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JP5174479B2 - Level conversion circuit - Google Patents

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JP5174479B2 JP2008024886A JP2008024886A JP5174479B2 JP 5174479 B2 JP5174479 B2 JP 5174479B2 JP 2008024886 A JP2008024886 A JP 2008024886A JP 2008024886 A JP2008024886 A JP 2008024886A JP 5174479 B2 JP5174479 B2 JP 5174479B2
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Description

本発明は、信号の振幅を変換するためのレベル変換回路に関し、特に、1種類の導電型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いて構成するレベル変換回路に関する。   The present invention relates to a level conversion circuit for converting the amplitude of a signal, and more particularly to a level conversion circuit configured by using one type of conductive insulated gate field effect transistor.

信号の電圧レベルおよび振幅を変換するためのレベル変換回路は広く知られている。例えば下記の特許文献1においては、トランジスタとして全て同一の導電型のものだけを用いて構成したレベル変換回路が開示されている。このようにトランジスタの導電型を揃えることにより、製造プロセスの簡略化および低コスト化を図ることができる。   Level conversion circuits for converting the voltage level and amplitude of a signal are widely known. For example, Patent Document 1 below discloses a level conversion circuit configured using only transistors of the same conductivity type as transistors. Thus, by arranging the conductivity types of the transistors, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

特許文献1の図19に示されるレベル変換回路は、所定のリセット信号(POR)に応じて出力の初期値が一定のレベルに設定される(リセット動作)ように構成されている。それにより当該レベル変換回路が組み込まれる装置の初期動作の安定化を図ることができる。特許文献1ではその図21に示されるように、リセット動作を行うリセット回路として、電源投入時の所定期間に活性化されるパワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路が用いられている。   The level conversion circuit shown in FIG. 19 of Patent Document 1 is configured such that the initial value of the output is set to a constant level (reset operation) in response to a predetermined reset signal (POR). Thereby, it is possible to stabilize the initial operation of the device in which the level conversion circuit is incorporated. In Patent Document 1, as shown in FIG. 21, a power-on reset circuit that generates a power-on reset signal that is activated during a predetermined period when power is turned on is used as a reset circuit that performs a reset operation.

またパワーオンリセット回路の別の構成例としては、特許文献2のようなものも知られている。   Further, as another configuration example of the power-on reset circuit, the one disclosed in Patent Document 2 is also known.

特開2005−12356号公報JP 2005-12356 A 特開昭63−246919号公報JP-A 63-246919

特許文献1の図21のパワーオンリセット回路は、比較的多くの回路を組み合わせて構成されており、相当の回路占有面積が必要とされる。そのためレベル変換回路においては小占有面積のリセット回路が望まれる。   The power-on reset circuit of FIG. 21 of Patent Document 1 is configured by combining a relatively large number of circuits, and requires a considerable circuit occupation area. Therefore, a reset circuit with a small occupation area is desired in the level conversion circuit.

また特許文献1の図19のレベル変換回路はN型のトランジスタのみを用いて構成されている。当該レベル変換回路では、入力信号(IN)がHレベルの期間、出力端子(ノード2)をプルダウンするトランジスタ(6)(以下「プルダウントランジスタ」)がオンになり、出力信号がLレベルに設定される。従って入力信号がHレベルの期間は、当該プルダウントランジスタがオンを維持するように、そのゲート・ソース間電圧をしきい値電圧以上に維持する必要がある。   Further, the level conversion circuit of FIG. 19 of Patent Document 1 is configured using only N-type transistors. In the level conversion circuit, the transistor (6) (hereinafter referred to as “pull-down transistor”) that pulls down the output terminal (node 2) is turned on while the input signal (IN) is at the H level, and the output signal is set to the L level. The Therefore, during the period when the input signal is at the H level, it is necessary to maintain the gate-source voltage above the threshold voltage so that the pull-down transistor is kept on.

しかし当該レベル変換回路においては、プルダウントランジスタのゲートに接続したトランジスタ(200)のリーク電流によってプルダウントランジスタのゲート電圧が低下することが懸念される。そのため、入力信号のパルス幅が非常に広い(Hレベルの期間が長い)場合には、ゲート・ソース間電圧をしきい値電圧以上に維持することができなくなり、プルダウントランジスタがオフになって出力信号のレベルが不要に反転する可能性がある。   However, in the level conversion circuit, there is a concern that the gate voltage of the pull-down transistor is lowered due to the leakage current of the transistor (200) connected to the gate of the pull-down transistor. Therefore, when the pulse width of the input signal is very wide (H level period is long), the gate-source voltage cannot be maintained above the threshold voltage, and the pull-down transistor is turned off and output. The signal level may be reversed unnecessarily.

本発明は以上のような問題を解決するためのものであり、トランジスタとして単一導電型のもののみが用いられたレベル変換回路において、小占有面積のリセット回路を提供すると共に、より広いパルス幅を有する入力信号にも対応可能なレベル変換回路を提供することを目的とする。   The present invention is intended to solve the above problems, and provides a reset circuit with a small occupation area and a wider pulse width in a level conversion circuit in which only a single conductivity type transistor is used as a transistor. It is an object of the present invention to provide a level conversion circuit that can cope with an input signal having.

本発明に係るレベル変換回路は、第1電源および第2電源を有し、前記第1電源および第2電源の電圧の差よりも小さな振幅を有する入力信号を、前記第1電源の電圧に対応する電圧レベルと第2電源の電圧に対応する電圧レベルとの間で変化する信号にレベル変換するレベル変換回路であって、前記入力信号を受ける入力端子と、レベル変換された信号が出力される第1出力ノードと、所定のリセット信号を受けるリセット端子と、前記第1出力ノードと前記第1電源との間に接続し、第1容量素子を介して前記入力端子に接続したゲートを有する所定導電型の第1トランジスタと、前記第1トランジスタのゲートが接続する第1ノードと前記第1電源との間に接続し、第2容量素子を介して前記リセット端子に接続したゲートを有する前記所定導電型の第2トランジスタと、前記第2電源と前記第1出力ノードとの間に接続した第1電流駆動素子と、前記第2トランジスタのゲートが接続する第2ノードと前記第1電源との間に接続した第2電流駆動素子と、前記第1トランジスタのゲートと第3電源との間に接続した第3電流駆動素子とを備えるものである。
The level conversion circuit according to the present invention includes a first power supply and a second power supply, and an input signal having an amplitude smaller than a voltage difference between the first power supply and the second power supply corresponds to the voltage of the first power supply. A level conversion circuit for converting a level between a voltage level to be changed and a voltage level corresponding to the voltage of the second power supply, the input terminal receiving the input signal, and the level-converted signal being output A first output node; a reset terminal that receives a predetermined reset signal; and a gate connected between the first output node and the first power supply and connected to the input terminal via a first capacitive element. A conductive first transistor, a first node connected to a gate of the first transistor, and a first node connected to the first power supply, and a gate connected to the reset terminal via a second capacitor element; A second transistor of a predetermined conductivity type, a first current driving element connected between the second power supply and the first output node, a second node connected to the gate of the second transistor, and the first power supply And a third current driving element connected between the gate of the first transistor and a third power source .

本発明によれば、使用されるトランジスタは全て同一導電型のものであるので製造プロセスの簡略化およびコストの削減に寄与できる。またレベル変換後の信号を出力するための第1トランジスタのゲートには、入力信号が第1容量素子による結合を介して供給される。よって入力信号の電圧レベルに関わらず、第1および第2電源に対応した電圧レベルにレベル変換した信号を出力することができる。   According to the present invention, all transistors used are of the same conductivity type, which can contribute to simplification of the manufacturing process and cost reduction. An input signal is supplied to the gate of the first transistor for outputting the signal after level conversion through coupling by the first capacitor. Therefore, regardless of the voltage level of the input signal, a signal level-converted to a voltage level corresponding to the first and second power supplies can be output.

また第1ノードを所定のレベルに初期化するリセット回路は、第2トランジスタ、第2容量素子および第2電流駆動素子から成る簡易な構成であり、小占有面積にて形成可能である。   The reset circuit that initializes the first node to a predetermined level has a simple configuration including the second transistor, the second capacitor element, and the second current driving element, and can be formed with a small occupation area.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in order to avoid duplication and redundant description, elements having the same or corresponding functions are denoted by the same reference symbols in the respective drawings.

また、各実施の形態に用いられるトランジスタは、絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、ゲート絶縁膜中の電界により半導体層内のドレイン領域とソース領域との間の電気伝導度が制御される。ドレイン領域およびソース領域が形成される半導体層の材料としては、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ペンタセン等の有機半導体、単結晶シリコンあるいはZnO等の化合物半導体などを用いることができる。   The transistor used in each embodiment is an insulated gate field effect transistor. In the insulated gate field effect transistor, the electric conductivity between the drain region and the source region in the semiconductor layer is controlled by the electric field in the gate insulating film. As a material of the semiconductor layer in which the drain region and the source region are formed, an organic semiconductor such as polysilicon, amorphous silicon, or pentacene, a compound semiconductor such as single crystal silicon or ZnO, or the like can be used.

よく知られているように、トランジスタは、それぞれ制御電極(狭義にはゲート(電極))と、一方の電流電極(狭義にはドレイン(電極)またはソース(電極))と、他方の電流電極(狭義にはソース(電極)またはドレイン(電極))とを含む少なくとも三つの電極を有する素子である。トランジスタは、ゲートに所定の電圧を印加することによりドレインとソース間にチャネルが形成されるスイッチング素子として機能する。トランジスタのドレインとソースは、基本的に同一の構造であり、印加される電圧条件によって互いにその呼称が入れ代わる。例えばN型トランジスタであれば、相対的に電位の高い電極をドレイン、低い電極をソースと呼称する(P型トランジスタの場合はその逆となる)。   As is well known, each transistor has a control electrode (gate (electrode) in the narrow sense), one current electrode (drain (electrode) or source (electrode) in the narrow sense)), and the other current electrode (in the narrow sense, the drain (electrode) or the source (electrode)). In a narrow sense, it is an element having at least three electrodes including a source (electrode) or a drain (electrode). The transistor functions as a switching element in which a channel is formed between the drain and the source by applying a predetermined voltage to the gate. The drain and source of the transistor have basically the same structure, and their names are interchanged depending on the applied voltage condition. For example, in the case of an N-type transistor, an electrode having a relatively high potential is referred to as a drain and a low electrode is referred to as a source (in the case of a P-type transistor, the opposite is true).

特に示さない限り、それらのトランジスタは半導体基板上に形成されるものであってもよく、またガラスなどの絶縁性基板上に形成される薄膜トランジスタ(TFT)であってもよい。トランジスタが形成される基板としては、単結晶基板あるいはSOI、ガラス、樹脂などの絶縁性基板であってもよい。   Unless otherwise specified, these transistors may be formed on a semiconductor substrate, or may be a thin film transistor (TFT) formed on an insulating substrate such as glass. The substrate over which the transistor is formed may be a single crystal substrate or an insulating substrate such as SOI, glass, or resin.

また本明細書においては、二つの素子間、二つのノード間あるいは一の素子と一のノードとの間の「接続」とは、その他の要素(素子やスイッチなど)を介しての接続であるが実質的に直接接続されているのと等価な状態をも含むものとして説明する。例えば二つの素子がスイッチを介して接続している場合であっても、それらが直接接続されているときと同一に機能できるような場合には、その二つの素子が「接続している」と表現する。   In this specification, “connection” between two elements, between two nodes, or between one element and one node is a connection through other elements (elements, switches, etc.). Will be described as including a state that is substantially equivalent to a direct connection. For example, even if two elements are connected via a switch, if they can function in the same way as when they are directly connected, the two elements are “connected”. Express.

<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係るレベル変換回路の構成を示す図である。本実施の形態ではN型トランジスタを用いて構成したレベル変換回路について説明する。N型トランジスタは、ゲートがソースに対しハイ(H)レベルになると活性状態(オン状態、導通状態)となり、同じくロー(L)レベルで非活性状態(オフ状態、非導通状態)となるので、本実施の形態では信号のHレベルを活性レベル、Lレベルを非活性レベルとして説明する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to Embodiment 1 of the present invention. In the present embodiment, a level conversion circuit configured using N-type transistors will be described. An N-type transistor is in an active state (on state, conductive state) when the gate is at a high (H) level with respect to the source, and is also in an inactive state (off state, non-conductive state) at a low (L) level. In this embodiment, the signal H level is described as an active level and the L level is described as an inactive level.

図1のレベル変換回路は、Hレベルが電圧VDDでありLレベルが基準電圧GNDである入力信号INSを、Hレベルが電圧VDD以上の正電圧VHでありLレベルが基準電圧GNDよりも低い負電圧−VLである出力信号/OUTSに変換するものである。但し、出力信号/OUTSの論理値(ハイ(H)またはロー(L))は、入力信号INSを反転した値をとる。電圧VHは、電圧VDDと同じ電圧であってもよいし、異なる電圧であってもよい。つまりこのレベル変換回路は、入力信号INS(振幅:VDD−GND)を、それよりも大きな振幅を有する出力信号/OUTS(振幅:VH−(−VL)=VH+VL)に変換するものである。なお、基準電圧GNDは、各電圧の基準レベルとなるものであり通常は接地電圧レベルである。   The level conversion circuit of FIG. 1 uses an input signal INS having an H level of the voltage VDD and an L level of the reference voltage GND as a negative voltage VH of which the H level is equal to or higher than the voltage VDD and the L level is lower than the reference voltage GND. The signal is converted into an output signal / OUTS that is a voltage -VL. However, the logical value (high (H) or low (L)) of the output signal / OUTS takes a value obtained by inverting the input signal INS. The voltage VH may be the same voltage as the voltage VDD or a different voltage. That is, this level conversion circuit converts the input signal INS (amplitude: VDD−GND) into an output signal / OUTS (amplitude: VH − (− VL) = VH + VL) having a larger amplitude. The reference voltage GND is a reference level for each voltage, and is usually a ground voltage level.

図1の如く、当該レベル変換回路は、トランジスタQ4A,Q5A,Q6Aと、抵抗素子R1A,R2Aと、容量素子C1A,C2Aとから構成されている。このレベル変換回路に用いられる上記トランジスタQ4A,Q5A,Q6Aは、全てN型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。   As shown in FIG. 1, the level conversion circuit includes transistors Q4A, Q5A, Q6A, resistance elements R1A, R2A, and capacitance elements C1A, C2A. The transistors Q4A, Q5A, Q6A used in this level conversion circuit are all N-type insulated gate field effect transistors.

電圧VHが供給されるハイ側電源(第2電源)ノードS4と、電圧−VLが供給されるロー側電源(第1電源)ノードS3との間には、抵抗素子R1AおよびトランジスタQ4A(第1トランジスタ)が直列に接続される。本実施の形態では、抵抗素子R1AとトランジスタQ4Aとの間の接続ノードN4A(第1出力ノード)が、出力信号/OUTSを出力するための出力端子OUTとなる。即ち、抵抗素子R1Aはハイ側電源ノードS4と出力端子OUT(ノードN4A)との間に接続し、トランジスタQ4Aは出力端子OUTとロー側電源ノードS3との間に接続する。   Between the high-side power supply (second power supply) node S4 to which the voltage VH is supplied and the low-side power supply (first power supply) node S3 to which the voltage -VL is supplied, the resistance element R1A and the transistor Q4A (first Transistors) are connected in series. In the present embodiment, the connection node N4A (first output node) between the resistance element R1A and the transistor Q4A serves as the output terminal OUT for outputting the output signal / OUTS. That is, the resistor element R1A is connected between the high-side power supply node S4 and the output terminal OUT (node N4A), and the transistor Q4A is connected between the output terminal OUT and the low-side power supply node S3.

容量素子C1A(第1容量素子)は、入力信号INSが供給される入力端子INとトランジスタQ4Aのゲートが接続するノードN1A(第1ノード)との間に接続し、入力端子INとノードN1Aとを容量結合している。   The capacitive element C1A (first capacitive element) is connected between the input terminal IN to which the input signal INS is supplied and the node N1A (first node) to which the gate of the transistor Q4A is connected, and the input terminal IN and the node N1A are connected. Are capacitively coupled.

トランジスタQ5A(第3トランジスタ)並びにトランジスタQ6A(第2トランジスタ)は共にノードN1Aとロー側電源ノードS3の間に接続される。但し、トランジスタQ5AのゲートはノードN4A(出力端子OUT)に接続され、トランジスタQ6Aのゲートは容量素子C2A(第2容量素子)を介して所定のリセット信号RSTSが供給されるリセット端子RSTに接続される。容量素子C2Aは、トランジスタQ6Aのゲートが接続するノードN2A(第2ノード)とリセット端子RSTとを容量結合している。また抵抗素子R2Aは、ノードN2Aとロー側電源ノードS3との間に接続される。   Transistor Q5A (third transistor) and transistor Q6A (second transistor) are both connected between node N1A and low-side power supply node S3. However, the gate of the transistor Q5A is connected to the node N4A (output terminal OUT), and the gate of the transistor Q6A is connected to the reset terminal RST to which a predetermined reset signal RSTS is supplied via the capacitive element C2A (second capacitive element). The Capacitance element C2A capacitively couples node N2A (second node) to which the gate of transistor Q6A is connected to reset terminal RST. Resistance element R2A is connected between node N2A and low-side power supply node S3.

容量素子C2A、トランジスタQ6Aおよび抵抗素子R2Aから成る回路は、当該レベル変換回路の出力端子OUTの初期値を一定の値に設定するためのリセット回路を構成している。当該リセット回路は、リセット信号RSTSに応じてトランジスタQ4Aをオフにすることにより、出力信号/OUTSの初期値をHレベル(電圧VH)に設定する。抵抗素子R1Aは、ハイ側電源ノードS4から出力端子OUT(ノードN4A)へ流れる電流を制御する電流駆動素子として機能し、同様に抵抗素子R2Aは、ノードN2Aからロー側電源ノードS3へ流れる電流を制御する電流駆動素子として機能する。ここで、抵抗素子R1A,R2Aの抵抗値をそれぞれR1,R2、容量素子C1A,C2Aの容量値をそれぞれC1、C2と定義する。   A circuit composed of the capacitive element C2A, the transistor Q6A, and the resistance element R2A constitutes a reset circuit for setting the initial value of the output terminal OUT of the level conversion circuit to a constant value. The reset circuit sets the initial value of the output signal / OUTS to the H level (voltage VH) by turning off the transistor Q4A according to the reset signal RSTS. The resistance element R1A functions as a current driving element that controls a current flowing from the high-side power supply node S4 to the output terminal OUT (node N4A). Similarly, the resistance element R2A generates a current flowing from the node N2A to the low-side power supply node S3. It functions as a current drive element to be controlled. Here, the resistance values of the resistance elements R1A and R2A are defined as R1 and R2, respectively, and the capacitance values of the capacitance elements C1A and C2A are defined as C1 and C2, respectively.

図2は、図1に示したレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。以下、図2を参照して、図1に示すレベル変換回路の動作について説明する。ここではレベル変換回路に入力される入力信号INS及びリセット信号RSTSの各々は、電圧VDDのハイ側電圧源により駆動される不図示の外部回路(当該レベル変換回路が形成された基板外の回路)によって生成されるものであり、それぞれHレベルが電圧VDD、Lレベルが基準電圧GNDの信号である。またリセット信号RSTSは、各電圧源の投入直後の一定期間活性化される(Hレベルになる)パワーオンリセット信号であるとする。   FIG. 2 is a signal waveform diagram showing an operation of the level conversion circuit shown in FIG. The operation of the level conversion circuit shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG. Here, each of the input signal INS and the reset signal RSTS input to the level conversion circuit is an external circuit (not shown) that is driven by a high-side voltage source of the voltage VDD (a circuit outside the substrate on which the level conversion circuit is formed). The H level is a signal having a voltage VDD and the L level is a signal having a reference voltage GND. The reset signal RSTS is assumed to be a power-on reset signal that is activated (becomes H level) for a certain period immediately after the voltage sources are turned on.

時刻t0は電圧VH,−VL,VDDの電圧源が投入された直後の初期状態であり、このときの入力信号INSおよびリセット信号RSTSは、共にLレベル(GND)であるとする。   The time t0 is an initial state immediately after the voltage sources of the voltages VH, -VL, and VDD are turned on, and the input signal INS and the reset signal RSTS at this time are both at the L level (GND).

電圧源投入の直後では、当該レベル変換回路のノードN1Aの電圧レベル(電位)は不定状態にある。例えば各電圧源が供給されている状態から停電等により電圧源が切断されたケースでは、切断時の動作状態によってはノードN1AにHレベルの電圧が残る場合がある。その場合、電圧源の投入時点でトランジスタQ4Aはオンになっており、出力端子OUT(出力信号/OUTS)はLレベルになる。   Immediately after the voltage source is turned on, the voltage level (potential) of the node N1A of the level conversion circuit is in an indefinite state. For example, in the case where the voltage source is disconnected due to a power failure or the like from the state where each voltage source is supplied, an H level voltage may remain at the node N1A depending on the operating state at the time of disconnection. In that case, the transistor Q4A is turned on when the voltage source is turned on, and the output terminal OUT (output signal / OUTS) becomes L level.

この状態から入力信号INSがLレベルからHレベルに変化すると、容量素子C1Aを介する結合により、ノードN1Aの電圧レベルはその変化分だけ高くなるがHレベルであることに変わりはなく、トランジスタQ4Aはオンに維持されるので出力端子OUTのレベルはLレベルから変化しない。続いて入力信号INSがHレベルからLレベルに変化しても、ノードN1Aはその変化分だけ低くなるがやはりHレベルのままであり、出力信号/OUTSはLレベルに維持される。つまり当該レベル変換回路において、出力信号/OUTSが入力信号INSに応じて変化しないという誤動作が生じる。   When the input signal INS changes from the L level to the H level from this state, the voltage level of the node N1A is increased by the amount of the change due to the coupling through the capacitive element C1A, but the level of the transistor Q4A remains unchanged. Since it is kept on, the level of the output terminal OUT does not change from the L level. Subsequently, even if the input signal INS changes from the H level to the L level, the node N1A is lowered by the change amount, but still remains at the H level, and the output signal / OUTS is maintained at the L level. That is, in the level conversion circuit, a malfunction occurs in which the output signal / OUTS does not change according to the input signal INS.

ここでは図2の如く、ノードN1Aの初期状態のレベルとして、Hレベル(−VL+VXH)を想定する。よって時刻t0ではトランジスタQ4Aがオンしており、出力端子OUT(出力信号/OUTS)はLレベルになる。なお、このときの出力信号/OUTSのLレベルの電圧は−VL+ΔVL1となる。電圧ΔVL1は、抵抗素子R1AとトランジスタQ4Aのオン抵抗の比により定まる出力オフセット電圧である。   Here, as shown in FIG. 2, an H level (−VL + VXH) is assumed as the level of the initial state of the node N1A. Therefore, at time t0, the transistor Q4A is on, and the output terminal OUT (output signal / OUTS) becomes L level. Note that the L level voltage of the output signal / OUTS at this time is −VL + ΔVL1. Voltage ΔVL1 is an output offset voltage determined by the ratio of the on-resistance of resistance element R1A and transistor Q4A.

出力端子OUTがLレベルであるので、トランジスタQ5Aはオフしている。またノードN2Aは抵抗素子R2Aを通してLレベル(−VL)になるため、トランジスタQ6Aもオフになっている。   Since the output terminal OUT is at the L level, the transistor Q5A is off. Further, since the node N2A becomes L level (−VL) through the resistance element R2A, the transistor Q6A is also turned off.

そして時刻t1で、リセット信号RSTSがLレベル(GND)からHレベル(VDD)に変化すると、この電圧変化が容量素子C2Aを介してトランジスタQ6Aのゲート(ノードN2A)に伝達される。ノードN2Aには、トランジスタQ6Aのゲート容量や配線容量等を含む寄生容量が存在しており、当該寄生容量はこのときのノードN2Aの電圧変化を抑制するように働く。本実施の形態では、容量素子C2Aの容量値C2は、その寄生容量に対して充分大きく設定されており、時刻t1におけるノードN2Aの電圧変化は、リセット信号RSTSの電圧変化と同じくVDDであるとする。つまり時刻t1では、ノードN2Aの電圧は、−VLからVDDだけ上昇してVDD−VLとなる。   At time t1, when the reset signal RSTS changes from the L level (GND) to the H level (VDD), this voltage change is transmitted to the gate (node N2A) of the transistor Q6A via the capacitive element C2A. The node N2A has a parasitic capacitance including the gate capacitance and wiring capacitance of the transistor Q6A, and the parasitic capacitance functions to suppress a voltage change of the node N2A at this time. In the present embodiment, the capacitance value C2 of the capacitive element C2A is set sufficiently large with respect to the parasitic capacitance, and the voltage change at the node N2A at time t1 is VDD as is the voltage change of the reset signal RSTS. To do. That is, at time t1, the voltage at the node N2A rises from −VL by VDD to VDD−VL.

ノードN2Aの電圧が上昇すると、トランジスタQ6Aのゲート・ソース間電圧がVDDとなる。するとトランジスタQ6Aがオンし(トランジスタQ6Aのしきい値電圧は電圧VDDよりも充分低く設定されている)、ノードN1AがLレベルに初期化される。応じてトランジスタQ4Aがオフになり、出力端子OUTは抵抗素子R1Aを介してハイ側電源ノードS4から充電され、出力信号/OUTSの初期値はHレベル(VH)になる。出力信号/OUTSがHレベルになると、トランジスタQ5Aはオンになり、トランジスタQ6Aと共にノードN1Aを低インピーダンスのLレベルにする。   When the voltage at the node N2A rises, the gate-source voltage of the transistor Q6A becomes VDD. Then, transistor Q6A is turned on (the threshold voltage of transistor Q6A is set sufficiently lower than voltage VDD), and node N1A is initialized to the L level. Accordingly, the transistor Q4A is turned off, the output terminal OUT is charged from the high-side power supply node S4 via the resistance element R1A, and the initial value of the output signal / OUTS becomes the H level (VH). When the output signal / OUTS becomes H level, the transistor Q5A is turned on, and the node N1A is set to L level with low impedance together with the transistor Q6A.

このように本実施の形態のレベル変換回路では、電圧源が投入された直後に、容量素子C2A、抵抗素子R2AおよびトランジスタQ6Aから成るリセット回路が、リセット信号RSTSに応じてノードN1AをLレベルにすることで出力信号/OUTSをHレベルに初期化するリセット動作を行うため、上記した誤動作の問題は解決される。   As described above, in the level conversion circuit according to the present embodiment, immediately after the voltage source is turned on, the reset circuit including the capacitive element C2A, the resistive element R2A, and the transistor Q6A sets the node N1A to the L level according to the reset signal RSTS. As a result, the reset operation for initializing the output signal / OUTS to the H level is performed, so that the problem of malfunction described above is solved.

また当該リセット回路においては、ノードN1Aのレベルを初期化するトランジスタQ6Aのゲートに、容量素子C2Aによる容量結合を介してリセット信号RSTSが供給されるので、リセット信号RSTSの電圧レベルを問わずリセット動作を行うことができる。よって外部から供給される信号をリセット信号RSTSに容易に対応可能である。当該リセット回路は、容量素子C2A、抵抗素子R2AおよびトランジスタQ6Aから成るシンプルな構成であるので小占有面積で実現可能である。   In the reset circuit, the reset signal RSTS is supplied to the gate of the transistor Q6A that initializes the level of the node N1A through capacitive coupling by the capacitive element C2A. Therefore, the reset operation is performed regardless of the voltage level of the reset signal RSTS. It can be performed. Therefore, a signal supplied from the outside can easily correspond to the reset signal RSTS. Since the reset circuit has a simple configuration including the capacitive element C2A, the resistive element R2A, and the transistor Q6A, it can be realized with a small occupation area.

再び図2を参照し、時刻t1でノードN2Aの電圧レベルが−VLから上昇すると、ノードN2Aは抵抗素子R2Aを通して放電されることとなるが、抵抗素子R2Aは高い抵抗値を有しており、ノードN2Aからロー側電源ノードS3へ流れる電流を制限する電流制限素子として機能する。よって抵抗素子R2Aの抵抗値R2と容量素子C2Aの容量値C2との積で決定される時定数はリセット信号RSTSの活性期間(Hレベルになる期間)よりも充分に大きくなり、ノードN2Aの電圧レベルはVDD−VLからその時定数に従って僅かずつ低下する。   Referring to FIG. 2 again, when the voltage level of node N2A rises from −VL at time t1, node N2A is discharged through resistance element R2A, but resistance element R2A has a high resistance value. It functions as a current limiting element that limits the current flowing from the node N2A to the low-side power supply node S3. Therefore, the time constant determined by the product of the resistance value R2 of the resistance element R2A and the capacitance value C2 of the capacitance element C2A is sufficiently larger than the active period (period of H level) of the reset signal RSTS, and the voltage of the node N2A The level gradually decreases from VDD-VL according to its time constant.

時刻t2で、リセット信号RSTSがHレベル(VDD)からLレベル(GND)に変化すると、この電圧変化が容量素子C2Aを介してノードN2Aに伝達され、ノードN2Aの電圧レベルはVDDだけ低下する。図2に示すように、時刻t2におけるノードN2Aの電圧レベルが時刻t1から電圧ΔVHだけ低下しているとすると、ノードN2Aの電圧レベルはその分だけ−VLよりも低くなり、−VL−ΔVHのLレベルとなる。これにより、トランジスタQ6Aがオフになるが、トランジスタQ5Aはオンしているので引き続きノードN1Aは低インピーダンスのLレベル(−VL)である。   When reset signal RSTS changes from H level (VDD) to L level (GND) at time t2, this voltage change is transmitted to node N2A via capacitive element C2A, and the voltage level of node N2A decreases by VDD. As shown in FIG. 2, if the voltage level of the node N2A at the time t2 has decreased by the voltage ΔVH from the time t1, the voltage level of the node N2A becomes lower than −VL accordingly, and −VL−ΔVH L level. As a result, the transistor Q6A is turned off, but since the transistor Q5A is turned on, the node N1A continues to be at the L level (−VL) with low impedance.

時刻t2以降、ノードN2Aのレベルは、抵抗素子R2Aと容量素子C2Aにより決定される時定数に従い僅かずつ電圧−VLに向かって上昇する。   After time t2, the level of the node N2A gradually increases toward the voltage −VL according to the time constant determined by the resistance element R2A and the capacitance element C2A.

そして時刻t3において、入力信号INSが、Lレベル(GND)からHレベル(VDD)に変化すると、この電圧変化が、容量素子C1Aを介してノードN1Aに伝達される。ノードN1Aには、トランジスタQ4Aのゲート容量や配線容量等の寄生容量が存在し、それがノードN1Aの電圧変化を抑制するように働く。ここでは当該寄生容量に対して容量素子C1Aの容量値C1が充分大きく設定されており、ノードN1Aの電圧変化は入力信号INSの電圧変化と同じくVDDであるとする。つまりノードN1Aの電圧は、−VLからVDDだけ上昇してVDD−VLとなる。   At time t3, when the input signal INS changes from the L level (GND) to the H level (VDD), this voltage change is transmitted to the node N1A via the capacitive element C1A. Node N1A has a parasitic capacitance such as a gate capacitance and a wiring capacitance of transistor Q4A, which acts to suppress a voltage change at node N1A. Here, it is assumed that the capacitance value C1 of the capacitive element C1A is set to be sufficiently larger than the parasitic capacitance, and the voltage change of the node N1A is VDD as is the voltage change of the input signal INS. That is, the voltage at the node N1A rises from −VL by VDD to VDD−VL.

ノードN1Aの電圧がVDD−VLに上昇すると、トランジスタQ4Aのゲート・ソース間電圧はVDDとなる。するとトランジスタQ4Aがオンし(トランジスタQ4Aのしきい値電圧は電圧VDDよりも充分低く設定されている)、出力端子OUT(出力信号/OUTS)の電圧レベルは−VL+ΔVL2まで低下してLレベルになる。ここで電圧ΔVL2は、抵抗素子R1AとトランジスタQ4Aのオン抵抗の比により決定される出力オフセット電圧である。   When the voltage at the node N1A rises to VDD-VL, the gate-source voltage of the transistor Q4A becomes VDD. Then, the transistor Q4A is turned on (the threshold voltage of the transistor Q4A is set sufficiently lower than the voltage VDD), and the voltage level of the output terminal OUT (output signal / OUTS) is lowered to −VL + ΔVL2 and becomes the L level. . Here, voltage ΔVL2 is an output offset voltage determined by the ratio of the on-resistance of resistance element R1A and transistor Q4A.

時刻t1での出力オフセット電圧ΔVL1と、時刻t3での出力オフセット電圧ΔVL2との差は、トランジスタQ4Aのゲート(ノードN1A)の電圧レベルの違いによるものである。通常はVXH≦VDDであるので、ΔVL1≧ΔVL2の関係になる。   The difference between the output offset voltage ΔVL1 at time t1 and the output offset voltage ΔVL2 at time t3 is due to the difference in voltage level of the gate (node N1A) of the transistor Q4A. Usually, since VXH ≦ VDD, a relationship of ΔVL1 ≧ ΔVL2 is established.

時刻t4において、入力信号INSがHレベル(VDD)からLレベル(GND)に変化すると、この電圧変化が、容量素子C1Aを介してノードN1Aに伝達され、ノードN1Aの電圧レベルはVDDだけ低下する。これによりトランジスタQ4Aがオフとなり、出力端子OUTが抵抗素子R1Aを通して充電され、出力信号/OUTSは再びHレベル(VH)になる。   When the input signal INS changes from the H level (VDD) to the L level (GND) at time t4, this voltage change is transmitted to the node N1A through the capacitive element C1A, and the voltage level of the node N1A decreases by VDD. . As a result, the transistor Q4A is turned off, the output terminal OUT is charged through the resistance element R1A, and the output signal / OUTS becomes H level (VH) again.

