JP6591228B2 - 電子回路および半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子回路および半導体装置に関し、特に複数の電圧を電源電圧として動作する電子回路および半導体装置に関する。
半導体装置には、メモリ、マイクロプロセッサ等の種々のデジタル回路が集積されている。また、半導体装置には、電源電圧が給電されたとき、これらのデジタル回路において誤動作が発生しないように、パワーオンリセット回路が設けられている。
パワーオンリセット回路は、半導体装置に集積されたデジタル回路(内部回路)に給電される電源電圧が、そのデジタル回路を動作させるのに適した所定の電圧値(規定電圧値)を超えているか否かを検出する。電源電圧が規定電圧を超えていると、パワーオンリセット回路は、デジタル回路を構成しているフリップフロップ回路等を初期状態にリセットし、フリップフロップ回路等が不定状態となるのを防ぐ。その後、パワーオンリセット回路は、リセットを解除することにより、デジタル回路が動作を開始する。このようにすることにより、電源電圧が立ち上がるときに、デジタル回路が誤動作を起こすのを防ぐことが可能となる。
ところで、複数種類の電源電圧、すなわち互いに異なる複数の電源電圧で動作するデジタル回路においては、デジタル回路内で信号の伝搬を行うために、複数のレベル変換回路が設けられることになる。この場合、複数種類の電源電圧において、いずれかの電源電圧が低下したとき、誤動作が発生することが危惧され、このようなときには、パワーオンリセット回路では、デジタル回路の誤動作を防ぐのに十分ではない。
例えば、特許文献1には、レベル変換回路としてレベルシフト回路が記載されている。
特開2005−102086号公報
半導体装置は、例えば超音波診断装置に用いられる。超音波診断装置に用いられる半導体装置としては、超音波振動子で超音波を発生させるために、超音波振動子へ供給される駆動信号を出力する半導体装置、所謂パルサー半導体装置がある。また、超音波診断装置は、発生した超音波の反射波を、超音波振動子を介して受信する受信回路を備えている。
超音波振動子で超音波を発生させるためには、超音波振動子に、例えば最大で±100V程度の高電圧を、駆動信号として印加することが要求される。一方、パルサー半導体装置に供給される送信信号は、例えば3.3V程度の低電圧である。すなわち、パルサー半導体装置は、3.3V程度の低電圧の送信信号に基づいて、最大で±100V程度の高電圧の駆動信号を形成することが要求される。
このために、パルサー半導体装置は、低電圧の送信信号をレベル変換(以降、レベルシフトとも称する)して、高電圧の駆動信号を形成する。この場合、高電圧の駆動信号は、接地電圧(基準電圧)に対して、正極性(+)側と負極性(−)側に、その電位が変化する。そのため、パルサー半導体装置には、レベル変換を行うために、正極性の電圧と負極性の電圧を含む複数種類の電圧が、動作用の電源電圧として供給されることになる。すなわち、パルサー半導体装置においては、互いに異なる電位を有する複数種類の電圧(正極性と負極性を含む)を用いて、送信信号を複数回、レベル変換を行うことにより、低電圧の送信信号を、高電圧の駆動信号に変換する。
また、パルサー半導体装置は、送信信号に基づいて駆動信号を形成するために必要な処理を行う内部回路を備えている。内部回路で行われる処理としては、例えばデコード等がある。
パルサー半導体装置に、複数種類の電圧を給電する電源回路に、例えば些細な異常が生じ、パルサー半導体装置に給電されている電圧が、変化した場合、内部回路に誤動作が発生することが危惧される。誤動作が発生した場合、最大で±100Vにも達する高電圧が、予期していないタイミングで印加され、パルサー半導体装置が損傷を受けることが考えられる。また、誤動作が発生した場合には、受信回路等に高電圧が印加され、受信回路等が損傷を受けることも考えられる。
特に、超音波診断装置の開発中または/およびテスト中においては、パルサー半導体装置に給電される電源電圧に、意図しない電圧降下が発生することが考えられる。この場合にも、誤動作により、超音波診断装置を構成する部品、例えばパルサー半導体装置や、その周辺部品(受信回路等)が損傷を受け、破壊してしまうと、超音波診断装置の開発が遅れる等の問題も発生することになる。
特許文献1には、異なる電源電圧間でレベル変換を行うレベルシフト回路において、内部回路の動作電源電圧が低下する特定状態においてラッチ型レベルシフト回路の貫通電流を防ぎ、小電力化と不定状態を防ぐ技術が示されている。しかしながら、特許文献1では、内部回路の動作電源電圧以外の電源電圧が十分であることが要求されている。そのため、複数の動作電源電圧を必要とし、意図しない電源電圧の低下による誤動作を防ぐことは意識されていない。
本発明の目的は、誤動作を防ぐことが可能な複数種類の電源電圧で動作する電子回路および半導体装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
一実施の形態において、電子回路は、第1レベルシフト回路、第2レベルシフト回路、第3レベルシフト回路、第4レベルシフト回路、内部回路、高圧回路、第1トランジスタ、第2トランジスタ、第1保護回路および第2保護回路を備えている。
ここで、第1レベルシフト回路は、基準電圧と、基準電圧に対して、第1極性側(正極)において、第1電位を有する第1電圧と、第1電位よりも高い第2電位を有する第2電圧とが供給され、基準電圧と第1電圧との間で、電圧が変化する入力信号が供給され、入力信号のレベルを変換した第1出力信号を出力する。内部回路は、基準電圧および第2電圧が供給され、第1出力信号を受け、第1出力信号に従った第2出力信号および第3出力信号を出力する。第2レベルシフト回路は、基準電圧と、第2電圧と、基準電圧に対して、第2極性側(負極)において、第3電位を有する第3電圧とが供給され、第3出力信号のレベルを変換した第4出力信号を出力する。
また、第1トランジスタおよび第2トランジスタは、基準電圧に対して、第1極性側において、第2電位よりも高い第4電位を有する第4電圧と、基準電圧に対して、第2極性側において、第3電位よりも高い第5電位を有する第5電圧との間に、それぞれの電流経路が直列的に接続されている。高圧回路は、基準電圧と、第2電圧と、第3電圧と、第4電圧と、第5電圧とが供給され、第2出力信号に従って、第1トランジスタの導通を制御し、第4出力信号に従って、第2トランジスタの導通を制御する。
さらに、第1保護回路は、第1電圧、第2電圧および第3電圧の少なくともいずれかの電位の絶対値が、所定の値以下となったとき、内部回路が、第1トランジスタおよび第2トランジスタを非導通とするような第2出力信号および第3出力信号を出力するように、内部回路を制御する。第2保護回路は、第2電圧の電位の絶対値が所定の値以下となったとき、第4出力信号によって第2トランジスタが非導通となるように、第2レベルシフト回路を制御する。
第1電圧、第2電圧および第3電圧のうちの少なくともいずれかの電位の絶対値が、所定の値以下となったとき、内部回路は、第1トランジスタおよび第2トランジスタを非導通とするような第2出力信号および第3出力信号を形成する。さらに、第2電圧の電位の絶対値が、所定の値以下となったとき、第3出力信号のレベルを変換する第2シフト回路からは、第2トランジスタを非導通とするような第4出力信号が出力される。これにより、第1電圧または第3電圧の電位の絶対値が、所定の値以下となったときには、第1トランジスタおよび第2トランジスタが非導通とされる。また、第2電圧の絶対値が、所定の値以下となったときには、第1トランジスタは、内部回路からの第2出力信号によって非導通にされ、第2トランジスタは、第2レベルシフト回路からの第4出力信号によって非導通にされる。
その結果、第1電圧、第2電圧および第3電圧のうちの少なくともいずれかの電位の絶対値が、所定の値以下になったとき、第1トランジスタおよび第2トランジスタは、非導通状態となり、これらのトランジスタを介して、高電圧である第4電圧と第5電圧とが短絡するのを防ぐことが可能となる。また、電子回路から、高電圧である第4電圧または第5電圧が出力されるような誤動作を防ぐことが可能となる。
さらに、第2電圧の電位の絶対値が所定の値以下となったときには、第2保護回路によって、第2レベルシフト回路が、第2トランジスタを非導通とするような第4出力信号を出力するようにされる。これにより、第2電圧の電位の絶対値が所定の値以下となったとき、より確実に第2トランジスタを非導通にすることが可能となり、誤動作を防ぐことが可能となる。
また、他の実施の形態において、電子回路は、接地電圧と、第1の正の低電圧電源と、第1の正の低電圧電源よりも高い電圧の第2の正の低電圧電源と、第1の負の低電圧電源と、第2の正の低電圧電源よりも高い電圧の第1の正の高電圧電源と、第1の負の低電圧電源よりも低い第1の負の高電圧電源を、少なくとも電源電圧として動作する。ここで、電子回路は、第1レベルシフト回路、第2レベルシフト回路、内部回路、高圧ドライバー、第1リセット回路、第2リセット回路、第3リセット回路、第4リセット回路および論理回路を備えている。
第1レベルシフト回路は、第1の正の低電圧電源の電圧レベルの入力信号を、第2の正の低電圧電源の電圧レベルの出力信号へ変換する。内部回路は、第2の正の低電圧電源で動作し、第1レベルシフト回路からの出力信号が供給され、供給された出力信号に従って第1出力信号と第2出力信号を形成する。第2レベルシフト回路は、第2出力信号を、第2の正の低電圧電源の電圧レベルから、第1の負の低電圧電源の電圧レベルへ変換する。高圧ドライバーは、第1出力信号と前記第2レベルシフト回路からの出力信号を受け、第1の正の高電圧電源または第1の負の高電圧電源の電圧レベルの信号を出力する。
また、第1リセット回路は、第1の正の低電圧電源と、第2の正の低電圧電源と、接地電圧とが供給され、第1の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になると、第2の正の低電圧電源の電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧のレベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する。第2リセット回路は、第2の正の低電圧電源と、接地電圧とが供給され、第2の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になると、第2の正の低電圧電源の電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧のレベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する。第3リセット回路は、第2の正の低電圧電源と、第1の負の低電圧電源と、接地電圧とが供給され、第1の負の低電圧電源の電圧の絶対値が、所定の値以下になると、第2の正の低電圧電源の電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧のレベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する。さらに、第4リセット回路は、第2の正の低電圧電源と、第1の負の低電圧電源と、接地電圧とが供給され、第2の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になると、接地電圧の電圧レベルをハイレベルとし、第1の負の低電圧電源の電圧レベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する。
