transistor Q9. A signal at a node where the p-channel MOS transistor Q4 and the n-channel MOS transistor Q5 are connected in series is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q6. A signal at a node where the p-channel MOS transistor Q8 and the n-channel MOS transistor Q9 are connected in series is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q2.
上記出力部202は、基本的には2入力のナンド論理を得るNAND回路とされ、以下のように構成される。
The
外部電源電圧系の高電位側電源(VCC)が供給されるpチャネル型MOSトランジスタQ10と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ10に並列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ11とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ10と上記pチャネル型MOSトランジスタQ11とに結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ12と、上記nチャネル型MOSトランジスタQ12に直列接続されるとともに、上記外部電源電圧系の低電位側電源に結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ13とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ10のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ12のゲート電極には、上記イネーブル信号IENが論理反転された信号IEが供給される。上記pチャネル型MOSトランジスタQ11のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ13のゲート電極には、上記pチャネル型MOSトランジスタQ4と上記nチャネル型MOSトランジスタQ5とが直列接続されたノードITXの信号が伝達可能にされる。これにより、出力部202では、上記イネーブル信号IENが論理反転された信号IEと、上記ノードITXの信号とのナンド論理が得られる。
A p-channel MOS transistor Q10 to which a high potential side power supply (VCC) of the external power supply voltage system is supplied, and a p-channel MOS transistor Q11 connected in parallel to the p-channel MOS transistor Q10 are provided. An n-channel MOS transistor Q12 coupled to the p-channel MOS transistor Q10 and the p-channel MOS transistor Q11 is connected in series to the n-channel MOS transistor Q12 and has a low potential of the external power supply voltage system. An n-channel MOS transistor Q13 coupled to the side power supply is provided. A signal IE obtained by logically inverting the enable signal IEN is supplied to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q10 and the gate electrode of the n-channel MOS transistor Q12. A signal of a node ITX in which the p-channel MOS transistor Q4 and the n-channel MOS transistor Q5 are connected in series is connected to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q11 and the gate electrode of the n-channel MOS transistor Q13. Be able to communicate. As a result, the
ここで、本発明における出力ノードは、上記pチャネル型MOSトランジスタQ4と上記nチャネル型MOSトランジスタQ5とが直列接続されたノードとされる。また、本発明における能動素子は、上記pチャネル型MOSトランジスタQ11と上記nチャネル型MOSトランジスタQ13とされる。 Here, the output node in the present invention is a node in which the p-channel MOS transistor Q4 and the n-channel MOS transistor Q5 are connected in series. The active elements in the present invention are the p-channel MOS transistor Q11 and the n-channel MOS transistor Q13.
図3には、図2に示される構成例における主要部の動作波形が示される。図3(A)は、入力信号INがハイ(H)レベルの場合であり、図3(B)は入力信号INがロー(L)レベルの場合である。 FIG. 3 shows operation waveforms of main parts in the configuration example shown in FIG. 3A shows a case where the input signal IN is at a high (H) level, and FIG. 3B shows a case where the input signal IN is at a low (L) level.
内部電源電圧VDD系の電源遮断、若しくは電圧降下の際に、外部電源電圧VCC系からの貫通電流を防止するため、イネーブル信号IENによる制御が行われる。例えば、イネーブル信号IENがHレベルにネゲートされ、信号IEがLレベルにアサートされることによって、pチャネル型MOSトランジスタQ1,nチャネル型MOSトランジスタQ12がオフ状態にされ、pチャネル型MOSトランジスタQ10がオン状態にされるため、レベルシフタ回路34におけるDCパスの形成が排除される。これにより、外部電源電圧VCC系からの貫通電流が防止される。そして、内部電源電圧VDD系が復帰された場合には、イネーブル信号IENがLレベルにアサートされる。入力信号INがHレベルのとき、ITがLレベルとされ、IBがHレベルとされ、ノードITXがHレベルとされ、出力信号ZがLレベルとされ、出力信号OUTがHレベルとされる。入力信号INがLレベルのとき、ITがHレベルとされ、IBがLレベルとされ、ノードITXがLレベルとされ、出力信号ZがHレベルとされ、出力信号OUTがLレベルとされる。
In order to prevent a through current from the external power supply voltage VCC system when the power supply of the internal power supply voltage VDD system is cut off or a voltage drop, control by the enable signal IEN is performed. For example, when the enable signal IEN is negated to H level and the signal IE is asserted to L level, the p-channel MOS transistor Q1 and the n-channel MOS transistor Q12 are turned off, and the p-channel MOS transistor Q10 is turned off. Since it is turned on, the formation of a DC path in the
図7には、図2に示されるレベルシフタ回路の比較対象とされる構成例が示される。 FIG. 7 shows a configuration example to be compared with the level shifter circuit shown in FIG.