以降は、入力信号INSがHレベル(VDD)になる毎に、上記の時刻t3〜時刻t4の動作が繰り返し行われる。   Thereafter, every time the input signal INS becomes the H level (VDD), the operations from the time t3 to the time t4 are repeated.

本実施の形態のレベル変換回路は、以上の動作により、電圧VDDおよびGNDの間で変化する入力信号INSを、電圧VHと電圧−VL+ΔVL2の間で変化する出力信号/OUTSに変換することができる。電圧ΔVL2の値は、出力信号/OUTSのLレベル(−VL+ΔVL2)が、当該レベル変換回路の次段の回路の入力論理しきい値レベルを下回る程度に小さい値に設定する必要がある。電圧ΔVL2の値は、トランジスタQ4Aにおけるゲート・ソース間電圧がVDDのときのチャネル抵抗の値と、抵抗素子R1Aの抵抗値R1とにより定まる。これらのパラメータを適切に設定することにより、電圧ΔVL2を充分に小さくすることができる。   The level conversion circuit of the present embodiment can convert the input signal INS that changes between the voltages VDD and GND into the output signal / OUTS that changes between the voltage VH and the voltage −VL + ΔVL2 by the above operation. . The value of the voltage ΔVL2 needs to be set to such a small value that the L level (−VL + ΔVL2) of the output signal / OUTS falls below the input logic threshold level of the next stage circuit of the level conversion circuit. The value of voltage ΔVL2 is determined by the value of channel resistance when the gate-source voltage of transistor Q4A is VDD and the resistance value R1 of resistance element R1A. By appropriately setting these parameters, the voltage ΔVL2 can be made sufficiently small.

ここで抵抗素子R1Aの抵抗値は、出力信号/OUTSの充分な立ち上がり速度が得られる範囲で、大きいことが好ましい。抵抗素子R1Aの抵抗値が小さい場合、電圧ΔVL2を小さくするためにトランジスタQ4Aのオン抵抗をさらに小さくする必要があるので、Lレベルの出力信号/OUTSを出力する際に、抵抗素子R1AおよびトランジスタQ4Aを流れる貫通電流が大きくなり、消費電力が増大する問題が生じるからである。つまり抵抗素子R1Aは、電圧ΔVL2の低減および消費電力の削減を目的として、電流制限素子として機能することが望ましい。   Here, the resistance value of the resistance element R1A is preferably large as long as a sufficient rising speed of the output signal / OUTS can be obtained. When the resistance value of resistance element R1A is small, it is necessary to further reduce the on-resistance of transistor Q4A in order to reduce voltage ΔVL2, and therefore, when outputting L level output signal / OUTS, resistance element R1A and transistor Q4A This is because a problem arises that the through current flowing through the channel increases and the power consumption increases. That is, it is desirable that the resistance element R1A functions as a current limiting element for the purpose of reducing the voltage ΔVL2 and reducing power consumption.

[変更例1]
以上の説明では、レベル変換回路のリセット端子RSTに、外部回路で生成されたリセット信号RSTSが入力される例を示した。変更例1では、リセット信号RSTSを図3に示すような内部回路(レベル変換回路と同一基板上の回路)で生成させる。
[Modification 1]
In the above description, an example in which the reset signal RSTS generated by the external circuit is input to the reset terminal RST of the level conversion circuit has been described. In the first modification, the reset signal RSTS is generated by an internal circuit (a circuit on the same substrate as the level conversion circuit) as shown in FIG.

図3はリセット信号RSTSを生成するパワーオンリセット回路PORを模式的に示している。図3のパワーオンリセット回路PORは、電圧源VHが投入されたときにリセット信号RSTSとして単発のパルス(パワーオンリセット信号)を出力するものである。つまりリセット信号RSTSは、図4の如く、電圧VHの電圧源の立ち上がりとほぼ同時にそのレベルが活性化し(Hレベルになる)、その所定の時間後に非活性化する(Lレベルになる)正極性の単発パルスである。   FIG. 3 schematically shows a power-on reset circuit POR that generates the reset signal RSTS. The power-on reset circuit POR in FIG. 3 outputs a single pulse (power-on reset signal) as the reset signal RSTS when the voltage source VH is turned on. That is, as shown in FIG. 4, the reset signal RSTS is activated (becomes H level) almost simultaneously with the rise of the voltage source of the voltage VH, and deactivated (becomes L level) after a predetermined time. Is a single pulse.

つまり図3のパワーオンリセット回路PORが出力するリセット信号RSTSは、電圧VHの電圧源投入前は基準電圧GNDのLレベルであり、電圧VHの電圧源投入時(電源レベルが安定あるいは所定レベルに到達したとき)に、電圧VHのHレベルに変化する。そして一定時間が経過すると、リセット信号RSTSは基準電圧GNDのLレベルに戻り、その後の定常状態ではそのLレベルを維持する。   That is, the reset signal RSTS output from the power-on reset circuit POR in FIG. 3 is at the L level of the reference voltage GND before the voltage source of the voltage VH is turned on, and when the voltage source of the voltage VH is turned on (the power supply level is stable or reaches a predetermined level). Change to H level of the voltage VH. When a certain time has elapsed, the reset signal RSTS returns to the L level of the reference voltage GND, and maintains the L level in the subsequent steady state.

例えば、特許文献2の図1に、1つのハイ側電圧源と1つのロー側電圧源により駆動され、トランジスタとして同一導電型のものを用いて構成可能なパワーオンリセット回路の例が開示されている。同図1の回路には2つのN型トランジスタと4つのインバータが示されているが、それらのインバータとして、例えばドライバ素子および負荷素子の両方をN型トランジスタで構成したインバータや、ドライバ素子をN型トランジスタ、負荷素子を抵抗素子で構成したインバータを採用すれば、当該パワーオンリセット回路を構成するトランジスタの導電型をN型のみにすることができる。   For example, FIG. 1 of Patent Document 2 discloses an example of a power-on reset circuit that is driven by one high-side voltage source and one low-side voltage source and can be configured using transistors of the same conductivity type. Yes. In the circuit of FIG. 1, two N-type transistors and four inverters are shown. As the inverters, for example, an inverter in which both the driver element and the load element are N-type transistors, or the driver element is N If an inverter in which a type transistor and a load element are constituted by resistance elements is employed, the conductivity type of the transistor constituting the power-on reset circuit can be made only N type.

そしてハイ側電源電圧として電圧VH、ロー側電源電圧として基準電圧GNDを用いれば、特許文献2の図1の回路を用いて、本明細書図3のパワーオンリセット回路PORを実現できる。特に特許文献2の図1の回路の出力段のインバータ(特許文献2の図1におけるインバータ14)の負荷素子として抵抗素子を用いれば、Hレベルが電圧VHでありLレベルが基準電圧GNDである図4のようなパワーオンリセット信号(リセット端子RST)を得ることができる。   If the voltage VH is used as the high-side power supply voltage and the reference voltage GND is used as the low-side power supply voltage, the power-on reset circuit POR shown in FIG. 3 can be realized using the circuit shown in FIG. In particular, if a resistive element is used as the load element of the inverter in the output stage of the circuit of FIG. 1 of Patent Document 2 (inverter 14 in FIG. 1 of Patent Document 2), the H level is the voltage VH and the L level is the reference voltage GND. A power-on reset signal (reset terminal RST) as shown in FIG. 4 can be obtained.

このように図3のパワーオンリセット回路PORとして、N型トランジスタのみを用いて構成された回路を採用すれば、同じくN型トランジスタのみを用いて構成された図1のレベル変換回路と同じ基板上にそれを形成するためのプロセスが容易になるという利点が得られる。   As described above, if a circuit configured using only N-type transistors is employed as the power-on reset circuit POR in FIG. 3, the same level conversion circuit as illustrated in FIG. The advantage is that the process for forming it becomes easier.

本変更例においても、図1に示したレベル変換回路の動作は図2を用いて説明したものと同様である。つまり当該レベル変換回路では、電圧源投入時(時刻t1)に、内部回路で生成されたリセット信号RSTSに応じてトランジスタQ6Aがオンになり、ノードN1Aが電圧−VLに初期化される。その結果トランジスタQ4Aがオフになり、当該レベル変換回路の出力信号/OUTSの初期値はHレベル(VH)となる。   Also in this modification, the operation of the level conversion circuit shown in FIG. 1 is the same as that described with reference to FIG. That is, in the level conversion circuit, when the voltage source is turned on (time t1), the transistor Q6A is turned on according to the reset signal RSTS generated by the internal circuit, and the node N1A is initialized to the voltage −VL. As a result, the transistor Q4A is turned off, and the initial value of the output signal / OUTS of the level conversion circuit becomes H level (VH).

このように、レベル変換回路のノードN1Aおよび出力端子OUT(出力信号/OUTS)のレベルを適切に初期化するリセット動作により、電圧源投入時にノードN1Aのレベルが不安定であることに起因する誤動作の問題を解決することができる。   As described above, the malfunction caused by the unstable level of the node N1A when the voltage source is turned on by the reset operation for appropriately initializing the levels of the node N1A and the output terminal OUT (output signal / OUTS) of the level conversion circuit. Can solve the problem.

なお、特許文献2の図1の回路において、パワーオンリセット信号を出力するインバータのハイ側電源電圧として電圧VDDを用いてもよく、その場合には、図2に示したようなHレベルが電圧VDDのパワーオンリセット信号(リセット端子RST)を得ることができる。   In the circuit shown in FIG. 1 of Patent Document 2, the voltage VDD may be used as the high-side power supply voltage of the inverter that outputs the power-on reset signal. In this case, the H level as shown in FIG. A power-on reset signal (reset terminal RST) of VDD can be obtained.

[変更例2]
先に述べたように、図1のレベル変換回路の抵抗素子R1Aは、ハイ側電源ノードS4から出力端子OUT(ノードN4A)へ流れる電流を制御する電流駆動素子として機能し、同様に抵抗素子R2Aは、ノードN2Aからロー側電源ノードS3へ流れる電流を制御する電流駆動素子として機能する。
[Modification 2]
As described above, the resistance element R1A of the level conversion circuit of FIG. 1 functions as a current driving element that controls the current flowing from the high-side power supply node S4 to the output terminal OUT (node N4A), and similarly the resistance element R2A. Functions as a current driving element for controlling the current flowing from the node N2A to the low-side power supply node S3.

図5は、図1の回路図の抵抗素子R1A、R2Aを、それぞれ電流駆動素子I1A,I2A(第1および第2電流駆動素子)の機能ブロックとして置き換えて表した広義の回路図である。電流駆動素子I1A,I2Aとしては、図1の抵抗素子R1A、R2Aとそれぞれ同程度の電流駆動力(電流を流す能力)を有するものであれば、抵抗素子以外の要素を用いて構成してもよい。ここでも電流駆動素子I2Aは、ノードN2Aからロー側電源ノードS3へ流れる電流を制限する電流制限素子として機能する。   FIG. 5 is a broad circuit diagram in which the resistance elements R1A and R2A in the circuit diagram of FIG. 1 are replaced with functional blocks of the current drive elements I1A and I2A (first and second current drive elements), respectively. The current driving elements I1A and I2A may be configured using elements other than the resistance elements as long as they have current driving power (capability of flowing current) of the same level as the resistance elements R1A and R2A in FIG. Good. Here again, the current driving element I2A functions as a current limiting element that limits the current flowing from the node N2A to the low-side power supply node S3.

例えば図6(a)の如く、ハイ側電源ノードS4と出力端子OUT(ノードN4A)との間に接続する電流駆動素子I1Aとして、抵抗素子R1Aと同程度の電流駆動力を有する定電流源CS1Aを用いてもよい。電流駆動素子I1Aとして定電流源CS1Aを用いた場合、定電流源CS1Aの駆動電流を調整することにより出力信号/OUTSの立ち上がり速度(出力端子OUTの充電速度)を正確に設定することができる。この場合、出力信号/OUTSのLレベルは、定電流源CS1Aが流す電流とトランジスタQ4Aのオン抵抗とに従って決まる。   For example, as shown in FIG. 6A, as a current driving element I1A connected between the high-side power supply node S4 and the output terminal OUT (node N4A), a constant current source CS1A having a current driving capability comparable to that of the resistance element R1A. May be used. When the constant current source CS1A is used as the current driving element I1A, the rising speed of the output signal / OUTS (charging speed of the output terminal OUT) can be accurately set by adjusting the driving current of the constant current source CS1A. In this case, the L level of the output signal / OUTS is determined according to the current flowing through the constant current source CS1A and the on-resistance of the transistor Q4A.

同様に、ノードN2Aとロー側電源ノードS3との間に接続する電流駆動素子I2Aとして、図6(b)の如く、抵抗素子R2Aと同程度の電流駆動力を有する定電流源CS2Aを用いてもよい。電流駆動素子I2Aとして定電流源CS2Aを用いた場合、定電流源CS2Aの駆動電流を調整することによりノードN1Aの放電速度を正確に設定することができる。また定電流源CS2Aの駆動電流量を充分小さくすれば、ノードN2Aの電圧低下量ΔVH(図2参照)を充分に小さくすることができる。   Similarly, as the current driving element I2A connected between the node N2A and the low-side power supply node S3, as shown in FIG. 6B, a constant current source CS2A having a current driving capability comparable to that of the resistance element R2A is used. Also good. When the constant current source CS2A is used as the current drive element I2A, the discharge speed of the node N1A can be accurately set by adjusting the drive current of the constant current source CS2A. If the drive current amount of the constant current source CS2A is made sufficiently small, the voltage drop amount ΔVH (see FIG. 2) of the node N2A can be made sufficiently small.

[変更例3]
本変更例では、電流駆動素子I1A,I2AとしてN型トランジスタを用いる例を示す。即ち、電流駆動素子I1Aとして、図7(a)の如く、ゲートとドレインがハイ側電源ノードS4に接続し、ソースが出力端子OUT(ノードN4A)に接続したトランジスタQ1Aを用いる。即ち当該トランジスタQ1Aはダイオード接続されており、抵抗モードで動作する(オン抵抗が抵抗素子として機能する)。そのオン抵抗は図1の抵抗素子R1Aと同程度に設定される。この場合、出力信号/OUTSのLレベルは、トランジスタQ1A,Q4Aのオン抵抗比により決定される。
[Modification 3]
In this modification, an example in which N-type transistors are used as the current driving elements I1A and I2A is shown. That is, as the current driving element I1A, as shown in FIG. 7A, a transistor Q1A having a gate and a drain connected to the high-side power supply node S4 and a source connected to the output terminal OUT (node N4A) is used. That is, the transistor Q1A is diode-connected and operates in a resistance mode (the on-resistance functions as a resistance element). The on-resistance is set to the same level as the resistance element R1A in FIG. In this case, the L level of output signal / OUTS is determined by the on-resistance ratio of transistors Q1A and Q4A.

同様に電流駆動素子I2Aとして、図7(b)の如く、ゲートとソースがノードN2Aに接続し、ドレインがロー側電源ノードS3に接続したトランジスタQ2Aを用いる。即ち当該トランジスタQ2Aはダイオード接続され、抵抗モードで動作する。トランジスタQ2Aのオン抵抗は図1の抵抗素子R2Aと同程度に設定される。   Similarly, as the current driving element I2A, as shown in FIG. 7B, a transistor Q2A having a gate and a source connected to the node N2A and a drain connected to the low-side power supply node S3 is used. That is, the transistor Q2A is diode-connected and operates in a resistance mode. The on-resistance of transistor Q2A is set to the same level as resistance element R2A in FIG.

また電流駆動素子I2Aとしては、図7(c)の如く、ソースがノードN2Aに接続し、ドレインがロー側電源ノードS3に接続したトランジスタQ2Aを用い、そのゲートを基準電圧GNDが供給される基準電源ノードS1に接続させてもよい。この場合もトランジスタQ2Aは、オン抵抗が図1の抵抗素子R2Aと同程度に設定されており、抵抗モードで動作するのに変わりはないが、非飽和領域で動作することになる。なお図7(c)の例においては、トランジスタQ2Aのゲートには当該トランジスタQ2Aがオンになる電圧が供給されていればよいので、基準電圧GNDに代えて、例えば電圧VDDあるいは電圧VHを供給してもよい。   As the current driving element I2A, as shown in FIG. 7C, a transistor Q2A having a source connected to the node N2A and a drain connected to the low-side power supply node S3 is used, and the reference is supplied to the reference voltage GND. You may connect with power supply node S1. Also in this case, the on-resistance of the transistor Q2A is set to be approximately the same as that of the resistance element R2A in FIG. 1, and the transistor Q2A operates in the resistance mode, but operates in the non-saturated region. In the example of FIG. 7C, since the voltage at which the transistor Q2A is turned on may be supplied to the gate of the transistor Q2A, for example, the voltage VDD or the voltage VH is supplied instead of the reference voltage GND. May be.

このように電流駆動素子I1A,I2Aを、駆動能力を制限したトランジスタにより構成することにより、小占有面積の電流駆動素子I1A,I2Aを実現することができる。また電流駆動素子I1A,I2Aが、他のトランジスタQ4A,Q5A,Q6Aと同じN型トランジスタで構成されるため、それらを同一プロセスで形成することができ、製造工程数の低減を図ることができる。   In this way, by configuring the current driving elements I1A and I2A with transistors having limited driving capability, it is possible to realize the current driving elements I1A and I2A having a small occupation area. In addition, since the current driving elements I1A and I2A are composed of the same N-type transistors as the other transistors Q4A, Q5A, and Q6A, they can be formed by the same process, and the number of manufacturing steps can be reduced.

以上のように実施の形態1によれば、トランジスタとしてN型トランジスタのみを用いて構成されたレベル変換回路において、リセット動作を小占有面積のリセット回路によって行うことができる。   As described above, according to the first embodiment, in the level conversion circuit configured using only N-type transistors as the transistors, the reset operation can be performed by the reset circuit having a small occupation area.

<実施の形態2>
実施の形態2ではP型トランジスタを用いて構成した本発明に係るレベル変換回路について説明する。P型トランジスタは、ゲートがソースに対しLレベルになると活性状態(オン状態、導通状態)となり、同じくHレベルで非活性状態(オフ状態、非活性状態)となるので、本実施の形態では、信号のLレベルを活性レベル、Hレベルを非活性レベルとして説明する。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, a level conversion circuit according to the present invention configured using P-type transistors will be described. The P-type transistor is in an active state (on state, conductive state) when the gate is at the L level with respect to the source, and is also in an inactive state (off state, inactive state) at the H level. The description will be made assuming that the L level of the signal is the active level and the H level is the inactive level.

図8は、実施の形態2に係るレベル変換回路の構成を示す図である。このレベル変換回路は、Hレベルが電圧VDDでありLレベルが基準電圧GNDである入力信号INSを、Hレベルが電圧VHGでありLレベルが電圧VLWである出力信号/OUTSに変換するものである。電圧VHGは、電圧VDDよりも高いものである。電圧VLWは、基準電圧GNDと同じもの、基準電圧GNDより高いもの、基準電圧GNDより低いもののいずれであってもよいが、出力信号/OUTSの振幅(VHG−VLG)が、入力信号INSの振幅(VDD−GND)よりも大きくなるように設定されている。実使用上では、電圧VLWは、N型トランジスタを用いた場合のロー側電圧レベル(電圧−VL)と同じに設定される。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the level conversion circuit according to the second embodiment. This level conversion circuit converts an input signal INS whose H level is the voltage VDD and L level is the reference voltage GND into an output signal / OUTS whose H level is the voltage VHG and L level is the voltage VLW. . The voltage VHG is higher than the voltage VDD. The voltage VLW may be the same as the reference voltage GND, higher than the reference voltage GND, or lower than the reference voltage GND, but the amplitude of the output signal / OUTS (VHG−VLG) is the amplitude of the input signal INS. It is set to be larger than (VDD-GND). In actual use, the voltage VLW is set to be the same as the low-side voltage level (voltage −VL) when an N-type transistor is used.

図8の如く、当該レベル変換回路は、トランジスタQ4B,Q5B,Q6Bと、容量素子C1B,C2Bと、電流駆動素子I1B,I2Bとから構成されている。このレベル変換回路に用いられる上記トランジスタQ4B,Q5B,Q6Bは、全てP型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。   As shown in FIG. 8, the level conversion circuit includes transistors Q4B, Q5B, and Q6B, capacitive elements C1B and C2B, and current drive elements I1B and I2B. The transistors Q4B, Q5B, Q6B used in this level conversion circuit are all P-type insulated gate field effect transistors.

電流駆動素子I1B,I2Bは、それぞれ実施の形態1の電流駆動素子I1A,I2Aと同様に、所定の電流駆動力を有するものであればよく、例えば抵抗素子、定電流源、抵抗モードで動作するP型トランジスタ等で構成することができる。   The current drive elements I1B and I2B may have any predetermined current drive capability as in the case of the current drive elements I1A and I2A of the first embodiment, and operate in, for example, a resistance element, a constant current source, and a resistance mode. A p-type transistor or the like can be used.

電圧VLWが供給されるロー側電源(第2電源)ノードS5と、電圧VLGが供給されるハイ側電源(第1電源)ノードS6との間には、電流駆動素子I1B(第1電流駆動素子)およびトランジスタQ4B(第1トランジスタ)が直列に接続される。本実施の形態では、電流駆動素子I1BおよびトランジスタQ4Bの間の接続ノードN4B(第1出力ノード)が、出力信号/OUTSを出力するための出力端子OUTとなる。即ち、電流駆動素子I1Bはロー側電源ノードS5と出力端子OUT(ノードN4B)との間に接続し、トランジスタQ4Bは出力端子OUTとハイ側電源ノードS6との間に接続する。   Between the low-side power supply (second power supply) node S5 supplied with the voltage VLW and the high-side power supply (first power supply) node S6 supplied with the voltage VLG, the current drive element I1B (first current drive element) ) And transistor Q4B (first transistor) are connected in series. In the present embodiment, the connection node N4B (first output node) between the current drive element I1B and the transistor Q4B serves as the output terminal OUT for outputting the output signal / OUTS. That is, the current driver I1B is connected between the low-side power supply node S5 and the output terminal OUT (node N4B), and the transistor Q4B is connected between the output terminal OUT and the high-side power supply node S6.

容量素子C1B(第1容量素子)は、入力信号INSが入力される入力端子INとトランジスタQ4Bのゲートが接続するノードN1B(第1ノード)との間に接続され、入力端子INとノードN1Bとの間を容量結合している。   The capacitive element C1B (first capacitive element) is connected between the input terminal IN to which the input signal INS is input and a node N1B (first node) to which the gate of the transistor Q4B is connected, and the input terminal IN and the node N1B Capacitive coupling between the two.

トランジスタQ5B,Q6Bは共にノードN1Bとハイ側電源ノードS6の間に接続されるが、トランジスタQ5B(第3トランジスタ)のゲートは出力端子OUT(ノードN4B)に接続され、トランジスタQ6B(第2トランジスタ)のゲートは容量素子C2B(第2容量素子)を介して所定のリセット信号RSTSが入力されるリセット端子RSTに接続される。即ち容量素子C2Bは、トランジスタQ6Bのゲートが接続するノード(ノードN2B)とリセット端子RSTとを容量結合している。電流駆動素子I2B(第2電流駆動素子)は、ノードN2Bとハイ側電源ノードS6との間に接続される。   Transistors Q5B and Q6B are both connected between node N1B and high-side power supply node S6, but the gate of transistor Q5B (third transistor) is connected to output terminal OUT (node N4B), and transistor Q6B (second transistor). Is connected to a reset terminal RST to which a predetermined reset signal RSTS is input via a capacitive element C2B (second capacitive element). That is, the capacitive element C2B capacitively couples the node (node N2B) connected to the gate of the transistor Q6B and the reset terminal RST. Current drive element I2B (second current drive element) is connected between node N2B and high-side power supply node S6.

容量素子C2B、トランジスタQ6Bおよび電流駆動素子I2Bから成る回路は、ノードN1Bおよび出力端子OUTのレベルを初期化するリセット動作を行うリセット回路として機能している。即ち当該リセット回路は、リセット信号RSTSに応じてノードN1BをHレベルにし、トランジスタQ4Bをオフにすることで出力信号/OUTSをLレベル(VLW)に設定する。   A circuit including the capacitive element C2B, the transistor Q6B, and the current driving element I2B functions as a reset circuit that performs a reset operation that initializes the levels of the node N1B and the output terminal OUT. That is, the reset circuit sets the output signal / OUTS to the L level (VLW) by setting the node N1B to the H level according to the reset signal RSTS and turning off the transistor Q4B.

図9は、図8に示したレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。以下、図9を参照して、図8に示すレベル変換回路の動作について説明する。ここで、レベル変換回路に入力される入力信号INS及びリセット信号RSTSの各々は、電圧VDDのハイ側電圧源により駆動される外部回路(図示せず)によって生成されるものとする。即ち入力信号INS及びリセット信号RSTSは、それぞれHレベルが電圧VDD、Lレベルが基準電圧GNDの信号である。またリセット信号RSTSは、各電圧源の投入直後の一定期間活性化される(Lレベルになる)パワーオンリセット信号である。   FIG. 9 is a signal waveform diagram showing an operation of the level conversion circuit shown in FIG. The operation of the level conversion circuit shown in FIG. 8 will be described below with reference to FIG. Here, each of the input signal INS and the reset signal RSTS input to the level conversion circuit is generated by an external circuit (not shown) driven by a high-side voltage source of the voltage VDD. That is, the input signal INS and the reset signal RSTS are signals whose H level is the voltage VDD and L level is the reference voltage GND, respectively. The reset signal RSTS is a power-on reset signal that is activated (becomes L level) for a certain period immediately after the voltage sources are turned on.

時刻t10は電圧VHG,VLW,VDDの電圧源が投入された直後の初期状態であり、このときの入力信号INSおよびリセット信号RSTSは、共にHレベル(VDD)であるとする。また、ノードN1Bの初期状態のレベルとして、Lレベル(電圧VXL)を想定する。よって時刻t10ではトランジスタQ4Bがオンしており、出力端子OUT(出力信号/OUTS)はHレベルになる。なお、このときの出力信号/OUTSのHレベルの電圧はVHG+ΔVH1となる。電圧ΔVH1は、電流駆動素子I1Bを流れる電流とトランジスタQ4Bのオン抵抗により定まる出力オフセット電圧である。   The time t10 is an initial state immediately after the voltage sources of the voltages VHG, VLW, and VDD are turned on, and the input signal INS and the reset signal RSTS at this time are both at the H level (VDD). Further, an L level (voltage VXL) is assumed as the initial state level of the node N1B. Therefore, at time t10, the transistor Q4B is on and the output terminal OUT (output signal / OUTS) is at the H level. Note that the H level voltage of the output signal / OUTS at this time is VHG + ΔVH1. Voltage ΔVH1 is an output offset voltage determined by the current flowing through current driving element I1B and the on-resistance of transistor Q4B.

出力端子OUTがHレベルであるので、トランジスタQ5Bはオフしている。またノードN2Bは電流駆動素子I2Bを通して充電されてHレベル(VHG)になるため、トランジスタQ6Bもオフになっている。   Since the output terminal OUT is at the H level, the transistor Q5B is off. Further, since the node N2B is charged through the current driving element I2B and becomes H level (VHG), the transistor Q6B is also turned off.

そして時刻t11で、リセット信号RSTSがHレベル(VDD)からLレベル(GND)に変化すると、この電圧変化が容量素子C2Bを介してトランジスタQ6Bのゲート(ノードN2B)に伝達される。ノードN2Bには、トランジスタQ6Bのゲート容量や配線容量等を含む寄生容量が存在しており、当該寄生容量はこのときのノードN2Bの電圧変化を抑制するように働く。本実施の形態では、容量素子C2Bの容量値C2は、その寄生容量に対して充分大きく設定されており、時刻t11におけるノードN2Bの電圧変化は、リセット信号RSTSの電圧変化と同じくVDDであるとする。つまり時刻t11では、ノードN2Bの電圧は、VHGからVDDだけ低下してVHG−VDDとなる。   At time t11, when the reset signal RSTS changes from H level (VDD) to L level (GND), this voltage change is transmitted to the gate (node N2B) of the transistor Q6B through the capacitive element C2B. The node N2B has a parasitic capacitance including the gate capacitance and the wiring capacitance of the transistor Q6B, and the parasitic capacitance works to suppress the voltage change of the node N2B at this time. In the present embodiment, the capacitance value C2 of the capacitive element C2B is set sufficiently large with respect to the parasitic capacitance, and the voltage change at the node N2B at time t11 is VDD as is the voltage change of the reset signal RSTS. To do. In other words, at time t11, the voltage at the node N2B decreases from VHG by VDD to VHG-VDD.

このようにノードN2Bの電圧が下降すると、トランジスタQ6Bのゲート・ソース間電圧がVDDとなる。するとトランジスタQ6Bがオンし(トランジスタQ6Bのしきい値電圧は電圧VDDよりも充分小さく設定されている)、ノードN1BがHレベルに初期化される。応じてトランジスタQ4Bがオフになり、出力端子OUTは電流駆動素子I1Bを介してロー側電源ノードS5へ放電され、出力信号/OUTSの初期値はLレベル(VHG−VLW)になる。   When the voltage at the node N2B decreases in this way, the gate-source voltage of the transistor Q6B becomes VDD. Then, transistor Q6B is turned on (the threshold voltage of transistor Q6B is set sufficiently smaller than voltage VDD), and node N1B is initialized to the H level. Responsively, transistor Q4B is turned off, output terminal OUT is discharged to low-side power supply node S5 via current drive element I1B, and the initial value of output signal / OUTS becomes L level (VHG-VLW).

このように本実施の形態のレベル変換回路では、電圧源が投入された直後にノードN1BをHレベルに、出力信号/OUTSをLレベルに、それぞれ初期化することができるため、電圧源投入時にノードN1Bのレベルが不安定であることに起因する誤動作は防止される。   Thus, in the level conversion circuit of the present embodiment, the node N1B can be initialized to the H level and the output signal / OUTS can be initialized to the L level immediately after the voltage source is turned on. A malfunction due to the unstable level of the node N1B is prevented.

また出力信号/OUTSがLレベルになると、トランジスタQ5Bはオンになり、トランジスタQ6Bと共にノードN1Bを低インピーダンスのHレベルにする。   Further, when the output signal / OUTS becomes L level, the transistor Q5B is turned on, and the node N1B is set to the low impedance H level together with the transistor Q6B.

なお、時刻t11でノードN2Bの電圧レベルがVHGから下降すると、ノードN2Bは電流駆動素子I2Bを通して充電されることとなるが、電流駆動素子I2Bと容量素子C2Bにより決定される時定数がリセット信号RSTSの活性期間(Lレベルになる期間)よりも充分に大きく設定されていれば、ノードN2Bの電圧レベルはVHG−VDDからその時定数に従って僅かずつ上昇する。   Note that when the voltage level of the node N2B falls from VHG at time t11, the node N2B is charged through the current driving element I2B, but the time constant determined by the current driving element I2B and the capacitive element C2B is the reset signal RSTS. If it is set to be sufficiently larger than the active period (period when it becomes L level), the voltage level of the node N2B rises little by little from VHG-VDD according to its time constant.

時刻t12で、リセット信号RSTSがLレベル(GND)からHレベル(VDD)に変化すると、この電圧変化が容量素子C2Bを介してノードN2Bに伝達され、ノードN2Bの電圧レベルはVDDだけ上昇する。図9に示すように、時刻t12におけるノードN2Bの電圧レベルが時刻t11から電圧ΔVLだけ上昇しているとすると、ノードN2Bの電圧レベルはその分だけVHGよりも高くなり、VHG+ΔVLのHレベルとなる。これによりトランジスタQ6Bがオフになるが、トランジスタQ5Bはオンしているので引き続きノードN1Bは低インピーダンスのHレベル(VHG)である。   When reset signal RSTS changes from L level (GND) to H level (VDD) at time t12, this voltage change is transmitted to node N2B via capacitive element C2B, and the voltage level of node N2B rises by VDD. As shown in FIG. 9, if the voltage level of the node N2B at time t12 has increased by the voltage ΔVL from time t11, the voltage level of the node N2B becomes higher than VHG correspondingly and becomes the H level of VHG + ΔVL. . As a result, the transistor Q6B is turned off. However, since the transistor Q5B is turned on, the node N1B is continuously at the low impedance H level (VHG).

時刻t12以降、ノードN2Bのレベルは、電流駆動素子I2Bと容量素子C2Bにより決定される時定数に従い僅かずつ電圧VLGに向かって下降する。   After time t12, the level of the node N2B gradually decreases toward the voltage VLG according to the time constant determined by the current driving element I2B and the capacitive element C2B.

