电平移动电路制造技术

一种电平移动电路，在将输入信号ＩＮ或反转输入信号ＸＩＮ输入到栅极的用于信号输入的Ｎ型晶体管（１、２）中，通过用于衬底偏置的Ｐ型晶体管（５、６）将所述信号ＩＮ或ＸＩＮ也提供给该衬底。在信号ＩＮ或ＸＩＮ上升变化时，用于信号输入的Ｎ型晶体管（１、２）的各阈值电压因衬底偏置效果而下降。因此，即使信号ＩＮ或ＸＩＮ是低电压电平，也能进行高速地动作。另外，如果输出信号ＯＵＴ或反转输出信号ＸＯＵＴ变化为高电压电平，则所述用于衬底偏置的晶体管（５、６）变为非导通状态，所以在信号变化以外时，不将输入信号ＩＮ或反转输入信号ＸＩＮ提供给用于信号输入的Ｎ型晶体管（１、２）的衬底。因此，在这些衬底中始终不会流过贯通电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电源电压不同的电路之间接口的电平移动电路。最近，即使在半导体集成电路中，为了降低功耗，也采取了对每个电路区块供给最佳电源电压的措施，而为了获得这些电源电压不同的电路区块相互间的连接，也使用了电平移动电路。今后，该电平移动电路的重要性会进一步增加。以往的电平移动电路的例子示于附图说明图13。在该图中，1、2是N沟道型晶体管，3、4是P沟道型晶体管，VDD是高电压电源，VSS是接地电源，IN是输入信号，XIN是反转输入信号，OUT是输出信号，XOUT是反转输出信号。将所述输入信号IN和反转输入信号XIN分别输入到各N沟道型晶体管1、2的栅极，而将它们的源极连接到接地电源VSS。此外，将P沟道型晶体管3、4的漏极连接到所述N沟道型晶体管1、2的漏极，将其各源极连接到高电压电源VDD。在这两个P沟道型晶体管3、4中，形成将其一方的栅极连接到另一方的漏极上的交叉耦合连接。从P沟道型晶体管3和N沟道型晶体管1的连接点输出反转输出信号XOUT，从P沟道型晶体管4和N沟道型晶体管2的连接点输出输出信号OUT。下面，说明上述现有的电平移动电路的动作。以输入信号IN和反转输入信号XIN的振幅电平为1.5V，高电压电源VDD的电源电位为3V，接地电源VSS的电位为0V，输出信号OUT和反转输出信号XOUT的振幅电平为3V为例，说明其动作。首先，作为初始状态，设输入信号IN为0V，反转输入信号XIN为1.5V，输出信号OUT为0V，反转输出信号XOUT为3V。此时，N沟道型晶体管1和P沟道型晶体管4为非导通状态，N沟道型晶体管2和P沟道型晶体管3为导通状态。下面，考虑输入信号IN变化为1.5V、反转输入信号XIN变化为0V的情况。通过该变化，N沟道型晶体管1转换为导通状态，N沟道型晶体管2转换为非导通状态。此时，由于P沟道型晶体管3为导通状态，所以反转输出信号XOUT的电位下降至由N沟道型晶体管1和P沟道型晶体管3的导通电阻值之比所确定的中间值。如果该中间值超过P沟道型晶体管4的阈值电压，则P沟道型晶体管4向导通状态转换，使输出信号OUT的电位上升。如果输出信号OUT的电位上升，则P沟道型晶体管3向非导通状态转换，所以P沟道型晶体管3的导通电阻值上升，反转输出信号XOUT的电位进一步下降。通过这样的正反馈，输出信号OUT变化为3V，反转输出信号XOUT变化为0V，完成了将低振幅电平的输入信号移动到大振幅电平的输出信号的动作。因此，例如可以将半导体集成电路内部的电源电压电平低的信号移动到外部的电源电压电平高的信号上(专利文献1(日本)特开平9-121152号公报)。但是，在上述以往的电平移动电路中，当进一步实施电源电压的低电压化时，以下所示的问题变得明显。即，在图13所示的电平移动电路中，N沟道型晶体管1、2为了可耐高电压而使用了栅极氧化膜较厚的耐压高的晶体管，但该耐压高的晶体管一般具有较大的阈值电压(例如0.5V)。因此，当输入信号IN和反转输入信号XIN的电压电平下降至接近N沟道型晶体管1、2的阈值电压(例如0.7V)时，则栅极上接收了这些信号IN、XIN的N沟道型晶体管1、2的能力急剧下降。