図7において、出力部202は、pチャネル型MOSトランジスタQ20,Q21、nチャネル型MOSトランジスタQ22,Q23を含む。上記pチャネル型MOSトランジスタQ20,Q21は互いに直列接続され、上記nチャネル型MOSトランジスタQ22,Q23は互いに並列接続されることで、NOR回路が形成される。そして、pチャネル型MOSトランジスタQ21のゲート電極と、nチャネル型MOSトランジスタQ22のゲート電極には、イネーブル信号IENが供給され、pチャネル型MOSトランジスタQ20のゲート電極と、nチャネル型MOSトランジスタQ23のゲート電極には、pチャネル型MOSトランジスタQ4とnチャネル型MOSトランジスタQ5とが直列接続されたノードITXの信号が伝達されるようになっている。
In FIG. 7,
図8には、図7に示される構成例における主要部の動作波形が示される。図8(A)は、入力信号INがハイ(H)レベルの場合であり、図8(B)は入力信号INがロー(L)レベルの場合である。 FIG. 8 shows operation waveforms of main parts in the configuration example shown in FIG. FIG. 8A shows a case where the input signal IN is at a high (H) level, and FIG. 8B shows a case where the input signal IN is at a low (L) level.
マイクロコンピュータ100のリセット状態の際に、イネーブル信号IENがネゲートされることによって、レベルシフタ回路におけるDCパスの形成が排除される。これにより、外部電源電圧VCC系からの貫通電流が防止される。そして、内部電源電圧VDD系が復帰された場合にはリセットが解除され、イネーブル信号IENがアサートされる。しかしながら、リセット解除時において、入力信号INがLレベルの場合には、図8(B)に示されるように、イネーブル信号IENがHレベルからLレベルにアサートされるタイミングに比べて、pチャネル型MOSトランジスタQ4とnチャネル型MOSトランジスタQ5とが直列接続されたノードITXの立ち上がりのほうが遅いため、レベルシフタ回路の出力端子には、上記イネーブル信号IENの論理変化に起因するパルス性の不所望な電位変化(ノイズ)801が現れる。この電位変化801は、上記マイクロコンピュータ100が適用されたシステムの誤動作を招来するおそれがある。
When the
これに対して、図2に示される構成では、上記出力部202において、上記イネーブル信号IENがアサートされた状態で、上記ノードITXの論理レベルに応じて上記出力部202の出力信号Zの論理を確定するためのpチャネル型MOSトランジスタQ11、nチャネル型MOSトランジスタQ13が設けられているため、上記イネーブル信号IENがアサートされるタイミングよりも遅いタイミングで出力部202の出力信号Zの論理が確定される。このため、イネーブル信号IENの論理変化は、上記ノードITXのLレベルによって出力信号Zに反映されずに済む。この結果、出力OUTには、図8に示されるようなパルス性の不所望な電位変化(ノイズ)801は生じない。
On the other hand, in the configuration shown in FIG. 2, in the
上記の例によれば、以下の作用効果を得ることができる。 According to the above example, the following effects can be obtained.