論理回路は、第1リセット回路、第2リセット回路および第3リセット回路からのリセット信号を受け、第1の正の低電圧電源、第2の正の低電圧電源および第1の負の低電圧電源のいずれかが、所定の値以下となったとき、内部回路を所定の状態にする。また、第2の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になったとき、第4リセット回路からのリセット信号によって、第2レベルシフト回路が所定の状態にされる。
第1の正の低電圧電源、第2の正の低電圧電源および第1の負の低電圧電源のうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下となったとき、内部回路は所定の状態にされる。また、第2の正の低電圧電源の電圧の絶対値が、所定の値以下となったとき、第2レベルシフト回路が所定の状態にされる。高圧ドライバーは、内部回路が所定の状態にされたとき、第1の正の高電圧電源の電圧レベルおよび第1の負の高電圧電源の電圧レベルを出力しない。その結果、第1の正の低電圧電源、第2の正の低電圧電源および第1の負の低電圧電源のうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下になったとき、電子回路が誤った高電圧を出力する誤動作を防ぐことが可能となる。さらに、第2の正の低電圧電源の電圧の絶対値が、所定の値以下となったときには、第2レベルシフト回路も所定の状態となるため、より確実に、電子回路から誤って高電圧が出力されるのを防ぐことが可能となる。
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、以下のとおりである。
誤動作を防ぐことが可能な複数種類の電源電圧で動作する電子回路および半導体装置を提供することが可能となる。
実施の形態1に係わる送信回路の基本構成を示すブロック図である。 実施の形態1に係わる送信回路の構成を示すブロック図である。 実施の形態1に係わるレベルシフト回路の構成を示す回路図である。 実施の形態2に係わる送信回路の構成を示すブロック図である。 実施の形態3に係わる送信回路の構成を示すブロック図である。 実施の形態1に係わる超音波診断装置の構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態1に係わるデコーダーの構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、原則として省略する。
以下で説明する複数の実施の形態では、パルサー半導体装置を例として説明するが、これに限定されるものではない。また、送信回路等の電子回路が、周知の半導体製造技術によって、1個の半導体チップに形成されることにより、パルサー半導体装置が形成されていると見なすことができる。
(実施の形態1)
<超音波診断装置>
図6は、実施の形態1に係わる超音波診断装置の構成を模式的に示すブロック図である。ここでは、医療用の超音波診断装置を例にして説明する。超音波診断装置は、パルサー半導体装置CHPと、受信回路RCV1〜RCVnと、超音波振動子HB1〜HBnとを備えている。
パルサー半導体装置CHPは、複数個(1〜n)の送信ユニットと複数個(1〜n)の送受信分離スイッチを備えている。1個の送信ユニットと1個の送受信分離スイッチによって、1個のチャンネルが構成されるため、図6には、n個のチャンネルCH1〜CHnを有するパルサー半導体装置が描かれていることになる。複数個の送信ユニットと複数個の送受信分離スイッチは、特に制限されないが、周知の半導体製造技術によって、1個の半導体チップに形成され、特に制限されないが、1個のパッケージに封止されている。図6に示したパルサー半導体装置CHPは、パッケージに封止された状態を示している。図6において、TS,TL、TD、TG、TP、TN、TR1〜TRn、TI1〜TInおよびTU1〜TUnのそれぞれは、パッケージに設けられた外部端子を示している。なお、以下の説明では、これらの外部端子は、パルサー半導体装置CHPの外部端子として説明する。
上記した外部端子のうち、外部端子TS,TL、TD、TG、TPおよびTNのそれぞれは、電源端子を示している。また、外部端子TI1〜TInは、図示しない処理装置から、送信信号I1〜Inが供給される入力端子を示しており、外部端子TU1〜TUnのそれぞれは、駆動信号の出力と受信信号の入力とで用いられる入出力端子を示している。さらに、外部端子TR1〜TRnのそれぞれは、入出力端子TU1〜TUnに入力された受信信号を出力する出力端子を示している。
電源端子TS,TL、TD、TG、TPおよびTNには、図示しない電源回路から、互いに異なる種類の電源電圧が給電される。電源端子TS,TL、TD、TG、TPおよびTNに給電されたそれぞれの電源電圧は、複数個の送信ユニットに共通に供給される。それぞれの送信ユニットは、供給された互いに異なる種類の複数の電源電圧を動作用の電源電圧として、動作する。
入力端子TI1〜TInのそれぞれと、入出力端子TU1〜TUnのそれぞれと、出力端子TR1〜TRnのそれぞれは、チャンネルCH1〜CHnに1対1で対応している。チャンネルCH1を例にすると、チャンネルCH1は、入力端子TI1と入出力端子TU1と出力端子TR1に対応している。
チャンネルCH1〜CHnは、特に制限されないが、互いに同じ構成を有している。チャンネルCH1を例にして説明すると、チャンネルCH1は、送信回路HDV1と分離回路DVD1とを備えた送信ユニットと、送受信分離スイッチRTC1とを備えている、残りのチャンネルCH2〜CHnのそれぞれも同様であり、図6には、チャンネルCH1以外に、送信回路HDVnと分離回路DVDnを備えた送信ユニットと、送受信分離スイッチRTCnを備えたチャンネルCHnも、概略的に描かれている。
パルサー半導体装置CHPの出力端子TR1〜TRnのそれぞれには、パルサー半導体装置CHPの周辺部品に該当する受信回路RCV1〜RCVnのそれぞれの入力が接続されている。受信回路RCV1〜RCVnのそれぞれは、出力端子TR1〜TRnからの受信信号を増幅して、出力信号O1〜Onとして、図示しない処理装置へ供給する。
次に、チャンネルCH1を例にして、超音波診断装置の動作を説明する。先ず、超音波診断のために、超音波を発生するとき、図示しない処理装置から入力端子TI1に送信信号I1が供給される。入力端子TI1に供給された送信信号I1は、チャンネルCH1内の送信回路HDV1によって、低電圧から高電圧へレベル変換され、分離回路DVD1を介して駆動信号として、入出力端子TU1から出力される。入出力端子TU1には、超音波振動子HB1の一方の端子が接続され、超音波振動子HB1の他方の端子は、接地電圧GNDに接続されている。入出力端子TU1から出力される駆動信号の電圧は、接地電圧GNDを基準にして、送信信号I1に従って、正極性(第1極性)側と負極性(第2極性)側に周期的に変化する。これにより、超音波振動子HB1は超音波を発生する。
発生した超音波が、診断対象に照射され、診断対象で反射した反射波が、超音波振動子HB1に伝達される。超音波振動子HB1は、伝達された反射波に応じた検出信号を、受信信号として、入出力端子TU1へ供給する。
送受信分離スイッチRTC1は、超音波を発生するときには、非導通とされ、入出力端子TU1と出力端子TR1とを電気的に分離する。これに対して、反射波を検出するときには、送受信分離スイッチRTC1は、導通状態にされる。これにより、入出力端子TU1へ供給された受信信号は、送受信分離スイッチRTC1を介して、出力端子TR1へ伝達される。出力端子TR1へ伝達された受信信号は、受信回路RCV1によって増幅され、出力信号O1として出力される。図示しない処理装置は、入力端子TI1へ供給した送信信号I1と出力信号O1とに基づいて、診断を行う。
残りのチャンネルCH2〜CHnについても、チャンネルCH1と同様な動作を行うことによって、診断が行われる。
このように、パルサー半導体装置CHPは、電気信号を超音波に変換する超音波振動子HB1を駆動する駆動信号を送信する送信回路HDV1〜HDVnを有しており、送信される駆動信号は、通常最大で±100Vの振幅を有する電圧パルスである。また、超音波振動子HB1〜HBnにより生成された超音波の照射によって発生した反射波が、超音波振動子HB1〜HBnによって電気信号に変換され、変換された電気信号が、受信回路RCV1〜RCVnによって増幅される。受信回路RCV1〜RCVnの入力は、送信回路HDV1〜HDVnの出力に、送信信号と受信信号を分離する送受信分離スイッチRTC1〜RTCnを介して接続されている。受信回路RCV1〜RCVnは、低電圧の電源を電源電圧として動作し、極小さい電圧振幅の受信信号を受信し、増幅することになる。
このように、超音波診断装置では±100Vの高電圧の駆動信号を出力する送信回路HDV1〜HDVnと、受信回路RCV1〜RCVnのような低圧部品によって構成された周辺部品とが、送受信分離スイッチRTC1〜RTCnを介して接続されている。そのため、例えば反射波を検出するときに、送信回路HDV1〜HDVnから誤って高電圧が出力されると、周辺部品が損傷を受け、破壊等の重大な被害に繋がる可能性がある。
次に、送信回路HDV1〜HDVnについて説明するが、互いに同じ構成を有しているため、送信回路HDV1を例にして説明し、他の送信回路HDV2〜HDVnについての説明は、省略する。
<送信回路の基本構成>
図1は、実施の形態1に係わる送信回路HDV1の基本構成を示すブロック図である。図1には、分離回路DVD1も示されているため、図6で述べた送信ユニットが示されていると見なすこともできる。
図1を用いて、先ず、送信回路HDV1の基本構成を説明する。送信回路HDV1は、高電圧の駆動信号を出力する高圧ドライバーブロック(高圧ドライバー)2と、入力端子TI1に供給された送信信号に基づいて、高圧ドライバー2を制御する高圧ドライバー制御ブロック1とを備えている。
高圧ドライバー制御ブロック1は、電源端子TD、TL、TGおよびTSに接続され、高圧ドライバーブロック2は、電源端子TD、TG、TS、TPおよびTNに接続されている。電源端子TGには、接地電圧GND(基準電圧)が供給される。電源端子TLには、接地電圧GNDを基準として、正極性の電源電圧VLLが供給され、電源端子TDにも、接地電圧GNDを基準として、正極性の電源電圧VDDが供給される。一方、電源端子TSには、接地電圧GNDを基準として、負極性の電源電圧VSSが供給される。電源端子TPには、接地電圧GNDを基準として、正極性の電源電圧VPPが供給され、電源端子TNには、接地電圧GNDを基準として、負極性の電源電圧VNNが供給される。