そして時刻t13において、入力信号INSが、Hレベル(VDD)からLレベル(GND)に変化すると、この電圧変化が、容量素子C1Bを介してノードN1Bに伝達される。ノードN1Bには、トランジスタQ4Bのゲート容量や配線容量等の寄生容量が存在し、それがノードN1Bの電圧変化を抑制するように働く。しかしここでは当該寄生容量に対して容量素子C1Bの容量値C1が充分大きく設定されており、ノードN1Bの電圧変化は入力信号INSの電圧変化と同じくVDDであるとする。つまりノードN1Bの電圧は、VHGからVDDだけ下降してVHG−VDDとなる。   At time t13, when the input signal INS changes from the H level (VDD) to the L level (GND), this voltage change is transmitted to the node N1B via the capacitive element C1B. Node N1B has parasitic capacitances such as the gate capacitance and wiring capacitance of transistor Q4B, and this acts to suppress voltage change at node N1B. However, here, it is assumed that the capacitance value C1 of the capacitive element C1B is set to be sufficiently larger than the parasitic capacitance, and the voltage change of the node N1B is VDD as is the voltage change of the input signal INS. That is, the voltage at the node N1B drops from VHG by VDD to VHG-VDD.

このようにノードN1Bの電圧が低下すると、トランジスタQ4Bのゲート・ソース間電圧がVDDとなる。するとトランジスタQ4Bがオンし(トランジスタQ4Bのしきい値電圧は電圧VDDよりも充分小さく設定されている)、出力端子OUT(出力信号/OUTS)の電圧レベルはVHG−ΔVH2まで上昇してHレベルになる。電圧ΔVH2は、電流駆動素子I1Bを流れる電流とトランジスタQ4Bのオン抵抗により決定される出力オフセット電圧である。   When the voltage at the node N1B decreases in this way, the gate-source voltage of the transistor Q4B becomes VDD. Then, the transistor Q4B is turned on (the threshold voltage of the transistor Q4B is set sufficiently smaller than the voltage VDD), and the voltage level of the output terminal OUT (output signal / OUTS) rises to VHG−ΔVH2 and becomes H level. Become. Voltage ΔVH2 is an output offset voltage determined by the current flowing through current drive element I1B and the on-resistance of transistor Q4B.

時刻t11での出力オフセット電圧ΔVH1と、時刻t13での出力オフセット電圧ΔVH2との差は、トランジスタQ4Bのゲート(ノードN1B)の電圧レベルの違いによるものである。通常はVXL≦VDDとなるので、ΔVH1≧ΔVH2の関係になる。   The difference between the output offset voltage ΔVH1 at time t11 and the output offset voltage ΔVH2 at time t13 is due to the difference in voltage level of the gate (node N1B) of the transistor Q4B. Usually, VXL ≦ VDD, so that ΔVH1 ≧ ΔVH2.

時刻t14において、入力信号INSがLレベル(GND)からHレベル(VDD)に上昇すると、この電圧変化が、容量素子C1Bを介してノードN1Bに伝達され、ノードN1Bの電圧レベルはVDDだけ上昇する。これによりトランジスタQ4Bがオフとなり、出力端子OUTが電流駆動素子I1Bにより放電され、出力信号/OUTSは再びLレベル(VLW)になる。   When the input signal INS rises from the L level (GND) to the H level (VDD) at time t14, this voltage change is transmitted to the node N1B via the capacitive element C1B, and the voltage level of the node N1B rises by VDD. . As a result, the transistor Q4B is turned off, the output terminal OUT is discharged by the current drive element I1B, and the output signal / OUTS becomes L level (VLW) again.

以降は、入力信号INSがLレベル(GND)になる毎に、上記の時刻t13〜時刻t14の動作が繰り返し行われる。   Thereafter, each time the input signal INS becomes L level (GND), the operations from the time t13 to the time t14 are repeated.

本実施の形態のレベル変換回路は以上の動作により、電圧VDDおよびGNDの間で変化する入力信号INSを、電圧VHG−ΔVH2と電圧VLWの間で変化する出力信号/OUTSに変換することができる。特に出力信号/OUTSが、当該レベル変換回路の次段の回路の入力論理しきい値を跨ぐように、充分にハイ側およびロー側に変化すれば、当該レベル変換回路をハイレベル電圧のレベル変換に利用することができる。   Through the above operation, the level conversion circuit of the present embodiment can convert the input signal INS that changes between the voltages VDD and GND into the output signal / OUTS that changes between the voltage VHG−ΔVH2 and the voltage VLW. . In particular, if the output signal / OUTS sufficiently changes to the high side and the low side so as to straddle the input logic threshold value of the next stage circuit of the level conversion circuit, the level conversion circuit converts the level of the high level voltage. Can be used.

本実施の形態に係るレベル変換回路では、出力信号/OUTSをHレベルにするためのトランジスタQ4Bのゲート電圧を、容量素子C1Bを介する容量結合を用いて入力信号INSに従って変化させている。この構成によれば、トランジスタとしてP型トランジスタのみを用いて、入力信号INSのHレベル電圧(VDD)よりも高いHレベル電圧(VH)を有する出力信号/OUTSを生成することができる。また実施の形態1と同様に、ノードN1Bおよび出力信号/OUTSの初期値を設定するリセット動作を小占有面積のリセット回路によって行うことができる。   In the level conversion circuit according to the present embodiment, the gate voltage of the transistor Q4B for setting the output signal / OUTS to the H level is changed according to the input signal INS using capacitive coupling via the capacitive element C1B. According to this configuration, it is possible to generate the output signal / OUTS having an H level voltage (VH) higher than the H level voltage (VDD) of the input signal INS using only a P-type transistor as a transistor. Similarly to the first embodiment, the reset operation for setting initial values of node N1B and output signal / OUTS can be performed by a reset circuit having a small occupation area.

<実施の形態3>
図5に示した実施の形態1のレベル変換回路においては、入力信号INSのHレベルに応じて出力端子OUT(ノードN4A)がLレベルになっているとき、トランジスタQ4Aをオンに維持するためにノードN1AはHレベルになっている。このときトランジスタQ5A,Q6Aはオフ状態であり、ノードN1Aは高インピーダンス状態である。その間、ノードN1Aの電荷はトランジスタQ5A,Q6Aのドレイン・ソース間のリーク電流(オフリーク電流)により徐々に放電される。
<Embodiment 3>
In the level conversion circuit of the first embodiment shown in FIG. 5, when the output terminal OUT (node N4A) is at the L level according to the H level of the input signal INS, the transistor Q4A is kept on. Node N1A is at H level. At this time, the transistors Q5A and Q6A are in the off state, and the node N1A is in the high impedance state. Meanwhile, the charge at the node N1A is gradually discharged by the leak current (off leak current) between the drain and source of the transistors Q5A and Q6A.

そのため入力信号INSのHレベルの期間(図2の時刻t3と時刻t4の期間)が長くなると、ノードN1Aのレベルが、電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aとから成るインバータ回路(電流駆動素子I1Aが負荷素子、トランジスタQ4Aがドライブ素子となる)のしきい値電圧よりも低下することが考えられる。そうなると出力レベルが不要に反転してHレベルになるという誤動作が起こる。この現象は、図2の出力オフセット電圧ΔVL2が大きいほど、トランジスタQ5Aのオフリーク電流が大きくなるため、より顕著になる。   Therefore, when the H level period of the input signal INS (the period between the time t3 and the time t4 in FIG. 2) becomes longer, the level of the node N1A becomes the inverter circuit (the current drive element I1A is loaded by the current drive element I1A). It is conceivable that the threshold voltage of the device, transistor Q4A, becomes a drive device). If so, a malfunction occurs in which the output level is inverted unnecessarily and becomes H level. This phenomenon becomes more prominent because the off-leak current of the transistor Q5A increases as the output offset voltage ΔVL2 in FIG. 2 increases.

図10は、本発明の実施の形態3に係るレベル変換回路の構成を示す図である。図10のレベル変換回路は、図5の回路に、トランジスタQ5Aのリーク電流を抑制するためのプッシュプル回路1Aを付加したものである。   FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the third embodiment of the present invention. The level conversion circuit of FIG. 10 is obtained by adding a push-pull circuit 1A for suppressing the leakage current of the transistor Q5A to the circuit of FIG.

図10の如く、プッシュプル回路1Aは、ハイ側電源ノードS4Dとロー側電源ノードS3との間に直列に接続したN型のトランジスタQ8A,Q9Aから成っており、トランジスタQ8A,Q9A間の接続ノード(ノードN5A)が当該プッシュプル回路1Aの出力ノードとなる。トランジスタQ5AのゲートはノードN5Aに接続される。ノードN5Aとハイ側電源ノードS4Dとの間に接続するトランジスタQ8A(第5トランジスタ)のゲートは、ノードN4A(出力端子OUT)に接続される。ノードN5Aとロー側電源ノードS3との間に接続するトランジスタQ9A(第4トランジスタ)のゲートは、ノードN1Aに接続される。   As shown in FIG. 10, the push-pull circuit 1A includes N-type transistors Q8A and Q9A connected in series between the high-side power supply node S4D and the low-side power supply node S3, and a connection node between the transistors Q8A and Q9A. (Node N5A) is an output node of the push-pull circuit 1A. Transistor Q5A has its gate connected to node N5A. The gate of the transistor Q8A (fifth transistor) connected between the node N5A and the high-side power supply node S4D is connected to the node N4A (output terminal OUT). The gate of the transistor Q9A (fourth transistor) connected between the node N5A and the low-side power supply node S3 is connected to the node N1A.

なお、ハイ側電源ノードS4Dに供給される電圧VHAは、トランジスタQ5Aのゲートに供給されたときにそれをオンすることが可能な電圧であればよく、例えば電圧VH、VDDあるいは基準電圧GND等を用いることができる。   The voltage VHA supplied to the high-side power supply node S4D may be any voltage that can turn it on when supplied to the gate of the transistor Q5A. For example, the voltage VH, VDD or the reference voltage GND is used. Can be used.

図10のレベル変換回路の動作は、トランジスタQ5Aが出力信号/OUTSではなく、プッシュプル回路1Aの出力信号(ノードN5Aの電圧信号)によって駆動される点を除き、基本的に図5の回路の動作(図2)と同じであるので詳細な説明は省略し、ここではプッシュプル回路1AとトランジスタQ5Aの動作を説明する。   The operation of the level conversion circuit of FIG. 10 is basically the same as that of the circuit of FIG. 5 except that the transistor Q5A is driven not by the output signal / OUTS but by the output signal of the push-pull circuit 1A (voltage signal of the node N5A). Since it is the same as the operation (FIG. 2), detailed description is omitted, and here, the operation of the push-pull circuit 1A and the transistor Q5A will be described.

上記のように、電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aは、インバータ回路を構成しているため、ノードN1Aと出力端子OUT(ノードN4A)は互いに逆のレベルになる。ノードN1AがHレベルのときは、トランジスタQ4Aがオンするので出力端子OUTは電圧−VL+ΔVL2のLレベルになる。この場合、プッシュプル回路1AではトランジスタQ8Aがオフ、トランジスタQ9Aがオンになる。ノードN5AにはトランジスタQ8Aから電流が流れ込まないので、ノードN5Aは電圧−VLのLレベルになる。つまり、トランジスタQ5Aがオフのときのゲート電圧は、図5の場合に比べて、オフセット電圧ΔVL2だけ小さくなり、オフリーク電流を低減することができる。   As described above, since the current driving element I1A and the transistor Q4A constitute an inverter circuit, the node N1A and the output terminal OUT (node N4A) are at opposite levels. When the node N1A is at the H level, the transistor Q4A is turned on, so that the output terminal OUT is at the L level of the voltage −VL + ΔVL2. In this case, in the push-pull circuit 1A, the transistor Q8A is turned off and the transistor Q9A is turned on. Since no current flows from node Q5A into node N5A, node N5A is at the L level of voltage -VL. That is, the gate voltage when the transistor Q5A is off is reduced by the offset voltage ΔVL2 compared to the case of FIG. 5, and the off-leak current can be reduced.

またノードN1AがLレベルのときは、トランジスタQ4Aがオフし、出力端子OUTは電圧VHのHレベルになる。この場合プッシュプル回路1Aでは、トランジスタQ8Aがオン、トランジスタQ9Aがオフになる。よってノードN5Aは電圧VHAのHレベルになり、トランジスタQ5Aがオンし、ノードN1Aを低インピーダンスのLレベルにする。   When the node N1A is at L level, the transistor Q4A is turned off and the output terminal OUT becomes H level of the voltage VH. In this case, in the push-pull circuit 1A, the transistor Q8A is turned on and the transistor Q9A is turned off. Therefore, the node N5A becomes the H level of the voltage VHA, the transistor Q5A is turned on, and the node N1A is set to the L level of low impedance.

このように実施の形態3のレベル変換回路によれば、トランジスタQ5Aがオフの間にそのゲートに加わるオフセット電圧(図2のΔVL2)を無くすことができる。従って、トランジスタQ5Aのオフリーク電流を低減でき、ノードN1AのHレベルを長期間維持できるので、パルス幅の広い入力信号INSに対してレベル変換を行う場合の誤動作を防止することができる。またプッシュプル回路1AはN型トランジスタのみにより構成されているので、実施の形態1の場合と同様に、レベル変換回路を構成するトランジスタの導電型はN型のみであり、製造プロセスの簡略化およびコストの削減に寄与できる。   Thus, according to the level conversion circuit of the third embodiment, the offset voltage (ΔVL2 in FIG. 2) applied to the gate of the transistor Q5A while the transistor Q5A is off can be eliminated. Therefore, the off-leakage current of the transistor Q5A can be reduced and the H level of the node N1A can be maintained for a long period of time, so that it is possible to prevent malfunction when level conversion is performed on the input signal INS having a wide pulse width. Since the push-pull circuit 1A is composed of only N-type transistors, the conductivity type of the transistors constituting the level conversion circuit is only N-type as in the case of the first embodiment. This can contribute to cost reduction.

<実施の形態4>
実施の形態1のレベル変換回路において入力信号INSの活性期間が長くなったときに生じる問題は、実施の形態2のレベル変換回路(図8)においても同様に生じる。
<Embodiment 4>
The problem that occurs when the active period of the input signal INS becomes longer in the level conversion circuit of the first embodiment also occurs in the level conversion circuit (FIG. 8) of the second embodiment.

即ち、図8に示した実施の形態2のレベル変換回路においては、入力信号INSのLレベルに応じて、出力端子OUT(ノードN4B)がHレベルになっているとき、トランジスタQ4Bをオンに維持するためにノードN1BはLレベルになっている。このときトランジスタQ5B,Q6Bはオフ状態であり、ノードN1Bは高インピーダンス状態である。その間、ノードN1BはトランジスタQ5B,Q6Bのドレイン・ソース間のオフリーク電流によって徐々に充電される。   That is, in the level conversion circuit of the second embodiment shown in FIG. 8, the transistor Q4B is kept on when the output terminal OUT (node N4B) is at the H level according to the L level of the input signal INS. Therefore, the node N1B is at the L level. At this time, the transistors Q5B and Q6B are in an off state, and the node N1B is in a high impedance state. Meanwhile, the node N1B is gradually charged by the off-leak current between the drain and source of the transistors Q5B and Q6B.

よって入力信号INSのLレベルの期間(図9の時刻t13と時刻t14の間隔)が長くなると、ハイ側電源ノードS6とノードN1Bとの間の電圧差が、電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bとで構成されるインバータ回路(電流駆動素子I1Bが負荷素子、トランジスタQ4Bがドライブ素子となる)のしきい値電圧より小さくなることが考えられる。そうなると出力レベルが不要に反転してLレベルになるという誤動作が起こる。この現象は、図2の出力オフセット電圧ΔVH2が大きいほど、トランジスタQ5Bのオフリーク電流が大きくなるため、より顕著になる。   Therefore, when the L level period of the input signal INS (the interval between the time t13 and the time t14 in FIG. 9) becomes longer, the voltage difference between the high-side power supply node S6 and the node N1B is different between the current driving element I1B and the transistor Q4B. It can be considered that the voltage is smaller than the threshold voltage of the inverter circuit (current drive element I1B is a load element and transistor Q4B is a drive element). If this happens, a malfunction occurs in which the output level is inverted unnecessarily and becomes L level. This phenomenon becomes more conspicuous because the off-leakage current of the transistor Q5B increases as the output offset voltage ΔVH2 in FIG. 2 increases.

図11は、本発明の実施の形態4に係るレベル変換回路の構成を示す図である。図11のレベル変換回路は、図8の回路に、トランジスタQ5Bのリーク電流を抑制するためのプッシュプル回路1Bを付加したものである。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The level conversion circuit of FIG. 11 is obtained by adding a push-pull circuit 1B for suppressing the leakage current of the transistor Q5B to the circuit of FIG.

図11の如く、プッシュプル回路1Bは、ロー側電源ノードS5Dとハイ側電源ノードS6との間に直列に接続したP型のトランジスタQ8B,Q9Bから成っており、トランジスタQ8B,Q9B間の接続ノードN5Bが当該プッシュプル回路1Bの出力ノードとなる。トランジスタQ5BのゲートはノードN5Bに接続される。ノードN5Bとロー側電源ノードS5Dとの間に接続するトランジスタQ8B(第5トランジスタ)のゲートは、ノードN4B(出力端子OUT)に接続される。ノードN5Bとハイ側電源ノードS6との間に接続するトランジスタQ9B(第4トランジスタ)のゲートは、ノードN1Bに接続される。   As shown in FIG. 11, the push-pull circuit 1B includes P-type transistors Q8B and Q9B connected in series between the low-side power supply node S5D and the high-side power supply node S6, and a connection node between the transistors Q8B and Q9B. N5B is an output node of the push-pull circuit 1B. Transistor Q5B has its gate connected to node N5B. The gate of the transistor Q8B (fifth transistor) connected between the node N5B and the low-side power supply node S5D is connected to the node N4B (output terminal OUT). The gate of the transistor Q9B (fourth transistor) connected between the node N5B and the high-side power supply node S6 is connected to the node N1B.

なお、ロー側電源ノードS5Dに供給される電圧VLAは、トランジスタQ5Bのゲートに供給されたときにそれをオンすることが可能な電圧であればよく、例えば電圧VDD、VLWあるいは基準電圧GND等を用いることができる。   The voltage VLA supplied to the low-side power supply node S5D may be any voltage that can turn it on when supplied to the gate of the transistor Q5B. For example, the voltage VDD, VLW, or the reference voltage GND is used. Can be used.

図11のレベル変換回路の動作は、トランジスタQ5Bが出力信号/OUTSではなく、プッシュプル回路1Bの出力信号(ノードN5Bの電圧信号)によって駆動される点を除き、基本的に図8の回路の動作(図9)と同じであるので詳細な説明は省略し、ここではプッシュプル回路1BとトランジスタQ5Bの動作を説明する。   The operation of the level conversion circuit of FIG. 11 is basically the same as that of the circuit of FIG. 8 except that the transistor Q5B is driven not by the output signal / OUTS but by the output signal of the push-pull circuit 1B (voltage signal of the node N5B). Since it is the same as the operation (FIG. 9), detailed description is omitted, and here, the operation of the push-pull circuit 1B and the transistor Q5B will be described.

上記のように、電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bは、インバータ回路を構成しているため、ノードN1Bと出力端子OUT(ノードN4B)は互いに逆のレベルになる。ノードN1BがLレベルのとき、トランジスタQ4Bがオンになり出力端子OUTは電圧VHG−ΔVH2のHレベルになる。この場合、プッシュプル回路1BではトランジスタQ8Bがオフ、トランジスタQ9Bがオンになる。このときトランジスタQ8Bには電流は流れないので、ノードN5Bは電圧VHGのHレベルになる。つまり、トランジスタQ5Bがオフのときのゲート電圧は、図8の場合に比べて、オフセット電圧ΔVH2だけ高くなり、オフリーク電流を低減することができる。   As described above, since the current driving element I1B and the transistor Q4B form an inverter circuit, the node N1B and the output terminal OUT (node N4B) are at opposite levels. When the node N1B is at L level, the transistor Q4B is turned on and the output terminal OUT becomes H level of the voltage VHG−ΔVH2. In this case, in the push-pull circuit 1B, the transistor Q8B is turned off and the transistor Q9B is turned on. At this time, no current flows through transistor Q8B, so node N5B is at the H level of voltage VHG. That is, the gate voltage when the transistor Q5B is off is higher by the offset voltage ΔVH2 than in the case of FIG. 8, and the off-leak current can be reduced.

またノードN1BがHレベルのときは、トランジスタQ4Bがオフし、出力端子OUTは電圧VLWのLレベルになる。この場合、プッシュプル回路1AではトランジスタQ8Bがオン、トランジスタQ9Bがオフになる。よってノードN5Bは電圧VLAのLレベルになり、トランジスタQ5Bがオンし、ノードN1Bを低インピーダンスのHレベルにする。   When node N1B is at H level, transistor Q4B is turned off and output terminal OUT is at L level of voltage VLW. In this case, in the push-pull circuit 1A, the transistor Q8B is turned on and the transistor Q9B is turned off. Therefore, the node N5B becomes the L level of the voltage VLA, the transistor Q5B is turned on, and the node N1B is set to the H level of low impedance.

このように実施の形態4のレベル変換回路によれば、トランジスタQ5Bがオフの間にそのゲートに加わるオフセット電圧(図9のΔVH2)をなくすことができる。従って、トランジスタQ5Bのオフリーク電流を低減でき、ノードN1BのLレベルを長期間維持できるので、パルス幅の広い入力信号INSに対してレベル変換を行う場合の誤動作を防止することができる。プッシュプル回路1Bは、またプッシュプル回路1BはP型トランジスタのみにより構成されているので、実施の形態2の場合と同様に、レベル変換回路を構成するトランジスタの導電型はP型のみであり、製造プロセスの簡略化およびコストの削減に寄与できる。   Thus, according to the level conversion circuit of the fourth embodiment, the offset voltage (ΔVH2 in FIG. 9) applied to the gate of the transistor Q5B while the transistor Q5B is off can be eliminated. Therefore, the off-leakage current of the transistor Q5B can be reduced and the L level of the node N1B can be maintained for a long period of time, so that it is possible to prevent malfunction when level conversion is performed on the input signal INS having a wide pulse width. In the push-pull circuit 1B, the push-pull circuit 1B is composed only of P-type transistors, so that the conductivity type of the transistors constituting the level conversion circuit is only P-type, as in the second embodiment. Contributes to simplification of manufacturing process and cost reduction.

<実施の形態5>
図12は、本発明の実施の形態5に係るレベル変換回路の構成を示す図である。当該レベル変換回路は、図5の回路に対し、所定の電圧VHDが供給されるハイ側電源(第3電源)ノードS7とノードN1Aとの間に接続する電流駆動素子I3A(第3電流駆動素子)が設けられたものである。
<Embodiment 5>
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to the fifth embodiment of the present invention. The level conversion circuit has a current driving element I3A (third current driving element) connected between a high-side power supply (third power supply) node S7 and a node N1A to which a predetermined voltage VHD is supplied, with respect to the circuit of FIG. ) Is provided.

図5のトランジスタQ5A,Q6Aのドレイン・ソース間にリーク電流が生じる場合、入力信号INSのパルス幅(図2の時刻t3と時刻t4との間隔)が長くなったときにノードN1Aの電圧レベルが下がり、電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aで構成されるインバータ回路が誤動作しやすくなることは、実施の形態3で説明したとおりである。本実施の形態のレベル変換回路においては、電流駆動素子I3AがトランジスタQ5A,Q6Aのリーク電流を補償するようにノードN1Aに電荷を供給し、それによってノードN1Aのレベル低下を防止して、上記誤動作の問題を解決している。   When a leak current is generated between the drain and source of the transistors Q5A and Q6A in FIG. 5, the voltage level of the node N1A is increased when the pulse width of the input signal INS (interval between time t3 and time t4 in FIG. 2) is increased. As described in the third embodiment, the inverter circuit composed of the current driving element I1A and the transistor Q4A is likely to malfunction. In the level conversion circuit of the present embodiment, the current driving element I3A supplies electric charge to the node N1A so as to compensate for the leakage current of the transistors Q5A and Q6A, thereby preventing the level of the node N1A from being lowered and causing the malfunction. The problem is solved.

図12のレベル変換回路の基本的な動作は、図5の回路の動作(図2)と同じであるので詳細な説明は省略するが、当該レベル変換回路では、入力信号INSがHレベルになってトランジスタQ5A,Q6Aがオフになると、ノードN1Aの電圧レベルはVHDに近づいていく。電圧VHDが高過ぎると、次に入力信号INSがLレベルに変化したときノードN1Aの電圧レベルがLレベルに戻らず、電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aから成るインバータ回路の出力を反転させることができないため、電圧VHDは以下に説明する条件を満たすように設定される。   The basic operation of the level conversion circuit of FIG. 12 is the same as the operation of the circuit of FIG. 5 (FIG. 2), and detailed description thereof is omitted. However, in the level conversion circuit, the input signal INS is at the H level. When the transistors Q5A and Q6A are turned off, the voltage level of the node N1A approaches VHD. If the voltage VHD is too high, the voltage level of the node N1A will not return to the L level when the input signal INS next changes to the L level, and the output of the inverter circuit composed of the current drive element I1A and the transistor Q4A cannot be inverted. Therefore, the voltage VHD is set so as to satisfy the conditions described below.

即ち電圧VHDの値は、ノードN1Aの電圧がVHDの状態において入力信号INSがHレベルからLレベルに変化したときに、当該ノードN1Aのレベルが電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aから成るインバータのしきい値電圧レベルを下回るように設定される必要がある。図12の回路において、電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aから成るインバータ回路のしきい値電圧をVTN、入力端子INSの振幅をVDDとし、ノードN1Aの寄生容量が無視できるとすると、次の式(1)が満たされなければならない。
VHD−VDD<VTN−VL …(1)
この式(1)を変形して、
VHD<VDD+VTN−VL …(2)
とできる。
That is, the value of the voltage VHD is such that when the voltage of the node N1A is VHD and the input signal INS changes from the H level to the L level, the level of the node N1A is the threshold of the inverter composed of the current drive element I1A and the transistor Q4A. Must be set below the value voltage level. In the circuit of FIG. 12, if the threshold voltage of the inverter circuit composed of the current drive element I1A and the transistor Q4A is VTN, the amplitude of the input terminal INS is VDD, and the parasitic capacitance of the node N1A can be ignored, the following equation (1 ) Must be satisfied.
VHD-VDD <VTN-VL (1)
By transforming this equation (1),
VHD <VDD + VTN−VL (2)
And can.

つまり電圧VHDは、ロー側電源ノードS3(−VL)を基準としたときの、電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aとから成るインバータ回路のしきい値電圧と入力信号INSの振幅との和(VTN+VDD)よりも低く設定される必要がある。   That is, the voltage VHD is the sum (VTN + VDD) of the threshold voltage of the inverter circuit composed of the current driving element I1A and the transistor Q4A and the amplitude of the input signal INS when the low-side power supply node S3 (−VL) is used as a reference. Need to be set lower.

それと共に、電圧VHDは、ノードN1Aに与えられたときに電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aから成るインバータ回路の出力を非活性(Lレベル)に維持できるだけのレベルである必要がある。つまり、電圧VHDは次の式(3)も満たす必要がある。
VHD>VTN−VL …(3)
At the same time, voltage VHD needs to be at a level that can maintain the output of the inverter circuit composed of current drive element I1A and transistor Q4A inactive (L level) when applied to node N1A. That is, the voltage VHD needs to satisfy the following equation (3).
VHD> VTN-VL (3)

つまり電圧VHDは、ロー側電源ノードS3を基準としたときの電流駆動素子I1AとトランジスタQ4Aとから成るインバータ回路のしきい値電圧よりも高く設定される必要がある。上記の式(2),(3)をまとめると、電圧VHDが満たすべき条件は、次の式(4)となる。
VTN−VL<VHD<VDD+VTN−VL …(4)
That is, voltage VHD needs to be set higher than the threshold voltage of the inverter circuit composed of current drive element I1A and transistor Q4A when the low-side power supply node S3 is used as a reference. Summarizing the above equations (2) and (3), the condition that the voltage VHD should satisfy is the following equation (4).
VTN−VL <VHD <VDD + VTN−VL (4)

なお、トランジスタQ5A,Q6Aのドレイン・ソース間のリーク電流は微小であるため電流駆動素子I3Aは電流駆動力の微小なものでよい。逆に電流駆動素子I3Aの電流駆動力が必要以上に大きいと、トランジスタQ5AあるいはトランジスタQ6Aがオンしたときに、ノードN1AのLレベルの電圧が高くなるため動作マージンの小さくなる問題や、消費電力の増大といった問題が生じる。従って、電流駆動素子I3Aの電流駆動力は、トランジスタQ5A,Q6Aのリーク電流を補償できる範囲で、小さいことが望ましい。つまり電流駆動素子I3Aは、ハイ側電源ノードS7からノードN1Aに流れる電流を制限する電流制限素子である。   Since the leakage current between the drain and source of the transistors Q5A and Q6A is very small, the current driving element I3A may have a small current driving capability. On the contrary, if the current driving capability of the current driving element I3A is larger than necessary, when the transistor Q5A or the transistor Q6A is turned on, the L level voltage of the node N1A is increased, so that the operation margin is reduced and the power consumption is reduced. Problems such as increase occur. Therefore, it is desirable that the current driving capability of the current driving element I3A be small as long as the leakage current of the transistors Q5A and Q6A can be compensated. That is, the current driving element I3A is a current limiting element that limits the current flowing from the high-side power supply node S7 to the node N1A.

以下、図12に示した電流駆動素子I3Aの変更例としての具体的な構成を示す。   Hereinafter, a specific configuration as a modification of the current driving element I3A illustrated in FIG. 12 will be described.

[変更例1]
電流駆動素子I3Aは、図13(a)のように、抵抗素子R3Aとすることができる。同図において、抵抗素子R3AはトランジスタQ5A,Q5Bのリーク電流を補償できる程度の電流駆動力を有するものであり、電源VHDとしては上記(4)式を満たす電圧が供給される。
[Modification 1]
The current driving element I3A can be a resistance element R3A as shown in FIG. In the figure, the resistance element R3A has a current driving capability that can compensate for the leakage currents of the transistors Q5A and Q5B, and a voltage that satisfies the above equation (4) is supplied as the power supply VHD.

[変更例2]
また電流駆動素子I3Aは、図13(b)のように、定電流源CS3Aにより構成することもできる。同図において、定電流源CS3AはトランジスタQ5A,Q5Bのリーク電流を補償できる程度の電流駆動力を有するものであり、電源VHDとしては上記(4)式を満たす電圧が供給される。
[Modification 2]
Further, the current driving element I3A can also be configured by a constant current source CS3A as shown in FIG. In the figure, the constant current source CS3A has a current driving capability that can compensate for the leakage currents of the transistors Q5A and Q5B, and a voltage that satisfies the above equation (4) is supplied as the power supply VHD.

[変更例3]
さらに電流駆動素子I3Aは、図13(c)のように、抵抗モードで動作する(オン抵抗が抵抗素子として機能する)N型のトランジスタQ3Aを用いて構成することもできる。同図において、トランジスタQ3AはトランジスタQ5A,Q5Bのリーク電流を補償できる程度の電流駆動力を有するものであり、トランジスタQ3Aのドレインに供給される電源VHDとしては上記(4)式を満たす電圧が供給される。またトランジスタQ3Aのゲートは、所定の電圧VHDDが供給されるハイ側電源ノードS7Dに接続される。
[Modification 3]
Further, as shown in FIG. 13C, the current driving element I3A can also be configured using an N-type transistor Q3A that operates in a resistance mode (an on-resistance functions as a resistance element). In the figure, the transistor Q3A has a current driving capability sufficient to compensate for the leakage currents of the transistors Q5A and Q5B, and a voltage satisfying the above equation (4) is supplied as the power supply VHD supplied to the drain of the transistor Q3A. Is done. The gate of the transistor Q3A is connected to the high-side power supply node S7D to which a predetermined voltage VHDD is supplied.

電圧VHDDは、トランジスタQ3Aを非飽和領域で動作するように、VHD+Vthnよりも大きい電圧(VthnはトランジスタQ3Aのしきい値電圧)に設定される。そうすることにより、トランジスタQ3AはノードN1Aを電圧VHDのレベルにまで上昇させることができる。   Voltage VHDD is set to a voltage higher than VHD + Vthn (Vthn is a threshold voltage of transistor Q3A) so that transistor Q3A operates in a non-saturated region. By doing so, transistor Q3A can raise node N1A to the level of voltage VHD.

このように電流駆動素子I3Aを、駆動能力を制限したトランジスタにより構成することにより、小占有面積の電流駆動素子I3Aを実現することができる。また電流駆動素子I3Aが、他のトランジスタQ4A,Q5A,Q6Aと同じN型トランジスタで構成されるため、それらを同一プロセスで形成することができ、製造工程数の低減を図ることができる。   Thus, by configuring the current driving element I3A with a transistor having a limited driving capability, it is possible to realize the current driving element I3A having a small occupation area. Further, since the current driving element I3A is composed of the same N-type transistors as the other transistors Q4A, Q5A, and Q6A, they can be formed in the same process, and the number of manufacturing steps can be reduced.

[変更例4]
ここでは図13(c)に対する実用的な例を示す。−VL=−VDDの場合には、電圧VHDの満たすべき条件は、式(2)からVHD<VTNとなる。この場合、当該条件を満たす電圧VHDとしては基準電圧GNDを用いることができる。つまり図13(d)のように、トランジスタQ3Aのドレインは、基準電圧GNDが供給される基準電源ノードS1に接続させることができる。
[Modification 4]
Here, a practical example with respect to FIG. When −VL = −VDD, the condition to be satisfied by the voltage VHD is VHD <VTN from the equation (2). In this case, the reference voltage GND can be used as the voltage VHD that satisfies the condition. That is, as shown in FIG. 13D, the drain of the transistor Q3A can be connected to the reference power supply node S1 to which the reference voltage GND is supplied.