(1)上記出力部202において、上記ノードITXの論理レベルは、上記イネーブル信号IENのアサートタイミングよりも遅れて確定する。そのような上記ノードITXの論理レベルに応じて上記出力部202の出力信号Zの論理を確定するためのpチャネル型MOSトランジスタQ11、nチャネル型MOSトランジスタQ13が設けられているため、上記イネーブル信号IENがアサートされるタイミングよりも遅いタイミングで出力部202の出力信号Zの論理が確定される。この結果、図2に示される構成によれば、図8に示されるようなパルス性の不所望な電位変化(ノイズ)801は生じない。
(1) In the
(2)上記(1)の作用効果により、上記マイクロコンピュータ100が適用されたシステムにおいては、上記不所望な電位変化(ノイズ)801に起因する誤動作を回避することができるので、上記システムの信頼性の向上を図ることができる。
(2) In the system to which the
<実施の形態2>
図5には上記レベルシフタ回路34の別の構成例が示される。
<Embodiment 2>
FIG. 5 shows another configuration example of the
レベルシフト部201は次のように構成される。
The
外部電源電圧系の高電位側電源(VCC)に接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ21と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ21に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ22が設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ22に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ23と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ23に直列接続されるとともに、上記外部電源電圧系の低電位側電源に結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ24とが設けられる。上記nチャネル型MOSトランジスタQ24に並列接続されたnチャネル型MOSトランジスタQ25と、上記外部電源電圧系の高電位側電源に接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ26とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ26に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ27と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ27に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ28とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ28に直列接続されるとともに、上記外部電源電圧系の低電位側電源に結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ29が設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ23のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ24のゲート電極には、入力信号ITが伝達される。上記pチャネル型MOSトランジスタQ28のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ29のゲート電極には、入力信号IBが伝達される。上記pチャネル型MOSトランジスタQ23と上記nチャネル型MOSトランジスタQ24とが直列接続されたノードITXの信号が上記pチャネル型MOSトランジスタQ26のゲート電極に伝達され、上記pチャネル型MOSトランジスタQ28と上記nチャネル型MOSトランジスタQ29とが直列接続されたノードITBの信号が上記pチャネル型MOSトランジスタQ21のゲート電極に伝達される。上記pチャネル型MOSトランジスタQ22、上記nチャネル型MOSトランジスタQ25、及び上記pチャネル型MOSトランジスタQ27は、上記イネーブル信号がアサートされることで導通可能にされる。 A p-channel MOS transistor Q21 connected to the high-potential-side power supply (VCC) of the external power supply voltage system and a p-channel MOS transistor Q22 connected in series to the p-channel MOS transistor Q21 are provided. A p-channel MOS transistor Q23 connected in series to the p-channel MOS transistor Q22 and an n-channel connected in series to the p-channel MOS transistor Q23 and coupled to the low-potential side power supply of the external power supply voltage system A type MOS transistor Q24 is provided. An n-channel MOS transistor Q25 connected in parallel to the n-channel MOS transistor Q24 and a p-channel MOS transistor Q26 connected to the high potential side power supply of the external power supply voltage system are provided. A p-channel MOS transistor Q27 connected in series to the p-channel MOS transistor Q26 and a p-channel MOS transistor Q28 connected in series to the p-channel MOS transistor Q27 are provided. An n-channel MOS transistor Q29 connected in series to the p-channel MOS transistor Q28 and coupled to the low-potential side power supply of the external power supply voltage system is provided. An input signal IT is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q23 and the gate electrode of the n-channel MOS transistor Q24. An input signal IB is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q28 and the gate electrode of the n-channel MOS transistor Q29. A signal of a node ITX in which the p-channel MOS transistor Q23 and the n-channel MOS transistor Q24 are connected in series is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q26, and the p-channel MOS transistor Q28 and the n-channel MOS transistor Q28 A signal at node ITB to which channel type MOS transistor Q29 is connected in series is transmitted to the gate electrode of p channel type MOS transistor Q21. The p-channel MOS transistor Q22, the n-channel MOS transistor Q25, and the p-channel MOS transistor Q27 are rendered conductive when the enable signal is asserted.