ここで、正極性の電源電圧VDDの電圧(電位)は、正極性の電源電圧VLLの電圧よりも高い値であり、正極性の電源電圧VPPの電圧は、正極性の電源電圧VDDの電圧よりも高い値である。また、負極性の電源電圧VNNの電圧(電位)の絶対値は、負極性の電源電圧VSSの電圧の絶対値よりも大きい値である。正極性の電源電圧についても、絶対値で比較した場合、電源電圧VDDの電圧(電位)の絶対値は、電源電圧VLLの電圧の絶対値よりも大きな値であり、電源電圧VPPの電圧の絶対値は、電源電圧VDDの電圧の絶対値よりも大きな値である。
それぞれの電源電圧の一例を述べると、次のようになる。すなわち、接地電圧GNDを0Vとした場合、電源電圧VLLの電圧値は、+2.5V〜+3.3Vであり、電源電圧VDDの電圧値は、+5Vであり、電源電圧VSSの電圧値は、−5Vである。また、電源電圧VPPは、0V〜+100Vであり、電源電圧VNNは、−100V〜0Vである。電源電圧VPPおよびVNNのそれぞれの絶対値は、電源電圧VLL、VDDおよびVSSの絶対値に比べて、大きい値である。そのため、本明細書においては、電源電圧VLLは、第1の正の低電圧電源と称し、電源電圧VDDは、第2の正の低電圧電源と称し、電源電圧VSSは、第1の負の低電圧電源と称し、電源電圧VPPは、第1の正の高電圧電源と称し、電源電圧VNNは、第1の負の高電圧電源と称することもある。
また、接地電圧GNDを基準としているため、本明細書では、接地電圧GNDを基準電圧と称することもある。この場合、電源電圧VLLは、基準電圧(接地電圧GND)に対して、正極性(第1極性)側に第1電位を有する第1電圧と称し、電源電圧VDDは、基準電圧に対して、正極性側に第2電位を有する第2電圧と称し、電源電圧VSSは、基準電圧に対して、負極性側に第3電位を有する第3電圧と称することもある。同様に、電源電圧VPPは、基準電圧に対して、正極性側に第4電位を有する第4電圧と称し、電源電圧VNNは、基準電圧に対して、負極性側に第5電位を有する第5電圧と称することもある。
図1は、図6に合わせるために、1個の入力端子TI1が描かれているが、この実施の形態においては、2個の入力端子が設けられている。便壇上、ここでは、2個の入力端子を入力端子TI1−1とTI1−2と称する。入力端子TI1−1には、処理装置(図示しない)から送信信号Din1が供給され、入力端子TI1−2には、送信信号Din2が供給される。
高圧ドライバー制御ブロック1は、入力回路3、レベルシフト回路4(第1レベルシフト回路)、デコーダー5およびレベルシフト回路6(第2レベルシフト回路)を備えている。これらの回路を備えた高圧ドライバー制御ブロック1には、電源端子TL、TDおよびTSを介して、低電源電圧VLL、VDDおよびVSSが供給され、これらの低電源電圧を電源電圧として、動作する。
入力回路3は、電源配線を介して、電源端子TGおよびTLに接続されており、接地電圧GNDと電源電圧VLLが供給され、電源電圧VLLを動作電圧として、動作する。入力回路3には、外部端子TI1−1、TI1−2を介して送信信号Din1、Din2が供給される。入力回路3は、特に制限されないが、供給された送信信号Din1、Din2のそれぞれの波形を整形し、信号SS1−1、SS1−2として出力する。
ここで、送信信号Din1、Din2のそれぞれの電圧は、例えば接地電圧GNDと電源電圧VLLの電圧レベルの間で変化する。送信すべき情報に従って、送信信号Din1、Din2のそれぞれは、例えば電源電圧VLLの電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧GNDのレベルをロウレベルとして変化する。また、入力回路3は、電源電圧VLLを動作電圧としているため、入力回路3から出力される信号SS1−1、SS1−2のそれぞれは、電源電圧VLLの電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧GNDのレベルをロウレベルとして変化する。
入力回路3から出力された信号SS1−1、SS1−2は、レベルシフト回路4に供給される。レベルシフト回路4は、信号SS1−1、SS1−2のそれぞれを入力信号とし、入力信号SS1−1、SS1−2のそれぞれのレベルを変換する。このレベルシフト回路5は、電源配線を介して、電源端子TG、TLおよびTDに接続されており、接地電圧GND、電源電圧VLLおよび電源電圧VDDが供給されている。レベルシフト回路4は、これらの電源電圧VLL、VDDを動作電圧として動作する。すなわち、レベルシフト回路4は、これらの電源電圧の電圧を利用して、入力信号SS1−1、SS1−2のそれぞれのレベルを変換し、変換した信号を、信号SS2−1、SS2−2として出力する。
レベルシフト回路4には、電源電圧VDDが供給されているため、このレベルシフト回路4から出力される信号SS2−1、SS2−2は、接地電圧GNDのレベルと電源電圧VDDの電圧レベルとの間で変化する。入力信号SS1−1、SS1−2がハイレベル(電源電圧VLLの電圧レベル)の場合、レベルシフト回路4は、このハイレベルを、電源電圧VDDの電圧レベルに変換し、信号SS2−1、SS2−2のハイレベルとして出力する。これに対して、入力信号SS1−1、SS1−2がロウレベル(接地電圧GND)の場合、レベルシフト回路4は、このロウレベルを、信号SS2−1、SS2−2のロウレベルとして出力する。すなわち、レベルシフト回路4から出力される信号SS2−1、SS2−2のそれぞれは、電源電圧VDDのレベルをハイレベルとし、接地電圧GNDのレベルをロウレベルとして、変化することになる。
レベルシフト回路4から出力された出力信号SS2−1、SS2−2(第1出力信号)は、入力信号としてデコーダー5に供給される。このデコーダー5は、電源配線を介して、電源端子TGおよびTDに接続され、接地電圧GNDおよび電源電圧VDDが供給される。すなわち、デコーダー5は、電源電圧VDDを動作電圧として、デコード動作を行う。この実施の形態1においては、デコーダー5には、2個の入力信号SS2−1、SS−2が供給されるため、デコード動作により、4個の出力信号が形成されることになる。2個の入力信号SS2−1、SS2−2の組合せによって、4個の出力信号のうちの1個の出力信号が、例えばハイレベルとなり、残りの3個の出力信号がロウレベルとなる。デコーダー5は、電源電圧VDDを動作電圧としているため、デコーダー5から出力される出力信号のハイレベルは、電源電圧VDDの電圧レベルとなり、出力信号のロウレベルは、接地電圧GNDのレベルとなる。
デコーダー5から出力される4個の出力信号のうち、特に制限されないが2個の出力信号は、高圧ドライバー2に供給され、残りの2個は、レベルシフト回路6に供給される。後で説明するが、高圧ドライバー2は、2個の高耐圧トランジスタP1、N1を備えている。デコーダー5から高圧ドライバー2へ供給される2個の出力信号のうちの1個の出力信号に基づいて、高耐圧トランジスタP1(第1トランジスタ)の導通が制御され、デコーダー5からレベルシフト回路6へ供給される2個の出力信号のうちの1個の出力信号に基づいて、高耐圧トランジスタN1(第2トランジスタ)の導通が制御される。図1では、デコーダー5から出力される4個の出力信号のうち、高耐圧トランジスタP1を制御する出力信号が、出力信号SS3−1(第1出力信号または第2出力信号)として示され、高耐圧トランジスタN1を制御する出力信号が、出力信号SS3−2(第2出力信号または第3出力信号)として示されている。
なお、出力信号SS3−1、SS3−2を除いたデコーダー5の出力信号は、例えば、高圧ドライバー2に含まれているトランジスタ(図示しない)の導通の制御および送受信分離スイッチRTC1の制御に用いられる。
レベルシフト回路6は、電源配線を介して電源端子TG、TDおよびTSに接続されており、これらの電源端子を介して、接地電圧GND、電源電圧VDDおよび電源電圧VSSが供給される。レベルシフト回路6は、これらの電源電圧VDD、VSSを動作電圧として動作する。すなわち、レベルシフト回路6は、デコーダー5からの出力信号SS3−2を、入力信号として受け、電源電圧GND、VDD、VSSを用いて、入力信号SS3−2のレベル変換動作を行う。
デコーダー5から出力される出力信号SS3−1、SS3−2のそれぞれにおいて、ハイレベルは、電源電圧VDDの電圧レベルであり、ロウレベルは、接地電圧GNDである。レベルシフト回路6は、出力信号(入力信号)SS3−2のハイレベル(電源電圧VDDの電圧レベル)を、接地電圧GNDのレベル(ハイレベル)へ変換し、出力信号SS3−2のロウレベル(接地電圧GNDのレベル)を、電源電圧VSSのレベル(ロウレベル)へ変換する。すなわち、レベルシフト回路6は、接地電圧GNDのレベルと正の電源電圧VDDの電圧レベルとの間で、その電圧(電位)が変化する出力信号SS3−2を、ハイレベルが接地電圧GNDのレベルで、ロウレベルが負の電源電圧VSSの電圧レベルとし、このハイレベルとロウレベルとの間で電圧が変化する出力信号SS4(第4出力信号)を形成する。レベルシフト動作で得られた出力信号SS4は、レベルシフト回路6から、高圧ドライバー2へ、制御信号として供給される。
高圧ドライバー2は、高圧レベルシフト回路7(高圧回路)と1組の高耐圧トランジスタP1、N1を備えている。高耐圧トランジスタP1、N1は、特に制限されないが、電界効果型トランジスタによって構成されている。ここで、高耐圧トランジスタP1(第1トランジスタ)は、Pチャンネル型電界効果トランジスタ(以下、Pチャンネル型トランジスタまたはP型FETとも称する)により構成され、高耐圧トランジスタN1(第2トランジスタ)は、Nチャンネル型電界効果トランジスタ(以下、Nチャンネル型トランジスタまたはN型FETとも称する)により構成されている。
高圧レベルシフト回路7は、電源配線を介して、電源端子TG、TD、TS、TPおよびTNに接続されている。これらの電源端子を介して、高圧レベルシフト回路7に、接地電圧GND、電源電圧VDD、VSS、VPPおよびVNNが供給される。高圧レベルシフト回路7も、供給されているこれらの電圧を動作電圧として、動作する。高圧レベルシフト回路7は、デコーダー5から出力されている出力信号SS3−1を位相反転し、位相反転により得られた出力信号をレベルシフトして、ゲート駆動信号SP1を形成する。また、高圧レベルシフト回路7は、レベルシフト回路6から出力されている出力信号SS3−2を、レベルシフトして、ゲート駆動信号SN1として出力する。
すなわち、高圧レベルシフト回路7は、ハイレベルを電源電圧VDDの電圧レベルとし、ロウレベルを接地電圧GNDとした出力信号SS3−1を、位相反転する。位相反転により得られた出力信号のロウレベル(接地電圧GNDのレベル)を、電源電圧VPPの電圧レベルへ変換し、位相反転により得られた出力信号のハイレベル(電源電圧VDDの電圧レベル)を、接地電圧GNDのレベルへ変換する。これにより、出力信号SS3−1が、ハイレベル(電源電圧VDDの電圧レベル)のとき、ゲート駆動信号SP1の電圧は接地電圧GNDのレベルとなり、出力信号SS3−1が、ロウレベル(接地電圧GNDのレベル)のとき、ゲート駆動信号SP1の電圧は電源電圧VPPの電圧レベルとなる。