またトランジスタQ3Aを非飽和領域で動作させるためにそのゲートに供給する電圧としては、電圧VDDあるいは電圧VHを用いることができる。つまりトランジスタQ3Aのゲートは、電圧VDDが供給される電源ノードS2、あるいは電圧VHが供給されるハイ側電源ノードS4に接続させればよい。   The voltage VDD or the voltage VH can be used as a voltage supplied to the gate of the transistor Q3A to operate in the non-saturated region. That is, the gate of the transistor Q3A may be connected to the power supply node S2 to which the voltage VDD is supplied or the high side power supply node S4 to which the voltage VH is supplied.

<実施の形態6>
図14は、本発明の実施の形態6に係るレベル変換回路の構成を示す図である。当該レベル変換回路は、図8の回路に対し、所定の電圧VLDが供給されるロー側電源(第3電源)ノードS8とノードN1Bとの間に接続する電流駆動素子I3B(第3電流駆動素子)が設けられたものである。
<Embodiment 6>
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to the sixth embodiment of the present invention. The level conversion circuit has a current drive element I3B (third current drive element) connected between a low-side power supply (third power supply) node S8 and a node N1B to which a predetermined voltage VLD is supplied, with respect to the circuit of FIG. ) Is provided.

図8のトランジスタQ5B,Q6Bのドレイン・ソース間にリーク電流が生じる場合、入力信号INSのパルス幅(図9の時刻t13と時刻t14との間隔)が長くなったときにノードN1Bの電圧レベルが上昇し、電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bで構成されるインバータ回路が誤動作しやすくなることは実施の形態4で説明したとおりである。本実施の形態のレベル変換回路では、電流駆動素子I3BはトランジスタQ5B,Q6Bのリーク電流を補償するようにノードN1Bから電荷を引き抜き、それによってノードN1Bのレベル上昇を防止して、上記誤動作の問題を解決している。   When a leakage current is generated between the drain and source of the transistors Q5B and Q6B in FIG. 8, the voltage level of the node N1B is increased when the pulse width of the input signal INS (interval between time t13 and time t14 in FIG. 9) is increased. As described in the fourth embodiment, the inverter circuit configured to increase and the inverter circuit including the current driving element I1B and the transistor Q4B is likely to malfunction. In the level conversion circuit of the present embodiment, the current drive element I3B extracts charges from the node N1B so as to compensate for the leakage currents of the transistors Q5B and Q6B, thereby preventing the level of the node N1B from increasing, and the problem of the malfunction described above. Has solved.

図14のレベル変換回路の基本的な動作は、図8の回路の動作(図9)と同じであるので詳細な説明は省略するが、当該レベル変換回路では、入力信号INSがLレベルになってトランジスタQ5B,Q6Bがオフになると、ノードN1Bの電圧レベルはVLDに近づいていく。電圧VLDが低過ぎると、次に入力信号INSがHレベルに変化したときノードN1Bの電圧レベルがHレベルに戻らず、電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bから成るインバータ回路の出力を反転させることができないので、電圧VLDは以下に説明する条件を満たすように設定される。   The basic operation of the level conversion circuit of FIG. 14 is the same as the operation of the circuit of FIG. 8 (FIG. 9), and detailed description thereof is omitted. However, in the level conversion circuit, the input signal INS is at the L level. When the transistors Q5B and Q6B are turned off, the voltage level of the node N1B approaches VLD. If the voltage VLD is too low, the voltage level of the node N1B will not return to the H level when the input signal INS next changes to the H level, and the output of the inverter circuit composed of the current drive element I1B and the transistor Q4B cannot be inverted. Therefore, the voltage VLD is set so as to satisfy the conditions described below.

即ち電圧VLDの値は、ノードN1Bの電圧がVLDの状態において入力信号INSがLレベルからHレベルに変化したときに、当該ノードN1Bのレベルが電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bから成るインバータのしきい値電圧レベルを上回るように、設定される必要がある。図14の回路において、電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bから成るインバータ回路のしきい値電圧の絶対値をVTP、入力端子INSの振幅をVDDとし、ノードN1Bの寄生容量が無視できるとすると、次の式(5)が満たされなければならない。
VLD+VDD>VHG−VTP …(5)
この式(5)を変形して、
VLD>VHG−VTP−VDD …(6)
VLD>VHG−(VTP+VDD) …(7)
とできる。
That is, the value of the voltage VLD is such that when the voltage of the node N1B is VLD and the input signal INS changes from the L level to the H level, the level of the node N1B is the threshold of the inverter composed of the current drive element I1B and the transistor Q4B. Must be set to exceed the value voltage level. In the circuit of FIG. 14, if the absolute value of the threshold voltage of the inverter circuit composed of the current drive element I1B and the transistor Q4B is VTP, the amplitude of the input terminal INS is VDD, and the parasitic capacitance of the node N1B can be ignored, Equation (5) must be satisfied.
VLD + VDD> VHG-VTP (5)
By transforming this equation (5),
VLD> VHG-VTP-VDD (6)
VLD> VHG− (VTP + VDD) (7)
And can.

つまり電圧VLDは、ハイ側電源ノードS6(VHG)を基準としたときの、電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bとから成るインバータ回路のしきい値電圧と入力信号INSの振幅との和(VTP+VDD)よりも低く設定される必要がある。   That is, the voltage VLD is based on the sum (VTP + VDD) of the threshold voltage of the inverter circuit composed of the current drive element I1B and the transistor Q4B and the amplitude of the input signal INS when the high-side power supply node S6 (VHG) is used as a reference. Also needs to be set low.

それと共に、電圧VLDは、ノードN1Bに与えられたときに電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bから成るインバータ回路の出力を非活性(Hレベル)に維持できるだけのレベルである必要がある。つまり、電圧VLDは次の式(8)も満たす必要がある。
VLD<VHG−VTP …(8)
At the same time, voltage VLD needs to be at a level that can maintain the output of the inverter circuit composed of current drive element I1B and transistor Q4B inactive (H level) when applied to node N1B. That is, the voltage VLD needs to satisfy the following equation (8).
VLD <VHG-VTP (8)

つまり電圧VLDは、ハイ側電源ノードS6を基準としたときの電流駆動素子I1BとトランジスタQ4Bとから成るインバータ回路のしきい値電圧よりも低く設定される必要がある。上記の式(6),(8)をまとめると、電圧VLDが満たすべき条件は、次の式(9)となる。
VHG−(VTP+VDD)<VLD<VHG−VTP …(9)
That is, voltage VLD needs to be set lower than the threshold voltage of the inverter circuit composed of current drive element I1B and transistor Q4B with respect to high-side power supply node S6. Summarizing the above equations (6) and (8), the condition that the voltage VLD should satisfy is the following equation (9).
VHG- (VTP + VDD) <VLD <VHG-VTP (9)

なお、トランジスタQ5B,Q6Bのドレイン・ソース間のリーク電流は微小であるため電流駆動素子I3Bは電流駆動力の微小なものでよい。逆に電流駆動素子I3Bの電流駆動力が必要以上に大きいと、トランジスタQ5BあるいはトランジスタQ6Bがオンしたときに、ノードN1BのHレベルの電圧が低くなるため動作マージンの小さくなる問題や、消費電力の増大といった問題が生じる。従って、電流駆動素子I3Bの電流駆動力は、トランジスタQ5B,Q6Bのリーク電流を補償できる範囲で、小さいことが望ましい。つまり電流駆動素子I3Aは、ハイ側電源ノードS7からノードN1Aに流れる電流を制限する電流制限素子である。   Since the leakage current between the drain and source of the transistors Q5B and Q6B is very small, the current driving element I3B may have a small current driving capability. On the contrary, if the current driving capability of the current driving element I3B is larger than necessary, when the transistor Q5B or the transistor Q6B is turned on, the H-level voltage of the node N1B is lowered, so that the operation margin is reduced and the power consumption is reduced. Problems such as increase occur. Therefore, it is desirable that the current driving capability of the current driving element I3B be small as long as the leakage current of the transistors Q5B and Q6B can be compensated. That is, the current driving element I3A is a current limiting element that limits the current flowing from the high-side power supply node S7 to the node N1A.

以下、図14に示した電流駆動素子I3Bの変更例としての具体的な構成を示す。   Hereinafter, a specific configuration as a modification of the current driving element I3B illustrated in FIG. 14 will be described.

[変更例1]
電流駆動素子I3Bは、図15(a)のように、抵抗素子R3Bとすることができる。同図において、抵抗素子R3BはトランジスタQ5B,Q5Bのリーク電流を補償できる程度の電流駆動力を有するものであり、電源VLDとしては上記(9)式を満たす電圧が供給される。
[Modification 1]
The current driving element I3B can be a resistance element R3B as shown in FIG. In the figure, the resistance element R3B has a current driving capability sufficient to compensate for the leakage currents of the transistors Q5B and Q5B, and a voltage satisfying the above equation (9) is supplied as the power supply VLD.

[変更例2]
また電流駆動素子I3Bは、図15(b)のように、定電流源CS3Bにより構成することもできる。同図において、定電流源CS3BはトランジスタQ5B,Q5Bのリーク電流を補償できる程度の電流駆動力を有するものであり、電源VLDとしては上記(9)式を満たす電圧が供給される。
[Modification 2]
Further, the current driving element I3B can be configured by a constant current source CS3B as shown in FIG. In the figure, the constant current source CS3B has a current driving capability sufficient to compensate for the leakage currents of the transistors Q5B and Q5B, and a voltage satisfying the above equation (9) is supplied as the power supply VLD.

[変更例3]
さらに電流駆動素子I3Bは、図15(c)のように、抵抗モードで動作する(オン抵抗が抵抗素子として機能する)P型のトランジスタQ3Bを用いて構成することもできる。同図において、トランジスタQ3BはトランジスタQ5B,Q5Bのリーク電流を補償できる程度の電流駆動力を有するものであり、トランジスタQ3Bのドレインに供給される電源VLDとしては上記(9)式を満たす電圧が供給される。またトランジスタQ3Bのゲートは、所定の電圧VLDDが供給されるロー側電源ノードS8Dに接続される。
[Modification 3]
Further, as shown in FIG. 15C, the current driving element I3B can also be configured using a P-type transistor Q3B that operates in a resistance mode (an on-resistance functions as a resistance element). In the figure, the transistor Q3B has a current driving capability sufficient to compensate for the leakage currents of the transistors Q5B and Q5B, and a voltage satisfying the above equation (9) is supplied as the power supply VLD supplied to the drain of the transistor Q3B. Is done. The gate of the transistor Q3B is connected to the low-side power supply node S8D to which a predetermined voltage VLDD is supplied.

電圧VLDDは、トランジスタQ3Bを非飽和領域で動作するように、VLD−Vthpよりも小さい電圧(VthpはトランジスタQ3Bのしきい値電圧)に設定される。そうすることにより、トランジスタQ3BはノードN1Bを電圧VLDのレベルにまで下降させることができる。   Voltage VLDD is set to a voltage lower than VLD−Vthp (Vthp is the threshold voltage of transistor Q3B) so that transistor Q3B operates in the non-saturation region. By doing so, transistor Q3B can lower node N1B to the level of voltage VLD.

このように電流駆動素子I3Bを、駆動能力を制限したトランジスタにより構成することにより、小占有面積の電流駆動素子I3Bを実現することができる。また電流駆動素子I3Bが、他のトランジスタQ4B,Q5B,Q6Bと同じP型トランジスタで構成されるため、それらを同一プロセスで形成することができ、製造工程数の低減を図ることができる。   Thus, by configuring the current driving element I3B with a transistor having a limited driving capability, it is possible to realize the current driving element I3B having a small occupation area. Further, since the current driving element I3B is composed of the same P-type transistor as the other transistors Q4B, Q5B, and Q6B, they can be formed by the same process, and the number of manufacturing steps can be reduced.

[変更例4]
ここでは図15(c)の実用的な例を示す。VHG=2・VDDの場合には、電圧VLDの満たすべき条件は、式(7)からVLD>VDD−VTPとなる。この場合、当該条件を満たす電圧VLDとしては電圧VDDを用いることができる。つまり図15(d)のように、トランジスタQ3Bのドレインは、電圧VDDが供給される電源ノードS2に接続させることができる。
[Modification 4]
Here, a practical example of FIG. In the case of VHG = 2 · VDD, the condition to be satisfied by the voltage VLD is VLD> VDD−VTP from the equation (7). In this case, the voltage VDD can be used as the voltage VLD that satisfies the condition. That is, as shown in FIG. 15D, the drain of the transistor Q3B can be connected to the power supply node S2 to which the voltage VDD is supplied.

またトランジスタQ3Bを非飽和領域で動作させるためにそのゲートに供給する電圧としては、基準電圧GNDあるいは電圧VLWを用いることができる。つまりトランジスタQ3Bのゲートは、基準電圧GNDが供給される基準電源ノードS1、あるいは電圧VLWが供給されるロー側電源ノードS5に接続させればよい。   Further, the reference voltage GND or the voltage VLW can be used as a voltage supplied to the gate of the transistor Q3B to operate in the non-saturation region. That is, the gate of the transistor Q3B may be connected to the reference power supply node S1 to which the reference voltage GND is supplied or the low-side power supply node S5 to which the voltage VLW is supplied.

<実施の形態7>
図16は、本発明の実施の形態7に係るレベル変換回路の構成を示す図である。当該レベル変換回路は、図12の回路に対し、電流駆動素子I1Aとしてブートストラップ型負荷回路20Aが設けられたものである。
<Embodiment 7>
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of the level conversion circuit according to the seventh embodiment of the present invention. The level conversion circuit is a circuit in which a bootstrap type load circuit 20A is provided as a current driving element I1A with respect to the circuit of FIG.

ブートストラップ型負荷回路20Aは、N型のトランジスタQ1A,Q7Aと、容量素子C3Aとから成っている。トランジスタQ1A(第6トランジスタ)は、電圧VHが供給されるハイ側電源ノードS4とノードN4A(出力端子OUT)との間に接続する。トランジスタQ7A(第7トランジスタ)は、ゲートおよびドレインがハイ側電源ノードS4に接続され、ソースはトランジスタQ1Aのゲートが接続するノードN3A(第3ノード)に接続される(即ちトランジスタQ7Aはダイオード接続されている)。容量素子C3A(第3容量素子)は、ノードN4A(出力端子OUT)とノードN3Aの間に接続される。その他の構成は図12と同様である。   The bootstrap type load circuit 20A includes N-type transistors Q1A and Q7A and a capacitive element C3A. The transistor Q1A (sixth transistor) is connected between the high-side power supply node S4 to which the voltage VH is supplied and the node N4A (output terminal OUT). Transistor Q7A (seventh transistor) has its gate and drain connected to high-side power supply node S4, and its source connected to node N3A (third node) to which the gate of transistor Q1A is connected (that is, transistor Q7A is diode-connected). ing). The capacitive element C3A (third capacitive element) is connected between the node N4A (output terminal OUT) and the node N3A. Other configurations are the same as those in FIG.

図16のレベル変換回路の動作は、基本的に図5の回路の動作(図2)と同じであるので詳細な説明は省略し、ここではブートストラップ型負荷回路20Aに関係する動作を説明する。図17は、本実施の形態のレベル変換回路の動作を示す信号波形図であり、入力信号INSの活性期間(図2の時刻t3〜時刻t4に対応)の前後における、入力端子IN、出力端子OUT(ノードN4A)およびノードN3Aの電圧波形を示している。   The operation of the level conversion circuit of FIG. 16 is basically the same as the operation of the circuit of FIG. 5 (FIG. 2), so detailed description thereof will be omitted. Here, the operation related to the bootstrap type load circuit 20A will be described. . FIG. 17 is a signal waveform diagram illustrating the operation of the level conversion circuit according to the present embodiment. The input terminal IN and the output terminal before and after the active period of the input signal INS (corresponding to time t3 to time t4 in FIG. 2). The voltage waveforms at OUT (node N4A) and node N3A are shown.

図16のレベル変換回路において、時刻t3に入力信号INSがLレベル(GND)からHレベル(VDD)になると、ノードN1AはHレベル(VDD−VL)になるので、トランジスタQ4Aはオンになり、出力端子OUT(出力信号/OUTS)は電圧−VLのLレベルとなる。つまりトランジスタQ1Aのソースが電圧−VLになる。   In the level conversion circuit of FIG. 16, when the input signal INS changes from L level (GND) to H level (VDD) at time t3, the node N1A becomes H level (VDD−VL), so that the transistor Q4A is turned on. The output terminal OUT (output signal / OUTS) is at the L level of the voltage −VL. That is, the source of the transistor Q1A becomes the voltage −VL.

出力端子OUTが電圧−VLに低下すると、容量素子C3Aを介する結合により、ノードN3Aの電圧も低下する。このときトランジスタQ7Aはオン状態であるのでノードN3Aは電圧VH−Vthnになる(VthnはトランジスタQ7Aのしきい値電圧)。   When the output terminal OUT decreases to the voltage −VL, the voltage at the node N3A also decreases due to the coupling through the capacitive element C3A. At this time, since the transistor Q7A is in the on state, the node N3A becomes the voltage VH−Vthn (Vthn is the threshold voltage of the transistor Q7A).

従って、トランジスタQ1Aのゲート・ソース間電圧は、VH−Vthn−(−VL)となる。通常、この値はトランジスタQ1Aのしきい値電圧よりも大きいため、トランジスタQ1Aはオン状態となり、出力端子OUT(出力信号/OUTS)は、トランジスタQ1A,Q4Aの電流駆動力(オン抵抗)によって決まる電圧レベルとなる。トランジスタQ1Aのオン抵抗はトランジスタQ4Aのオン抵抗よりも充分に大きく設定されており、出力信号/OUTSは充分に−VLに近い電圧のLレベルになる。   Therefore, the gate-source voltage of the transistor Q1A is VH−Vthn − (− VL). Usually, since this value is larger than the threshold voltage of the transistor Q1A, the transistor Q1A is turned on, and the output terminal OUT (output signal / OUTS) is a voltage determined by the current driving power (ON resistance) of the transistors Q1A and Q4A. Become a level. The on-resistance of the transistor Q1A is set sufficiently higher than the on-resistance of the transistor Q4A, and the output signal / OUTS is at the L level with a voltage sufficiently close to −VL.

そして時刻t4で、入力信号INSがHレベル(VDD)からLレベル(GND)に変化すると、ノードN1AはLレベルになり、トランジスタQ4Aはオフになる。すると出力端子OUTは、トランジスタQ1Aを通して充電されて、その電圧レベルが上昇する。   At time t4, when the input signal INS changes from the H level (VDD) to the L level (GND), the node N1A becomes the L level and the transistor Q4A is turned off. Then, the output terminal OUT is charged through the transistor Q1A, and its voltage level rises.

この出力端子OUTの電圧上昇は、容量素子C3Aを介してノードN3Aへ伝達される。このときノードN3Aの電圧がVH−Vthnを超え、トランジスタQ7Aはオフになり、ノードN3Aはフローティング状態となる。するとノードN3Aの電圧は、出力端子OUTの電圧上昇に従ってさらに上昇する。   This voltage increase at the output terminal OUT is transmitted to the node N3A via the capacitive element C3A. At this time, the voltage of the node N3A exceeds VH−Vthn, the transistor Q7A is turned off, and the node N3A is in a floating state. Then, the voltage at the node N3A further increases as the voltage at the output terminal OUT increases.

その結果、ノードN3Aは出力信号/OUTSの振幅分だけ昇圧され、当該ノードN3Aの電圧はVH+Vthnよりも高くなり、トランジスタQ1Aは非飽和領域で動作するようになる。即ちトランジスタQ1Aは、出力端子OUT(出力信号/OUTS)の電圧をVHにまで上昇させる。   As a result, the node N3A is boosted by the amplitude of the output signal / OUTS, the voltage of the node N3A becomes higher than VH + Vthn, and the transistor Q1A operates in the non-saturated region. That is, the transistor Q1A raises the voltage of the output terminal OUT (output signal / OUTS) to VH.

このように図16のレベル変換回路によれば、容量素子C3Aのブートストラップ作用によって、トランジスタQ1Aは高速且つ充分に非飽和状態でオンし、出力端子OUTを高速に充電することができるようになる。よって抵抗素子などの電流駆動素子I1Aを用いた図12の回路に比べて、出力信号/OUTSの立ち上がり速度が速くなる。   As described above, according to the level conversion circuit of FIG. 16, the transistor Q1A is turned on at high speed and sufficiently in a non-saturated state by the bootstrap action of the capacitive element C3A, and the output terminal OUT can be charged at high speed. . Therefore, the rising speed of the output signal / OUTS is faster than that of the circuit of FIG. 12 using the current driving element I1A such as a resistance element.

また、出力信号/OUTSがHレベルからLレベルに変化するとき(時刻t4)、その時点ではトランジスタQ7Aは非導通状態であるため、容量素子C3Aを介する結合により、ノードN3Aの電圧は高速に低下してVH−Vthnになる。その結果トランジスタQ1Aは、電流駆動力は充分小さくなる(オン抵抗が充分大きくなる)。よって出力端子OUTは、トランジスタQ4Aを介して高速に放電されてLレベルになる。   Further, when the output signal / OUTS changes from the H level to the L level (time t4), the transistor Q7A is in a non-conductive state at that time, so that the voltage at the node N3A decreases at a high speed due to the coupling through the capacitive element C3A. To VH-Vthn. As a result, the transistor Q1A has a sufficiently small current driving force (an on-resistance becomes sufficiently large). Therefore, the output terminal OUT is discharged at high speed via the transistor Q4A and becomes L level.

つまり本実施の形態のレベル変換回路によれば、出力信号/OUTSの立ち上がり及び立ち下がり速度を早くすることができるので、動作の高速化を図ることができる。   That is, according to the level conversion circuit of this embodiment, the rising and falling speeds of the output signal / OUTS can be increased, so that the operation can be speeded up.

[変更例]
ここでは、実施の形態7の技術をP型トランジスタを用いて構成したレベル変換回路に適用した変更例を示す。
[Example of change]
Here, a modification example in which the technique of the seventh embodiment is applied to a level conversion circuit configured using P-type transistors is shown.

図18は、本変更例に係るレベル変換回路の構成を示す図である。当該レベル変換回路は、図14の回路に対し、電流駆動素子I1Bとしてブートストラップ型負荷回路20Bが設けられたものである。   FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to this modification. The level conversion circuit is a circuit in which a bootstrap load circuit 20B is provided as a current driving element I1B with respect to the circuit of FIG.

ブートストラップ型負荷回路20Bは、P型のトランジスタQ1B,Q7Bと、容量素子C3Bとから成っている。トランジスタQ1B(第6トランジスタ)は、電圧VLWが供給されるロー側電源ノードS5とノードN4B(出力端子OUT)との間に接続する。トランジスタQ7B(第7トランジスタ)は、ゲートおよびドレインがロー側電源ノードS5に接続され、ソースはトランジスタQ1Bのゲートが接続するノードN3B(第3ノード)に接続される。容量素子C3B(第3容量素子)は、ノードN4B(出力端子OUT)とノードN3Bの間に接続される。その他の構成は図14と同様である。   The bootstrap type load circuit 20B includes P-type transistors Q1B and Q7B and a capacitive element C3B. The transistor Q1B (sixth transistor) is connected between the low-side power supply node S5 to which the voltage VLW is supplied and the node N4B (output terminal OUT). Transistor Q7B (seventh transistor) has its gate and drain connected to low-side power supply node S5, and its source connected to node N3B (third node) to which the gate of transistor Q1B is connected. The capacitive element C3B (third capacitive element) is connected between the node N4B (output terminal OUT) and the node N3B. Other configurations are the same as those in FIG.

図18のレベル変換回路の動作は、基本的に図8の回路の動作(図9)と同じであるので詳細な説明は省略し、ここではブートストラップ型負荷回路20Bに関係する動作を説明する。図19は、本変更例のレベル変換回路の動作を示す信号波形図であり、入力信号INSの活性期間(図9の時刻t13〜時刻t14に対応)の前後における、入力端子IN、出力端子OUT(ノードN4A)およびノードN3Bの電圧波形を示している。   Since the operation of the level conversion circuit of FIG. 18 is basically the same as the operation of the circuit of FIG. 8 (FIG. 9), detailed description thereof will be omitted, and the operation related to the bootstrap load circuit 20B will be described here. . FIG. 19 is a signal waveform diagram illustrating the operation of the level conversion circuit according to this modification. The input terminal IN and the output terminal OUT before and after the active period of the input signal INS (corresponding to the time t13 to the time t14 in FIG. 9). The voltage waveforms at (node N4A) and node N3B are shown.

図18のレベル変換回路において、時刻t13に入力信号INSがHレベル(VDD)からLレベル(GND)になると、ノードN1BはLレベル(VHG−VDD)になるので、トランジスタQ4Bはオンになり、出力端子OUT(出力信号/OUTS)は電圧VHGのHレベルとなる。つまりトランジスタQ1Bのソースが電圧VHGになる。   In the level conversion circuit of FIG. 18, when the input signal INS is changed from the H level (VDD) to the L level (GND) at time t13, the node N1B is changed to the L level (VHG−VDD), so that the transistor Q4B is turned on. The output terminal OUT (output signal / OUTS) is at the H level of the voltage VHG. That is, the source of the transistor Q1B becomes the voltage VHG.

出力端子OUTが電圧VHGに上昇すると、容量素子C3Bを介する結合により、ノードN3Bの電圧も上昇する。このときトランジスタQ7Bはオン状態であるのでノードN3Bは電圧VLW+Vthpになる(VthpはトランジスタQ7Bのしきい値電圧)。   When the output terminal OUT rises to the voltage VHG, the voltage at the node N3B also rises due to the coupling through the capacitive element C3B. At this time, since the transistor Q7B is in the on state, the node N3B becomes the voltage VLW + Vthp (Vthp is the threshold voltage of the transistor Q7B).

従って、トランジスタQ1Bのゲート・ソース間電圧は、VHG−(VLW+Vthp)となる。通常、この値はトランジスタQ1Bのしきい値電圧よりも大きいため、トランジスタQ1Bはオン状態となり、出力端子OUT(出力信号/OUTS)は、トランジスタQ1B,Q4Bの電流駆動力(オン抵抗)によって決まる電圧レベルとなる。トランジスタQ1Bのオン抵抗はトランジスタQ4Bのオン抵抗よりも充分に大きく設定されており、出力信号/OUTSは充分にVHGに近い電圧のHレベルになる。   Therefore, the gate-source voltage of the transistor Q1B is VHG− (VLW + Vthp). Usually, since this value is larger than the threshold voltage of the transistor Q1B, the transistor Q1B is turned on, and the output terminal OUT (output signal / OUTS) is a voltage determined by the current driving power (ON resistance) of the transistors Q1B and Q4B. Become a level. The on-resistance of the transistor Q1B is set sufficiently higher than the on-resistance of the transistor Q4B, and the output signal / OUTS is at an H level having a voltage sufficiently close to VHG.

そして時刻t14で、入力信号INSがLレベル(GND)からHレベル(VDD)に変化すると、ノードN1BはHレベルになり、トランジスタQ4Bはオフになる。すると出力端子OUTは、トランジスタQ1Bを通して放電されて、その電圧レベルが低下する。   At time t14, when the input signal INS changes from L level (GND) to H level (VDD), the node N1B becomes H level and the transistor Q4B is turned off. Then, the output terminal OUT is discharged through the transistor Q1B, and its voltage level is lowered.

この出力端子OUTの電圧低下は、容量素子C3Bを介してノードN3Bへ伝達される。このときノードN3Bの電圧がVLW+Vthpよりも下がり、トランジスタQ7Bはオフになり、ノードN3Bはフローティング状態となる。するとノードN3Bの電圧は、出力端子OUTの電圧低下に従ってさらに下降する。   This voltage drop at the output terminal OUT is transmitted to the node N3B through the capacitive element C3B. At this time, the voltage of the node N3B falls below VLW + Vthp, the transistor Q7B is turned off, and the node N3B is in a floating state. Then, the voltage at the node N3B further decreases as the voltage at the output terminal OUT decreases.

その結果、ノードN3Bは出力信号/OUTSの振幅分だけ電圧が下がり、当該ノードN3Bの電圧がVLW−Vthpよりも低くなり、トランジスタQ1Bは非飽和領域で動作するようになる。即ちトランジスタQ1Bは、出力端子OUT(出力信号/OUTS)の電圧をVLWにまで低下させる。   As a result, the voltage of the node N3B decreases by the amplitude of the output signal / OUTS, the voltage of the node N3B becomes lower than VLW−Vthp, and the transistor Q1B operates in the non-saturated region. That is, the transistor Q1B reduces the voltage of the output terminal OUT (output signal / OUTS) to VLW.

このように図18のレベル変換回路によれば、容量素子C3Bのブートストラップ作用によって、トランジスタQ1Bは高速且つ充分に非飽和状態でオンし、出力端子OUTを高速に放電することができるようになる。よって抵抗素子などの電流駆動素子I1Bを用いた図14の回路に比べて、出力信号/OUTSの立ち上がり速度が速くなる。   As described above, according to the level conversion circuit of FIG. 18, the transistor Q1B can be turned on at high speed and sufficiently in a non-saturated state by the bootstrap action of the capacitive element C3B, and the output terminal OUT can be discharged at high speed. . Therefore, the rising speed of the output signal / OUTS is faster than that of the circuit of FIG. 14 using the current driving element I1B such as a resistance element.

また、出力信号/OUTSがLレベルからHレベルに変化するとき(時刻t14)、その時点ではトランジスタQ7Bは非導通状態であるため、容量素子C3Bを介する結合により、ノードN3Bの電圧は高速に上昇してVLW+Vthpになる。その結果トランジスタQ1Bは、電流駆動力は充分小さくなる(オン抵抗が充分大きくなる)。よって出力端子OUTは、トランジスタQ4Bを介して高速に充電されてHレベルになる。   Further, when the output signal / OUTS changes from the L level to the H level (time t14), the transistor Q7B is in a non-conductive state at that time, so that the voltage at the node N3B rises at a high speed due to the coupling through the capacitive element C3B. To VLW + Vthp. As a result, the transistor Q1B has a sufficiently small current driving capability (an on-resistance becomes sufficiently large). Therefore, the output terminal OUT is charged at high speed via the transistor Q4B and becomes H level.

つまり本変更例のレベル変換回路によれば、P型トランジスタを用いて構成したレベル変換回路において、出力信号/OUTSの立ち下がり及び立ち上がり速度を早くすることができる。   That is, according to the level conversion circuit of the present modification, the falling and rising speeds of the output signal / OUTS can be increased in the level conversion circuit configured using P-type transistors.

<実施の形態8>
図20は、本発明の実施の形態8に係るレベル変換回路の構成を示す図である。当該レベル変換回路の構成においては、図16の回路に対して更に、プッシュプル回路40Aを設けたものである。
<Eighth embodiment>
FIG. 20 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the eighth embodiment of the present invention. In the configuration of the level conversion circuit, a push-pull circuit 40A is further provided for the circuit of FIG.

プッシュプル回路40Aは、ハイ側電源ノードS4とロー側電源ノードS3との間に直列に接続したN型のトランジスタQ1DA,Q4DA(第8および第9トランジスタ)から成っており、トランジスタQ1DA,Q4DA間の接続ノードN4DA(第2出力ノード)がその出力ノードとなる。図20に示すように当該レベル変換回路では、出力信号/OUTSを出力するための出力端子OUTは、ノードN4Aではなく、プッシュプル回路40Aの出力ノードN4DAとなる。   The push-pull circuit 40A includes N-type transistors Q1DA and Q4DA (eighth and ninth transistors) connected in series between the high-side power supply node S4 and the low-side power supply node S3, and between the transistors Q1DA and Q4DA. The connection node N4DA (second output node) is the output node. As shown in FIG. 20, in the level conversion circuit, the output terminal OUT for outputting the output signal / OUTS is not the node N4A but the output node N4DA of the push-pull circuit 40A.

出力端子OUT(ノードN4DA)とハイ側電源ノードS4との間に接続するトランジスタQ1DAのゲートは、ブートストラップ型負荷回路20AのノードN3Aに接続される。出力端子OUTとロー側電源ノードS3との間に接続するトランジスタQ4DAのゲートは、ノードN1Aに接続される。   The gate of the transistor Q1DA connected between the output terminal OUT (node N4DA) and the high-side power supply node S4 is connected to the node N3A of the bootstrap load circuit 20A. The gate of the transistor Q4DA connected between the output terminal OUT and the low-side power supply node S3 is connected to the node N1A.

図20のレベル変換回路の動作は、基本的に図5の回路の動作(図2)と同じであるので詳細な説明は省略し、ここではブートストラップ型負荷回路20Aおよびプッシュプル回路40Aに関係する動作を説明する。図21は、本実施の形態のレベル変換回路の動作を示す信号波形図であり、入力信号INSの活性期間(図2の時刻t3〜時刻t4に対応)の前後における、入力端子IN、ノードN1A,N3Aおよび出力端子OUTの電圧波形を示している。   Since the operation of the level conversion circuit in FIG. 20 is basically the same as the operation of the circuit in FIG. 5 (FIG. 2), detailed description thereof is omitted, and here it relates to the bootstrap load circuit 20A and the push-pull circuit 40A. The operation | movement which performs is demonstrated. FIG. 21 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit according to the present embodiment. The input terminal IN and the node N1A before and after the active period of the input signal INS (corresponding to the time t3 to the time t4 in FIG. 2). , N3A and the output terminal OUT voltage waveforms.