出力部202は、上記外部電源電圧系の高電位側電源(VCC)に結合されたpチャネル型MOSトランジスタQ30と、上記外部電源電圧系の低電位側電源(VSS)に結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ31とが互いに直列接続されて成るインバータとされる。このpチャネル型MOSトランジスタQ30のゲート電極とnチャネル型MOSトランジスタQ31のゲート電極には、pチャネル型MOSトランジスタQ23とnチャネル型MOSトランジスタQ24とが直列接続されたノードITXの信号が伝達されるようになっている。
The
上記の構成において、上記ノードITXの論理レベルは、上記イネーブル信号IENのアサートタイミングよりも遅れて確定する。そのような上記ノードITXの論理レベルに応じて上記出力部202の出力信号Zの論理が確定されるため、上記イネーブル信号IENの論理変化が出力部202に伝達されないで済む。このため、図5に示される構成によれば、図8に示されるようなパルス性の不所望な電位変化(ノイズ)801は生じない。従って、図5に示される構成によれば、図2に示される構成の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、図5に示される構成は、出力部202がインバータで良いため、図2に示される場合よりも構成素子が少なくなる。
In the above configuration, the logic level of the node ITX is determined later than the assert timing of the enable signal IEN. Since the logic of the output signal Z of the
<実施の形態3>
図6には上記レベルシフタ回路34の別の構成例が示される。
<Embodiment 3>
FIG. 6 shows another configuration example of the
レベルシフト部201は次のように構成される。
The
外部電源電圧系の高電位側電源(VCC)に接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ41と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ41に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ42とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ42に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタと、上記pチャネル型MOSトランジスタQ43に直列接続されるとともに、上記外部電源電圧系の低電位側電源(VSS)に結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ44とが設けられる。上記nチャネル型MOSトランジスタQ44に並列接続されたnチャネル型MOSトランジスタQ45と、上記外部電源電圧系の高電位側電源(VCC)に接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ46とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ46に直列接続されたpチャネル型MOSトランジスタQ47と、上記pチャネル型MOSトランジスタQ47に直列接続されるとともに、上記外部電源電圧系の低電位側電源(VSS)に結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ48とが設けられる。上記pチャネル型MOSトランジスタQ43のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ44のゲート電極には、上記入力信号ITが伝達され、上記pチャネル型MOSトランジスタQ47のゲート電極と上記nチャネル型MOSトランジスタQ48のゲート電極には、入力信号IBが伝達され、上記pチャネル型MOSトランジスタQ43と上記第nチャネル型MOSトランジスタQ44とが直列接続されたノードITXの信号が上記pチャネル型MOSトランジスタQ46のゲート電極に伝達される。上記第pチャネル型MOSトランジスタQ47と上記nチャネル型MOSトランジスタQ48とが直列接続されたノードITBの信号が上記pチャンネル型MOSトランジスタQ42のゲート電極に伝達され、上記pチャネル型MOSトランジスタQ41、上記nチャネル型MOSトランジスタQ45は、上記イネーブル信号IENがアサートされることで導通可能にされる。 A p-channel MOS transistor Q41 connected to the high-potential-side power supply (VCC) of the external power supply voltage system and a p-channel MOS transistor Q42 connected in series to the p-channel MOS transistor Q41 are provided. A p-channel MOS transistor connected in series to the p-channel MOS transistor Q42 and a p-channel MOS transistor Q43 connected in series and coupled to the low-potential-side power supply (VSS) of the external power supply voltage system An n channel type MOS transistor Q44 is provided. An n-channel MOS transistor Q45 connected in parallel to the n-channel MOS transistor Q44 and a p-channel MOS transistor Q46 connected to the high-potential-side power supply (VCC) of the external power supply voltage system are provided. A p-channel MOS transistor Q47 connected in series to the p-channel MOS transistor Q46 and a p-channel MOS transistor Q47 connected in series and coupled to the low-potential-side power supply (VSS) of the external power supply voltage system. An n-channel MOS transistor Q48 is provided. The input signal IT is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q43 and the gate electrode of the n-channel MOS transistor Q44, and the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q47 and the n-channel MOS transistor Q48. An input signal IB is transmitted to the gate electrode of the node ITX, and the signal of the node ITX, in which the p-channel MOS transistor Q43 and the n-th channel MOS transistor Q44 are connected in series, is the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q46. Is transmitted to. A signal at a node ITB in which the p-channel MOS transistor Q47 and the n-channel MOS transistor Q48 are connected in series is transmitted to the gate electrode of the p-channel MOS transistor Q42, and the p-channel MOS transistor Q41, The n-channel MOS transistor Q45 is rendered conductive when the enable signal IEN is asserted.