また、高圧レベルシフト回路7は、レベルシフト回路6からの出力信号SS4が、ハイレベル(接地電圧GND)のとき、ゲート駆動信号SN1の電圧を、接地電圧GNDのレベルにし、出力信号SS4が、ロウレベル(電源電圧VSSの電圧レベル)のとき、ゲート駆動信号SN1の電圧を、電源電圧VNNの電圧レベルへ変換する。すなわち、出力信号SS4がハイレベル(接地電圧GNDのレベル)のときには、ゲート駆動信号SN1は接地電圧GNDのレベルとなり、出力信号SS4がロウレベル(電源電圧VSSの電圧レベル)のときには、ゲート駆動信号SN1は電源電圧VNNの電圧レベルとなる。
P型FETP1のソースは、電源配線を介して電源端子TPに接続され、N型FETN1のソースは、電源配線を介して電源端子TNに接続されている。また、P型FETP1のドレインとN型FETN1のドレインは、ノードndに接続され、P型FETP1のゲートには、高圧レベルシフト回路7からのゲート駆動信号SP1が供給され、N型FETN1のゲートには、高圧レベルシフト回路7からのゲート駆動信号SN1が供給されている。すなわち、P型FETP1とN型FETN1のそれぞれの電流経路が、電源端子TPとTNとの間に直列的に接続されており、P型FETP1とN型FETN1との接続部が、ノードndとなっている。ノードndと入出力端子TU1との間には、分離回路DVD1が接続されている。
デコーダー5からの出力信号SS3−1がハイレベルであれば、ゲート駆動信号SP1の電圧は、接地電圧GNDのレベルとなるため、P型FETP1が導通し、P型FETP1を介して、電源電圧VPPからノードndへ電流が供給される。これに対して、出力信号SS3がロウレベルであれば、ゲート駆動信号SP1の電圧は、電源電圧VPPの電圧レベルとなるため、P型FETP1は、非導通となり、電源電圧VPPからノードndへ電流は流れない。
また、レベルシフト回路6からの出力信号SS4がハイレベルであれば、ゲート駆動信号SN1の電圧は、接地電圧GNDのレベルとなるため、N型FETN1が導通し、ノードndから電源電圧VNNへ電流が供給される。これに対して、出力信号SS4がロウレベルであれば、ゲート駆動信号SN1の電圧は、電源電圧VNNの電圧レベルとなるため、N型FETN1は、非導通となり、ノードndから電源電圧VNNへ電流は流れない。
そのため、高圧レベルシフト回路7によって、P型FETP1とN型FETN1の導通が制御されていると見なすことができる。また、高圧ドライバー2として捉えた場合、出力信号SS3−1、SS4に従って、高圧ドライバーは、高電圧の電源電圧VPPと高電圧の電源電圧VNNとを選択的に出力すると見なすことができる。
図示しない処理装置が、送信信号Din1、Din2を、時間経過に伴って変更することにより、出力信号SS1−1、SS1−2のハイレベルとロウレベルも、時間経過に伴って変化する。これに伴い、出力信号SS1−1、SS1−2をレベルシフトすることにより得られた出力信号SS2−1、SS2−2も、時間経過に伴って、ハイレベルとロウレベルが変化する。出力信号SS2−1、SS2−2のそれぞれのハイレベルとロウレベルとが時間経過に伴って変化することにより、デコーダー5から出力される出力信号SS3−1とSS3−2は、例えば交互にハイレベルとなる。レベルシフト回路6は、デコーダー5からの出力信号SS3−2をレベルシフトし、出力信号SS4として出力する。その結果、高圧レベルシフト回路7にも、交互にハイレベルとなる出力信号SS3−1とSS4とが供給されることになる。これにより、P型FETP1とN型FETN1とが交互に導通し、ノードndからは、電源電圧VPPとVNNとが交互に出力されることになる。
分離回路DVD1は、特に制限されないが、1対のダイオード素子D1、D2を備えている。ダイオード素子D1、D2は、双方向スイッチを構成するように、アノードとカソードが交差接続されている。そのため、入出力端子TU1の電圧に対して、ノードndの電圧が、ダイオード素子D1、D2の順方向電圧を超える電圧になることにより、ノードndにおける高電圧は、図6に示した超音波振動子HB1に印加されることになる。ノードndにおける電圧は、P型FETP1とN型FETN1が交互に導通状態となることにより、高電圧の電源電圧VPPまたhVNNに応じた電圧となるため、高圧ドライバー2からの高電圧(電源電圧VPPまたはVNN)が、分離回路DVD1を介して、超音波振動子HB1に印加され、超音波が発生する。
なお、反射波を超音波振動子HB1が受信した場合、超音波振動子HB1が発生する検出信号の電圧は、微弱であるため、ダイオード素子D1、D2の順方向電圧を超えない。そのため、超音波振動子HB1からの検出信号は、分離回路DVD1を介して、ノードndへ伝達されない。例えば、反射波を受信するときに、ノードndの電圧を所定の電圧にするために、高圧ドライバー2には、図示しないトランジスタを設けるようにしてもよい。このトランジスタは、例えばノードndと所定の電圧との間に接続し、デコーダー5からの出力信号で、導通を制御するようにしてもよい。デコーダー5からは、先に説明したように、4個の出力信号が出力されるため、出力信号SS3−1、SS3−2を除いた出力信号を用いるようにすればよい。
高圧レベルシフト回路7において、ゲート駆動信号SP1、SN1の電圧を、接地電圧GND、電源電圧VPP、VNNへ変換する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ゲート駆動信号SP1、SP2のそれぞれを、電源電圧VPP、VNNの電圧レベルへ変換してもよい。また、出力信号SS3−1を位相反転し、その後でレベルシフトする例を説明したが、これに限定されるものではない。また、送信信号Din1、Din2が2個の場合を例にして説明したが、これに限定されるものではない。
<送信回路の構成>
図2は、実施の形態1に係わる送信回路HDV1の構成を示すブロック図である。電源電圧VLL、VDD、VSSのうちの少なくともいずれかの電源電圧の電圧(接地電圧GNDに対して電位)の絶対値が、小さくなったとき、出力用のトランジスタであるP型FETP1または/およびN型FETN1が、導通するのを防ぐために、実施の形態に係わる送信回路は、複数のパワーオンリセット回路および論理回路を備えている。
図2に示す送信回路HDV1は、図1で説明した送信回路の基本構成と類似している。図2において、2は、高圧ドライバーブロックを示しており、DVD1は、分離回路をしめしている。図2に示す高圧ドライバーブロック2および分離回路DVD1の構成および動作は、図1で説明した高圧ドライバーブロック2および分離回路DVD1と同じである。そのため、高圧ドライバーブロック2および分離回路DVD1については、原則説明を省略する。
また、図2において、9は、高圧ドライバー制御ブロックを示している。この高圧ドライバー制御ブロック9は、図1で説明した高圧ドライバー制御ブロック2と類似している。すなわち、図1の高圧ドライバー制御ブロック2と図2の高圧ドライバー制御ブロック9とにおいて、入力回路3、レベルシフト回路4、入力端子TI1および電源端子TD、TL、TG,TSは、同じである。図2に示す送信回路HDV1においては、高圧ドライバー制御ブロック9に、第1〜第4パワーオンリセット回路10〜13と論理回路14が追加され、デコーダー5およびレベルシフト回路6が変更されている。そのため、ここでは、追加された第1〜第4パワーオンリセット回路10〜13および論理回路14と変更されたデコーダー5およびレベルシフト回路6について、主に説明する。
第1パワーオンリセット回路10は、電源配線を介して、電源端子TG、TD、TLに接続されている。すなわち、第1パワーオンリセット回路10には、接地電圧GND、電源電圧VDDおよび電源電圧VLLが供給される。第1パワーオンリセット回路10は、電源電圧VLLの電圧が、所定の値(第1の値)以下に低下したか否かを検出する。言い換えるならば、電源電圧VLLの電圧(電位)の絶対値が、所定の値(第1の値)以下になったか否かを検出する。第1パワーオンリセット回路10は、検出の結果を、リセット信号PR1(第1リセット信号)で通知する。このリセット信号PR1は、ハイレベルが電源電圧VDDの電圧レベルであり、ロウレベルが接地電圧GNDのレベルである。電源電圧VLLの電圧が、所定の値以下に低下したとき、第1パワーオンリセット回路10は、リセット信号PR1をハイレベルにし、所定の値を超えているとき、ロウレベルにする。
第2パワーオンリセット回路11は、電源配線を介して、電源端子TG、TDに接続されている。すなわち、第2パワーオンリセット回路11には、接地電圧GNDおよび電源電圧VDDが供給されている。第2パワーオンリセット回路11は、電源電圧VDDの電圧が、所定の値(第2の値)以下に低下したか否かを検出する。言い換えるならば、電源電圧VDDの電圧(電位)の絶対値が、所定の値(第2の値)以下になったか否かを検出する。第2パワーオンリセット回路11は、検出の結果を、リセット信号PR2(第2リセット信号)で通知する。このリセット信号PR2は、ハイレベルが電源電圧VDDの電圧レベルであり、ロウレベルが接地電圧GNDのレベルである。電源電圧VDDの電圧が、所定の値以下に低下したとき、第2パワーオンリセット回路11は、リセット信号PR2をハイレベルにし、所定の値を超えているとき、ロウレベルにする。
第3パワーオンリセット回路12は、電源配線を介して、電源端子TG、TD、TSに接続されている。すなわち、第3パワーオンリセット回路12には、接地電圧GND、電源電圧VDDおよび電源電圧VSSが供給されている。第3パワーオンリセット回路12は、電源電圧VSSの電圧が、所定の値(第3の値)以上に上昇したか否かを検出する。電源電圧VSSは、接地電圧GNDに対して負極性の電位を有する。そのため、絶対値で電源電圧VSSを表した場合、第3パワーオンリセット回路12も、電源電圧VSSの電圧(電位)の絶対値が、所定の値(第3の値)以下になったか否かを検出することになる。第3パワーオンリセット回路12は、検出の結果を、リセット信号PR3(第3リセット信号)で通知する。このリセット信号PR3は、ハイレベルが電源電圧VDDの電圧レベルであり、ロウレベルが接地電圧GNDのレベルである。電源電圧VSSの電圧の絶対値が、所定の値以下になったとき、第3パワーオンリセット回路12は、リセット信号PR3をハイレベルにし、所定の値を超えているとき、ロウレベルにする。
第4パワーオンリセット回路13は、電源配線を介して、電源端子TG、TD、TSに接続されている。すなわち、第4パワーオンリセット回路13には、接地電圧GND、電源電圧VDDおよび電源電圧VSSが供給される。第4パワーオンリセット回路13は、電源電圧VDDの電圧が、所定の値(第4の値)以下に低下したか否かを検出する。言い換えるならば、電源電圧VDDの電圧(電位)の絶対値が、所定の値(第4の値)以下になったか否かを検出する。第4パワーオンリセット回路13は、検出の結果を、リセット信号PR4(第4リセット信号)で通知する。このリセット信号PR4は、ハイレベルが接地電圧GNDのレベルであり、ロウレベルが電源電圧VSSの電圧レベルである。電源電圧VDDの電圧が、所定の値以下に低下したとき、第4パワーオンリセット回路13は、リセット信号PR4をロウレベルにし、所定の値を超えているとき、ハイレベルにする。