図20のレベル変換回路において、時刻t3に入力信号INSがLレベル(GND)からHレベル(VDD)になると、ノードN1AはHレベル(VDD−VL)になるので、トランジスタQ4Aはオンになり、ノードN4Aは電圧−VLのLレベルとなる。つまりトランジスタQ1Aのソースが電圧−VLになる。   In the level conversion circuit of FIG. 20, when the input signal INS is changed from L level (GND) to H level (VDD) at time t3, the node N1A is changed to H level (VDD-VL), so that the transistor Q4A is turned on. Node N4A is at the L level of voltage -VL. That is, the source of the transistor Q1A becomes the voltage −VL.

ノードN4Aが電圧−VLに低下すると、容量素子C3Aを介する結合により、ノードN3Aの電圧も低下する。このときトランジスタQ7Aはオン状態であるのでノードN3Aは電圧VH−Vthnになる(VthnはトランジスタQ7Aのしきい値電圧)。   When the node N4A decreases to the voltage −VL, the voltage at the node N3A also decreases due to the coupling through the capacitive element C3A. At this time, since the transistor Q7A is in the on state, the node N3A becomes the voltage VH−Vthn (Vthn is the threshold voltage of the transistor Q7A).

従って、トランジスタQ1Aのゲート・ソース間電圧は、VH−Vthn−(−VL)となり、トランジスタQ1Aはオン状態となる。従ってノードN4Aは、トランジスタQ1A,Q4Aの電流駆動力(オン抵抗)によって決まる電圧レベルとなる。トランジスタQ1Aのオン抵抗はトランジスタQ4Aのオン抵抗よりも充分に大きく設定されており、出力信号/OUTSは充分に−VLに近い電圧のLレベルになる。   Therefore, the gate-source voltage of the transistor Q1A is VH−Vthn − (− VL), and the transistor Q1A is turned on. Therefore, the node N4A has a voltage level determined by the current driving power (ON resistance) of the transistors Q1A and Q4A. The on-resistance of the transistor Q1A is set sufficiently higher than the on-resistance of the transistor Q4A, and the output signal / OUTS is at the L level with a voltage sufficiently close to −VL.

このようにノードN1AがHレベルになるので、プッシュプル回路40AのトランジスタQ4DAがオンになる。このときノードN3Aの電圧(VH−Vthn−(−VL))によりトランジスタQ1DAもオン状態であるが、トランジスタQ1Aのオン抵抗はトランジスタQ4Aのオン抵抗よりも充分に大きく設定されており、出力信号/OUTSは充分に−VLに近い電圧のLレベルになる。   Thus, since the node N1A becomes H level, the transistor Q4DA of the push-pull circuit 40A is turned on. At this time, the transistor Q1DA is also turned on by the voltage of the node N3A (VH−Vthn − (− VL)), but the on resistance of the transistor Q1A is set sufficiently higher than the on resistance of the transistor Q4A, and the output signal / OUTS is at the L level with a voltage sufficiently close to -VL.

そして時刻t4で、入力信号INSがHレベル(VDD)からLレベル(GND)に変化すると、ノードN1AはLレベルになり、トランジスタQ4Aはオフになる。するとノードN4Aは、トランジスタQ1Aを通して充電されて、その電圧レベルが上昇する。   At time t4, when the input signal INS changes from the H level (VDD) to the L level (GND), the node N1A becomes the L level and the transistor Q4A is turned off. Node N4A is then charged through transistor Q1A and its voltage level rises.

このノードN4Aの電圧上昇は、容量素子C3Aを介してノードN3Aへ伝達される。このときノードN3Aの電圧がVH−Vthnを超え、トランジスタQ7Aはオフになり、ノードN3Aはフローティング状態となる。するとノードN3Aの電圧は、出力端子OUTの電圧上昇に従ってさらに上昇する。その結果、ノードN3Aの電圧がVH+Vthnよりも高くなり、トランジスタQ1Aは非飽和領域で動作してノードN4Aの電圧を上昇させる。   This voltage increase at node N4A is transmitted to node N3A via capacitive element C3A. At this time, the voltage of the node N3A exceeds VH−Vthn, the transistor Q7A is turned off, and the node N3A is in a floating state. Then, the voltage at the node N3A further increases as the voltage at the output terminal OUT increases. As a result, the voltage at the node N3A becomes higher than VH + Vthn, and the transistor Q1A operates in the non-saturated region to raise the voltage at the node N4A.

このときのノードN4Aの電圧上昇が、再び容量素子C3Aを介してノードN3Aへとフィードバックされる。これによりノードN3Aの電圧レベルは更に上昇し、トランジスタQ1Aは高速にノードN4Aを充電して、電圧VHにすることができる。なお、このときのノードN3Aの電圧レベルは、フィードバック前のプリチャージ電圧VH−Vthnから、さらにノードN4Aの電圧変化分(VH+VL)だけ上昇する。   The voltage increase at the node N4A at this time is fed back to the node N3A again through the capacitive element C3A. As a result, the voltage level of the node N3A further rises, and the transistor Q1A can charge the node N4A at high speed to the voltage VH. Note that the voltage level of the node N3A at this time further rises from the precharge voltage VH-Vthn before feedback by a voltage change (VH + VL) of the node N4A.

その結果トランジスタQ1ADも、トランジスタQ1Aと同様に高速且つ充分に非飽和状態でオンし、出力端子OUTを高速に充電することができるようになる。また入力信号INSの立ち下がったとき、トランジスタQ4DAはトランジスタQ4Aと共にオフになっているので、出力端子OUT(出力信号/OUTS)は高速に立ち上がる。   As a result, similarly to the transistor Q1A, the transistor Q1AD is turned on at a high speed and sufficiently in a non-saturated state, and the output terminal OUT can be charged at a high speed. When the input signal INS falls, since the transistor Q4DA is turned off together with the transistor Q4A, the output terminal OUT (output signal / OUTS) rises at a high speed.

なお、上記のフィードバック効果(ブートストラップ作用)は図16の回路においても得られるが、出力端子OUTに容量性負荷が接続される場合には出力信号/OUTSの立ち上がり速度が遅くなり得られる効果は小さくなる。   The above feedback effect (bootstrap action) can also be obtained in the circuit of FIG. 16, but when a capacitive load is connected to the output terminal OUT, the effect that the rising speed of the output signal / OUTS can be reduced is Get smaller.

それに対し図20の回路では、出力端子OUTはトランジスタQ1DAによって充電され、ブートストラップ動作に用いられるノードN4Aはそれとは別のトランジスタQ1Aによって充電される。よって出力端子OUTに接続される負荷の影響を受けることなく、ノードN3Aの電圧レベルを高速で上昇させることができる。従って、図16に示す回路よりも出力端子OUTの充電がより高速に行われるようになる。   On the other hand, in the circuit of FIG. 20, the output terminal OUT is charged by the transistor Q1DA, and the node N4A used for the bootstrap operation is charged by another transistor Q1A. Therefore, the voltage level of the node N3A can be increased at high speed without being affected by the load connected to the output terminal OUT. Therefore, charging of the output terminal OUT is performed at a higher speed than the circuit shown in FIG.

また出力信号/OUTSの立ち下がり時においても、出力端子OUTに接続する負荷の影響を受けることなく、ノードN3Aを素早くプリチャージ電圧VH−Vthnに戻すことができる。つまりトランジスタQ1DAの電流駆動力を素早く小さくすることができるので、出力信号/OUTSの立ち下がり速度も速くなる。   Further, even when the output signal / OUTS falls, the node N3A can be quickly returned to the precharge voltage VH-Vthn without being affected by the load connected to the output terminal OUT. That is, since the current driving capability of the transistor Q1DA can be quickly reduced, the falling speed of the output signal / OUTS is also increased.

[変更例1]
図22は、本実施の形態に係るレベル変換回路の変更例を示す図である。当該レベル変換回路は、図20の回路に対し、トランジスタQ5AのゲートをノードN4Aではなく出力端子OUT(プッシュプル回路40Aの出力ノードN4DA)に接続させたものである。そうすることにより、ノードN4Aの寄生容量がトランジスタQ5Aのゲート容量相当小さくなり、当該ノードN4Aの電圧変化が高速化される。応じてノードN3Aの電圧変化も高速化されるので、トランジスタQ1DAの動作すなわち出力端子OUTの充放電動作が高速化される。その結果、出力信号/OUTSの立ち上がり、立ち下がり速度が高速化される。
[Modification 1]
FIG. 22 is a diagram illustrating a modification of the level conversion circuit according to the present embodiment. In the level conversion circuit, the gate of the transistor Q5A is connected to the output terminal OUT (the output node N4DA of the push-pull circuit 40A) instead of the node N4A to the circuit of FIG. By doing so, the parasitic capacitance of the node N4A becomes considerably smaller than the gate capacitance of the transistor Q5A, and the voltage change of the node N4A is accelerated. Accordingly, the voltage change at the node N3A is also accelerated, so that the operation of the transistor Q1DA, that is, the charge / discharge operation of the output terminal OUT is accelerated. As a result, the rising and falling speeds of the output signal / OUTS are increased.

[変更例2]
ここでは、実施の形態8の技術をP型トランジスタを用いて構成したレベル変換回路に適用した変更例を示す。
[Modification 2]
Here, a modification example in which the technique of the eighth embodiment is applied to a level conversion circuit configured using P-type transistors is shown.

図23は、本変更例に係るレベル変換回路の構成を示す図である。当該レベル変換回路の構成においては、図18の回路に対して更に、プッシュプル回路40Bを設けたものである。   FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to this modification. In the configuration of the level conversion circuit, a push-pull circuit 40B is further provided for the circuit of FIG.

プッシュプル回路40Bは、ロー側電源ノードS5とハイ側電源ノードS6との間に直列に接続したP型のトランジスタQ1DB,Q4DB(第8および第9トランジスタ)から成っており、トランジスタQ1DB,Q4DB間の接続ノードN4DBがその出力ノードとなる。図23に示すように、当該レベル変換回路では、出力信号/OUTSを出力するための出力端子OUTは、ノードN4Bではなく、プッシュプル回路40Bの出力ノードN4DBとなる。   The push-pull circuit 40B is composed of P-type transistors Q1DB and Q4DB (eighth and ninth transistors) connected in series between the low-side power supply node S5 and the high-side power supply node S6, and between the transistors Q1DB and Q4DB. The connection node N4DB is the output node. As shown in FIG. 23, in the level conversion circuit, the output terminal OUT for outputting the output signal / OUTS is not the node N4B but the output node N4DB of the push-pull circuit 40B.

出力端子OUTとロー側電源ノードS5との間に接続するトランジスタQ1DBのゲートは、ブートストラップ型負荷回路20BのノードN3Bに接続される。出力端子OUTとハイ側電源ノードS6との間に接続するトランジスタQ4DBのゲートは、ノードN1Bに接続される。   The gate of the transistor Q1DB connected between the output terminal OUT and the low-side power supply node S5 is connected to the node N3B of the bootstrap type load circuit 20B. The gate of the transistor Q4DB connected between the output terminal OUT and the high-side power supply node S6 is connected to the node N1B.

図23のレベル変換回路の動作は、出力信号/OUTSがプッシュプル回路40Bを通して出力されることを除いて、基本的に図18の回路の動作(図19)と同じである(説明は省略する)。   The operation of the level conversion circuit of FIG. 23 is basically the same as the operation of the circuit of FIG. 18 (FIG. 19) except that the output signal / OUTS is output through the push-pull circuit 40B (description is omitted). ).

この変形例においても、図20及び図21で説明したものと同様の理論により、動作の高速化が成される。即ち図23の回路では、出力端子OUTはトランジスタQ1DBによって放電され、ブートストラップ動作に用いられるノードN4Bはそれとは別のトランジスタQ1Bによって放電される。よって出力端子OUTに接続される負荷の影響を受けることなく、ノードN3Bの電圧レベルを高速で下降させることができる。従って、トランジスタQ1DBの電流駆動力を高速に大きくでき、図18の回路よりも出力端子OUTの放電がより高速に行われるようになる。その結果、出力信号/OUTSの立ち下がり速度が高速化される。   Also in this modified example, the operation speed is increased based on the same theory as described in FIGS. That is, in the circuit of FIG. 23, the output terminal OUT is discharged by the transistor Q1DB, and the node N4B used for the bootstrap operation is discharged by another transistor Q1B. Therefore, the voltage level of the node N3B can be lowered at high speed without being affected by the load connected to the output terminal OUT. Therefore, the current driving capability of the transistor Q1DB can be increased at a high speed, and the output terminal OUT can be discharged at a higher speed than in the circuit of FIG. As a result, the falling speed of the output signal / OUTS is increased.

また出力信号/OUTSの立ち上がり時においても、出力端子OUTに接続する負荷の影響を受けることなく、ノードN3Bを素早くプリチャージ電圧VLW+Vthpに戻すことができる。つまりトランジスタQ1DBの電流駆動力を素早く小さくすることができるので、出力信号/OUTSの立ち上がり速度も速くなる。   Further, even when the output signal / OUTS rises, the node N3B can be quickly returned to the precharge voltage VLW + Vthp without being affected by the load connected to the output terminal OUT. That is, since the current driving capability of the transistor Q1DB can be quickly reduced, the rising speed of the output signal / OUTS is also increased.

[変更例3]
ここでは上記の変形例1を、図23の回路に適用する。図24は当該変更例を示す図である。当該レベル変換回路は、図23の回路に対し、トランジスタQ5BのゲートをノードN4Bではなく出力端子OUT(プッシュプル回路40Bの出力ノードN4DB)に接続させたものである。そうすることにより、ノードN4Bの寄生容量がトランジスタQ5Bのゲート容量相当小さくなり、当該ノードN4Bの電圧変化が高速化される。応じてノードN3Bの電圧変化も高速化されるので、トランジスタQ1DBの動作すなわち出力端子OUTの充放電動作が高速化される。その結果、出力信号/OUTSの立ち上がり、立ち下がり速度が高速化される。
[Modification 3]
Here, the above-described modification 1 is applied to the circuit of FIG. FIG. 24 is a diagram showing the modification example. In the level conversion circuit, the gate of the transistor Q5B is connected to the output terminal OUT (the output node N4DB of the push-pull circuit 40B) instead of the node N4B to the circuit of FIG. By doing so, the parasitic capacitance of the node N4B becomes considerably smaller than the gate capacitance of the transistor Q5B, and the voltage change of the node N4B is accelerated. Accordingly, the voltage change at the node N3B is also accelerated, so that the operation of the transistor Q1DB, that is, the charge / discharge operation of the output terminal OUT is accelerated. As a result, the rising and falling speeds of the output signal / OUTS are increased.

<実施の形態9>
図25は、本発明の実施の形態9に係るレベル変換回路の構成を示す図である。当該レベル変換回路も、入力端子INに与えられる入力信号INSを、Hレベルが電圧VH、Lレベルが電圧−VLの信号に変換するものであるが、上記の各実施の形態とは異なり、出力信号OUTSの論理値(ハイまたはロー)は、入力信号INSと同じ値をとるように構成されている。
<Embodiment 9>
FIG. 25 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the ninth embodiment of the present invention. The level conversion circuit also converts the input signal INS given to the input terminal IN into a signal whose H level is the voltage VH and L level is the voltage -VL. The logic value (high or low) of the signal OUTS is configured to take the same value as the input signal INS.

図25に示すように、本実施の形態のレベル変換回路は、入力段回路100、プッシュプル回路110、ブートストラップ型駆動回路120、出力駆動回路130という複数の回路から構成されている。それら各回路には、ハイ側電源ノードS4の電圧VHがハイ側電源線102を介して供給され、ロー側電源ノードS3の電圧−VLがロー側電源線104を介して供給されている。   As shown in FIG. 25, the level conversion circuit according to the present embodiment includes a plurality of circuits including an input stage circuit 100, a push-pull circuit 110, a bootstrap type driving circuit 120, and an output driving circuit 130. In these circuits, the voltage VH of the high-side power supply node S4 is supplied via the high-side power supply line 102, and the voltage -VL of the low-side power supply node S3 is supplied via the low-side power supply line 104.

以下の説明においては、特に示さない限り、寄生容量およびトランジスタの電流駆動力(またはオン抵抗)に起因する各ノードの電圧レベルへの影響は無視する。即ち、出力電圧がトランジスタのオン抵抗比で定まるレシオ型回路であっても、その出力電圧は電圧VHと−VLの間で変化するものとして説明する。また当該レベル変換回路を構成する各トランジスタのしきい値電圧は全て等しいものとし、その値をVthnとする。   In the following description, unless otherwise indicated, the influence on the voltage level of each node due to the parasitic capacitance and the current driving capability (or on-resistance) of the transistor is ignored. That is, even in a ratio type circuit in which the output voltage is determined by the on-resistance ratio of the transistor, the output voltage will be described as changing between the voltages VH and -VL. The threshold voltages of the transistors constituting the level conversion circuit are all equal, and the value is Vthn.

入力段回路100は、図16のレベル変換回路と同様の構成を有している。即ち入力段回路100は、N型のトランジスタQ1A,Q4A〜Q7Aと、容量素子C1A,C2A,C3Aと、電流駆動素子I2A,I3Aとから構成される。容量素子C1Aは、入力信号INSに入力される入力信号INSをノードN1A(トランジスタQ4Aのゲート)に伝達する。   The input stage circuit 100 has the same configuration as the level conversion circuit of FIG. That is, the input stage circuit 100 includes N-type transistors Q1A, Q4A to Q7A, capacitive elements C1A, C2A, C3A, and current drive elements I2A, I3A. Capacitance element C1A transmits input signal INS input to input signal INS to node N1A (the gate of transistor Q4A).

ノードN4Aとハイ側電源線102との間に設けられている、トランジスタQ1A,Q7Aおよび容量素子C3Aから成る回路は、図16のレベル変換回路が備えるブートストラップ型負荷回路20Aに相当し、当該入力段回路100の出力ノードとなるノードN4Aにハイ側電源線102から流れ込む電流を制御している。   A circuit including transistors Q1A and Q7A and a capacitive element C3A provided between the node N4A and the high-side power supply line 102 corresponds to the bootstrap type load circuit 20A included in the level conversion circuit of FIG. The current flowing from the high-side power supply line 102 to the node N4A serving as the output node of the stage circuit 100 is controlled.

ノードN1Aとロー側電源線104との間には、トランジスタQ5A,Q6Aが接続する。このうちゲートがノードN4Aに接続したトランジスタQ5Aは、ノードN4AのHレベルのときオンして、ノードN1AをLレベル(−VL)に維持するように機能する。トランジスタQ6Aのゲート(ノードN2A)には容量素子C2Aを介してリセット端子RSTに入力されるリセット信号RSTSが伝達されており、当該トランジスタQ6Aはそのリセット信号RSTSに応じてノードN1AをLレベル(−VL)に初期設定する。   Transistors Q5A and Q6A are connected between node N1A and low-side power supply line 104. Of these, the transistor Q5A whose gate is connected to the node N4A functions to turn on when the node N4A is at the H level and maintain the node N1A at the L level (−VL). The reset signal RSTS input to the reset terminal RST is transmitted to the gate (node N2A) of the transistor Q6A via the capacitive element C2A. The transistor Q6A sets the node N1A to the L level (−) according to the reset signal RSTS. VL).

ノードN2Aとロー側電源線104との間に接続した電流駆動素子I2Aは、ノードN2Aからロー側電源線104へ流れる電流を制御しており、またハイ側電源ノードS7とノードN1Aとの間に接続した電流駆動素子I3Aは、トランジスタQ5A,Q6Aのリーク電流を補償するものである。   The current driving element I2A connected between the node N2A and the low-side power supply line 104 controls the current flowing from the node N2A to the low-side power supply line 104, and between the high-side power supply node S7 and the node N1A. The connected current driving element I3A compensates for the leakage current of the transistors Q5A and Q6A.

この入力段回路100は、その動作も図16のレベル変換回路と同じである。即ち、入力信号INSがHレベル(VDD)に立ち上がると、ノードN1AがHレベルになってトランジスタQ4Aがオンし、出力ノードN4Aは電圧−VLに対応するLレベルになる。また入力信号INSがLレベル(GND)に立ち下がると、ノードN1AはLレベルになってトランジスタQ4Aがオフになり、出力ノードN4AはトランジスタQ1A,Q7Aおよび容量素子C3Aから成る負荷回路を通して充電されて、電圧VHのHレベルになる。   The operation of the input stage circuit 100 is the same as that of the level conversion circuit of FIG. That is, when the input signal INS rises to H level (VDD), the node N1A becomes H level, the transistor Q4A is turned on, and the output node N4A becomes L level corresponding to the voltage −VL. When the input signal INS falls to L level (GND), the node N1A becomes L level, the transistor Q4A is turned off, and the output node N4A is charged through a load circuit including the transistors Q1A, Q7A and the capacitive element C3A. The voltage VH becomes the H level.

プッシュプル回路110は、図10のレベル変換回路が備えるプッシュプル回路1Aと同様の構成を有するものであり、ハイ側電源線102とロー側電源線104との間に直列に接続したN型のトランジスタQ8A,Q9Aから成り、トランジスタQ8A,Q9A間の接続ノードN5Aがその出力ノード(第3出力ノード)となる(図10の場合とは異なり、ノードN5AはトランジスタQ5Aのゲートに接続されない)。   The push-pull circuit 110 has the same configuration as the push-pull circuit 1A included in the level conversion circuit of FIG. 10, and is an N-type connected in series between the high-side power line 102 and the low-side power line 104. The connection node N5A between the transistors Q8A and Q9A is the output node (third output node) (unlike in the case of FIG. 10, the node N5A is not connected to the gate of the transistor Q5A).

当該プッシュプル回路110は、ノードN1AおよびノードN4Aの電圧により駆動される。即ち、ハイ側電源線102とノードN5Aとの間に接続するトランジスタQ8AのゲートはノードN4Aに接続し、ノードN5Aとロー側電源線104との間に接続するトランジスタQ9AのゲートはノードN1Aに接続する。   The push-pull circuit 110 is driven by the voltages at the nodes N1A and N4A. That is, the gate of the transistor Q8A connected between the high-side power line 102 and the node N5A is connected to the node N4A, and the gate of the transistor Q9A connected between the node N5A and the low-side power line 104 is connected to the node N1A. To do.

プッシュプル回路110の動作は次のとおりである。即ち、入力段回路100のノードN1AがHレベルなると、トランジスタQ9Aが導通し、ノードN5Aを放電してその電圧レベルを低下させる。入力段回路100ではノードN1AがHレベルになるのに追随してノードN4Aの電圧レベルが低下するので、このときノードN4AとノードN5Aとの電圧差がVthn以下になり、トランジスタQ8Aがオフする。それによりノードN5Aは電圧−VLのLレベルになる。   The operation of the push-pull circuit 110 is as follows. That is, when the node N1A of the input stage circuit 100 becomes H level, the transistor Q9A becomes conductive, discharging the node N5A and lowering its voltage level. In the input stage circuit 100, the voltage level of the node N4A decreases as the node N1A becomes H level. At this time, the voltage difference between the node N4A and the node N5A becomes Vthn or less, and the transistor Q8A is turned off. As a result, the node N5A becomes the L level of the voltage -VL.

また入力段回路100のノードN1AがLレベルになると、トランジスタQ9Aはオフになる。入力段回路100ではノードN1AがLレベルになるのに追随してノードN4AはHレベルになるので、トランジスタQ8Aがオンになり、それによりノードN5Aは電圧VH−VthnのHレベルになる。   Further, when the node N1A of the input stage circuit 100 becomes L level, the transistor Q9A is turned off. In the input stage circuit 100, the node N4A becomes H level following the transition of the node N1A to L level, so that the transistor Q8A is turned on, whereby the node N5A becomes H level of the voltage VH-Vthn.

このようにプッシュプル回路110では、トランジスタQ9Aのゲート電圧が変化した後に、トランジスタQ8Aのゲート電圧が変化するようになっている。つまりノードN5Aの充電時には、トランジスタQ9Aがオフした後にトランジスタQ8Aがオンになるので、このとき貫通電流(ハイ側電源ノードS4からロー側電源ノードS3へ流れる直流電流)は殆ど生じない。一方、ノードN5Aの放電時には、トランジスタQ9Aがオンした後に、トランジスタQ8Aがオフになるので、その間は貫通電流が流れる。   As described above, in the push-pull circuit 110, after the gate voltage of the transistor Q9A is changed, the gate voltage of the transistor Q8A is changed. That is, when the node N5A is charged, the transistor Q8A is turned on after the transistor Q9A is turned off, so that almost no through current (DC current flowing from the high-side power supply node S4 to the low-side power supply node S3) is generated. On the other hand, when the node N5A is discharged, the transistor Q8A is turned off after the transistor Q9A is turned on, so that a through current flows during that time.

ここで入力段回路100のノードN4Aにおけるオフセット電圧をΔV(図2のΔVL2に相当)を考慮すると、トランジスタQ8Aがオフ状態のときのゲート電圧は−VL+ΔVである。電圧ΔVはトランジスタQ8Aのしきい値電圧Vthnよりも充分小さく設定されており、トランジスタQ8Aは確実にオフになる。従って、プッシュプル回路110においては、ノードN5Aの放電時のスイッチング期間(トランジスタQ9AがオンしてからトランジスタQ8Aがオフするまでの間)というごく短い期間にだけ直流電流(貫通電流)が消費される。   Here, considering the offset voltage ΔV (corresponding to ΔVL2 in FIG. 2) at the node N4A of the input stage circuit 100, the gate voltage when the transistor Q8A is in the OFF state is −VL + ΔV. Voltage ΔV is set sufficiently smaller than threshold voltage Vthn of transistor Q8A, and transistor Q8A is reliably turned off. Therefore, in the push-pull circuit 110, a direct current (through current) is consumed only in a very short period of time, ie, a switching period when the node N5A is discharged (from when the transistor Q9A is turned on until the transistor Q8A is turned off). .

ブートストラップ型駆動回路120は、N型のトランジスタQ10A,Q11A,Q12Aおよび容量素子C4Aから成るが、図25から分かるように、入力段回路100におけるトランジスタQ1A,Q4A,Q7Aおよび容量素子C3Aから成る回路と実質的に同じ構成の回路である。   The bootstrap type driving circuit 120 includes N-type transistors Q10A, Q11A, Q12A and a capacitive element C4A. As can be seen from FIG. 25, the circuit including the transistors Q1A, Q4A, Q7A and the capacitive element C3A in the input stage circuit 100. And a circuit having substantially the same configuration.

トランジスタQ12Aは、プッシュプル回路110の出力ノードN5Aに接続したゲートを有し、当該ブートストラップ型駆動回路120の出力ノードであるノードN7A(第4出力ノード)とロー側電源線104との間に接続する。   The transistor Q12A has a gate connected to the output node N5A of the push-pull circuit 110, and is between the node N7A (fourth output node) that is the output node of the bootstrap type drive circuit 120 and the low-side power line 104. Connecting.

トランジスタQ10A,Q11Aおよび容量素子C4Aから成る回路は、ブートストラップ型負荷回路を構成しており、当該ノードN5Aにハイ側電源線102から流れ込む電流を制御している。トランジスタQ11Aは、ノードN7Aとハイ側電源線102との間に接続する。トランジスタQ10Aは、ゲートおよびドレインがハイ側電源線102に接続され、ソースはトランジスタQ11Aのゲートが接続するノード(ノードN6A)に接続される(即ちトランジスタQ10Aはダイオード接続されている)。容量素子C4Aは、ノードN7AとノードN6Aの間に接続される。   A circuit composed of the transistors Q10A and Q11A and the capacitive element C4A constitutes a bootstrap type load circuit, and controls a current flowing from the high-side power supply line 102 into the node N5A. Transistor Q11A is connected between node N7A and high-side power supply line 102. Transistor Q10A has its gate and drain connected to high-side power supply line 102, and its source connected to a node (node N6A) to which the gate of transistor Q11A is connected (that is, transistor Q10A is diode-connected). Capacitance element C4A is connected between nodes N7A and N6A.

このブートストラップ型駆動回路120の動作は、実質的に入力段回路100と同じである。即ち、プッシュプル回路110の出力ノードN5AがHレベルになると、トランジスタQ12Aがオンして、ノードN7Aを電圧−VLに対応するLレベル(より正確には、トランジスタQ11A,Q12Aのオン抵抗比で定まる電圧レベル)にする。またノードN5AがLレベルになると、トランジスタQ12Aがオフになり、トランジスタQ10A,Q11Aおよび容量素子C4Aから成るブートストラップ型負荷回路を通してノードIN7Aが充電され、その電圧レベルが上昇する。   The operation of the bootstrap type driving circuit 120 is substantially the same as that of the input stage circuit 100. That is, when the output node N5A of the push-pull circuit 110 becomes H level, the transistor Q12A is turned on, and the node N7A is set to L level corresponding to the voltage −VL (more precisely, determined by the on-resistance ratio of the transistors Q11A and Q12A). Voltage level). Further, when the node N5A becomes L level, the transistor Q12A is turned off, and the node IN7A is charged through the bootstrap type load circuit including the transistors Q10A and Q11A and the capacitive element C4A, and the voltage level rises.

トランジスタQ11Aのゲート(ノードN6A)は、トランジスタQ10Aを通して充電されるので定常状態での電圧はVH−Vthnであるが、ノードN7Aの電圧レベルが上昇するとき容量素子C4Aのブートストラップ作用により昇圧される。その結果トランジスタQ11Aは非飽和動作し、ノードN7AのHレベルを電圧VHにまで上昇させることができる。よってブートストラップ型駆動回路120の出力ノードN7Aのレベルは、電圧VHと電圧−VLの間で変化する。   Since the gate (node N6A) of transistor Q11A is charged through transistor Q10A, the voltage in the steady state is VH-Vthn, but is boosted by the bootstrap action of capacitive element C4A when the voltage level of node N7A rises. . As a result, transistor Q11A operates in a non-saturated manner, and the H level of node N7A can be raised to voltage VH. Therefore, the level of the output node N7A of the bootstrap driving circuit 120 changes between the voltage VH and the voltage −VL.

出力駆動回路130は、レシオレスブートストラップ型駆動回路を構成しており、N型のトランジスタQ13A〜Q20Aおよび容量素子C5Aから成っている。   The output driving circuit 130 constitutes a ratioless bootstrap driving circuit, and includes N-type transistors Q13A to Q20A and a capacitive element C5A.

トランジスタQ13A,Q14Aは、ハイ側電源線102とロー側電源線104との間に直列に接続している。トランジスタQ13A,Q14A間の接続ノードをノードN8Aとすると、ハイ側電源線102とノードN8Aとの間に接続するトランジスタQ13Aのゲートは、入力段回路100の出力ノードN4Aに接続される。またノードN8Aとロー側電源線104との間に接続するトランジスタQ14Aのゲートは、後述する出力端子OUT(ノードN11A)に接続される。即ち、トランジスタQ13Aは、ノードN4Aの電圧レベルに従ってノードN8Aをハイ側電源線102からの電流により充電するものであり、トランジスタQ14Aは、出力端子OUTの電圧レベル(出力信号OUTS)に従ってノードN8Aの電荷をロー側電源線104へと放電するものである。   The transistors Q13A and Q14A are connected in series between the high-side power line 102 and the low-side power line 104. When the connection node between the transistors Q13A and Q14A is a node N8A, the gate of the transistor Q13A connected between the high-side power supply line 102 and the node N8A is connected to the output node N4A of the input stage circuit 100. The gate of the transistor Q14A connected between the node N8A and the low-side power supply line 104 is connected to an output terminal OUT (node N11A) described later. That is, the transistor Q13A charges the node N8A with the current from the high-side power supply line 102 according to the voltage level of the node N4A. The transistor Q14A charges the charge of the node N8A according to the voltage level of the output terminal OUT (output signal OUTS). Is discharged to the low-side power supply line 104.