出力部202は、上記外部電源電圧系の高電位側電源(VCC)に結合されたpチャネル型MOSトランジスタQ49と、上記外部電源電圧系の低電位側電源(VSS)に結合されたnチャネル型MOSトランジスタQ50とが互いに直列接続されて成るインバータとされる。このpチャネル型MOSトランジスタQ49のゲート電極とnチャネル型MOSトランジスタQ50のゲート電極には、pチャネル型MOSトランジスタQ43とnチャネル型MOSトランジスタQ44とが直列接続されたノードITXの信号が伝達されるようになっている。
The
上記の構成において、上記ノードITXの論理レベルは、上記イネーブル信号IENのアサートタイミングよりも遅れて確定する。そのような上記ノードITXの論理レベルに応じて上記出力部202の出力信号Zの論理が確定されるため、上記イネーブル信号IENの論理変化が出力部202に伝達されないで済む。このため、図6に示される構成によれば、図8に示されるようなパルス性の不所望な電位変化(ノイズ)801は生じない。従って、図6に示される構成によれば、図2や図5に示される構成の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、図6に示される構成では、図5に示されるpチャネル型MOSトランジスタQ22,Q27に相当するものが省略されているので、図5に示される構成に比べて構成素子数の低減を図ることができる。
In the above configuration, the logic level of the node ITX is determined later than the assert timing of the enable signal IEN. Since the logic of the output signal Z of the
以上本発明者によってなされた発明を具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるマイクロコンピュータに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、各種半導体集積回路に広く提供することができる。 In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to the microcomputer which is the field of use that has been used as the background has been described. However, the present invention is not limited thereto, and is widely applied to various semiconductor integrated circuits. Can be provided.
本発明は、少なくとも内部電源電圧系の信号をそれとは異なる外部電源電圧系の信号にシフト可能なレベルシフト部を含むことを条件に適用することができる。 The present invention can be applied on condition that it includes a level shift unit capable of shifting at least an internal power supply voltage system signal to a different external power supply voltage system signal.
10 I/O回路
11 内部回路
12 フラッシュメモリ
13 VDD領域
16 DAC
17 ADC
18 電源回路
19 論理回路
20 CPU
21 コントローラ
22 論理回路
23 RAM
30 出力回路
31,36 バッファ
32,33,35 インバータ
34 レベルシフタ回路
100 マイクロコンピュータ
201 レベルシフト部
202 出力部
Q1,Q2,Q3,Q4,Q6,Q7,Q8,Q10,Q11,Q21,Q22,Q23,Q26,Q27,Q28,Q30,Q41,Q42,Q43,Q46,Q47,Q49 pチャネル型MOSトランジスタ
Q5,Q9,Q12,Q13,Q24,Q25,Q31,Q44,Q45,Q48,Q50 nチャネル型MOSトランジスタ
10 I /
17 ADC
18
21
30
Claims (5)
上記レベルシフト部の出力信号を、イネーブル信号のアサートに呼応して外部出力するための出力部と、を含むレベルシフタ回路であって、
上記レベルシフト部は、上記イネーブル信号のアサートタイミングよりも遅いタイミングで論理レベルが確定される出力ノードを含み、
上記出力部は、上記イネーブル信号がアサートされた状態で、上記出力ノードの論理レベルに応じて上記出力部の出力論理を確定するための能動素子を含むことを特徴とするレベルシフタ回路。 A level shift unit capable of shifting a first power supply voltage system signal to a second power supply voltage system signal different from the first power supply voltage system signal;
An output unit for outputting an output signal of the level shift unit in response to assertion of an enable signal, and a level shifter circuit,
The level shift unit includes an output node whose logic level is determined at a timing later than the assert timing of the enable signal,
The level shifter circuit, wherein the output unit includes an active element for determining an output logic of the output unit according to a logic level of the output node in a state where the enable signal is asserted.