第1パワーオンリセット回路10、第2パワーオンリセット回路11および第3パワーオンリセット回路12から出力されているリセット信号PR1、PR2およびPR3は、論理和演算を行う論理回路14に入力されている。これにより、論理回路14は、リセット信号PR1、PR2およびPR3のうちの少なくともいずれかがハイレベルとなることにより、ハイレベルの合成リセット信号PCMを出力することになる。すなわち、電源電圧VLL、VDDおよびVSSのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値(第1の値〜第3の値)以下になると、合成リセット信号PCMは、ハイレベルとなる。論理回路14は、電源配線を介して電源端子TD、TGに接続され、電源電圧VDDを動作電圧として動作している。合成リセット信号PCMのハイレベルは、例えば電源電圧VDDの電圧レベルであり、ロウレベルは、接地電圧GNDのレベルである。勿論、リセット信号PR1〜PR3の全てがロウレベルであれば、合成リセット信号PCMもロウレベルとなる。
合成リセット信号PCMは、デコーダー5に供給される。デコーダー5は、合成リセット信号PCMが、ロウレベルのとき、図1で説明したデコーダー5と同じ動作をする。すなわち、レベルシフト回路4からの出力信号SS2−1、SS2−2をデコードし、デコードの結果を出力する。これに対して、合成リセット信号PCMが、ハイレベルの場合、このハイレベルの合成リセット信号PCMに応答して、所定の状態となる。すなわち、P型FETP1およびN型FETN1のそれぞれが、非導通となるような出力信号SS3−1、SS3−2を出力するような状態に、デコーダー5は制御される。この実施の形態1では、デコーダー5は、出力信号SS3−1およびSS3−2の両方をロウレベルにする状態となる。
図7は、実施の形態1に係わるデコーダー5の構成を示すブロック図である。デコーダー5は、デコーダー回路DECとフリップフロップ回路FF1〜FF4を備えている。デコーダー回路DECは、レベルシフト回路4からの出力信号SS2−1、SS2−2をデコードする。フリップフロップ回路FF1〜FF4のそれぞれは、データ入力端子Iと、クリア端子Cと、データ出力端子Oとを備えている。
デコーダー回路DECによってデコードされた結果は、対応するフリップフロップ回路FF1〜FFF4のデータ入力端子Iに供給されている。また、フリップフロップ回路FF1〜FF4のそれぞれのクリア端子Cには、合成リセット信号PCMが供給されている。
フリップフロップ回路FF1〜FF4のそれぞれは、クリア端子Cに供給されている合成リセット信号PCMが、ロウレベルのときには、データ入力端子Iに供給されているデコーダー回路DECの出力を、データ出力端子Oから出力される。これに対して、クリア端子Cに供給されている合成リセット信号PCMが、ハイレベルのときには、データ入力端子Iに供給されているデコーダー回路DECの出力とは無関係に、データ出力端子Oからロウレベルを出力する。
これにより、合成リセット信号PCMがロウレベルの場合には、フリップフロップ回路FF1、FF4のそれぞれのデータ出力端子Oからは、出力信号SS2−1、SS2−2をデコードした結果に応じて、ハイレベルまたはロウレベルの出力信号SS3−1、SS3−2が出力されることになる。一方、合成リセット信号PCMがハイレベルの場合には、フリップフロップ回路FF1、FF4のデータ出力端子Oからは、ロウレベルの出力信号SS3−1、SS3−2が出力されることになる。このようにして、合成リセット信号PCMが、ハイレベルのときには、デコーダー5は所定の状態にされる。なお、デコーダー回路DECおよびフリップフロップ回路FF1〜FF4のそれぞれも、電源電圧VDDを動作電圧として動作しており、ハイレベルは電源電圧VDDの電圧レベルであり、ロウレベルは接地電圧GNDのレベルである。
図7では、フリップフロップ回路FF1〜FF4が、デコーダー回路DECの出力を受けるように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、デコーダー回路DECの入力側にフリップフロップ回路FF1、FF2を設けるようにしてもよい。この場合も、フリップフロップ回路FF1、FF2が合成リセット信号PCMによって、クリアされ、出力信号SS3−1、SS3−2のそれぞれが、ロウレベルになるようにすればよい。また、フリップフロップ回路を、デコーダー5に設けなくてもよい。この場合には、デコーダー回路DECにクリア端子を設け、デコーダー回路DECのクリア端子に合成リセット信号PCMを供給するようにする。デコーダー回路DECは、クリア端子にハイレベルの合成リセット信号PCMが供給されたとき、出力信号SS3−1、SS3−2のそれぞれをロウレベルとするようにすればよい。
電源電圧VLL、VDDおよびVSSのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下となったとき、デコーダー5の出力信号SS3−1およびSS3−2は、ロウレベル(接地電圧GND)になる。
出力信号SS3−1がロウレベルとなることにより、高圧レベルシフト回路7は、図1で説明したように、ゲート駆動信号SP1の電圧を、電源電圧VPPの電圧レベルにする。これにより、P型FETP1は非導通状態となる。
また、出力信号SS3−2がロウレベルとなることにより、レベルシフト回路6は、出力信号SS3−2をレベルシフトして、電源電圧VSSの電圧レベルを有するロウレベルを出力信号SS4として出力する。
N型FETN1のソースには、最大で−100Vの電圧が、電源電圧VNNとして供給される。そのため、N型FETN1を非導通にするためには、ゲート駆動信号SN1の電圧を、負極性の電圧にすることが要求される。そのため、この実施の形態1においては、デコーダー5から出力された、出力信号SS3−2のロウレベルである接地電圧GNDをレベルシフト回路6によって、負極性の電源電圧VSSの電圧レベルへレベル変換し、レベルシフト回路6から出力されたロウレベルを、高圧レベルシフト回路7によって、負の電源電圧VNNの電圧レベルまでレベル変換をしている。すなわち、複数ステップで、ゲート駆動信号SN1を負極性の高電圧へ変換している。これにより、レベル変換に要する負担の低減を図ることが可能である。
レベルシフト回路6の構成例は、後で図3を用いて説明するが、電源電圧VDDの電圧の絶対値が、所定の値以下となったとき、レベルシフト回路6の動作が不安定となり、誤動作が発生することが考えられる。この実施の形態1においては、第4パワーオンリセット回路13からのリセット信号PR4によって、レベルシフト回路6を所定の状態にすることにより、レベルシフト回路6の動作不安定に伴う誤動作の発生が防がれる。
電源電圧VLLまたは/および電源電圧VSSの電圧の絶対値が、所定の値以下になったときには、レベルシフト回路6は安定して動作する。そのため、電源電圧VLLおよび電源電圧VSSのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が所定の値以下となったときには、デコーダー5からのロウレベルの出力信号SS3−2は、レベルシフト回路6によって、レベル変換される。このレベル変換により、レベルシフト回路6からは、電源電圧VSSの電圧レベルを有する出力信号SS4が、高圧レベルシフト回路7へ供給される。これにより、図1で説明したように、高圧レベルシフト回路7は、電源電圧VNNの電圧を有するゲート駆動信号SN1を出力する。その結果、N型FETN1も非導通状態となる。
これにより、電源電圧VLLおよび電源電圧VSSのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が所定の値以下となったときには、P型FETP1およびN型FETN1の両方が非導通となり、短絡あるいは誤った高電圧の出力を防ぐことが可能となる。
<<レベルシフト回路の構成>>
次に、図3を用いて、実施の形態1に係わるレベルシフト回路6の構成を説明する。図6は、レベルシフト回路6の構成を示す回路図である。
レベルシフト回路6は、P型FETp1〜p6と、N型FETn1〜n6と、2入力アンド回路ADとによって構成されている。図3において、VDD−Lは、レベルシフト回路6と電源端子TDとを接続する電源配線を示しており、VSS−Lは、レベルシフト回路6と電源端子TSとを接続する電源配線を示しており、GND−Lは、レベルシフト回路6と電源端子TGとを接続する電源配線を示している。そのため、電源配線VDD−Lには、電源電圧VDDが供給され、電源配線VSS−Lには、電源電圧VSSが供給され、電源配線GND−Lには、接地電圧GNDが供給される。
P型FETp1、p2のソースは、電源配線VDD−Lに接続され、N型FETn1,n2のソースは、電源配線GND−Lに接続され、P型FETp1、p2のそれぞれのドレインは、N型FETn1、n2のそれぞれのドレインに接続されている。P型FETp1のゲートとN型FETn1のゲートは共通に接続され、デコーダー6からの出力信号SS3−2が供給される。また、P型FETp2のゲートとN型FETn2のゲートも共通に接続されている。このP型FETp2のゲートとN型FETn2のゲートには、上記した出力信号SS3−2を位相反転して得た反転信号/SS3−2が供給される。
P型FETp3、p4のソースは、電源配線GND−Lに接続され、N型FETn3,n4のソースは、電源配線VSS−Lに接続されている。P型FETp3、p4のそれぞれのドレインは、N型FETn3、n4のそれぞれのドレインに接続されている。P型FETp3のゲートとN型FETn3のゲートは共通に接続され、P型FETp4とN型FETn4のドレインに接続され、P型FETp4のゲートとN型FETn4のゲートは共通に接続され、P型FETp3とN型FETn3のドレインに接続されている。
すなわち、P型FETp3とN型FETn3により、第1インバータ回路が構成され、P型FETp4とN型FETn4により、第2インバータ回路が構成されている。この第1インバータ回路(p3、n3)の入力は、第2インバータ回路(p4、n4)の出力に接続され、第2インバータ回路の入力は、第1インバータ回路の出力に接続されていることになる。その結果、所謂ラッチ回路が、第1インバータ回路と第2インバータ回路によって構成されていることになる。
この実施の形態1では、第1インバータ回路の入力(p3、n3のゲート)は、ゲートが電源配線GND−Lに接続されたN型FETn6のソースに接続されている。N型FETn6のドレインは、ゲートが電源配線GND−Lに接続されたP型FETp6のドレインに接続されている。また、P型FETp6のソースは、P型FETp2およびN型FETn2のドレインに接続されている。同様に、第2インバータ回路の入力(p4、n4のゲート)は、ゲートが電源配線GND−Lに接続されたN型FETn5のソースに接続されている。N型FETn5のドレインは、ゲートが電源配線GND−Lに接続されたP型FETp5のドレインに接続されている。また、P型FETp5のソースは、P型FETp1およびN型FETn1のドレインに接続されている。