トランジスタQ17A,Q18Aも、ハイ側電源線102とロー側電源線104との間に直列に接続している。トランジスタQ17A,Q18A間の接続ノードをノードN10Aとすると、ハイ側電源線102とノードN10Aとの間に接続するトランジスタQ17Aのゲートは、ブートストラップ型駆動回路120の出力ノードN7Aに接続される。即ち、トランジスタQ17Aは、ノードN7Aの電圧レベルに従ってノードN10Aをハイ側電源線102からの電流により充電するものであり、トランジスタQ18Aは、ノードN5Aの電圧レベルに従ってノードN10Aの電荷をロー側電源線104へと放電するものである。   The transistors Q17A and Q18A are also connected in series between the high-side power line 102 and the low-side power line 104. When the connection node between the transistors Q17A and Q18A is a node N10A, the gate of the transistor Q17A connected between the high-side power supply line 102 and the node N10A is connected to the output node N7A of the bootstrap type drive circuit 120. That is, the transistor Q17A charges the node N10A with the current from the high-side power supply line 102 according to the voltage level of the node N7A, and the transistor Q18A charges the charge of the node N10A according to the voltage level of the node N5A. It discharges to

同様にトランジスタQ15A,Q16Aも、ハイ側電源線102とロー側電源線104との間に直列に接続している。トランジスタQ15A,Q16A間の接続ノードをノードN9Aとすると、ハイ側電源線102とノードN9Aとの間に接続するトランジスタQ15AのゲートはノードN10Aに接続され、ノードN9Aとロー側電源線104との間に接続するトランジスタQ16AのゲートはノードN8Aに接続される。また容量素子C5Aは、ノードN9AとノードN10Aとの間に接続される。即ち、トランジスタQ15Aは、ノードN10Aの電圧レベルに従ってノードN9Aをハイ側電源線102からの電流により充電するものであり、トランジスタQ16Aは、ノードN8Aの電圧レベルに従ってノードN9Aの電荷をロー側電源線104へと放電するものである。   Similarly, the transistors Q15A and Q16A are also connected in series between the high-side power line 102 and the low-side power line 104. When the connection node between the transistors Q15A and Q16A is a node N9A, the gate of the transistor Q15A connected between the high-side power supply line 102 and the node N9A is connected to the node N10A, and between the node N9A and the low-side power supply line 104 The gate of transistor Q16A connected to is connected to node N8A. Capacitance element C5A is connected between nodes N9A and N10A. That is, the transistor Q15A charges the node N9A with the current from the high-side power supply line 102 according to the voltage level of the node N10A, and the transistor Q16A charges the charge at the node N9A according to the voltage level of the node N8A. It discharges to

さらにトランジスタQ19A,Q20Aも、ハイ側電源線102とロー側電源線104との間に直列に接続している。トランジスタQ19A,Q20A間の接続ノードN11A(第5出力ノード)が、当該レベル変換回路の出力端子OUTであり、そこから出力信号OUTSが出力される。ハイ側電源線102と出力端子OUTとの間に接続するトランジスタQ19AのゲートはノードN10Aに接続され、出力端子OUTとロー側電源線104との間に接続するトランジスタQ20Aのゲートは、プッシュプル回路110の出力ノードN5Aに接続される。即ち、トランジスタQ19Aは、ノードN10Aの電圧レベルに従って出力端子OUTをハイ側電源線102からの電流により充電するものであり、トランジスタQ20Aは、ノードN5Aの電圧レベルに従ってノードN9Aの電荷をロー側電源線104へと放電するものである。   Further, the transistors Q19A and Q20A are also connected in series between the high-side power line 102 and the low-side power line 104. A connection node N11A (fifth output node) between the transistors Q19A and Q20A is the output terminal OUT of the level conversion circuit, from which an output signal OUTS is output. The gate of the transistor Q19A connected between the high-side power line 102 and the output terminal OUT is connected to the node N10A, and the gate of the transistor Q20A connected between the output terminal OUT and the low-side power line 104 is a push-pull circuit. 110 is connected to output node N5A. That is, the transistor Q19A charges the output terminal OUT with the current from the high-side power supply line 102 according to the voltage level of the node N10A, and the transistor Q20A charges the charge at the node N9A according to the voltage level of the node N5A. 104 is discharged.

またノードN10Aとロー側電源線104との間に接続するトランジスタQ18Aのゲートは、プッシュプル回路110の出力ノードN5Aに接続される。即ち、容量素子C5Aは、ノードN9AとノードN10Aの間を容量結合する。   The gate of the transistor Q18A connected between the node N10A and the low-side power supply line 104 is connected to the output node N5A of the push-pull circuit 110. That is, the capacitive element C5A capacitively couples between the node N9A and the node N10A.

出力駆動回路130においては、以下に詳細にその動作を説明するように、各ノードの電圧変化の遅延を利用して、ハイ側電源線102からロー側電源線104への貫通電流経路を遮断しており、それにより消費電流の増大が抑制されている。また、この出力駆動回路130の動作によって、出力信号OUTSは正確に電圧VHおよび−VLの間で変化するようになる。   In the output drive circuit 130, as will be described in detail below, the through current path from the high-side power supply line 102 to the low-side power supply line 104 is interrupted by using the delay in voltage change at each node. As a result, an increase in current consumption is suppressed. Further, the output signal OUTS accurately changes between the voltages VH and -VL by the operation of the output driving circuit 130.

図26は、本実施の形態に係るレベル変換回路(図25)の動作を示す信号波形図である。以下、図26を参照して、当該レベル変換回路の動作について説明する。   FIG. 26 is a signal waveform diagram showing an operation of the level conversion circuit (FIG. 25) according to the present embodiment. The operation of the level conversion circuit will be described below with reference to FIG.

まず初期状態として、入力端子INに供給される入力信号INSが基準電圧GNDのLレベルであり、ノードN1Aは電圧−VLのLレベルである状態を想定する。このときトランジスタQ4Aはオフ状態なのでノードN4AはHレベル(VH)である。またトランジスタQ8Aはオン状態、トランジスタQ9Aはオフ状態であるので、ノードN5AはHレベル(VH−Vthn)である。そのためトランジスタQ8A,Q12A,Q13A,Q18A,Q20Aはオン状態である。よってノードN7AはLレベル(−VL)でありトランジスタQ17Aはオフ状態なので、ノードN10AはLレベル(−VL)でありトランジスタQ15A,Q19Aはオフ状態である。故に出力端子OUTはLレベル(−VL)であり、トランジスタQ14Aはオフ状態である。従ってノードN8AはHレベル(VH−Vthn)であり、トランジスタQ16Aはオン状態なのでノードN9AはLレベル(−VL)である。   First, as an initial state, it is assumed that the input signal INS supplied to the input terminal IN is at the L level of the reference voltage GND and the node N1A is at the L level of the voltage −VL. At this time, since the transistor Q4A is off, the node N4A is at the H level (VH). Since transistor Q8A is on and transistor Q9A is off, node N5A is at the H level (VH−Vthn). Therefore, transistors Q8A, Q12A, Q13A, Q18A, and Q20A are on. Therefore, since the node N7A is at the L level (−VL) and the transistor Q17A is in the off state, the node N10A is at the L level (−VL) and the transistors Q15A and Q19A are in the off state. Therefore, the output terminal OUT is at the L level (−VL), and the transistor Q14A is in the off state. Therefore, the node N8A is at the H level (VH−Vthn) and the transistor Q16A is in the on state, so the node N9A is at the L level (−VL).

この初期状態から、入力信号INSが電圧VDDのHレベルに上昇すると、入力段回路100において、ノードN1AがHレベル(VDD−VL)になり、トランジスタQ4Aがオンになり、ノードN4Aはほぼ電圧−VLのLレベルになる。ここで、トランジスタQ1A,Q4Aの電流駆動力は充分大きく設定されており(オン抵抗が充分小さく設定されている)、入力段回路100の出力オフセット電圧は無視できるものとする。   From this initial state, when the input signal INS rises to the H level of the voltage VDD, in the input stage circuit 100, the node N1A becomes the H level (VDD−VL), the transistor Q4A is turned on, and the node N4A is substantially at the voltage −. It becomes L level of VL. Here, it is assumed that the current driving capability of the transistors Q1A and Q4A is set sufficiently large (the on-resistance is set sufficiently small), and the output offset voltage of the input stage circuit 100 can be ignored.

このときプッシュプル回路110では、入力段回路100のノードN1Aの電圧レベルの上昇に応じてトランジスタQ9Aがオンし、ノードN5Aは放電され、その電圧レベルが低下し始める。そして入力段回路100の出力ノードN4AがLレベル(−VL)に低下したことにより、トランジスタQ8Aはゲート・ソース間電圧がしきい値電圧以下になりオフ状態となる。従ってノードN5Aは、電圧−VLのLレベルになる。   At this time, in the push-pull circuit 110, the transistor Q9A is turned on in response to an increase in the voltage level of the node N1A of the input stage circuit 100, the node N5A is discharged, and the voltage level starts to decrease. Since the output node N4A of the input stage circuit 100 is lowered to the L level (−VL), the transistor Q8A is turned off because the gate-source voltage becomes lower than the threshold voltage. Therefore, the node N5A is at the L level of the voltage -VL.

ノードN5AがLレベルになったことにより、ブートストラップ型駆動回路120のトランジスタQ12Aがオフになり、ノードN7AがトランジスタQ11Aを通して充電される。このとき容量素子C4Aのブートストラップ作用によりノードN6Aが昇圧され、トランジスタQ11Aは非飽和動作するので、ノードN7Aは電圧VHのHレベルになる。   When node N5A becomes L level, transistor Q12A of bootstrap type drive circuit 120 is turned off, and node N7A is charged through transistor Q11A. At this time, the node N6A is boosted by the bootstrap action of the capacitive element C4A, and the transistor Q11A operates in a non-saturated state, so that the node N7A becomes the H level of the voltage VH.

出力駆動回路130においては、以下の動作が行われる。まず入力段回路100の出力ノードN4AがLレベル(−VL)になったことで、トランジスタQ13Aがオフになる。但し、この時点では出力信号OUTはLレベル(−VL)のままであるので、トランジスタQ14Aもオフ状態にある。よってノードN8Aはフローティング状態で、電圧VH−VthnのHレベルに維持される。   In the output drive circuit 130, the following operation is performed. First, when the output node N4A of the input stage circuit 100 becomes L level (−VL), the transistor Q13A is turned off. However, since the output signal OUT remains at the L level (−VL) at this time, the transistor Q14A is also in the off state. Therefore, node N8A is kept in the floating state and is maintained at the H level of voltage VH-Vthn.

またプッシュプル回路110の出力ノードN5AがLレベル(−VL)になったことにより、トランジスタQ18A,Q20Aがオフになる。またブートストラップ型駆動回路120の出力ノードN7AがHレベル(VH)になったことで、トランジスタQ17Aがオンになり、ノードN10Aが充電され、その電圧レベルが上昇する。上記のようにノードN7Aの電圧変化はノードN5Aの電圧変化に応じて起こるため、このノードN10Aの充電の際には、トランジスタQ17Aがオンするよりも先にトランジスタQ18Aがオフになる。それにより、このときトランジスタQ17A,Q18Aを経路とする貫通電流の発生は防止されている。   Further, when the output node N5A of the push-pull circuit 110 becomes L level (−VL), the transistors Q18A and Q20A are turned off. Further, when the output node N7A of the bootstrap type driving circuit 120 becomes H level (VH), the transistor Q17A is turned on, the node N10A is charged, and its voltage level rises. As described above, the voltage change at the node N7A occurs in response to the voltage change at the node N5A. Therefore, when charging the node N10A, the transistor Q18A is turned off before the transistor Q17A is turned on. Thereby, at this time, generation of a through current through the transistors Q17A and Q18A is prevented.

ノードN10Aは容量素子C5Aを介してノードN9Aと容量結合しているが、この時点ではノードN8AはHレベルに維持されておりトランジスタQ16Aはオン状態であるので、ノードN10Aが電圧レベルが上昇してもノードN9Aはほぼ電圧−VLでLレベルに維持される。またノードN10Aの充電が進み、トランジスタQ15Aのゲート・ソース間電圧がそのしきい値電圧を超えるとそれがオンするが、トランジスタQ15AはトランジスタQ16Aよりもオン抵抗が充分大きく設定されており、このときもノードN9Aはほぼ電圧−VLでLレベルに維持される。その結果ノードN10Aは、電圧VH−Vthnにまで上昇してHレベルになる。   The node N10A is capacitively coupled to the node N9A via the capacitive element C5A. At this time, the node N8A is maintained at the H level and the transistor Q16A is in the on state, so that the voltage level of the node N10A increases. Also, the node N9A is maintained at the L level almost at the voltage -VL. Further, when the charging of the node N10A proceeds and the gate-source voltage of the transistor Q15A exceeds the threshold voltage, it is turned on, but the transistor Q15A is set to have a sufficiently higher on-resistance than the transistor Q16A. Also, the node N9A is maintained at the L level almost at the voltage -VL. As a result, node N10A rises to voltage VH-Vthn and becomes H level.

ノードN10AがHレベル(VH−Vthn)になると、トランジスタQ19Aがオンになり、出力端子OUTは充電され、その電圧レベルが上昇する。この出力端子OUTの充電時においても、トランジスタQ19Aがオンするよりも前に、トランジスタQ20Aがオフになっているので、トランジスタQ19A,Q20Aを経路とする貫通電流の発生は防止されている。   When the node N10A becomes H level (VH−Vthn), the transistor Q19A is turned on, the output terminal OUT is charged, and its voltage level rises. Even when the output terminal OUT is charged, since the transistor Q20A is turned off before the transistor Q19A is turned on, generation of a through current through the transistors Q19A and Q20A is prevented.

出力端子OUTの充電が進むと、トランジスタQ14Aがオンになり、ノードN8Aが放電されてLレベル(−VL)になる。応じて、トランジスタQ16Aがオフになるので、ノードN9AはトランジスタQ15Aを通して充電され、電圧レベルが上昇する。このノードN9Aの電圧レベルの上昇は、容量素子C5Aを介してノードN10Aに伝達されるので、ノードN10Aの電圧レベルも上昇する。ノードN10Aの電圧レベルが上昇するとトランジスタQ17Aはオフ状態になり、ノードN10Aはフローティング状態になるので、ノードN10Aの電圧レベルは更に上昇し、電圧VHよりも高い電圧VH+ΔVBになる(ΔVBは、ノードN9Aの電圧変化量および、ノードN10Aに付随する寄生容量と容量素子C5Aの容量値との比によって決まる)。   As the charging of the output terminal OUT proceeds, the transistor Q14A is turned on, and the node N8A is discharged to the L level (−VL). Accordingly, since transistor Q16A is turned off, node N9A is charged through transistor Q15A, and the voltage level rises. Since the increase in the voltage level of node N9A is transmitted to node N10A via capacitive element C5A, the voltage level of node N10A also increases. When the voltage level of the node N10A rises, the transistor Q17A is turned off and the node N10A enters the floating state. Therefore, the voltage level of the node N10A further rises and becomes a voltage VH + ΔVB higher than the voltage VH (ΔVB is equal to the node N9A). And the ratio of the parasitic capacitance associated with the node N10A and the capacitance value of the capacitive element C5A).

このように出力駆動回路130では、トランジスタQ19Aが出力端子OUTを充電することで当該出力端子OUTの電圧レベルが上昇すると、その電圧上昇がノードN10A(トランジスタQ19Aのゲート)にフィードバックされるブートストラップ効果が得られる。それによりノードN10Aの電圧レベルが上昇することで、トランジスタQ19Aはその電流駆動力は高くなり、また非飽和動作する。従って、出力端子OUTは高速に充電されて電圧VHのLレベルになる。   Thus, in the output drive circuit 130, when the transistor Q19A charges the output terminal OUT to increase the voltage level of the output terminal OUT, the voltage increase is fed back to the node N10A (the gate of the transistor Q19A). Is obtained. As a result, the voltage level of the node N10A rises, so that the transistor Q19A has a high current driving capability and performs a non-saturated operation. Therefore, the output terminal OUT is charged at high speed and becomes the L level of the voltage VH.

なお、このときトランジスタQ15Aも非飽和動作するため、ノードN9Aの電圧レベルはVHになる。上記のように、トランジスタQ15AはノードN10Aが充電されたときにオンになり、トランジスタQ16Aは、その後にノードN8Aが放電されることでオフになる。つまりトランジスタQ16Aがオフするよりも先に、トランジスタQ15Aがオンになるので、その間はトランジスタQ15A,Q16Aを通して貫通電流が流れる。但し、トランジスタQ15A,Q16Aの電流駆動力を充分に小さくすれば、消費電流の増大は防止できる。   Note that at this time, the transistor Q15A also performs non-saturated operation, so that the voltage level of the node N9A becomes VH. As described above, the transistor Q15A is turned on when the node N10A is charged, and the transistor Q16A is turned off when the node N8A is subsequently discharged. That is, since the transistor Q15A is turned on before the transistor Q16A is turned off, a through current flows through the transistors Q15A and Q16A during that time. However, an increase in current consumption can be prevented if the current driving capability of the transistors Q15A and Q16A is made sufficiently small.

またその貫通電流が生じる期間は、トランジスタQ15Aと共にトランジスタQ19Aがオンしてから出力信号OUTが充電されてHレベルになるまでの短い期間に過ぎない。トランジスタQ19Aの電流駆動力が大きいほどその期間を短くでき、当該貫通電流による消費電流を小さくできる。特に出力端子OUTにかかる負荷容量が大きい場合には、出力端子OUTの充電に時間がかかるのを防止するために、トランジスタQ19Aの電流駆動力を充分大きく設定しておくことが望ましい。出力駆動回路130はレシオレス型の回路であり、定常状態では貫通電流が生じないので、トランジスタQ19Aの電流駆動力を大きく設定しても定常状態における消費電力の増大は伴わない。   The period in which the through current is generated is only a short period from when the transistor Q19A is turned on together with the transistor Q15A until the output signal OUT is charged and becomes H level. The larger the current driving capability of the transistor Q19A, the shorter the period, and the smaller the current consumed by the through current. In particular, when the load capacity applied to the output terminal OUT is large, it is desirable to set the current driving capability of the transistor Q19A sufficiently large in order to prevent the output terminal OUT from being charged for a long time. The output drive circuit 130 is a ratioless circuit, and no through current is generated in the steady state. Therefore, even if the current drive capability of the transistor Q19A is set large, the power consumption in the steady state is not increased.

再び図26および図27を参照し、入力信号INSが、Hレベル(VDD)からLレベル(GND)に低下すると、入力段回路100のノードN1AはLレベル(−VL)になり、応じてトランジスタQ4AがオフになってノードN4Aが充電される。このとき容量素子C3Aによるブートストラップ動作が行われ(詳細は実施の形態7における図16の回路の説明を参照)、ノードN4Aは電圧VHのHレベルになる。   Referring to FIGS. 26 and 27 again, when the input signal INS falls from the H level (VDD) to the L level (GND), the node N1A of the input stage circuit 100 becomes the L level (−VL), and accordingly the transistor Q4A is turned off and node N4A is charged. At this time, a bootstrap operation is performed by the capacitive element C3A (refer to the description of the circuit of FIG. 16 in Embodiment 7 for details), and the node N4A becomes the H level of the voltage VH.

このノードN1A,N4Aの電圧レベルの上昇により、プッシュプル回路110では、トランジスタQ9Aがオフ、トランジスタQ8Aがオンになるので、ノードN5Aは充電されてHレベル(VH−Vthn)になる。このときトランジスタQ8Aがオンするよりも先にトランジスタQ9Aがオフになるので、トランジスタQ8A,Q9Aを通しての貫通電流は生じない。   As the voltage levels at the nodes N1A and N4A increase, the transistor Q9A is turned off and the transistor Q8A is turned on in the push-pull circuit 110, so that the node N5A is charged and becomes H level (VH−Vthn). At this time, since the transistor Q9A is turned off before the transistor Q8A is turned on, no through current flows through the transistors Q8A and Q9A.

プッシュプル回路110の出力ノードN5AがHレベルになると、ブートストラップ型駆動回路120では、トランジスタQ12Aがオンし、ノードN7Aは放電されてLレベル(−VL)になる。   When the output node N5A of the push-pull circuit 110 becomes H level, in the bootstrap type driving circuit 120, the transistor Q12A is turned on, and the node N7A is discharged to L level (−VL).

出力駆動回路130では、ノードN5AがHレベルになったことによりトランジスタQ18A,Q20Aがオンし、またノードN7AがLレベルになったことによりトランジスタQ17Aがオフになる。よってノードN10Aおよび出力信号OUTが放電される。ノードN10AがLレベルになるときトランジスタQ19A,Q15Aはオフになるので、出力信号OUTSは電圧−VLのLレベルになる。   In the output drive circuit 130, the transistors Q18A and Q20A are turned on when the node N5A becomes H level, and the transistor Q17A is turned off when the node N7A becomes L level. Therefore, the node N10A and the output signal OUT are discharged. Since the transistors Q19A and Q15A are turned off when the node N10A becomes L level, the output signal OUTS becomes L level of the voltage −VL.

また入力段回路100の出力ノードN4AがHレベルになったときトランジスタQ13Aはオンしているので、出力端子OUTがLレベルになったことでトランジスタQ14Aがオフになると、ノードN8Aが充電されて電圧VH−VthnのHレベルになる。応じてトランジスタQ16Aがオンし、ノードN9Aは電圧−VLのLレベルになる。   Since the transistor Q13A is turned on when the output node N4A of the input stage circuit 100 becomes H level, when the transistor Q14A is turned off because the output terminal OUT becomes L level, the node N8A is charged and voltage It becomes H level of VH-Vthn. Responsively, transistor Q16A is turned on, and node N9A is at the L level of voltage -VL.

このノードN8Aの充電の際には、トランジスタQ14Aがオフより先にトランジスタQ13Aがオンしているため、トランジスタQ13AがオンしてトランジスタQ14Aがオフするまでの間は、トランジスタQ13A,Q14Aを通して貫通電流が流れる。しかし出力信号OUTは高速で放電されてLレベル(−VL)になるため、その期間はごく短期間であり貫通電流の電流量は僅かである。またノードN9Aの放電に際しては、トランジスタQ16Aがオンするより先にトランジスタQ15Aがオフになるので、トランジスタQ15A,Q16Aを通しての貫通電流は生じない。   When the node N8A is charged, the transistor Q13A is turned on before the transistor Q14A is turned off. Therefore, the through-current flows through the transistors Q13A and Q14A until the transistor Q13A is turned on and the transistor Q14A is turned off. Flowing. However, since the output signal OUT is discharged at high speed and becomes L level (−VL), the period is very short and the amount of through current is very small. Further, when discharging the node N9A, the transistor Q15A is turned off before the transistor Q16A is turned on, so that no through current flows through the transistors Q15A and Q16A.

以上の動作により、レベル変換回路は上記の初期状態に戻る。その後は、入力信号INSのレベル変化に応じて、上で説明した動作が繰り返される。   With the above operation, the level conversion circuit returns to the initial state. Thereafter, the operation described above is repeated according to the level change of the input signal INS.

なお定常状態においては、この出力駆動回路130においてハイ側電源線102からロー側電源線104への貫通電流の経路は存在しない。そのためトランジスタQ19A,Q20Aの駆動能力を大きく設定することができ、そうすることで出力端子OUTの出力負荷容量が大きい場合でも、高速に出力端子OUTを充放電して出力信号OUTSのレベルを高速に変化させることができる。   In a steady state, there is no through current path from the high-side power supply line 102 to the low-side power supply line 104 in the output drive circuit 130. Therefore, the driving capability of the transistors Q19A and Q20A can be set large, and even when the output load capacity of the output terminal OUT is large, the output terminal OUT is charged and discharged at high speed and the level of the output signal OUTS is increased. Can be changed.

また入力段回路100およびブートストラップ型駆動回路120は、出力電圧がトランジスタのオン抵抗比で定まるレシオ型回路であるので、ノードN4A,N7AがLレベルになる間にそれぞれトランジスタQ1A,Q4AおよびトランジスタQ11A,Q12Aを通して貫通電流が流れる。しかしノードN4A,N7Aの電圧レベルは互いに相補的に変化するため、入力段回路100およびブートストラップ型駆動回路120の貫通電流は同時に流れることはなく、入力信号INSの電圧レベルに応じて片方ずつ流れる。つまり直流的な消費電力としては、1つのブートストラップ型負荷回路を有するレベル変換回路の消費電力と同程度である。   Since the input stage circuit 100 and the bootstrap type driving circuit 120 are ratio type circuits in which the output voltage is determined by the on-resistance ratio of the transistors, the transistors Q1A, Q4A and Q11A are respectively output while the nodes N4A, N7A are at the L level. Through current flows through Q12A. However, since the voltage levels of the nodes N4A and N7A change complementarily, the through currents of the input stage circuit 100 and the bootstrap type drive circuit 120 do not flow simultaneously, but flow one by one according to the voltage level of the input signal INS. . That is, the DC power consumption is about the same as the power consumption of the level conversion circuit having one bootstrap type load circuit.

以上のように実施の形態9のレベル変換回路においては、入力段回路100(図16のレベル変換回路)によってレベル変換された信号(ノードN4Aの電圧レベル)に基づいて、定常状態での貫通電流が生じないレシオレス型のブートストラップ回路である出力駆動回路130により出力信号OUTSが出力される。入力段回路100はレシオ型回路であるので、貫通電流を抑制するために駆動能力に制限が加わるが、出力駆動回路130ではその制限がないため駆動能力を高く設定することができる。よって、消費電流の増大を抑えつつ、出力端子OUTにかかる負荷容量が大きい場合でも出力信号OUTSの電圧レベルを高速に変化させることができる。   As described above, in the level conversion circuit according to the ninth embodiment, the through current in the steady state is based on the signal (voltage level of the node N4A) subjected to level conversion by the input stage circuit 100 (level conversion circuit in FIG. 16). An output signal OUTS is output by the output driving circuit 130 which is a ratioless type bootstrap circuit in which no occurrence occurs. Since the input stage circuit 100 is a ratio type circuit, the driving capability is limited in order to suppress the through current. However, since the output driving circuit 130 does not have the limitation, the driving capability can be set high. Therefore, it is possible to change the voltage level of the output signal OUTS at high speed even when the load capacitance applied to the output terminal OUT is large while suppressing an increase in current consumption.

[変更例1]
図25のレベル変換回路の変更例として、図27のようにトランジスタQ5Aのゲートをプッシュプル回路110の出力ノードN5Aに接続してもよい。図25の構成よりもトランジスタQ5Aのゲート容量分だけ入力段回路100の出力ノードN4Aの寄生容量が減少するので、ノードN4Aの立ち上がりが速くなるという効果が得られる。なお、入力段回路100の貫通電流を抑えるために駆動能力が制限されるトランジスタQ1Aと異なり、貫通電流の生じないプッシュプル回路110のトランジスタQ8Aは駆動能力が高く設定されるので、ノードN5Aの寄生容量がトランジスタQ5Aのゲート容量分だけ増加したとしてもノードN5Aの電圧レベルの立ち上がり速度の低下は伴わない。
[Modification 1]
As a modification of the level conversion circuit of FIG. 25, the gate of the transistor Q5A may be connected to the output node N5A of the push-pull circuit 110 as shown in FIG. Since the parasitic capacitance of the output node N4A of the input stage circuit 100 is reduced by the gate capacitance of the transistor Q5A than in the configuration of FIG. 25, the effect that the rise of the node N4A is accelerated is obtained. Note that, unlike the transistor Q1A in which the driving capability is limited in order to suppress the through current of the input stage circuit 100, the transistor Q8A of the push-pull circuit 110 in which no through current is generated has a high driving capability. Even if the capacitance is increased by the gate capacitance of transistor Q5A, the rising speed of the voltage level of node N5A is not reduced.

[変更例2]
図25のレベル変換回路では、入力段回路100として図16の回路を用いた例を示したが、それに替えて図20あるいは図22の回路を用いてもよい。図28には、入力段回路100として図22の回路を用いた変更例を示している。
[Modification 2]
In the level conversion circuit of FIG. 25, the example of using the circuit of FIG. 16 as the input stage circuit 100 is shown, but the circuit of FIG. 20 or FIG. 22 may be used instead. FIG. 28 shows a modified example using the circuit of FIG. 22 as the input stage circuit 100.

[変更例3]
図25、図27および図28においてはN型トランジスタを用いて構成したレベル変換回路の例を示したが、実施の形態2などで示したように、それらと同様のレベル変換回路をP型トランジスタを用いて構成することも可能である。図示は省略するが、図25、図27および図28の回路構成に対し、N型トランジスタに代えてP型トランジスタを用い、電源電圧の極性を逆にし(図25、図27および図28に示す電源線102にロー側電源電圧VLWを供給し、同じく電源線104に電圧VHGを供給する)、また各信号の電圧極性を逆に(活性レベルをLレベル、非活性レベルをHレベルにする)すればよい。
[Modification 3]
25, 27, and 28 show examples of level conversion circuits configured using N-type transistors. As shown in the second embodiment, the same level conversion circuits as those of P-type transistors are used. It is also possible to configure using Although not shown, P-type transistors are used instead of N-type transistors in the circuit configurations of FIGS. 25, 27, and 28, and the polarity of the power supply voltage is reversed (shown in FIGS. 25, 27, and 28). The low-side power supply voltage VLW is supplied to the power supply line 102 and the voltage VHG is also supplied to the power supply line 104), and the voltage polarity of each signal is reversed (the active level is set to L level and the inactive level is set to H level) do it.

<実施の形態10>
上記のように実施の形態9のレベル変換回路によれば、消費電流の増大を抑えつつ、出力端子OUTにかかる負荷容量が大きい場合でも出力信号OUTSの電圧レベルを高速に変化させることが可能である。
<Embodiment 10>
As described above, according to the level conversion circuit of the ninth embodiment, it is possible to change the voltage level of the output signal OUTS at high speed even when the load capacitance applied to the output terminal OUT is large while suppressing an increase in current consumption. is there.

実施の形態10では、実施の形態9のレベル変換回路を液晶表示装置に提供した例を示す。液晶表示装置のゲート線は、液晶画素のトランジスタのゲートが接続しているため大きな容量負荷となる。そのためそれを駆動する回路(ゲート線駆動回路)に信号を供給するレベル変換回路としては駆動能力の高いものが望まれ、実施の形態9のレベル変換回路はそれに適したものと言える。   The tenth embodiment shows an example in which the level conversion circuit of the ninth embodiment is provided for a liquid crystal display device. The gate line of the liquid crystal display device becomes a large capacitive load because the gate of the transistor of the liquid crystal pixel is connected. Therefore, a level conversion circuit for supplying a signal to a circuit (gate line driving circuit) for driving the circuit is desired to have a high driving capability, and the level conversion circuit of the ninth embodiment can be said to be suitable for it.

図29は、実施の形態10に係る液晶表示装置10の構成例を示すブロック図である。ここでは容量結合駆動技術を用いた表示装置を例に示す。当該表示装置は、画素の画素電極と容量結合した容量線を有し、その容量線に所定の振幅の信号(容量線駆動信号)を供給することで、画素電極に書き込まれた表示データ信号のレベルを調整することができる。   FIG. 29 is a block diagram illustrating a configuration example of the liquid crystal display device 10 according to the tenth embodiment. Here, a display device using capacitive coupling driving technology is shown as an example. The display device includes a capacitor line that is capacitively coupled to the pixel electrode of the pixel, and supplies a signal having a predetermined amplitude (capacitor line drive signal) to the capacitor line, thereby displaying a display data signal written to the pixel electrode. The level can be adjusted.

例えば正極性(+)の表示信号が書き込まれた画素電極の電位を上昇(正方向に変化)させ、また負極性(−)の表示信号が書き込まれた画素電極の電位を下降(負方向に変化)させることで、表示信号を増幅することができる。その結果、データ線(ソース線)に供給する表示信号の振幅を小さくすることができ、データ線で消費される電力を低減させることができる。また表示信号の振幅が小さくなることで、走査線(ゲート線)の駆動信号の振幅も小さくすることができる。   For example, the potential of the pixel electrode to which the positive polarity (+) display signal is written is increased (changes in the positive direction), and the potential of the pixel electrode to which the negative polarity (−) display signal is written is decreased (in the negative direction). Display signal can be amplified. As a result, the amplitude of the display signal supplied to the data line (source line) can be reduced, and the power consumed by the data line can be reduced. In addition, since the amplitude of the display signal is reduced, the amplitude of the drive signal for the scanning line (gate line) can also be reduced.

図29に示すように、表示装置10は、液晶アレイ部15、ゲート線駆動回路(広義には走査線駆動回路)11、駆動制御回路13およびレベル変換回路14を備えている。液晶アレイ部15は、行列状に配設された複数の画素25から成り、画素の行(画素ライン)の各々に対応してそれぞれゲート線GL1,GL2,…,GLm(総称「ゲート線GL」)が配設され、また、画素の列(画素列)の各々に対応してそれぞれデータ線DL1,DL2,…(総称「データ線DL」)が配設される。つまり画素25は、互いに平行して配設された複数のゲート線(広義には走査線)GLと、それに直交するように配設された複数のデータ線データ線DL各交点の近傍にそれぞれ設けられる。また容量結合駆動を行うための容量線CCL1,CCL2,…,CCLm(総称「容量線CCL」)は、ゲート線GL1,GL2,…,GLmのそれぞれに沿うように設けられる。 As shown in FIG. 29, the display device 10 includes a liquid crystal array unit 15, a gate line drive circuit (scanning line drive circuit in a broad sense) 11, a drive control circuit 13, and a level conversion circuit 14. The liquid crystal array unit 15 is composed of a plurality of pixels 25 arranged in a matrix, and gate lines GL 1 , GL 2 ,... GL m (generic name “gate” corresponding to each row of pixels (pixel line). Line GL "), and data lines DL 1 , DL 2 ,... (Generic name“ data line DL ”) are provided corresponding to each pixel column (pixel column). In other words, the pixels 25 are provided in the vicinity of intersections of a plurality of gate lines (scanning lines in a broad sense) GL arranged in parallel to each other and a plurality of data lines data lines DL arranged so as to be orthogonal thereto. It is done. The capacitor line CCL 1, CCL 2 for performing capacitive coupling drive, ..., CCL m (collectively, "capacitance line CCL"), the gate lines GL 1, GL 2, ..., are provided along the respective GL m .

なお図29では、第1行、第2行および最終行のゲート線GL1,GL2,GLm、それらに対応して設けられた容量線CCL1,CCL2,CCLm、第1列および第2列のデータ線DL1、DL2、並びにそれらの交点に配設された6つの画素25を代表的に示している。 In FIG. 29, the gate lines GL 1 , GL 2 , GL m of the first row, the second row, and the last row, the capacitance lines CCL 1 , CCL 2 , CCL m , the first column, The data lines DL 1 and DL 2 in the second column and the six pixels 25 arranged at the intersections are representatively shown.