上記第1トランジスタに結合された第2トランジスタと、
上記第2トランジスタに直列接続された第3トランジスタと、
上記第3トランジスタに直列接続された第4トランジスタと、
上記第4トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第5トランジスタと、
上記第1トランジスタに結合された第6トランジスタと、
上記第6トランジスタに直列接続された第7トランジスタと、
上記第7トランジスタに直列接続された第8トランジスタと、
上記第8トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第9トランジスタと、を含み、
上記第4トランジスタのゲート電極と上記第5トランジスタのゲート電極には、上記第1電源電圧系の第1信号が伝達され、
上記第8トランジスタのゲート電極と上記第9トランジスタのゲート電極には、上記第1信号とは相補レベルの第2信号が伝達され、
上記第4トランジスタと上記第5トランジスタとが直列接続されたノードの信号が上記第6トランジスタのゲート電極に伝達され、
上記第8トランジスタと上記第9トランジスタとが直列接続されたノードの信号が上記第2トランジスタのゲート電極に伝達され、
上記出力部は、第2電源電圧系の高電位側電源に結合された第10トランジスタと、
上記第10トランジスタに並列接続された第11トランジスタと、
上記第10トランジスタと上記第11トランジスタとに結合された第12トランジスタと、
上記第12トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に結合された第13トランジスタと、を含み、
上記第10トランジスタのゲート電極と上記第12トランジスタのゲート電極には、上記イネーブル信号が論理反転されて供給され、
上記第11トランジスタのゲート電極と上記第13トランジスタのゲート電極には、上記第4トランジスタと上記第5トランジスタとが直列接続されたノードの信号が伝達可能にされ、
上記出力ノードは、上記第4トランジスタと上記第5トランジスタとが直列接続されたノードとされ、
上記能動素子は、上記第11トランジスタと上記第13トランジスタとされる請求項1記載のレベルシフタ回路。 The level shift unit is coupled to a high-potential side power source of the second power source voltage system and is turned on in response to assertion of the enable signal;
A second transistor coupled to the first transistor;
A third transistor connected in series to the second transistor;
A fourth transistor connected in series to the third transistor;
A fifth transistor connected in series to the fourth transistor and connected to a low-potential-side power supply of the second power supply voltage system;
A sixth transistor coupled to the first transistor;
A seventh transistor connected in series to the sixth transistor;
An eighth transistor connected in series to the seventh transistor;
A ninth transistor connected in series to the eighth transistor and connected to a low-potential-side power supply of the second power supply voltage system,
The first signal of the first power supply voltage system is transmitted to the gate electrode of the fourth transistor and the gate electrode of the fifth transistor,
A second signal having a level complementary to the first signal is transmitted to the gate electrode of the eighth transistor and the gate electrode of the ninth transistor,
A signal at a node where the fourth transistor and the fifth transistor are connected in series is transmitted to the gate electrode of the sixth transistor,
A signal at a node where the eighth transistor and the ninth transistor are connected in series is transmitted to the gate electrode of the second transistor,
The output unit includes a tenth transistor coupled to a high-potential side power source of the second power source voltage system,
An eleventh transistor connected in parallel to the tenth transistor;
A twelfth transistor coupled to the tenth transistor and the eleventh transistor;
A thirteenth transistor coupled in series to the twelfth transistor and coupled to a low potential side power source of the second power supply voltage system;
The enable signal is logically inverted and supplied to the gate electrode of the tenth transistor and the gate electrode of the twelfth transistor,
The gate signal of the eleventh transistor and the gate electrode of the thirteenth transistor can transmit a signal of a node in which the fourth transistor and the fifth transistor are connected in series,
The output node is a node in which the fourth transistor and the fifth transistor are connected in series,
2. The level shifter circuit according to claim 1, wherein the active elements are the eleventh transistor and the thirteenth transistor.