P型FETp1とN型FETn1によって、電源電圧VDDと接地電圧GNDとを動作電圧とした第3インバータ回路が構成されている。同様に、P型FETp2とN型FETn2によって、電源電圧VDDと接地電圧GNDとを動作電圧とした第4インバータ回路が構成されている。第3インバータ回路(p1、n1)は、出力信号SS3−2を位相反転し、電源電圧VDDの電圧レベルまたは接地電圧GNDのレベルを出力する。この第3インバータ回路の出力電圧は、P型FETp5およびN型FETn5を介して、第2インバータ回路(p4、n4)の入力に供給される。同様に、第4インバータ回路(p2、n2)は、反転信号/SS3−2を位相反転し、電源電圧VDDの電圧レベルまたは接地電圧GNDのレベルを出力する。この第4インバータ回路の出力電圧は、P型FETp6およびN型FETn6を介して、第1インバータ回路(p3、n3)の入力に供給される。
すなわち、出力信号SS3−2および反転信号/SS3−2に基づいて、電源電圧VDDの電圧レベルと接地電圧GNDのレベルとの間で変化する電圧が、それぞれのゲートに接地電圧GNDが供給されたP型FETおよびN型FETを介して、ラッチ回路の入力に供給されていることになる。ラッチ回路は、この供給された電圧に従って、状態を保持し、ノードLS2outの電圧は、出力信号SS3−2の電圧に従って、電源電圧VSSの電圧レベルまたは接地電圧GNDとなる。
例えば、出力信号SS3−2が電源電圧VDDの電圧レベル(ハイレベル)であれば、N型FETn1およびP型FETp2が導通し、第1インバータ回路の入力には、P型FETp6およびN型FETn6を介して、電源電圧VDDの電圧レベルが供給される。このとき、第2インバータ回路の入力には、P型FETp5およびN型FETn5を介して、接地電圧GNDのレベルが供給される。これにより、第1インバータ回路の出力は、電源電圧VSSの電圧レベルとなり、第2インバータ回路の出力は、接地電圧GNDのレベルとなる。この状態が、ラッチ回路に保持され、ノードLS2outの電圧は、ハイレベルである接地電圧GNDとなる。
これに対して、出力信号SS3−2が接地電圧GND(ロウレベル)であれば、N型FETn2およびP型FETp1が導通し、第2インバータ回路の入力には、P型FETp5およびN型FETn5を介して、電源電圧VDDの電圧レベルが供給される。このとき、第1インバータ回路の入力には、P型FETp6およびN型FETn6を介して、接地電圧GNDのレベルが供給される。これにより、第2インバータ回路の出力は、電源電圧VSSの電圧レベルとなり、第1インバータ回路の出力は、接地電圧GNDとなる。この状態が、ラッチ回路に保持され、ノードLS2outの電圧は、ロウレベルである電源電圧VSSの電圧レベルとなる。
このようにして、電源電圧VDDをハイレベルとし、接地電圧GNDをロウレベルとする出力信号SS3−2は、接地電圧GNDをハイレベルとし、負極性の電源電圧VSSの電圧レベルをロウレベルとした信号へレベル変換される。
なお、ゲートが接地電圧GNDに接続されたP型FETp5、p6およびN型FETn5、n6を介して、第3および第4インバータ回路の出力電圧をラッチ回路に供給するようにしたことで、ラッチ回路の出力における電圧により、第3および第4インバータ回路に逆流が発生することが防がれている。
例えば、ノードLS2outが接地電圧GNDになっている状態を、ラッチ回路が保持しているときに、電源配線VDD−Lにおける電源電圧VDDの電圧が、所定の値以下になった場合、すなわち電源電圧VDDの電圧の絶対値が、所定の値以下になった場合、上述したように、論理回路14からの合成リセット信号PCMは、ハイレベルとなり、デコーダー5は所定の状態となる。デコーダー5が所定の状態となることによって、デコーダー5は、出力信号SS3−1およびSS3−2をロウレベルにする。出力信号SS3−2がロウレベルとなることにより、P型FETp1が導通するが、電源電圧VDDの電圧が、所定の値以下になっているため、第2インバータ回路の入力に供給される電圧のレベルが低くなる。そのため、ラッチ回路が不安定な状態となり、例えば、ノードLS2outにおける電圧は、接地電圧GNDとなっている状態を継続してしまうことが考えられ、ラッチ回路の状態を変更することが不可能となることが考えられる。
ノードLS2outの電圧が、接地電圧GND(ハイレベル)に維持され、電源電圧VSSの電圧レベル(ロウレベル)へ変更されないと、電源電圧VDDの電圧が、所定の値以下になっても、高圧ドライバー2内のN型FETN1は、導通状態を継続することになり、送信回路HDV1から、負の高電圧である電源電圧VNNが出力されてしまうことになる。
この実施の形態1においては、レベルシフト回路6に2入力のアンド回路ADが設けられている。このアンド回路ADの一方の入力は、ノードLS2outに接続され、他方の入力には、リセット信号PR4が供給される。アンド回路ADの出力が、上記した出力信号SS4として、高圧レベルシフト回路7へ供給される。ここで、アンド回路ADには、接地電圧GNDと電源電圧VSSが供給され、これらの電圧を動作電圧として動作する。すなわち、アンド回路ADから出力される出力信号SS4は、接地電圧GNDのレベルをハイレベルとし、電源電圧VSSの電圧レベルをロウレベルとした信号となる。
図2において説明したように、第4リセット回路13は、電源電圧VDDの電圧が所定の値以下となったとき、電源電圧VSSの電圧レベルを有するロウレベルのリセット信号PR4を出力する。そのため、電源電圧VDDの電圧が所定の値以下となったとき、アンド回路ADの他方の入力には、ロウレベルが供給されることになり、アンド回路ADの出力信号SS4は、ロウレベル(電源電圧VSSの電圧レベル)となる。その結果、N型FETN1は非導通状態とされる。これにより、電源電圧VDDの電圧の絶対値が所定の値以下になった場合も、N型FETN1を介して負の高電圧である電源電圧VNNが出力されるのを防ぐことが可能となる。
言い換えるならば、電源電圧VDDの電圧の絶対値が、所定の値以下となったとき、レベルシフト回路6は、デコーダー5からの出力にかかわらずに、高圧ドライバー2内のN型FETN1を非導通にするレベルの出力信号SS4を出力するような所定の状態になるように、第4リセット回路13によって、強制的に制御される。すなわち、レベルシフト回路6内のラッチ回路は不安定な状態であっても、シフトレジスタ回路6から、高圧ドライバー2内のトランジスタを非導通にするような出力信号SS4を出力させることが可能である。アンド回路ADは、リセット信号PR4に従って、出力信号SS4の電位を、強制的に、ロウレベル(電源電圧VSSの電圧レベル)に制限する制限回路と見なすことができる。
以上述べたように、実施の形態1によれば、送信回路HDV1に動作電圧として供給される正極性および負極性を含む複数種類の電源電圧(VDD、VSS、VLL)のうちのすくなくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下になったとき、高圧ドライバー2において、正極性の高電圧(VPP)と負極性の高電圧(VNN)とが、短絡することを防ぐことが可能である。また、高圧ドライバー2から、誤って正極性または負極性の高電圧が出力されるのを防ぐことが可能である。
誤って高電圧が出力されるのを防ぐことが可能であるため、受信回路RCV1等の周辺部品が損傷あるいは破壊されるのを防ぐことが可能である。その結果、超音波診断装置の開発が遅延することを防ぐことも可能となる。
パルサー半導体装置CHPに電源電圧を投入する場合、誤動作、損傷等を防ぐために、絶対値の小さい電源電圧から順番に投入することが行われる。この電源電圧の投入順番としては、例えば、接地電圧GNDを投入し、その後で電源電圧VLLを投入し、電源電圧VLLの後に、電源電圧VDDおよびVSSを投入し、さらにその後で高電圧である電源電圧VPPおよびVNNを投入する。この実施の形態1においては、電源電圧VLL、VDDおよびVSSのいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下のとき、高圧ドライバー2、すなわちパルサー半導体装置から高電圧が出力されるのを防ぐことが可能である。そのため、電源の投入順番の自由度を向上することが可能となる。
実施の形態1では、高圧ドライバー2内のN型FETN1およびP型FETP1を非導通にするために、デコーダー5およびレベルシフト回路6からロウレベルの出力信号SS3−1、SS3−2およびSS4を出力する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、出力信号SS3−1、SS3−2およびSS4がハイレベルのとき、N型FETN1およびP型FETP1が非導通となるようにしてもよい。この場合には、出力信号SS3−1、SS3−2およびSS4がハイレベルのとき、N型FETN1およびP型FETP1が非導通となるように、例えば高圧レベルシフト回路7(高圧回路)の構成を変更すればよい。また、合成リセット信号PCMを形成する論理回路は、論理和を演算する論理回路に限定されるものではない。
第1〜第4パワーオンリセット回路10〜13のそれぞれは、電源電圧の電圧の絶対値が、所定の値以下か否かを検出して、検出信号(リセット信号)を出力する構成であればよく、種々の構成をとることが可能である。第1〜第3パワーオンリセット回路10〜12が検出を行う際に基準となる所定の値は、それぞれのパワーオンリセット回路によって検出する電源電圧の極性および電圧値が異なるため、互いに異なる値である。また、第4パワーオンリセット回路13と第2パワーオンリセット回路11とは、同じ電源電圧VDDの電圧を検出する。そのため、第4パワーオンリセット回路13と第2パワーオンリセット回路11は、同じ値を所定の値として、電源電圧VDDの電圧が、この所定の値以下か否かを検出するようにしてもよい。勿論、第4パワーオンリセット回路13と第2パワーオンリセット回路11が基準とする所定の値は互いに異なっていてもよい。
また、レベルシフト回路4は、レベル変換を行うことが可能な構成であればよく、種々の構成をとることが可能である。レベルシフト回路6の構成も、図3に示した構成に限定されるものではなく、ラッチ回路を備えていれば種々の構成をとることが可能である。
実施の形態1では、デコーダー5の出力信号SS3−2をレベルシフト回路6でレベルシフトし、レベルシフトにより得られた出力信号SS4に基づいて、N型FETN1の導通を制御している。しかしながら、デコーダー5の出力信号SS3−1についても、レベルシフト回路6と同様の構成を有するレベルシフト回路を設けるようにしてもよい。この場合、設けたレベルシフト回路によってレベルシフトされた出力信号に基づいて、P型FETP1の導通が制御されることになる。
第1〜第4パワーオンリセット回路10〜13と論理回路14とによって、送信回路または周辺部品が損傷あるいは破壊されるのを保護すると言う観点で見た場合、第1〜第4パワーオンリセット回路10〜3と論理回路14とによって、保護回路が構成されていると見なすことができる。また、ラッチ回路を備えたレベルシフト回路によって生じる損傷あるいは破壊から保護すると言う観点で、保護回路を区別した場合、第1〜第3パワーオンリセット回路10〜12と論理回路14とによって、第1保護回路が構成され、第4パワーオンリセット回路13によって、第2保護回路が構成されていると見なすことができる。
この場合、電源電圧VLL、電源電圧VDDおよび電源電圧VSSの少なくともいずれかの電位の絶対値が、所定の値以下になったとき、デコーダー5が、トランジスタP1、N1を非導通とするような出力信号SS3−1、SS3−2を出力するように、第1保護回路によって制御されることになる。また、電源電圧VDDの電位の絶対値が、所定の値以下になったとき、出力信号SS4によってトランジスタN1が非導通となるように、レベルシフト回路6が、第2保護回路によって制御されることになる。