ゲート線GL1,GL2,…,GLmは、ゲート線駆動回路11が生成するゲート線駆動信号G1,G2,…,Gm(総称「ゲート線駆動信号G」)によってそれぞれ駆動される。またデータ線DL1,DL2,…,DLrには、駆動制御回路13から表示データ信号D1,D2,…,Dr(総称「表示データ信号D」)がそれぞれ供給される。即ち、液晶アレイ部15を構成する画素25の各々は、ゲート線駆動回路11が生成するゲート線GLによって駆動され、駆動制御回路13からの表示データ信号Dに応じた表示を行う。 The gate lines GL 1 , GL 2 ,..., GL m are respectively driven by gate line drive signals G 1 , G 2 ,..., G m (generic name “gate line drive signal G”) generated by the gate line drive circuit 11. The The data lines DL 1, DL 2, ..., the DL r, viewed from the drive control circuit 13 the data signals D 1, D 2, ..., D r ( collectively, "display data signal D") are supplied. That is, each of the pixels 25 constituting the liquid crystal array unit 15 is driven by the gate line GL generated by the gate line driving circuit 11 and performs display according to the display data signal D from the drive control circuit 13.

各画素25は、ガラスあるいは樹脂等の絶縁基板上に形成されており、表示素子として液晶素子28が用いられている。また画素25が備える画素トランジスタ26(広義には能動素子)は、N型トランジスタが用いられている。   Each pixel 25 is formed on an insulating substrate such as glass or resin, and a liquid crystal element 28 is used as a display element. An N-type transistor is used as the pixel transistor 26 (active element in a broad sense) included in the pixel 25.

ゲート線GLには画素トランジスタ26のゲートが接続され、データ線DLには当該画素トランジスタ26のドレインが接続される。また画素トランジスタ26のソースは、画素電極Npに接続される。画素電極Npには保持容量素子27および液晶素子28が接続される。保持容量素子27は、画素電極Npと当該画素に対応する容量線CCLとの間に接続される。液晶素子28は、画素電極Npと共通電極(コモン電極)Ncとの間に接続される。   The gate of the pixel transistor 26 is connected to the gate line GL, and the drain of the pixel transistor 26 is connected to the data line DL. The source of the pixel transistor 26 is connected to the pixel electrode Np. A storage capacitor element 27 and a liquid crystal element 28 are connected to the pixel electrode Np. The storage capacitor element 27 is connected between the pixel electrode Np and the capacitor line CCL corresponding to the pixel. The liquid crystal element 28 is connected between the pixel electrode Np and a common electrode (common electrode) Nc.

画素25では、対応するゲート線GLを駆動するゲート線駆動信号Gが活性レベル(Hレベル)になると画素トランジスタ26がオンし、そのときデータ線DLに供給されている表示データ信号Dの電圧が保持容量素子27に保持される。この保持容量素子27に保持されたデータ(電圧)に応じて液晶素子28中の液晶の配向性が変化し、当該画素の表示輝度が変化する。   In the pixel 25, when the gate line drive signal G for driving the corresponding gate line GL becomes the active level (H level), the pixel transistor 26 is turned on, and the voltage of the display data signal D supplied to the data line DL at that time is It is held in the holding capacitor element 27. The orientation of the liquid crystal in the liquid crystal element 28 changes according to the data (voltage) held in the holding capacitor element 27, and the display luminance of the pixel changes.

駆動制御回路13は、単結晶シリコン基板を用いて形成された単一あるいは複数のLSIから構成される。駆動制御回路13は、画素25に書き込む表示データ信号D1,D2,D3,…をデータ線DL1,DL2,DL3,…に出力するソースドライバ回路(データ信号出力回路)、ゲート線駆動回路11および容量線駆動回路12を動作させるのに必要な駆動制御信号(スタート信号st、クロック信号clk,/clkおよび極性制御信号vfr,/vfr)の生成回路、電源電圧(電圧VH,VL,VCCH,VCCL)を生成する電源回路などで構成される。 The drive control circuit 13 is composed of a single or a plurality of LSIs formed using a single crystal silicon substrate. The drive control circuit 13 is a source driver circuit (data signal output circuit) that outputs display data signals D 1 , D 2 , D 3 ,... To be written to the pixels 25 to the data lines DL 1 , DL 2 , DL 3 ,. A circuit for generating drive control signals (start signal st, clock signals clk, / clk and polarity control signals vfr, / vfr) necessary for operating the line drive circuit 11 and the capacitor line drive circuit 12, and a power supply voltage (voltage VH, VL, VCCH, VCCL) and the like.

また表示装置10は、本発明に係るレベル変換回路14を備えている。レベル変換回路14は、駆動制御回路13が生成した各駆動制御信号のレベルをシフトさせて、ゲート線駆動回路11を駆動するのに適した電圧レベルの信号(スタート信号STおよびクロック信号CLK,/CLK)に変換するものである。当該レベル変換回路14は、実施の形態9のレベル変換回路(図25の回路)を複数個用いて構成されており、その各々は画素25と同じ絶縁基板上に形成されたN型トランジスタを用いて構成されている。   Further, the display device 10 includes a level conversion circuit 14 according to the present invention. The level conversion circuit 14 shifts the level of each drive control signal generated by the drive control circuit 13 to voltage level signals suitable for driving the gate line drive circuit 11 (start signal ST and clock signals CLK, / CLK). The level conversion circuit 14 is configured by using a plurality of level conversion circuits of the ninth embodiment (the circuit of FIG. 25), each of which uses an N-type transistor formed on the same insulating substrate as the pixel 25. Configured.

ここでは、駆動制御回路13が生成する各駆動制御信号はHレベルが電圧VDD、Lレベルが基準電圧GNDの信号であり、レベル変換回路14が生成するゲート線駆動回路11を駆動するのに適した電圧レベルの信号は、Hレベルが電圧VH、Lレベルが電圧−VLの信号であるとする。   Here, each drive control signal generated by the drive control circuit 13 is a signal whose H level is the voltage VDD and L level is the reference voltage GND, and is suitable for driving the gate line drive circuit 11 generated by the level conversion circuit 14. The signal having the voltage level is assumed to be a signal having the H level at the voltage VH and the L level at the voltage −VL.

駆動制御回路13が生成する各駆動制御信号には、スタート信号st、クロック信号clk,/clkおよび極性制御信号vfr,/vfrが含まれている。スタート信号stは、画像信号の各フレームの開始に対応したタイミングで活性化されるパルス信号である。クロック信号clk,/clkは、互いに相補な(活性期間が重ならない)信号であり、ゲート線駆動回路11の動作タイミングはこれによって規定される。極性制御信号vfr,/vfrは、1フレーム毎にレベルが反転する互いに相補な信号であり、容量線駆動回路12の動作タイミングを規定するものである。詳細は後述するが、この極性制御信号vfr,/vfrは、各画素25の画素電極Npの電圧レベルの極性(当該画素25に書き込まれた表示データ信号Dの極性)の切り換わりに応じた動作を容量線駆動回路12に行わせるための制御信号として用いられる。   Each drive control signal generated by the drive control circuit 13 includes a start signal st, clock signals clk, / clk, and polarity control signals vfr, / vfr. The start signal st is a pulse signal that is activated at a timing corresponding to the start of each frame of the image signal. The clock signals clk, / clk are complementary signals (the active periods do not overlap), and the operation timing of the gate line driving circuit 11 is defined thereby. The polarity control signals vfr, / vfr are complementary signals whose levels are inverted every frame, and define the operation timing of the capacitor line driving circuit 12. Although details will be described later, the polarity control signals vfr, / vfr are operations corresponding to switching of the polarity of the voltage level of the pixel electrode Np of each pixel 25 (the polarity of the display data signal D written to the pixel 25). Is used as a control signal for causing the capacitor line driving circuit 12 to perform the above.

レベル変換回路14は、それらの信号をそれぞれHレベルが電圧VH、Lレベルが電圧−VLの、スタート信号ST、クロック信号CLK,/CLKおよび極性制御信号VFR,/VFRに変換する。即ちレベル変換回路14においては、図25と同じように、ハイ側電源ノードS4には電圧VH、ロー側電源ノードS3には電圧−VLが供給されることになる。本実施の形態では、電圧VHおよび電圧−VLは駆動制御回路13により生成されている。   The level conversion circuit 14 converts these signals into a start signal ST, clock signals CLK and / CLK, and polarity control signals VFR and / VFR, each having an H level voltage VH and an L level voltage −VL. That is, in the level conversion circuit 14, as in FIG. 25, the voltage VH is supplied to the high-side power supply node S4, and the voltage −VL is supplied to the low-side power supply node S3. In the present embodiment, the voltage VH and the voltage −VL are generated by the drive control circuit 13.

液晶アレイ部15の画素マトリクスをゲート線駆動回路11で駆動する場合、スタート信号ST(スタート信号st)は、ゲート線GLの走査を開始するタイミングで活性化される。ゲート線駆動回路11は、スタート信号STの活性化を切っ掛けにして、クロック信号CLK,/CLKの活性化タイミングに同期してゲート線駆動信号G1,G2,G3,…をこの順に活性化させる。 When the pixel matrix of the liquid crystal array unit 15 is driven by the gate line driving circuit 11, the start signal ST (start signal st) is activated at the timing at which scanning of the gate line GL is started. The gate line driving circuit 11 activates the start signal ST and activates the gate line driving signals G 1 , G 2 , G 3 ,... In this order in synchronization with the activation timing of the clock signals CLK, / CLK. Make it.

図30は、レベル変換回路14を通して駆動制御回路13が出力する駆動制御信号とゲート線駆動回路11の動作との関係を示すタイミング図である。図30に示すように、クロック信号CLK,/CLKの各々は、表示装置10の2水平期間(2H)の周期をもって活性化されるパルス信号であり、両者は互いに1水平期間(1H)だけ位相がずらされている。即ち、この2つのクロック信号CLK,/CLKは、1水平期間位相がずれた2相クロックを構成している。   FIG. 30 is a timing chart showing the relationship between the drive control signal output from the drive control circuit 13 through the level conversion circuit 14 and the operation of the gate line drive circuit 11. As shown in FIG. 30, each of the clock signals CLK and / CLK is a pulse signal that is activated with a period of two horizontal periods (2H) of the display device 10, and both are in phase with each other by one horizontal period (1H). Is shifted. That is, the two clock signals CLK and / CLK constitute a two-phase clock that is shifted in phase by one horizontal period.

スタート信号ST(スタート信号st)は、フレーム期間の開始に対応した時刻t0に活性化される。当該スタート信号STはその直後の時刻t1で非活性化され、次のフレーム期間まで非活性状態に維持される。時刻t0から1水平期間(1H)遅れた時刻t2ではクロック信号CLK(クロック信号clk)が活性化され、さらに時刻t2から1水平期間(1H)遅れた時刻t4ではクロック信号/CLK(クロック信号/clk)が活性化される。以降、1水平期間ごとにクロック信号CLK,/CLKが交互に活性化される。 The start signal ST (start signal st) is activated at time t 0 corresponding to the start of the frame period. The start signal ST is inactivated at time t 1 immediately after that, and is maintained in an inactive state until the next frame period. At time t 2 delayed by one horizontal period (1H) from time t 0 , the clock signal CLK (clock signal clk) is activated, and at time t 4 delayed by one horizontal period (1H) from time t 2 , the clock signal / CLK (Clock signal / clk) is activated. Thereafter, the clock signals CLK and / CLK are alternately activated every horizontal period.

ゲート線駆動回路11は、縦続接続した複数のシフトレジスタ(多段のシフトレジスタ)から構成されており、その各段からそれぞれゲート線駆動信号G1,G2,G3,…が出力される(以下、多段のシフトレジスタの各段を「単位シフトレジスタ」と称す)。スタート信号STは、第1段目の単位シフトレジスタに入力される。その信号は、クロック信号CLK,/CLKに同期して時間的にシフトされながら、第1段目から後段へ向けて順番に伝達される。その結果、ゲート線駆動回路11からは、クロック信号CLK,/CLKに同期したタイミングで、ゲート線駆動信号G1,G2,G3,…がこの順に出力される。それにより、ゲート線GL1,GL2,GL3,…がこの順で活性化される動作が1水平期間ごとに繰り返し行われる。 The gate line drive circuit 11 is composed of a plurality of cascade-connected shift registers (multi-stage shift registers), and gate line drive signals G 1 , G 2 , G 3 ,. Hereinafter, each stage of the multistage shift register is referred to as a “unit shift register”). The start signal ST is input to the first stage unit shift register. The signals are sequentially transmitted from the first stage to the subsequent stage while being temporally shifted in synchronization with the clock signals CLK and / CLK. As a result, gate line drive signals G 1 , G 2 , G 3 ,... Are output in this order from the gate line drive circuit 11 at a timing synchronized with the clock signals CLK, / CLK. As a result, the operation of activating the gate lines GL 1 , GL 2 , GL 3 ,... In this order is repeated every horizontal period.

本実施の形態では、図29如く、ゲート線駆動回路11には、最後段である第m段目の単位シフトレジスタ(不図示)に続けてさらに2段の単位シフトレジスタSRm+1,SRm+2が設けられている。これら単位シフトレジスタSRm+1,SRm+2は、ゲート線GLを駆動しないので、以下では「ダミーシフトレジスタ」と称する。ダミーシフトレジスタSRm+1,SRm+2の出力信号Gm+1,Gm+2はゲート線GLを駆動しないが、通常のゲート線駆動信号G1〜Gmと同質の信号であるので、それらを「駆動信号」と称することとする。 In the present embodiment, as shown in FIG. 29, the gate line driving circuit 11 includes, in addition to the m-th unit shift register (not shown) as the last stage, two-stage unit shift registers SR m + 1 , SR. m + 2 is provided. Since these unit shift registers SR m + 1 and SR m + 2 do not drive the gate line GL, they are hereinafter referred to as “dummy shift registers”. The output signals G m + 1 and G m + 2 of the dummy shift registers SR m + 1 and SR m + 2 do not drive the gate line GL, but are the same quality as the normal gate line driving signals G 1 to G m. Therefore, they are referred to as “driving signals”.

ゲート線駆動回路11(多段のシフトレジスタ)を構成する単位シフトレジスタとしては、例えば特開2004−103226号公報の図7に開示されたものを使用することができる。この単位シフトレジスタSRは、全て同一導電型のトランジスタにより構成されており、2相のクロック信号を用いて駆動することができる。   As the unit shift register constituting the gate line driving circuit 11 (multistage shift register), for example, the one disclosed in FIG. 7 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-103226 can be used. The unit shift registers SR are all composed of transistors of the same conductivity type, and can be driven using a two-phase clock signal.

本実施の形態では、2相のクロック信号CLK,/CLKにより駆動されるシフトレジスタによってゲート線駆動回路11が構成されていると仮定して説明するが、ゲート線駆動回路11を駆動させるのに必要なクロック信号の相数はそれを構成するシフトレジスタの回路構成に依存する。   In the present embodiment, description will be made assuming that the gate line driving circuit 11 is configured by a shift register driven by two-phase clock signals CLK and / CLK. The required number of phases of the clock signal depends on the circuit configuration of the shift register constituting the clock signal.

上記のように、極性制御信号VFR,/VFR(極性制御信号vfr,/vfr)は、画像信号の1フレーム期間ごとに反転する信号である。この極性制御信号VFR,/VFRは、共に容量線駆動回路12に入力される。容量線駆動回路12は、容量線CCL1〜CCLmを駆動する容量線駆動信号CC1〜CCm(総称「容量線駆動信号CC」)を生成する回路である。容量線駆動回路12において極性制御信号VFR,/VFRは、当該容量線駆動信号CCの極性を表示データ信号Dの極性の変化に応じて切り替えるための制御信号として使用される。 As described above, the polarity control signals VFR and / VFR (polarity control signals vfr and / vfr) are signals that are inverted every frame period of the image signal. The polarity control signals VFR and / VFR are both input to the capacitor line driving circuit 12. The capacity line drive circuit 12 is a circuit that generates capacity line drive signals CC 1 to CC m (generally “capacitance line drive signal CC”) for driving the capacity lines CCL 1 to CCL m . In the capacitor line drive circuit 12, the polarity control signals VFR and / VFR are used as control signals for switching the polarity of the capacitor line drive signal CC in accordance with the change in the polarity of the display data signal D.

以下、本発明者が考案した容量線駆動回路12について説明する。容量線CCLを用いた容量結合駆動方式には、ゲート線GL毎に表示データ信号Dの極性を反転させるゲートライン反転駆動方式と、画素25毎(データ線DL毎)に表示データ信号Dの極性を反転させるドット反転駆動方式とがあるが、本実施の形態ではゲートライン反転駆動方式に用いられる容量線駆動回路12の構成について説明する。   Hereinafter, the capacitive line driving circuit 12 devised by the present inventor will be described. The capacitive coupling driving method using the capacitor line CCL includes a gate line inversion driving method for inverting the polarity of the display data signal D for each gate line GL, and a polarity of the display data signal D for each pixel 25 (for each data line DL). In this embodiment, the structure of the capacitor line driving circuit 12 used in the gate line inversion driving method will be described.

図31および図32は、容量線駆動回路12の構成を説明するための回路図である。容量線駆動回路12は、容量線CCLのそれぞれを駆動する複数の単位回路から成っている。図31は奇数番目の画素ライン(奇数行)に接続する容量線CCLを駆動する単位回路であり、図32は偶数番目の画素ライン(偶数行)に接続する容量線CCLを駆動する単位回路である。   FIG. 31 and FIG. 32 are circuit diagrams for explaining the configuration of the capacitor line driving circuit 12. The capacitance line drive circuit 12 is composed of a plurality of unit circuits that drive each of the capacitance lines CCL. FIG. 31 shows a unit circuit for driving the capacitor line CCL connected to the odd-numbered pixel line (odd row), and FIG. 32 shows a unit circuit for driving the capacitor line CCL connected to the even-numbered pixel line (even row). is there.

図29に示したように、容量線駆動回路12は、ゲート線駆動信号G1〜Gm並びに駆動信号Gm+1,Gm+2、クロック信号CLK,/CLK、極性制御信号VFR,/VFRが入力され、それらの信号に基づいて容量線CCLを駆動するための容量線駆動信号CC1〜CCmを生成する。また容量線駆動回路12に供給される電源電圧としては、ハイ側電源電圧VHおよびロー側電源電圧−VLの他に、容量線駆動信号CCのHレベル、Lレベルをそれぞれ規定する電圧VCCH,VCCLが供給される。 As shown in FIG. 29, the capacitor line driving circuit 12 includes the gate line driving signals G 1 to G m and the driving signals G m + 1 and G m + 2 , clock signals CLK and / CLK, and polarity control signals VFR and / FR. The VFR is input, and capacitive line drive signals CC 1 to CC m for driving the capacitive line CCL are generated based on these signals. In addition to the high-side power supply voltage VH and the low-side power supply voltage −VL, the power supply voltages supplied to the capacitor line drive circuit 12 include voltages VCCH and VCCL that respectively define the H level and L level of the capacitor line drive signal CC. Is supplied.

以下では、奇数行のゲート線駆動信号(G1,G3,…,Gn+2,…)はクロック信号CLKに同期して活性化し、偶数行のゲート線駆動信号(G2,G4,…,Gn+3,…)はクロック信号/CLKに同期して活性化するものと仮定する(nは奇数)。そして図31及び図32の如く、奇数行の単位回路のクロック端子CK100にはクロック信号/CLKが入力され、偶数行の単位回路のクロック端子CK100にはクロック信号CLKが入力されているものとして説明する。 In the following, the odd-numbered gate line drive signals (G 1 , G 3 ,..., G n + 2 ,...) Are activated in synchronization with the clock signal CLK, and the even-numbered gate line drive signals (G 2 , G 4). ,..., G n + 3 ,...) Are assumed to be activated in synchronization with the clock signal / CLK (n is an odd number). 31 and 32, it is assumed that the clock signal / CLK is input to the clock terminals CK100 of the odd-numbered unit circuits and the clock signal CLK is input to the clock terminals CK100 of the even-numbered unit circuits. To do.

まず奇数行の単位回路について説明する。図31には、代表的に第n行目の単位回路が示されている。   First, the unit circuits in the odd rows will be described. FIG. 31 representatively shows a unit circuit in the nth row.

図31に示すように、当該単位回路は、同一導電型のトランジスタのみを用いて構成されており、容量線駆動信号CCnの極性を決定するための極性切換回路と、極性切換回路からの極性切換信号PC,/PCのレベルを保持し、それらのレベルを1フレーム間低インピーダンスで保持するためのレベル保持回路と、当該極性切換信号PC,/PCをより高い駆動能力を持つ容量線駆動信号CCnに変換して出力する出力回路とから成っている。ここでは図29の画素25と同様にN型トランジスタを用いて構成した例を示しているが、もちろんP型トランジスタを用いて構成することも可能である。 As shown in FIG. 31, the unit circuit is configured by using only transistors of the same conductivity type, a polarity switching circuit for determining the polarity of the capacitor line drive signal CC n, the polarity of the polarity switching circuit A level holding circuit for holding the levels of the switching signals PC and / PC and holding those levels with low impedance for one frame, and a capacitance line driving signal having a higher driving capability for the polarity switching signals PC and / PC It consists of an output circuit that converts it to CC n and outputs it. Here, an example is shown in which an N-type transistor is used in the same manner as the pixel 25 in FIG. 29, but it is of course possible to use a P-type transistor.

図31の如く当該単位回路の出力回路は、容量線駆動信号CCnの出力端子OUT100に、容量線駆動信号CCnのHレベルの電圧VCCHを供給するトランジスタQ109と、当該出力端子OUT100に、容量線駆動信号CCnのLレベルの電圧VCCLを供給するトランジスタQ110とを備えている。即ち、トランジスタQ109は、電圧VCCHが供給される電源端子S104と出力端子OUT100との間に接続し、トランジスタQ110は、電圧VCCLが供給される電源端子S103と出力端子OUT100との間に接続している。ここでトランジスタQ109のゲート、及びトランジスタQ110のゲートが接続するノードをそれぞれノードN101,N102と定義する。 The output circuit of the unit circuit as shown in FIG. 31, the output terminal OUT100 capacitance line drive signal CC n, the transistor Q109 supplies an H-level voltage VCCH capacitance line drive signal CC n, to the output terminal OUT100, capacity and a supplying transistor Q110 the L level voltage VCCL line drive signal CC n. That is, the transistor Q109 is connected between the power supply terminal S104 supplied with the voltage VCCH and the output terminal OUT100, and the transistor Q110 is connected between the power supply terminal S103 supplied with the voltage VCCL and the output terminal OUT100. Yes. Here, nodes connected to the gate of the transistor Q109 and the gate of the transistor Q110 are defined as nodes N101 and N102, respectively.

極性切換回路は、入力端子IN101に入力されるゲート線駆動信号Gn+2に応じて、ノードN101,N102にそれぞれ極性制御信号VFR,/VFRを供給するものである。即ち極性切換回路は、極性制御信号VFRが入力される入力端子IN102とノードN101との間に接続したトランジスタQ101と、極性制御信号/VFRが入力される入力端子IN103とノードN102との間に接続したトランジスタQ102とから成っており、それらトランジスタQ101,Q102のゲートは共に、ゲート線駆動信号Gn+2が入力される入力端子IN101に接続される。 The polarity switching circuit supplies polarity control signals VFR and / VFR to the nodes N101 and N102, respectively, according to the gate line driving signal G n + 2 input to the input terminal IN101. In other words, the polarity switching circuit is connected between the transistor Q101 connected between the input terminal IN102 to which the polarity control signal VFR is input and the node N101, and between the input terminal IN103 to which the polarity control signal / VFR is input and the node N102. The gates of the transistors Q101 and Q102 are both connected to an input terminal IN101 to which a gate line drive signal Gn + 2 is input.

ゲート線駆動信号Gn+2は、当該第n行の単位回路に対応するゲート線GLnの2つ後の行であるゲート線GLn+2を駆動する信号である。ここでは入力端子IN101に入力する信号として、容易に取得可能なゲート線駆動信号Gn+2を用いているが、それと同じタイミングで活性化し、且つ所定の電圧レベルを有する信号であれば他の信号を用いてもよい。 Gate line driving signal G n + 2 is a signal for driving the gate line GL n + 2 are two lines after the gate line GL n corresponding to the unit circuit in the n-th row. Here, an easily obtainable gate line drive signal G n + 2 is used as a signal input to the input terminal IN101. However, any other signal can be used as long as it is activated at the same timing and has a predetermined voltage level. A signal may be used.

トランジスタQ101を介してノードN101に供給される極性制御信号VFRに対応した信号が上記の極性切換信号PCとなり、トランジスタQ102を介してノードN102に供給される極性制御信号/VFRに対応した信号が上記の極性切換信号/PCとなる。極性制御信号VFR,/VFRは互いに相補な信号であるので、極性切換信号PC,/PCも互いに相補な信号となる。   A signal corresponding to the polarity control signal VFR supplied to the node N101 via the transistor Q101 becomes the polarity switching signal PC, and a signal corresponding to the polarity control signal / VFR supplied to the node N102 via the transistor Q102 Polarity switching signal / PC. Since the polarity control signals VFR and / VFR are complementary to each other, the polarity switching signals PC and / PC are also complementary to each other.

当該極性切換信号PC,/PCのレベルを保持するレベル保持回路は、原理的にはフリップフロップ(ラッチ)である。図31の如く、レベル保持回路は、6つのトランジスタQ103〜Q108と2つの容量素子C101,C102とから成っている。トランジスタQ103は、ノードN101とロー側電源電圧−VLが供給される電源端子S1との間に接続し、そのゲートはノードN102に接続される。トランジスタQ104は、ノードN102と電源端子S1との間に接続し、そのゲートはノードN101に接続される。   The level holding circuit for holding the levels of the polarity switching signals PC and / PC is in principle a flip-flop (latch). As shown in FIG. 31, the level holding circuit includes six transistors Q103 to Q108 and two capacitive elements C101 and C102. The transistor Q103 is connected between the node N101 and the power supply terminal S1 to which the low-side power supply voltage −VL is supplied, and the gate thereof is connected to the node N102. Transistor Q104 is connected between node N102 and power supply terminal S1, and has its gate connected to node N101.

トランジスタQ105は、ハイ側電源電圧VHが供給される電源端子S2とノードN101との間に接続し、トランジスタQ106は、第2電源端子S2とノードN102との間に接続する。トランジスタQ105のゲートが接続するノードを「ノードN103」、トランジスタQ106のゲートが接続するノードを「ノードN104」と定義する。ノードN103は、容量素子C101を介してクロック信号/CLKが入力されるクロック端子CK100に接続され、ノードN104は容量素子C102を介してクロック端子CK100に接続される。   The transistor Q105 is connected between the power supply terminal S2 to which the high-side power supply voltage VH is supplied and the node N101, and the transistor Q106 is connected between the second power supply terminal S2 and the node N102. A node to which the gate of the transistor Q105 is connected is defined as “node N103”, and a node to which the gate of the transistor Q106 is connected is defined as “node N104”. The node N103 is connected to the clock terminal CK100 to which the clock signal / CLK is input via the capacitive element C101, and the node N104 is connected to the clock terminal CK100 via the capacitive element C102.

トランジスタQ107は、ノードN103とノードN101との間に接続し、トランジスタQ108は、ノードN104とノードN102との間に接続する。トランジスタQ107,Q108のゲートは共に電源端子S2に接続される。   Transistor Q107 is connected between nodes N103 and N101, and transistor Q108 is connected between nodes N104 and N102. The gates of the transistors Q107 and Q108 are both connected to the power supply terminal S2.

例えばこのレベル保持回路が、ノードN101(極性切換信号PC)がHレベル、ノードN102(極性切換信号/PC)がLレベルの状態を保持する場合、トランジスタQ103はオフ、トランジスタQ104はオンとなる。このときノードN103はトランジスタQ107を通して充電されてHレベルになり、ノードN104はトランジスタQ108を通して放電されてLレベルになる。その結果、トランジスタQ105がオンし、トランジスタQ106がオフになる。それにより、極性切換信号PCのHレベル、極性切換信号/PCのLレベルは維持される。   For example, when this level holding circuit holds the state where the node N101 (polarity switching signal PC) is at the H level and the node N102 (polarity switching signal / PC) is at the L level, the transistor Q103 is turned off and the transistor Q104 is turned on. At this time, the node N103 is charged through the transistor Q107 and becomes H level, and the node N104 is discharged through the transistor Q108 and becomes L level. As a result, the transistor Q105 is turned on and the transistor Q106 is turned off. Thereby, the H level of the polarity switching signal PC and the L level of the polarity switching signal / PC are maintained.

なお、このときノードN101,N103の両方がHレベルであるのでトランジスタQ107はオフであり、ノードN103はフローティング状態でHレベルに維持されている。そのためクロック信号/CLKがHレベルになるとき、容量素子C101を介した結合によりノードN103が昇圧され、トランジスタQ105は非飽和領域でオンになる。その結果、極性切換信号PCは電源端子S2と同じ電圧VHのHレベルで維持されることとなる。   At this time, since both the nodes N101 and N103 are at the H level, the transistor Q107 is off, and the node N103 is maintained at the H level in the floating state. Therefore, when the clock signal / CLK becomes H level, the node N103 is boosted by the coupling through the capacitive element C101, and the transistor Q105 is turned on in the non-saturated region. As a result, the polarity switching signal PC is maintained at the H level of the same voltage VH as that of the power supply terminal S2.

一方、ノードN104の電圧レベルも、クロック信号/CLKがHレベルになるときに容量素子C102を介した結合により上昇しようとする。しかしトランジスタQ108,Q104がオンしているため、ノードN104の電圧上昇は瞬時的であり、ほぼLレベルに保たれる。つまりトランジスタQ106がオフをほぼ維持するので、トランジスタQ104,Q106を通しての貫通電流は殆ど流れない。   On the other hand, the voltage level of node N104 also tends to rise due to coupling through capacitive element C102 when clock signal / CLK becomes H level. However, since the transistors Q108 and Q104 are on, the voltage rise at the node N104 is instantaneous and is maintained at almost the L level. That is, since the transistor Q106 is almost kept off, almost no through current flows through the transistors Q104 and Q106.

なお、上記のノードN104の瞬時的な電圧上昇は、トランジスタQ104,Q108のオン抵抗値と容量素子C102の容量値を適切に設定すれば小さくでき、より確実にトランジスタQ106にオフ状態を維持させることができる。   The instantaneous voltage increase at the node N104 can be reduced by appropriately setting the on-resistance values of the transistors Q104 and Q108 and the capacitance value of the capacitive element C102, and the transistor Q106 can be more reliably maintained in the off state. Can do.

逆に当該単位回路が、レベル保持回路がノードN101(極性切換信号PC)がLレベルでノードN102(極性切換信号/PC)がHレベルの状態を保持する場合には、トランジスタQ104がオン、トランジスタQ103がオフになる。そしてノードN104がHレベルになり、トランジスタQ106がオンになって極性切換信号/PCをHレベルに維持する。またクロック信号/CLKの立ち上がり時には、ノードN104が昇圧されてトランジスタQ106が非飽和領域でオンするので、極性切換信号/PCは電圧VHのHレベルになる。一方、ノードN103はLレベルにほぼ維持され、トランジスタQ105がオフをほぼ維持するため、トランジスタQ105,Q103を通しての殆ど貫通電流は流れない。   Conversely, when the unit circuit holds the state in which the level holding circuit has the node N101 (polarity switching signal PC) at the L level and the node N102 (polarity switching signal / PC) at the H level, the transistor Q104 is turned on, Q103 turns off. Node N104 attains H level, transistor Q106 is turned on, and polarity switching signal / PC is maintained at H level. At the rising edge of clock signal / CLK, node N104 is boosted and transistor Q106 is turned on in the non-saturated region, so that polarity switching signal / PC is at the H level of voltage VH. On the other hand, since node N103 is substantially maintained at the L level and transistor Q105 is substantially maintained off, almost no through current flows through transistors Q105 and Q103.

このように、図31の単位回路が備えるレベル保持回路においては、電力を殆ど消費することなく、Hレベルを維持する側のノードのみがプルアップされ、Lレベルを維持する側のノードはプルアップされない、選択的なプルアップ動作が行われる。   As described above, in the level holding circuit included in the unit circuit of FIG. 31, only the node that maintains the H level is pulled up without consuming almost any power, and the node that maintains the L level is pulled up. A selective pull-up operation is performed.

次に、容量線駆動回路12の偶数行の単位回路について説明する。図32には、代表的に第n+1行目(nは奇数)の単位回路が示されている。   Next, the unit circuits in even-numbered rows of the capacitor line driving circuit 12 will be described. FIG. 32 typically shows unit circuits in the (n + 1) th row (n is an odd number).

図32に示すように、偶数行の単位回路の構成は奇数行の単位回路(図31)とほぼ同じであるが、偶数行の容量線駆動信号CCn+1は奇数行の容量線駆動信号CCnに対して反転したレベルにする必要があるため、図31に対し、トランジスタQ109,Q110のゲートの接続が互いに交換されている。あるいは、回路構成は図31から変更せずに、入力端子IN102,IN103に入力させる極性制御信号VFR,/VFRを入れ替えたものを偶数行の単位回路としてもよい(図示は省略する)。 As shown in FIG. 32, the configuration of the unit circuit of the even-numbered row is almost the same as that of the unit circuit of the odd-numbered row (FIG. 31), but the capacity-line driving signal CC n + 1 of the even-numbered row Since the level needs to be inverted with respect to CC n , the connections of the gates of the transistors Q109 and Q110 are interchanged with respect to FIG. Alternatively, the circuit configuration is not changed from that in FIG. 31, and the unit circuits in the even rows may be replaced with the polarity control signals VFR and / VFR input to the input terminals IN102 and IN103 (not shown).