上記第2電源電圧系の高電位側電源に接続された第1トランジスタと、
上記第1トランジスタに直列接続された第2トランジスタと、
上記第2トランジスタに直列接続された第3トランジスタと、
上記第3トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に結合された第4トランジスタと、
上記第4トランジスタに並列接続された第5トランジスタと、
上記第2電源電圧系の高電位側電源に接続された第6トランジスタと、
上記第6トランジスタに直列接続された第7トランジスタと、
上記第7トランジスタに直列接続された第8トランジスタと、
上記第8トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に結合された第9トランジスタと、を含み、
上記第3トランジスタのゲート電極と上記第4トランジスタのゲート電極には、上記第1電源電圧系の第1信号が伝達され、
上記第8トランジスタのゲート電極と上記第9トランジスタのゲート電極には、上記第1信号とは相補レベルの第2信号が伝達され、
上記第3トランジスタと上記第4トランジスタとが直列接続されたノードの信号が上記第6トランジスタのゲート電極に伝達され、
上記第8トランジスタと上記第9トランジスタとが直列接続されたノードの信号が上記第1トランジスタのゲート電極に伝達され、
上記第2トランジスタ、第5トランジスタ、及び上記第7トランジスタは、上記イネーブル信号のアサートに呼応して導通可能にされ、
上記第3トランジスタと上記第4トランジスタとが直列接続されたノードの論理に基づいて上記第2電源電圧系の信号出力が可能にされて成ることを特徴とするレベルシフタ回路。 A level shifter circuit capable of shifting a signal of the first power supply voltage system to a signal of a second power supply voltage system different from the first power supply voltage system signal in a state where the enable signal is asserted,
A first transistor connected to a high-potential side power supply of the second power supply voltage system;
A second transistor connected in series to the first transistor;
A third transistor connected in series to the second transistor;
A fourth transistor connected in series to the third transistor and coupled to a low potential side power supply of the second power supply voltage system;
A fifth transistor connected in parallel to the fourth transistor;
A sixth transistor connected to the high potential side power supply of the second power supply voltage system;
A seventh transistor connected in series to the sixth transistor;
An eighth transistor connected in series to the seventh transistor;
A ninth transistor coupled in series to the eighth transistor and coupled to a low potential power source of the second power supply voltage system,
The first signal of the first power supply voltage system is transmitted to the gate electrode of the third transistor and the gate electrode of the fourth transistor,
A second signal having a level complementary to the first signal is transmitted to the gate electrode of the eighth transistor and the gate electrode of the ninth transistor,
A signal of a node in which the third transistor and the fourth transistor are connected in series is transmitted to the gate electrode of the sixth transistor,
A signal at a node where the eighth transistor and the ninth transistor are connected in series is transmitted to the gate electrode of the first transistor,
The second transistor, the fifth transistor, and the seventh transistor are rendered conductive in response to the assertion of the enable signal,
A level shifter circuit, wherein the second power supply voltage system signal output is enabled based on the logic of a node in which the third transistor and the fourth transistor are connected in series.