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係わる送信回路の構成を示すブロック図である。図4に示す送信回路HDV1の構成は、図2に示した送信回路と類似している。図2に示した送信回路との相違は、温度検出回路15が追加され、論理和を演算する論理回路14が論理回路14Aと変更されたことである。図4においては、図2に示した入力回路3、レベルシフト回4、デコーダー5およびレベルシフト回路6が、纏めて1つの回路ブロック1Aとして描かれている。すなわち、図4において、回路ブロック1Aには、図2で説明した入力回路3、レベルシフト回路4、デコーダー5およびレベルシフト回路6が含まれている。また、図4には、電源電圧VDD、VSS、VLL、VPP、VNNおよび接地電圧GNDが供給される電源端子TD、TS、TL、TP、TNおよびTGのみが示されており、供給される電源電圧は省略されている。同様に、送信信号Din1、Din2は、省略され、入力端子TI1のみが、図4には示されている。また、高圧ドライバー2の構成についても、図4では省略されている。
この実施の形態2において、受信回路HDV1は、温度を検出する温度検出回路15を備えている。この温度検出回路15は、特に制限されないが、半導体チップ上に形成され、電源配線を介して電源端子TGおよびTDに接続されており、電源電圧VDDを動作電圧として動作する。すなわち、温度検出回路15は、温度が所定の温度以上か否かの検出を行い、検出結果を検出信号(リセット信号)TDTとして、論理回路14Aへ供給する。ここで、検出信号TDTは、電源電圧VDDの電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧GNDをロウレベルとした信号である。温度が所定の温度以上のとき、温度検出回路15は、検出信号TDをハイレベルにし、温度が、所定の温度未満のとき、検出信号TDTをロウレベルにする。
図2では、論理回路14は、3入力で、リセット信号PR1〜PR3の論理和演算を実施していた。これに対して、実施の形態2では、3入力の論理回路14が、4入力の論理回路14Aへ変更されている。すなわち、論理回路14Aには、論理回路14と同様に、リセット信号PR1〜PR3が供給され、さらに検出信号TDTが供給されている。論理回路14Aは、リセット信号PR1、PR2、PR3および検出信号TDTの間で論理和の演算を実行する。論理演算の結果は、図2と同様に、合成リセット信号PCMとして、デコーダー5(図2)へ供給される。
実施の形態1と同様に、電源電圧VDD、VSSおよびVLLのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下になると、リセット信号PR1〜PR3のうち、所定の値以下になった電源電圧に対応するリセット信号が、ハイレベルとなる。また、温度が、所定の温度以上になると、検出信号TDTがハイレベルになる。そのため、論理回路14Aから出力される合成リセット信号PCMは、電源電圧VDD、VSSおよびVLLのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下になったとき、または温度が所定の温度以上になったとき、ハイレベルとなる。
この合成リセット信号PCMがハイレベルとなることにより、図2で説明したように、高圧ドライバー2内のN型FETN1およびP型FETP1が非導通状態にされる。すなわち、実施の形態1と比較した場合、温度が所定の温度以上となったときにも、N型FETN1およびP型FETP1が非導通状態とされることになる。
高圧ドライバー2を構成するN型FETN1およびP型FETP1は、高電圧の電源電圧VPP、VNNを出力する。そのため、これらのトランジスタ(N1、P1)は温度上昇しやすく、熱による破損の危険性がある。これらのトランジスタが破損すると、例えば、これらのトランジスタを介して、電源電圧VPPまたは/およびVNNとノードndとの間をリーク電流が流れる。リーク電流が流れることにより、パルサー半導体装置CHPまたは/および受信回路等の周辺部品にダメージが与えられ、悪影響となる。
温度検出回路15は、トランジスタ(N1、P1)と同じ半導体チップ上に設けられている。そのため、例えば、トランジスタが破壊するときの半導体チップの温度よりも低い温度を、所定の温度として設定する。これにより、トランジスタが破壊する前に、これらのトランジスタを非導通状態にし、トランジスタの電流経路を遮断して、温度の上昇を防ぐことが可能となる。
(実施の形態3)
図5は、実施の形態3に係わる送信回路の構成を示すブロック図である。図5に示す送信回路HDV1の構成は、図4に示した送信回路の構成と類似している。ここでは、図4に示した送信回路との相違点を主に説明する。図4に示した送信回路と比較すると、図5に示した送信回路HDV1は、送受信分離スイッチ制御回路16を備えている。送受信分離スイッチ制御回路16は、図6で説明した送受信分離スイッチRTC1を制御する回路である。
図4と比較すると、図5には、パルサー半導体装置CHPの入出力端子TU1および出力端子TR1と、分離回路DVD1と、送受信分離スイッチTR1が描かれている。図6で説明したように、パルサー半導体装置CHPの入出力端子TU1は、超音波振動子HB1に接続され、出力端子TR1は、受信回路RCV1の入力に接続される。分離回路DVD1については、既に図1において説明しているので、説明は省略する。
送受信分離スイッチ制御回路16は、電源配線を介して、電源端子TDおよびTGに接続されており、電源電圧VDDを動作電圧として動作する。そのため、この送受信分離スイッチ制御回路16は、特に制限されないが、電源電圧VDDの電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧GNDのレベルをロウレベルとしたスイッチ制御信号TTCを、送受信分離スイッチRTC1へ出力する。送受信分離スイッチ制御回路16は、回路ブロック1A内のデコーダー5(図1、図2)から出力信号RTCCと合成リセット信号PCMを受け、スイッチ制御信号TTCを形成して、出力する。
デコーダー5は、図1で説明したように、送信信号Din1、Din2に基づいて、4個の出力信号を形成する。この4個の出力信号のうち2個の出力信号SS3−1、SS3−2は、図1で説明したように、N型FETN1およびP型FETP1の導通を制御するために用いられる。特に制限されないが、この実施の形態3においては、残りの2個の出力信号のうち1個の出力信号が、上記した出力信号RTCCとして用いられる。
送信信号Din1、Din2の組合せによって、デコーダー5が、出力信号RTCCを、例えばハイレベルにする。送受信分離スイッチ制御回路16は、出力信号RTCCのハイレベルに応答して、スイッチ制御信号TTCをハイレベルにする。スイッチ制御信号TTCがハイレベルとなることにより、送受信分離スイッチRTC1が導通状態となる。送受信分離スイッチRTC1が導通状態となることにより、入出力端子TU1は、送受信分離スイッチRTC1を介して、出力端子TR1に電気的に接続される。これにより、超音波振動子HB1からの微少な検出信号が、受信回路RCV1に入力され、増幅される。
これに対して、送信信号Din1、Din2によって、N型FETN1およびP型FETP1の導通/非導通を制御しているときには、デコーダー5からはロウレベルの出力信号RTCCが出力されることになる。出力信号RTCCがロウレベルとなることにより、送受信分離スイッチ制御回路16は、スイッチ制御信号TTCをロウレベルとする。これにより、送受信分離スイッチRTC1は、非導通状態となる。すなわち、入出力端子TU1と出力端子TR1とが電気的に分離される。その結果、送信回路HDV1が、高電圧の電源電圧を出力しているとき、受信回路RCV1に高電圧が供給されるのを防ぐことが可能である。
しかしながら、電源電圧VDD、VSS、VLLのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下となり、送信回路HDV1から誤って高電圧が出力されたとき、送受信分離スイッチが導通状態にされていると、高電圧が、送受信分離スイッチRTC1を介して受信回路RCV1に供給されてしまう。この場合には、受信回路が高電圧によって損傷あるいは破壊される可能性がある。
この実施の形態3においては、送受信分離スイッチ制御回路16は、合成リセット信号PCMが、ハイレベルとなったとき、出力信号RTCCのレベルにはかかわらずに、スイッチ制御信号TTCをロウレベルにする。これにより、送受信分離スイッチRTC1は非導通状態とされる。すなわち、電源電圧VDD、VSS、VLLのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下になったときには、送受信分離スイッチRTC1は、強制的に、非導通状態にされる。
実施の形態3においては、実施の形態1および2で説明したように、電源電圧VDD、VSS、VLLのうちの少なくともいずれかの電圧の絶対値が、所定の値以下になったときには、高圧ドライバー2から高電圧が出力されないように制御される。また、送受信分離スイッチRTC1が非導通状態となるように制御される。これにより、より確実に、受信回路等の周辺部品が損傷あるいは破壊されるのを防ぐことが可能となる。
実施の形態3では、デコーダー5の出力信号を用いて、送受信分離スイッチRTC1の導通/非導通を制御する例を説明したが、これに限定されるものではない。また、スイッチ制御信号TTCがハイレベルのとき、送受信分離スイッチRTC1が導通状態になる例を説明したが、勿論、ロウレベルのときに、送受信分離スイッチRTC1が導通状態になるようにしてもよい。
実施の形態1〜実施の形態3では、高圧ドライバー2内のトランジスタの導通を制御する出力信号SS3−1、SS3−2をデコーダー5によって形成する例を説明したが、出力信号SS3−1、SS3−2を形成する回路はデコーダーに限定されず、内部回路であればよい。例えば、図示しない処理装置から4個の送信信号Din1〜Din4が入力回路3へ供給され、レベルシフト回路4からは、送信信号Din1〜Din4のそれぞれのレベルシフトされた出力信号が出力される場合、これらの出力信号が、図7に示したフリップフロップ回路FF1〜FF4にそれぞれ保持されるようにすればよい。この場合も、図7に示すように、クリア端子Cに合成リセット信号PCMが供給される。このようにすることにより、内部回路は、デコーダー回路DECを備えていなくてもよい。
また、実施の形態1〜実施の形態3では、送信回路を例にして説明したが、正極性と負極性を含む複数種類の電源電圧を動作電圧として動作する電子回路に適用することができる。実施の形態においては、電界効果型トランジスタを用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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。
1 高圧ドライバー制御ブロック
2 高圧ドライバーブロック