なお、図31及び図32のクロック端子CK100に入力される信号は、一定周期で交番する繰り返し信号であれば、クロック信号CLK,/CLK以外のものを用いてもよい。クロック端子CK100に入力されるクロック信号は、一定周期でトランジスタQ105(またはQ106)を非飽和領域でオンさせるために用いられており、それによってリーク電流によるノードN101(またはN102)のHレベルの電圧低下が補償される。このリーク電流の補償を充分に行うことができる範囲であれば、より周波数の低いクロック信号を用いてもよく、それにより消費電力の低減を図ることができる。但し、クロック端子CK100に入力されるクロック信号は、その活性期間が入力端子IN101に入力される信号の活性期間と重ならないものが好ましい。   The signals input to the clock terminal CK100 in FIGS. 31 and 32 may be signals other than the clock signals CLK and / CLK as long as they are repetitive signals that alternate with a constant period. The clock signal input to the clock terminal CK100 is used to turn on the transistor Q105 (or Q106) in a non-saturation region at a constant period, whereby the H level voltage of the node N101 (or N102) due to the leakage current. The drop is compensated. As long as this leakage current can be sufficiently compensated, a clock signal having a lower frequency may be used, thereby reducing power consumption. However, the clock signal input to the clock terminal CK100 preferably has an active period that does not overlap with the active period of the signal input to the input terminal IN101.

ここでは奇数行のゲート線駆動信号(G1,G3,…,Gn+2,…)はクロック信号CLKに同期して活性化し、偶数行のゲート線駆動信号(G2,G4,…,Gn+3,…)はクロック信号/CLKに同期して活性化するものと仮定しているので、奇数行の単位回路のクロック端子CK100にはクロック信号/CLKを入力し、偶数行の単位回路のクロック端子CK100にはクロック信号CLKを入力した。 Here, the gate line drive signals (G 1 , G 3 ,..., G n + 2 ,...) In the odd rows are activated in synchronization with the clock signal CLK, and the gate line drive signals (G 2 , G 4 ,. .., G n + 3 ,...) Are assumed to be activated in synchronization with the clock signal / CLK, so that the clock signal / CLK is input to the clock terminal CK100 of the odd-numbered unit circuit and the even-numbered row The clock signal CLK was input to the clock terminal CK100 of the unit circuit.

続いて、本実施の形態に係る容量線駆動回路12の動作について説明する。ここでは各トランジスタのしきい値電圧は全て同じ値Vthであると仮定する。また上記したように、電源端子S103,S104に供給される電圧VCCL,VCCHは、それぞれ容量線駆動信号CCのLレベル及びHレベルの電圧を規定するためのものである。容量線駆動信号CCは、容量結合によって画素電極に一定の電圧変化を与えるものであるので、電圧VCCH,VCCLは、その電圧差(容量線駆動信号CCの振幅)が画素電極に与える電圧変化分に等しく、且つトランジスタQ109、Q110が非飽和領域で動作する範囲のものであればよい。   Subsequently, the operation of the capacitor line driving circuit 12 according to the present embodiment will be described. Here, it is assumed that the threshold voltages of the transistors are all the same value Vth. Further, as described above, the voltages VCCL and VCCH supplied to the power supply terminals S103 and S104 are for defining the L level and H level voltages of the capacitance line drive signal CC, respectively. Since the capacitive line drive signal CC gives a constant voltage change to the pixel electrode by capacitive coupling, the voltages VCCH and VCCL are the voltage change amount that the voltage difference (amplitude of the capacitive line drive signal CC) gives to the pixel electrode. As long as the transistors Q109 and Q110 operate in the non-saturated region.

図33は、当該容量線駆動回路12の動作を示す信号波形図である。極性制御信号VFR,/VFRは互いに相補な信号であり、1フレーム毎のブランキング期間にレベルが交番する。ここで、極性制御信号VFRがHレベルの期間を「奇数フレーム」、Lレベルの期間を「偶数フレーム」と定義する。   FIG. 33 is a signal waveform diagram showing an operation of the capacitance line driving circuit 12. The polarity control signals VFR and / VFR are complementary to each other, and the levels alternate in the blanking period for each frame. Here, the period in which the polarity control signal VFR is at the H level is defined as “odd frame”, and the period at the L level is defined as “even frame”.

以下、本実施の形態に係る容量線駆動回路12の動作を説明する。まず奇数行の単位回路の動作を説明するが、ここでも第n行目の単位回路(図31)の動作を代表的に説明する。   Hereinafter, the operation of the capacitive line driving circuit 12 according to the present embodiment will be described. First, the operation of the unit circuit in the odd-numbered row will be described. Here, the operation of the unit circuit in the n-th row (FIG. 31) will be representatively described.

図33を参照し、ブランキング期間内の時刻t1で、極性制御信号VFR,/VFRがそれぞれHレベル、Lレベルに変化して奇数フレームになると、入力端子IN102が電圧VHに、入力端子IN103が電圧−VLにそれぞれ設定される。ノードN101〜N104、及び出力端子OUT100のレベルは直前フレーム期間の動作で決まり、ここではノードN101,N103および出力端子OUT100はLレベル、ノードN102、N104はHレベルとなっている。 Referring to FIG. 33, at time t 1 within the blanking period, when polarity control signals VFR, / VFR change to H level and L level, respectively, and become an odd frame, input terminal IN102 is set to voltage VH and input terminal IN103 is set. Are set to the voltage −VL, respectively. The levels of the nodes N101 to N104 and the output terminal OUT100 are determined by the operation in the immediately preceding frame period. Here, the nodes N101 and N103 and the output terminal OUT100 are at the L level, and the nodes N102 and N104 are at the H level.

時刻t2において、対応するゲート線GLnを駆動するゲート線駆動信号GnがHレベルになり、第n行目の画素25に表示データ信号Dが書き込まれる。そして時刻t2から1H後の時刻t3に、ゲート線駆動信号GnはLレベルになる。 In time t 2, the corresponding gate line driving signal G n for driving the gate line GL n becomes H level, the display data signal D is written in the n-th row of pixels 25. Then, at time t 3 1H after time t 2 , the gate line drive signal G n becomes L level.

時刻t3のさらに1H後の時刻t4では、2つ後の行のゲート線駆動信号Gn+2がHレベル(VH)になる。応じてトランジスタQ101,Q102がオンになり、ノードN101,N102に極性制御信号VFR,/VFRのレベルが供給される。より詳細には、まずノードN102(極性切換信号/PC)がLレベル(−VL)になり、トランジスタQ103,Q110がオフになる。トランジスタQ103がオフしたことで、ノードN101がトランジスタQ101を通して充電され、極性切換信号PCがHレベル(VH−Vth)になる。応じて、トランジスタQ104,Q109がオンになる。 Further at time t 4 after 1H of time t 3, the gate line drive signal G n + 2 line after two becomes an H level (VH). Accordingly, the transistors Q101 and Q102 are turned on, and the levels of the polarity control signals VFR and / VFR are supplied to the nodes N101 and N102. More specifically, first, the node N102 (polarity switching signal / PC) becomes L level (−VL), and the transistors Q103 and Q110 are turned off. Since the transistor Q103 is turned off, the node N101 is charged through the transistor Q101, and the polarity switching signal PC becomes H level (VH−Vth). Accordingly, transistors Q104 and Q109 are turned on.

ノードN104はトランジスタQ108,Q104を通して放電されLレベル(−VL)になり、ノードN103はトランジスタQ107を通して充電されHレベル(VH−Vth)になる。なお、上記したように電圧VCCHは、極性切換信号/PCがHレベルになったときにトランジスタQ109が比飽和動作する範囲の値に設定されており、容量線駆動信号CCnは電圧VCCHのHレベルとなる。 Node N104 is discharged through transistors Q108 and Q104 and becomes L level (−VL), and node N103 is charged through transistor Q107 and becomes H level (VH−Vth). The voltage VCCH as described above, the polarity switching signal / PC is set to a value in the range of transistor Q109 operates ratio saturated when it is H level, the capacitance line drive signal CC n is the voltage VCCH H Become a level.

時刻t5でゲート線駆動信号Gn+2がLになると、トランジスタQ101、Q102がオフになるので、ノードN101,N102と入力端子IN102,IN103とが電気的に分離される。但しこのとき極性切換信号PCのHレベル、極性切換信号/PCのLレベルは、先に述べたレベル保持回路の働きにより保持(ラッチ)される。 When the gate line drive signal G n + 2 becomes L at time t 5 , the transistors Q101 and Q102 are turned off, so that the nodes N101 and N102 and the input terminals IN102 and IN103 are electrically separated. However, at this time, the H level of the polarity switching signal PC and the L level of the polarity switching signal / PC are held (latched) by the action of the level holding circuit described above.

なお時刻t5では、クロック信号/CLKがHレベルに立ち上がるため、容量素子C101を介する結合によりノードN103が昇圧される。ノードN103は既にVH−Vthに充電されているので、この昇圧作用によりノードN103の電圧レベルは略2・VH−Vthになる。応じてトランジスタQ105が非飽和領域でオンになり、ノードN101は電圧VHまで上昇する。 At time t 5 , the clock signal / CLK rises to the H level, so that the node N103 is boosted by the coupling through the capacitive element C101. Since node N103 is already charged to VH−Vth, the voltage level of node N103 becomes approximately 2 · VH−Vth by this boosting action. Accordingly, transistor Q105 is turned on in the non-saturated region, and node N101 rises to voltage VH.

そして時刻t6でクロック信号/CLKがLレベルになると、ノードN103のレベルは再びVH−Vthに戻りトランジスタQ105はオフするが、ノードN101は高インピーダンス状態で電圧VHのHレベルに維持される。 When the clock signal / CLK becomes L level at time t 6, the transistor Q105 back to node-level N103 again VH-Vth is turned off, the node N101 is maintained in a high impedance state to the H-level voltage VH.

時刻t6以降は、クロック信号/CLKがHレベルに変化する度にノードN103の電圧レベルが略2・VH−Vthに昇圧され、トランジスタQ105が非飽和領域でオンしてノードN101を電圧VHに充電する動作が繰り返される。それにより、リーク電流によるノードN101のレベル低下が補償され、極性切換信号PCを電圧VHのHレベルに維持することができる。この結果、トランジスタQ109は非飽和領域でのオン状態に維持され、当該単位回路は1フレーム期間、容量線駆動信号CCnのHレベル(VCCH)を低インピーダンスで維持することができる。 After time t 6 , whenever the clock signal / CLK changes to the H level, the voltage level of the node N103 is boosted to about 2 · VH−Vth, the transistor Q105 is turned on in the non-saturated region, and the node N101 is set to the voltage VH. The operation of charging is repeated. Thereby, a decrease in the level of node N101 due to the leakage current is compensated, and polarity switching signal PC can be maintained at the H level of voltage VH. As a result, the transistor Q109 is maintained in the ON state in the non-saturation region, the said unit circuit can be maintained for one frame period, the H level (VCCH) of the capacitance line drive signal CC n with low impedance.

そして次のブランキング期間内の時刻t7で、極性制御信号VFR,/VFRがそれぞれLレベル、Hレベルに変化して偶数フレームになるが、この時点ではトランジスタQ101、Q102はオフであるので、ノードN101(極性切換信号PC)のHレベル、ノードN102(極性切換信号/PC)のLレベルは変化せず、容量線駆動信号CCnもHレベル(VCCH)のままである。 At time t 7 in the next blanking period, the polarity control signals VFR and / VFR change to L level and H level, respectively, and become even frames, but at this time, the transistors Q101 and Q102 are off. node N101 H level (polarity switching signal PC), without L-level change of the node N102 (polarity switching signal / PC), remains capacitance line drive signal CC n is H level (VCCH).

その後、時刻t8でゲート線駆動信号GnがHレベルになり、第n行目の画素25に表示データ信号Dが書き込まれる。ゲート線駆動信号Gnは、時刻t8から1H後の時刻t9にLレベルになる。 Thereafter, at time t 8 , the gate line drive signal G n becomes H level, and the display data signal D is written to the pixels 25 in the nth row. The gate line drive signal G n becomes L level at time t 9 1H after time t 8 .

時刻t9のさらに1H後の時刻t10では、ゲート線駆動信号Gn+2がHレベル(VH)になる。応じてトランジスタQ101,Q102がオンになり、ノードN101,N102に極性制御信号VFR,/VFRのレベルが供給される。このとき上記の時刻t4とは逆の動作により、極性切換信号PCがLレベル(−VL)、極性切換信号/PCがHレベル(VH−Vth)となる。応じてトランジスタQ109がオフ、トランジスタQ110がオンとなり、容量線駆動信号CCnはLレベル(VCCL)に変化する。 In addition the time t 10 after the 1H time t 9, the gate line drive signal G n + 2 becomes an H level (VH). Accordingly, the transistors Q101 and Q102 are turned on, and the levels of the polarity control signals VFR and / VFR are supplied to the nodes N101 and N102. At this time, the polarity switching signal PC becomes L level (−VL) and the polarity switching signal / PC becomes H level (VH−Vth) by the operation opposite to the time t 4 described above. Correspondingly transistor Q109 is turned off, the transistor Q110 is turned on, the capacitance line drive signal CC n changes to the L level (VCCL).

時刻t11でゲート線駆動信号Gn+2がLになると、トランジスタQ101、Q102がオフになるので、ノードN101,N102と入力端子IN102,IN103とが電気的に分離される。但しこのとき極性切換信号PCのLレベル、極性切換信号/PCのHレベルは、先に述べたレベル保持回路の働きにより保持(ラッチ)される。 When the gate line drive signal G n + 2 becomes L at time t 11 , the transistors Q101 and Q102 are turned off, so that the nodes N101 and N102 and the input terminals IN102 and IN103 are electrically separated. However, at this time, the L level of the polarity switching signal PC and the H level of the polarity switching signal / PC are held (latched) by the action of the level holding circuit described above.

なお時刻t11では、クロック信号/CLKがHレベルに立ち上がるため、容量素子C102を介する結合によりノードN104が昇圧される。この昇圧作用によりノードN104の電圧レベルは略2・VH−Vthになる。応じてトランジスタQ106が非飽和領域でオンになり、ノードN102は電圧VHまで上昇する。 At time t 11 , the clock signal / CLK rises to the H level, so that the node N104 is boosted by the coupling through the capacitive element C102. By this boosting action, the voltage level of the node N104 becomes approximately 2 · VH−Vth. In response, transistor Q106 is turned on in the non-saturated region, and node N102 rises to voltage VH.

そして時刻t12でクロック信号/CLKがLレベルになると、ノードN104のレベルは再びVH−Vthに戻りトランジスタQ106はオフするが、ノードN101は高インピーダンス状態で電圧VHのHレベルに維持される。 When the clock signal / CLK becomes L level at time t 12, the transistor Q106 back to node-level N104 again VH-Vth is turned off, the node N101 is maintained in a high impedance state to the H-level voltage VH.

時刻t6以降は、クロック信号/CLKがHレベルに変化する度にノードN103の電圧レベルが略2・VH−Vthに昇圧され、トランジスタQ106がノードN101を電圧VHに充電する動作が繰り返される。それによりノードN101(極性切換信号PC)は電圧VHのHレベルは電圧VHに維持される。この結果、トランジスタQ109は非飽和領域でのオン状態に維持され、当該単位回路は1フレーム期間、容量線駆動信号CCnのLレベル(VCCL)を低インピーダンスで維持することができる。 After time t 6 , whenever the clock signal / CLK changes to the H level, the voltage level of the node N103 is boosted to about 2 · VH−Vth, and the operation of the transistor Q106 charging the node N101 to the voltage VH is repeated. As a result, the node N101 (polarity switching signal PC) maintains the H level of the voltage VH at the voltage VH. As a result, the transistor Q109 is maintained in the ON state in the non-saturation region, the said unit circuit can be maintained for one frame period, the L level (VCCL) of the capacitor line drive signal CC n with low impedance.

このように容量線駆動回路12の奇数行の単位回路(図31)の各々は、奇数フレームにおいては、対応する行の画素25への表示データ信号Dの書き込み期間(対応するゲート線GLの活性期間)から1H後に、容量線駆動信号CCをLレベルからHレベルへと変化させる。また偶数フレームにおいては、対応する行の画素25への表示データ信号Dの書き込み期間から1H後に、容量線駆動信号CCをHレベルからLレベルへと変化させる。   In this way, each of the odd-numbered unit circuits (FIG. 31) of the capacitor line driving circuit 12 writes the display data signal D to the corresponding pixel 25 in the odd-numbered frame (the activation of the corresponding gate line GL). After 1H from the (period), the capacitance line drive signal CC is changed from the L level to the H level. In an even frame, the capacitor line drive signal CC is changed from H level to L level after 1 H from the writing period of the display data signal D to the pixels 25 in the corresponding row.

一方、偶数行の単位回路(図32)の動作は、上で説明した奇数行の単位回路の動作とほぼ同じである。但し、偶数行の単位回路の各々は、奇数フレームにおいては、対応する行の画素25への表示データ信号Dの書き込み期間から1H後に、容量線駆動信号CCをHレベルからLレベルへと変化させる。また偶数フレームにおいては、対応する行の画素25への表示データ信号Dの書き込み期間の1H後に、容量線駆動信号CCをLレベルからHレベルへと変化させる。   On the other hand, the operation of the unit circuit in the even-numbered row (FIG. 32) is almost the same as the operation of the unit circuit in the odd-numbered row described above. However, each of the even-numbered unit circuits changes the capacitance line drive signal CC from the H level to the L level 1H after the writing period of the display data signal D to the pixel 25 of the corresponding row in the odd-numbered frame. . In an even frame, the capacitor line drive signal CC is changed from the L level to the H level after 1 H of the writing period of the display data signal D to the pixels 25 in the corresponding row.

図34は容量線駆動回路12の動作を示す信号波形図であり、上記の奇数行および偶数行の容量線駆動信号CCの振る舞いをまとめたものである。容量線駆動信号CCのそれぞれは、それと同じ行に対応するゲート線駆動信号Gの立ち上がり時から2H遅れて(ゲート線駆動信号Gの立ち下がり時から1H後)レベルが変化していることが分かる。例えば、第n行(奇数行)に対応する容量線駆動信号CCnは、それと同じ行に対応するゲート線駆動信号Gnの立ち上がり時から2H遅れて(ゲート線駆動信号Gnの立ち下がり時から1H後)レベルが反転している。同様に第n+1行(偶数行)に対応する容量線駆動信号CCn+1は、ゲート線駆動信号Gn+1の立ち上がり時から2H遅れてレベルが反転している。また同じフレーム期間内では、偶数行と時数行とで、容量線駆動信号CCのレベル変化の方向が逆になることも、同図から分かる。 FIG. 34 is a signal waveform diagram showing the operation of the capacitor line drive circuit 12, and summarizes the behavior of the capacitor line drive signals CC in the odd and even rows. It can be seen that the level of each of the capacitance line drive signals CC changes 2H behind the rise of the gate line drive signal G corresponding to the same row (after 1H from the fall of the gate line drive signal G). . For example, the capacitance line drive signal CC n corresponding to the n-th row (odd row) is delayed by 2H from the rise time of the gate line drive signal G n corresponding to the same row (when the gate line drive signal G n falls). After 1H, the level is reversed. Similarly, the level of the capacitor line drive signal CC n + 1 corresponding to the (n + 1) th row (even number row) is inverted with a delay of 2H from the rising edge of the gate line drive signal Gn + 1 . It can also be seen from the same figure that the direction of the level change of the capacitance line drive signal CC is reversed between the even-numbered rows and the several-hour rows within the same frame period.

図34のようにレベル変化する容量線駆動信号CCを用いてゲートライン反転駆動方式の容量結合駆動を行う場合、各画素25に表示データ信号Dを書き込む際、奇数フレームにおいては、奇数行に正極性(+)のものを書き込むと共に偶数行に負極性(−)のものを書き込むようにし、偶数フレームにおいては、奇数行に負極性のものを書き込むと共に偶数行に正極性のものを書き込むようにする。その結果、正極性の表示データ信号Dが書き込まれた画素電極Npの電圧レベルは上昇され、負極性の表示データ信号Dを書き込まれた画素電極Npの電圧レベルは下降され、各表示データ信号Dが増幅されることとなる。   When capacitive coupling driving of the gate line inversion driving method is performed using the capacitive line driving signal CC whose level changes as shown in FIG. 34, when the display data signal D is written to each pixel 25, in the odd frame, the positive electrode is connected to the odd row. In the even frame, negative polarity is written in odd rows and positive polarity is written in even rows in even frames. To do. As a result, the voltage level of the pixel electrode Np to which the positive display data signal D is written is increased, the voltage level of the pixel electrode Np to which the negative display data signal D is written is decreased, and each display data signal D Will be amplified.

なお以上の説明から分かるように、極性制御信号VFR,/VFRは、各容量線駆動信号CCのレベルを制御する目的で用いられている。それらはブランキング期間で交番し、各フレーム期間で一定のレベルに固定されるものであった。しかし、図31および図32に示した容量線駆動回路12の単位回路は、極性切換信号PC,/PCのレベル保持回路を備えているので、厳密には、極性制御信号VFR,/VFRは、各単位回路で少なくとも入力端子IN101に入力される信号の活性期間にさえ適切な値をとっていればよく、必ずしも1フレーム期間一定のレベルを維持する必要はない。但し、極性制御信号VFR,/VFRの交番周期を短くする(周波数を高くする)と消費電力が増大する点に留意すべきである。   As can be seen from the above description, the polarity control signals VFR and / VFR are used for the purpose of controlling the level of each capacitance line drive signal CC. They alternated during the blanking period and were fixed at a certain level during each frame period. However, since the unit circuit of the capacitive line driving circuit 12 shown in FIGS. 31 and 32 includes the level holding circuit for the polarity switching signals PC and / PC, strictly speaking, the polarity control signals VFR and / VFR are It is sufficient that each unit circuit has an appropriate value even at least for the active period of the signal input to the input terminal IN101, and it is not always necessary to maintain a constant level for one frame period. However, it should be noted that the power consumption increases when the alternating cycle of the polarity control signals VFR, / VFR is shortened (frequency is increased).

以上の説明では、レベル変換回路14は図25の回路を複数個用いて構成されたものとして説明したが、その変更例である図27あるいは図28の回路を用いることも可能である。またスタート信号stおよびクロック信号clk,/clkのパルス幅は狭いため、それらのレベル変換を行う回路では、図25〜図28のトランジスタQ5A,Q6Aのリーク電流は問題とはならないので電流駆動素子I3Aを省略してもよい。逆に、極性制御信号vfr,/vfrのパルス幅は1フレーム期間(約16.7ms)に相当する長いものであるので、そのレベル変換を行う回路では電流駆動素子I3Aを省略すべできない。   In the above description, the level conversion circuit 14 has been described as being configured by using a plurality of the circuits of FIG. 25, but the circuit of FIG. 27 or FIG. 28 which is a modified example thereof can also be used. Since the pulse widths of the start signal st and the clock signals clk, / clk are narrow, the leakage currents of the transistors Q5A, Q6A in FIGS. May be omitted. Conversely, since the pulse widths of the polarity control signals vfr, / vfr are long corresponding to one frame period (about 16.7 ms), the current driving element I3A cannot be omitted in the circuit that performs the level conversion.

また説明は省略したが、レベル変換回路14の初期値を設定するためのパワーオンリセット回路もレベル変換回路14と同じ絶縁基板(画素25と同じ絶縁基板)上に形成してもよい。その場合、実施の形態1の変更例1で説明した特許文献2の図1のパワーオンリセット回路を用いることができる。その場合、製造プロセス簡略化の観点から、当該パワーオンリセット回路も画素25の画素トランジスタ26と同じ導電型(ここではN型)トランジスタを用いて構成することが望ましい。   Although not described, a power-on reset circuit for setting an initial value of the level conversion circuit 14 may also be formed on the same insulating substrate as the level conversion circuit 14 (the same insulating substrate as the pixel 25). In that case, the power-on reset circuit of FIG. 1 of Patent Document 2 described in the first modification of the first embodiment can be used. In that case, from the viewpoint of simplifying the manufacturing process, it is desirable that the power-on reset circuit is also configured using the same conductivity type (here, N-type) transistor as the pixel transistor 26 of the pixel 25.

実施の形態1に係るレベル変換回路の構成の具体例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of a configuration of a level conversion circuit according to the first embodiment. 実施の形態1に係るレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 3 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the level conversion circuit according to the first embodiment. 実施の形態1の変更例に係るパワーオンリセット回路を模式的に示す図である。6 is a diagram schematically showing a power-on reset circuit according to a modification of the first embodiment. FIG. パワーオンリセット信号の波形図である。It is a wave form diagram of a power-on reset signal. 実施の形態1に係るレベル変換回路の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a level conversion circuit according to a first embodiment. 実施の形態1における電流駆動素子の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a current driving element in the first embodiment. 実施の形態1における電流駆動素子の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a current driving element in the first embodiment. 実施の形態2に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to a second embodiment. 実施の形態2に係るレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 6 is a signal waveform diagram showing an operation of the level conversion circuit according to the second embodiment. 実施の形態3に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a level conversion circuit according to a third embodiment. 実施の形態4に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a level conversion circuit according to a fourth embodiment. 実施の形態5に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to a fifth embodiment. 実施の形態5における電流駆動素子の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a current driving element in a fifth embodiment. 実施の形態6に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a level conversion circuit according to a sixth embodiment. 実施の形態6における電流駆動素子の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a current driving element in a sixth embodiment. 実施の形態7に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to a seventh embodiment. 実施の形態7に係るレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 10 is a signal waveform diagram showing an operation of the level conversion circuit according to the seventh embodiment. 実施の形態7に係るレベル変換回路の変更例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a modification example of the level conversion circuit according to the seventh embodiment. 実施の形態7に係るレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 10 is a signal waveform diagram showing an operation of the level conversion circuit according to the seventh embodiment. 実施の形態8に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to an eighth embodiment. 実施の形態8に係るレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 10 is a signal waveform diagram illustrating an operation of a level conversion circuit according to an eighth embodiment. 実施の形態8に係るレベル変換回路の変更例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a modification example of the level conversion circuit according to the eighth embodiment. 実施の形態8に係るレベル変換回路の変更例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a modification example of the level conversion circuit according to the eighth embodiment. 実施の形態8に係るレベル変換回路の変更例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a modification example of the level conversion circuit according to the eighth embodiment. 実施の形態9に係るレベル変換回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a level conversion circuit according to a ninth embodiment. 実施の形態9に係るレベル変換回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 20 is a signal waveform diagram illustrating an operation of a level conversion circuit according to the ninth embodiment. 実施の形態9に係るレベル変換回路の変更例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a modification example of the level conversion circuit according to the ninth embodiment. 実施の形態9に係るレベル変換回路の変更例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a modification example of the level conversion circuit according to the ninth embodiment. 実施の形態10に係る画像表示装置の概略構成図である。FIG. 16 is a schematic configuration diagram of an image display device according to a tenth embodiment. 実施の形態10に係るゲート線駆動回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 22 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the gate line driving circuit according to the tenth embodiment. 実施の形態10に係る駆動制御回路の単位回路の構成を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a unit circuit of a drive control circuit according to a tenth embodiment. 実施の形態10に係る駆動制御回路の単位回路の構成を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a unit circuit of a drive control circuit according to a tenth embodiment. 実施の形態10に係る駆動制御回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 22 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the drive control circuit according to the tenth embodiment. 実施の形態10に係る駆動制御回路の動作を示す信号波形図である。FIG. 22 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the drive control circuit according to the tenth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

IN 入力端子、INS 入力信号、OUT 出力端子、OUTS 出力信号、RST リセット端子、I1A〜I3A,I1B〜I3B 電流駆動素子、POR パワーオンリセット回路、1A,1B,40A,40B プッシュプル回路、20A,20B ブートストラップ型負荷回路、100 入力段回路、110 プッシュプル回路、120 ブートストラップ型駆動回路、130 出力駆動回路。   IN input terminal, INS input signal, OUT output terminal, OUTS output signal, RST reset terminal, I1A-I3A, I1B-I3B current drive element, POR power-on reset circuit, 1A, 1B, 40A, 40B push-pull circuit, 20A, 20B Bootstrap type load circuit, 100 input stage circuit, 110 push-pull circuit, 120 bootstrap type drive circuit, 130 output drive circuit.

Claims (4)

第1電源および第2電源を有し、
前記第1電源および第2電源の電圧の差よりも小さな振幅を有する入力信号を、前記第1電源の電圧に対応する電圧レベルと第2電源の電圧に対応する電圧レベルとの間で変化する信号にレベル変換するレベル変換回路であって、
前記入力信号を受ける入力端子と、
レベル変換された信号が出力される第1出力ノードと、
所定のリセット信号を受けるリセット端子と、
前記第1出力ノードと前記第1電源との間に接続し、第1容量素子を介して前記入力端子に接続したゲートを有する所定導電型の第1トランジスタと、
前記第1トランジスタのゲートが接続する第1ノードと前記第1電源との間に接続し、第2容量素子を介して前記リセット端子に接続したゲートを有する前記所定導電型の第2トランジスタと、
前記第2電源と前記第1出力ノードとの間に接続した第1電流駆動素子と、
前記第2トランジスタのゲートが接続する第2ノードと前記第1電源との間に接続した第2電流駆動素子と
前記第1トランジスタのゲートと第3電源との間に接続した第3電流駆動素子とを備える
ことを特徴とするレベル変換回路。
Having a first power source and a second power source;
An input signal having an amplitude smaller than the voltage difference between the first power supply and the second power supply changes between a voltage level corresponding to the voltage of the first power supply and a voltage level corresponding to the voltage of the second power supply. A level conversion circuit for converting a level into a signal,
An input terminal for receiving the input signal;
A first output node from which the level-converted signal is output;
A reset terminal for receiving a predetermined reset signal;
A first transistor of a predetermined conductivity type connected between the first output node and the first power supply and having a gate connected to the input terminal via a first capacitive element;
A second transistor of the predetermined conductivity type having a gate connected between the first node to which the gate of the first transistor is connected and the first power supply and connected to the reset terminal via a second capacitor;
A first current driving element connected between the second power source and the first output node;
A second current driving element connected between the second node to which the gate of the second transistor is connected and the first power supply ;
A level conversion circuit comprising: a third current driving element connected between the gate of the first transistor and a third power source .
前記第3電流駆動素子は電流制限素子であるThe third current driving element is a current limiting element.
請求項1記載のレベル変換回路。The level conversion circuit according to claim 1.
前記第1電流駆動素子および前記第1トランジスタはインバータを構成しており、The first current driving element and the first transistor constitute an inverter,
前記第3電源の電圧レベルは、The voltage level of the third power source is
前記第1電源の電圧を基準とする前記インバータのしきい値電圧と、前記第1電源の電圧を基準とする前記インバータのしきい値電圧および前記入力信号の振幅電圧の和との間に設定されるSet between the threshold voltage of the inverter based on the voltage of the first power supply and the sum of the threshold voltage of the inverter and the amplitude voltage of the input signal based on the voltage of the first power supply Be done
請求項1または請求項2記載のレベル変換回路。The level conversion circuit according to claim 1 or 2.
第1電源および第2電源を有し、Having a first power source and a second power source;
前記第1電源および第2電源の電圧の差よりも小さな振幅を有する入力信号を、前記第1電源の電圧に対応する電圧レベルと第2電源の電圧に対応する電圧レベルとの間で変化する信号にレベル変換するレベル変換回路であって、An input signal having an amplitude smaller than the voltage difference between the first power supply and the second power supply changes between a voltage level corresponding to the voltage of the first power supply and a voltage level corresponding to the voltage of the second power supply. A level conversion circuit for converting a level into a signal,
前記入力信号を受ける入力端子と、An input terminal for receiving the input signal;
レベル変換された信号が出力される第1出力ノードと、A first output node from which the level-converted signal is output;
所定のリセット信号を受けるリセット端子と、A reset terminal for receiving a predetermined reset signal;
前記第1出力ノードと前記第1電源との間に接続し、第1容量素子を介して前記入力端子に接続したゲートを有する所定導電型の第1トランジスタと、A first transistor of a predetermined conductivity type connected between the first output node and the first power supply and having a gate connected to the input terminal via a first capacitive element;
前記第1トランジスタのゲートが接続する第1ノードと前記第1電源との間に接続し、第2容量素子を介して前記リセット端子に接続したゲートを有する前記所定導電型の第2トランジスタと、A second transistor of the predetermined conductivity type having a gate connected between the first node to which the gate of the first transistor is connected and the first power supply and connected to the reset terminal via a second capacitor;
前記第2電源と前記第1出力ノードとの間に接続した第1電流駆動素子と、A first current driving element connected between the second power source and the first output node;
前記第2トランジスタのゲートが接続する第2ノードと前記第1電源との間に接続した第2電流駆動素子と、A second current driving element connected between the second node to which the gate of the second transistor is connected and the first power supply;
前記第1ノードと前記第1電源との間に接続する前記所定導電型の第3トランジスタと、A third transistor of the predetermined conductivity type connected between the first node and the first power source;
前記第3トランジスタのゲートと前記第1電源との間に接続し、前記第1ノードに接続したゲートを有する前記所定導電型の第4トランジスタと、A fourth transistor of the predetermined conductivity type connected between the gate of the third transistor and the first power supply and having a gate connected to the first node;
前記第3トランジスタのゲートと前記第2電源との間に接続し、前記第1出力ノードに接続したゲートを有する前記所定導電型の第5トランジスタとを備えるA fifth transistor of the predetermined conductivity type connected between the gate of the third transistor and the second power supply and having a gate connected to the first output node;
ことを特徴とするレベル変換回路。A level conversion circuit characterized by that.
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