上記第2電源電圧系の高電位側電源に結合された第1トランジスタと、
上記第1トランジスタに結合された第2トランジスタと、
上記第2トランジスタに直列接続された第3トランジスタと、
上記第3トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第4トランジスタと、
上記第4トランジスタに並列接続された第5トランジスタと、
上記第1トランジスタに結合された第6トランジスタと、
上記第6トランジスタに直列接続された第7トランジスタと、
上記第7トランジスタに直列接続されるとともに、上記第2電源電圧系の低電位側電源に接続された第8トランジスタと、を含み、
上記第3トランジスタのゲート電極と上記第4トランジスタのゲート電極には、上記第1電源電圧系の第1信号が伝達され、
上記第7トランジスタのゲート電極と上記第8トランジスタのゲート電極には、上記第1信号とは相補レベルの第2信号が伝達され、
上記第3トランジスタと上記第4トランジスタとが直列接続されたノードの信号が上記第6トランジスタのゲート電極に伝達され、
上記第7トランジスタと上記第8トランジスタとが直列接続されたノードの信号が上記第2トランジスタのゲート電極に伝達され、
上記第1トランジスタ及び上記第5トランジスタは、上記イネーブル信号のアサートに呼応して導通可能にされ、
上記第3トランジスタと上記第4トランジスタとが直列接続されたノードの論理に基づいて上記第2電源電圧系の信号出力が可能にされて成ることを特徴とするレベルシフタ回路。 A level shifter circuit capable of shifting a signal of the first power supply voltage system to a signal of a second power supply voltage system different from the first power supply voltage system signal in a state where the enable signal is asserted,
A first transistor coupled to a high potential side power supply of the second power supply voltage system;
A second transistor coupled to the first transistor;
A third transistor connected in series to the second transistor;
A fourth transistor connected in series to the third transistor and connected to a low-potential-side power supply of the second power supply voltage system;
A fifth transistor connected in parallel to the fourth transistor;
A sixth transistor coupled to the first transistor;
A seventh transistor connected in series to the sixth transistor;
An eighth transistor connected in series to the seventh transistor and connected to a low-potential-side power supply of the second power supply voltage system,
The first signal of the first power supply voltage system is transmitted to the gate electrode of the third transistor and the gate electrode of the fourth transistor,
A second signal having a level complementary to the first signal is transmitted to the gate electrode of the seventh transistor and the gate electrode of the eighth transistor,
A signal of a node in which the third transistor and the fourth transistor are connected in series is transmitted to the gate electrode of the sixth transistor,
A signal at a node where the seventh transistor and the eighth transistor are connected in series is transmitted to the gate electrode of the second transistor,
The first transistor and the fifth transistor are rendered conductive in response to the assertion of the enable signal,
A level shifter circuit, wherein the second power supply voltage system signal output is enabled based on the logic of a node in which the third transistor and the fourth transistor are connected in series.
上記内部電源電圧が供給されることで動作可能な内部論理回路と、
上記内部論理回路と外部との間で信号の入出力を可能とするI/O回路と、を含み、
上記I/O回路は、上記内部論理回路から出力された信号の外部出力を可能とする出力回路を含み、
上記出力回路は、請求項1乃至4の何れか1項記載のレベルシフタ回路を含んで成ることを特徴とする半導体集積回路。 A power supply circuit capable of forming an internal power supply voltage by stepping down a power supply voltage supplied from outside;
An internal logic circuit operable by being supplied with the internal power supply voltage;
An I / O circuit that enables input / output of signals between the internal logic circuit and the outside,
The I / O circuit includes an output circuit that enables external output of a signal output from the internal logic circuit,
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the output circuit includes the level shifter circuit according to any one of claims 1 to 4.
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JP2014519734A (en) * | 2011-05-02 | 2014-08-14 | アナログ ディヴァイスィズ インク | System and method for level shifting a voltage signal using a dynamic level shifting arrangement |
JP2017121052A (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Level shift circuit, driver ic, and electronic equipment |
CN107689791A (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-13 | Arm 有限公司 | Apparatus and method for general a wide range of level shift |
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