其结果，在这些信号IN、XIN从0V变化到规定电压电平(0.7V)的过程中，因向导通状态转换的N沟道型晶体管1、2的动作较慢，造成作为电平移动电路整体的动作速度恶化。如上所述，由于近年来微细化的发展，半导体集成电路的内部电源电压有低电压化的倾向，所以如果低电压电平化进一步发展，则将该低电压电平的信号如何高速移动到高电压电平的信号就成为重要的课题。为了实现上述目的，在本专利技术中，在利用晶体管的衬底偏置效果，并在栅极被输入输入信号的晶体管中，仅在该输入信号上升到电源电压电平的信号变化时，将正电压提供给该晶体管的衬底而降低阈值电压，实现其高速动作化。具体地说，方案1的电平移动电路输入输入信号和将所述输入信号反转的反转输入信号，将所述输入信号和反转输入信号的振幅电平移动到比该振幅电平大的振幅电平上，将具有该移动后的振幅电平的输出信号和将该输出信号反转后的反转输出信号的至少一个进行输出，其特征在于，该电平移动电路包括用于信号输入的第1N型晶体管，将所述输入信号输入到栅极；用于信号输入的第2N型晶体管，将所述反转输入信号输入到栅极；用于衬底偏置的第1P型晶体管，将所述输入信号输入到源极，将漏极连接到所述信号输入用的第1N型晶体管的衬底上，将所述输出信号输入到栅极；以及用于衬底偏置的第2P型晶体管，将所述反转输入信号输入到源极，将漏极连接到所述信号输入用的第2N型晶体管的衬底，将所述反转输入信号输入到栅极。方案2的专利技术的特征在于，在所述方案1所述的电平移动电路中，包括用于复位的第1N型晶体管，将源极连接到低电压电源，将漏极连接到用于所述信号输入的第1N型晶体管的衬底，将所述输出信号连接到栅极；以及用于复位的第2N型晶体管，将源极连接到所述低电压电源，将漏极连接到用于所述信号输入的第2N型晶体管的衬底，将所述反转输入信号输入到栅极。方案3的专利技术的特征在于，在所述方案2所述的电平移动电路中，包括第1延迟元件，被连接到用于所述复位的第1N型晶体管的栅极，使输入到该栅极的所述输出信号被延迟；以及第2延迟元件，被连接到所述用于复位的第2N型晶体管的栅极，使输入到该栅极的所述反转输入信号被延迟。方案4的专利技术的特征在于，在所述方案1、2或3所述的电平移动电路中，包括用于所述信号输入的第1及第2N型晶体管在其漏极上分别接收所述反转输入信号和输出信号，该电平移动电路还包括用于断路的P型晶体管，被配置在将所述高电压电源连接到用于所述信号输入的第1及第2N型晶体管的漏极的路径上，在输出所述输入信号和反转输入信号的电路的电源锁闭(shutdown)时，在栅极上接收控制信号而变成非导通状态；以及用于锁闭的第1及第2N型晶体管，被分别配置在用于所述信号输入的第1及第2N型晶体管的漏极和低电压电源之间，在所述锁闭时P型晶体管接收所述控制信号而分别变成导通状态。方案5的专利技术的特征在于，在所述方案1、2、3或4所述的电平移动电路中，至少将用于信号输入的第1及第2N型晶体管形成在绝缘衬底上。方案6的专利技术的特征在于，在所述方案1、2、3、4或5所述的电平移动电路中，将信号线连接到用于所述信号输入的第1及第2N型晶体管的某一个的漏极，通过该信号线仅输出所述输出信号及所述反转输出信号中的某一个信号。方案7的专利技术的电平移动电路输入输入信号和将所述输入信号反转的反转输入信号，将所述输入信号和反转输入信号的振幅电平移动到比该振幅电平大的振幅电平上，将具有该移动后的振幅电平的输出信号和将该输出信号反转后的反转输出信号的至少一个进行输出，其特征在于，该电平移动电路包括用于信号输入的第1N型晶体管，将所述输入信号输入到栅极；用于信号输入的第2N型晶体管，将所述反转输入信号输入到栅极；用于衬底偏置的第1N型晶体管，将所述输入信号输入到源极，将漏极连接到所述信号输入用的第1N型晶体管的衬底上，将所述反转输出信号输入到栅极；以及用于衬底偏置的第2N型晶体管，将所述反转输入信号输入到源极，将漏极连接到所述信号输入用的第2N型晶体管的衬底，将所述输出信号输入到栅极。