3 入力回路
4、6 レベルシフト回路
5 デコーダー
7 高圧レベルシフト回路
10〜13 第1パワーオンリセット回路〜第4パワーオンリセット回路
14、14A 論理回路
15 温度検出回路
16 送受信分離スイッチ制御回路
CHP パルサー半導体装置
HDV1〜HDVn 送信回路
RCV1〜RCVn 受信回路
N1、n1〜n6 N型FET
P1、p1〜p6 P型FET

Claims (10)

  1. 基準電圧と、前記基準電圧に対して、第1極性側において、第1電位を有する第1電圧と、前記第1電位よりも高い第2電位を有する第2電圧とが供給され、前記基準電圧と前記第1電圧との間で、電圧が変化する入力信号が供給され、前記入力信号のレベルを変換した第1出力信号を出力する第1レベルシフト回路と、
    前記基準電圧および前記第2電圧が供給され、前記第1出力信号を受け、前記第1出力信号に従った第2出力信号および第3出力信号を出力する内部回路と、
    前記基準電圧と、前記第2電圧と、前記基準電圧に対して、第2極性側において、第3電位を有する第3電圧とが供給され、前記第3出力信号のレベルを変換した第4出力信号を出力する第2レベルシフト回路と、
    前記基準電圧に対して、前記第1極性側において、前記第2電位よりも絶対値が大きい第4電位を有する第4電圧と、前記基準電圧に対して、前記第2極性側において、前記第3電位よりも絶対値が大きい第5電位を有する第5電圧との間に、それぞれの電流経路が直列的に接続された第1トランジスタと第2トランジスタと、
    前記基準電圧と、前記第2電圧と、前記第3電圧と、前記第4電圧と、前記第5電圧とが供給され、前記第2出力信号に従って前記第1トランジスタの導通を制御し、前記第4出力信号に従って前記第2トランジスタの導通を制御する高圧回路と、
    前記第1電圧、前記第2電圧および前記第3電圧の少なくともいずれかの電位の絶対値が、所定の値以下になったとき、前記内部回路が、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを非導通とするような第2出力信号および第3出力信号を出力するように、前記内部回路を制御する第1保護回路と、
    前記第2電圧の電位の絶対値が、所定の値以下になったとき、前記第4出力信号によって前記第2トランジスタが非導通となるように、前記第2レベルシフト回路を制御する第2保護回路と、
    を備える、電子回路。
  2. 請求項1に記載の電子回路において、
    前記第1保護回路は、
    前記基準電圧と、前記第1電圧と、前記第2電圧とが供給され、前記第1電圧の電位の絶対値が、所定の値以下となることに応答して、前記基準電圧と前記第2電圧との間で、電位が変化する第1リセット信号を出力する第1パワーオンリセット回路と、
    前記基準電圧と、前記第2電圧とが供給され、前記第2電圧の電位の絶対値が、所定の値以下となることに応答して、前記基準電圧と前記第2電圧との間で、電位が変化する第2リセット信号を出力する第2パワーオンリセット回路と、
    前記基準電圧と、前記第2電圧と、前記第3電圧とが供給され、前記第3電圧の電位の絶対値が、所定の値以下となることに応答して、前記基準電圧と前記第2電圧との間で、電位が変化する第3リセット信号を出力する第3パワーオンリセット回路と、
    前記第1リセット信号、前記第2リセット信号および前記第3リセット信号のいずれかの変化によって、前記内部回路を制御する論理回路と、
    を備える、
    電子回路。
  3. 請求項2に記載の電子回路において、
    前記第2保護回路は、前記基準電圧と、前記第2電圧と、前記第3電圧とが供給され、前記第2電圧の電位の絶対値が、所定の値以下となることに応答して、前記基準電圧と前記第3電圧との間で、電位が変化する第4リセット信号を出力する第4パワーオンリセット回路を備え、
    前記第2レベルシフト回路は、前記第4パワーオンリセット回路からの前記第4リセット信号に従って、前記第4出力信号の電位を制限する制限回路を備える、
    電子回路。
  4. 請求項3に記載の電子回路において、
    前記電子回路は、温度に従って、前記基準電圧と前記第2電圧との間で、その電位が変化する検出信号を出力する温度検出回路を備え、
    前記検出信号は、前記論理回路へ供給され、温度が所定の温度以上になったとき、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタが、非導通とされる、電子回路。
  5. 請求項4に記載の電子回路よりなるパルサー半導体装置であって、
    前記パルサー半導体装置は、
    それぞれ、前記基準電圧、前記第1電圧、前記第2電圧、前記第3電圧、前記第4電圧および前記第5電圧が供給される複数の電源端子と、
    前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとの接続部が、接続された入出力端子と、
    前記入出力端子と受信回路との間に接続された送受信分離スイッチと、
    前記送受信分離スイッチを制御する送受信分離スイッチ制御回路と、
    を備え、
    前記送受信分離スイッチ制御回路は、前記論理回路によって制御される、半導体装置。
  6. 請求項1に記載の電子回路において、
    前記基準電圧は、接地電圧であり、前記第1極性側は、前記接地電圧に対して、正極側であり、前記第2極性側は、前記接地電圧に対して、負極側であり、
    前記第1トランジスタは、Pチャンネル型トランジスタであり、前記第2トランジスタは、Nチャンネル型トランジスタである、電子回路。
  7. 接地電圧と、第1の正の低電圧電源と、前記第1の正の低電圧電源よりも高い電圧の第2の正の低電圧電源と、第1の負の低電圧電源と、前記第2の正の低電圧電源よりも高い電圧の第1の正の高電圧電源と、前記第1の負の低電圧電源よりも低い第1の負の高電圧電源を、少なくとも動作電圧とする電子回路であって、
    前記電子回路は、
    前記第1の正の低電圧電源の電圧レベルの入力信号を、前記第2の正の低電圧電源の電圧レベルの出力信号へ変換する第1レベルシフト回路と、
    前記第2の正の低電圧電源で動作する内部回路であって、前記第1レベルシフト回路からの出力信号が供給され、供給された出力信号に従って第1出力信号と第2出力信号を形成する内部回路と、
    前記第2出力信号のハイレベルである前記第2の正の低電圧電源の電圧レベルを前記接地電圧に変換し、前記第2出力信号のロウレベルである前記接地電圧を前記第1の負の低電圧電源の電圧レベルへ変換する第2レベルシフト回路と、
    前記第1の正の高電圧電源と前記第1の負の高電圧電源との間に、それぞれの電流経路が直列的に接続された第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備え、前記第1出力信号と前記第2レベルシフト回路からの出力信号を受け、前記第1の正の高電圧電源または前記第1の負の高電圧電源の電圧レベルの信号を出力する高圧ドライバーと、
    前記第1の正の低電圧電源と、前記第2の正の低電圧電源と、前記接地電圧とが供給され、前記第1の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になると、前記第2の正の低電圧電源の電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧のレベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する第1リセット回路と、
    前記第2の正の低電圧電源と、前記接地電圧とが供給され、前記第2の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になると、前記第2の正の低電圧電源の電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧のレベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する第2リセット回路と、
    前記第2の正の低電圧電源と、前記第1の負の低電圧電源と、前記接地電圧とが供給され、前記第1の負の低電圧電源の電圧の絶対値が、所定の値以下になると、前記第2の正の低電圧電源の電圧レベルをハイレベルとし、接地電圧のレベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する第3リセット回路と、
    前記第2の正の低電圧電源と、前記第1の負の低電圧電源と、前記接地電圧とが供給され、前記第2の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になると、前記接地電圧の電圧レベルをハイレベルとし、前記第1の負の低電圧電源の電圧レベルをロウレベルとしたリセット信号を出力する第4リセット回路と、
    前記第1リセット回路、前記第2リセット回路および前記第3リセット回路からのリセット信号を受け、前記第1の正の低電圧電源、前記第2の正の低電圧電源および前記第1の負の低電圧電源のいずれかが、所定の値以下となったとき、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタを非導通状態にする論理回路と、
    を備え、
    前記第2の正の低電圧電源の電圧が、所定の値以下になったとき、前記第4リセット回路からのリセット信号によって、前記第2のトランジスタを非導通状態にするように第2レベルシフト回路が所定の状態にされる、電子回路。
  8. 請求項7に記載の電子回路において、
    前記電子回路は、温度が所定の温度以上になったとき、検出信号を出力する温度検出回路を備え、
    前記論理回路は、前記第1リセット回路、前記第2リセット回路、前記第3リセット回路および前記温度検出回路からの検出信号間で論理和の演算を行い、前記第1の正の低電圧電源、前記第2の正の低電圧電源または前記第1の負の低電圧電源の電圧が所定の値以下になったとき、または温度が所定の温度以上になったとき、前記内部回路が所定の状態にされる、電子回路。
  9. 請求項8に記載の電子回路において、
    前記内部回路は、前記第1レベルシフト回路の出力をデコードするデコーダーを備えている、電子回路。
  10. 請求項8に記載の電子回路よりなるパルサー半導体装置であって、
    前記パルサー半導体装置は、
    前記高圧ドライバーから出力された信号が伝達される入出力端子と、
    前記入出力端子と受信回路との間に接続された送受信分離スイッチと、
    前記論理回路における論理和の演算結果に従って、前記送受信分離スイッチを制御する送受信分離スイッチ制御回路と、
    を備え、
    前記第1の正の低電圧電源、前記第2の正の低電圧電源または前記第1の負の低電圧電源の電圧が所定の値以下になったとき、または温度が所定の温度以上になったとき、前記送受信分離スイッチ制御回路は、前記送受分離スイッチを非導通にし、前記高圧ドライバーと前記受信回路とを分離する、半導体装置。
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