方案8的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电平移动电路，输入输入信号和将所述输入信号反转的反转输入信号，将所述输入信号和反转输入信号的振幅电平移动到比该振幅电平大的振幅电平上，并输出具有该移动后的振幅电平的输出信号和将该输出信号反转后的反转输出信号中的至少一方，其特征在于，该电平移动电路包括： 在栅极上被输入所述输入信号的、用于信号输入的第１Ｎ型晶体管； 在栅极上被输入所述反转输入信号的、用于信号输入的第２Ｎ型晶体管； 在源极上被输入所述输入信号，漏极与所述用于信号输入的第１Ｎ型晶体管的衬底连接，在栅极上被输入所述输出信号的、用于衬底偏置的第１Ｐ型晶体管；以及 在源极上被输入所述反转输入信号，漏极与所述用于信号输入的第２Ｎ型晶体管的衬底连接，在栅极上被输入所述反转输出信号的、用于衬底偏置的第２Ｐ型晶体管用于衬底偏置的第２Ｐ型晶体管。

【技术特征摘要】
JP 2002-1-15 2002-005576;JP 2002-11-21 2002-3383401.一种电平移动电路，输入输入信号和将所述输入信号反转的反转输入信号，将所述输入信号和反转输入信号的振幅电平移动到比该振幅电平大的振幅电平上，并输出具有该移动后的振幅电平的输出信号和将该输出信号反转后的反转输出信号中的至少一方，其特征在于，该电平移动电路包括在栅极上被输入所述输入信号的、用于信号输入的第1N型晶体管；在栅极上被输入所述反转输入信号的、用于信号输入的第2N型晶体管；在源极上被输入所述输入信号，漏极与所述用于信号输入的第1N型晶体管的衬底连接，在栅极上被输入所述输出信号的、用于衬底偏置的第1P型晶体管；以及在源极上被输入所述反转输入信号，漏极与所述用于信号输入的第2N型晶体管的衬底连接，在栅极上被输入所述反转输出信号的、用于衬底偏置的第2P型晶体管用于衬底偏置的第2P型晶体管。2.如权利要求1所述的电平移动电路，其特征在于，包括用于复位的第1N型晶体管和用于复位的第2N型晶体管，其中所述用于复位的第1N型晶体管的源极连接到低电压电源，漏极连接到用于所述信号输入的第1N型晶体管的衬底，在栅极上被输入所述输出信号；而所述用于复位的第2N型晶体管的源极连接到所述低电压电源，漏极连接到用于所述信号输入的第2N型晶体管的衬底，在栅极上被输入所述反转输入信号。3.如权利要求2所述的电平移动电路，其特征在于，包括第1延迟元件和第2延迟元件，其中所述第1延迟元件，被连接到所述用于复位的第1N型晶体管的栅极，使输入到该栅极的所述输出信号被延迟；而所述第2延迟元件，被连接到所述用于复位的第2N型晶体管的栅极，使输入到该栅极的所述反转输入信号被延迟。4.如权利要求1、2或3所述的电平移动电路，其特征在于，所述用于信号输入的第1及第2N型晶体管，在其漏极上分别得到所述反转输出信号和输出信号，并且，还包括用于断路的P型晶体管和用于锁闭的第1及第2N型晶体管，其中所述用于断路的P型晶体管，被配置在将高电压电源连接到所述用于信号输入的第1及第2N型晶体管的漏极的路径上，在输出所述输入信号及反转输入信号的电路的电源锁闭时，在栅极上得到控制信号而变成非导通状态；而所述用于锁闭的第1及第2N型晶体管，被分别配置在所述用于信号输入的第1及第2N型晶体管的漏极与低电压电源之间，在所述锁闭时在栅极上得到控制信号而均变成导通状态。5.如权利要求1、2或3所述的电平移动电路，其特征在于，至少将用于信号输入的第1及第2N型晶体管形成在绝缘衬底上。6.如权利要求1、2或3所述的电平移动电路，其特征在于，将信号线连接到所述用于信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：祗园雅弘，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]