DE102005024955A1 - Logic signal level conversion circuit for dynamic RAM chip`s input-output pads, has cascade protective circuit provided between low voltage transistor pairs to limit voltage drops in low voltage field effect transistors of both pairs - Google Patents

Logic signal level conversion circuit for dynamic RAM chip`s input-output pads, has cascade protective circuit provided between low voltage transistor pairs to limit voltage drops in low voltage field effect transistors of both pairs Download PDF

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Abstract

The circuit has a signal input (2) to apply logic signals having a signal-reference potential and a preset signal hub. A cascade protective circuit (14) is provided between low voltage transistor pairs (11, 13) to limit voltage drops in low voltage field effect transistors (11a, 11b, 13a, 13b) of both the pairs. A signal output is tapped in a gate connector of the transistors (13a, 13b) of the complementary pair (13) to output level shifted logic signals with a signal hub.

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalpegelumsetzungsschaltung zur Signalpegelverschiebung eines Logiksignals, das von einer ersten Logik, die mit einer ersten Versorgungsspannung versorgt wird, an eine zweite Logik, die mit einer zweiten Versorgungsspannung versorgt wird, abgegeben wird.The The invention relates to a signal level conversion circuit for signal level shifting a logic signal that starts from a first logic that matches a first one Supply voltage is supplied to a second logic with the a second supply voltage is supplied, is discharged.

Unter Signalpegelumsetzung versteht man allgemein die Angleichung von Signalpegeln zweier elektronischer Baugruppen durch eine Interface-Schaltung in der Weise, dass die beiden elektronischen Baugruppen zusammengeschaltet werden können. Bei vielen Anwendungen ist es sinnvoll, verschiedene Teile eines elektronischen Systems mit verschiedenen Spannungspegeln zu versorgen. Dort, wo verschiedene Schaltungsteile mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen aneinander grenzen, werden Signalpegelumsetzungsschaltungen eingesetzt, um die Schaltungsteile miteinander zu koppeln.Under Signal level conversion is generally understood to mean the approximation of Signal levels of two electronic modules by an interface circuit in the way that the two electronic assemblies interconnected can be. For many applications, it makes sense to use different parts of one electronic system with different voltage levels. There, where different circuit parts with different supply voltages adjoin one another, signal level conversion circuits are used, to couple the circuit parts together.

1 zeigt eine Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik, bei der eine erste Logik A über einen Pegelumsetzer an eine zweite Logik B gekoppelt ist. Die erste Logikschaltung A wird mit einer ersten positiven Versorgungsspannung VDDA und mit einer ersten negativen Versorgungsspannung VSSA mit Spannung versorgt. Die zweite Logik B wird mit einer zweiten positiven Versorgungsspannung VDDB und einer zweiten negativen Versorgungsspannung VSSB versorgt. Die Versorgungsspannung VDDA für die erste Logik A liegt beispielsweise in einem Bereich von 1,5 bis 5 V. Die Versorgungsspannung VDDB für die zweite Logik B liegt typischerweise in einem Bereich von 5 bis 15 V. Die negativen Versorgungsspannungen VSSA, VSSB für die beiden Logikschaltungen A, B wird üblicherweise durch ein gemeinsames Massepotential gebildet. Die Signalpegelumsetzungsschaltung, wie sie in 1 dargestellt ist, wird mit der höheren positiven Versorgungsspannung VDDB mit Spannung versorgt. 1 shows a circuit arrangement according to the prior art, in which a first logic A is coupled via a level shifter to a second logic B. The first logic circuit A is supplied with voltage with a first positive supply voltage V DDA and with a first negative supply voltage V SSA . The second logic B is supplied with a second positive supply voltage V DDB and a second negative supply voltage V SSB . The supply voltage V DDA for the first logic A is, for example, in a range of 1.5 to 5 V. The supply voltage V DDB for the second logic B is typically in a range of 5 to 15 V. The negative supply voltages V SSA , V SSB for the two logic circuits A, B is usually formed by a common ground potential. The signal level conversion circuit as shown in FIG 1 is shown, is supplied with the higher positive supply voltage V DDB with voltage.

2 zeigt eine Signalpegelumsetzungsschaltung nach dem Stand der Technik, wie sie in der US 4,532,436 beschrieben ist. Die Signalpegelumsetzungsschaltung nach dem Stand der Technik, wie sie in 2 dargestellt ist, wird mit einer ersten Versorgungsspannung VDDA, die beispielsweise 1,5 bis 5 V und mit einer negativen Versorgungsspannung VSSA, die auf Massepotential liegt, versorgt. Darüber hinaus wird die Signalpegelumsetzungsschaltung nach dem Stand der Technik durch eine zweite positive Versorgungsspannung VDDB für die Ausgangslogik und eine zweiten negativen Versorgungsspannung VSSB, die ebenfalls auf Massepotential liegt, mit Spannung versorgt. Das von der Logik A kommende Logiksignal wird durch einen Inverter, der mit der ersten Versorgungsspannung VDDA, VSSA versorgt wird, invertiert und steuert den Gate-Anschluss eines ersten NMOS-Feldeffekttransistors N1 an. Das nicht invertierte Logik-Signal steuert direkt den Gate-Anschluss eines zweiten NMOS-Feldeffekttransistors an. Beide NMOS-Feldeffekttransistoren liegen an dem negativen Versorgungspotential VSSB der Ausgangslogik B an. Neben den beiden NMOS-Transistoren weist die Signalpegelumsetzungsschaltung nach dem Stand der Technik, wie er in 2 dargestellt ist, zwei PMOS-Feldeffekttransistoren P1, P2 auf, die durch eine positive Versorgungsspannung VDDB der zweiten Logik B versorgt werden und die kreuzweise verschaltet sind. Der erste PMOS-Transistor P1 und der erste NMOS-Transistor N1 bilden einen ersten Inverter I1 und der zweite PMOS-Transistor P2 und der zweite NMOS-Transistor N2 bilden einen zweiten Inverter I2. 2 shows a signal level conversion circuit according to the prior art, as shown in the US 4,532,436 is described. The signal level conversion circuit of the prior art, as shown in FIG 2 is shown, is supplied with a first supply voltage V DDA , for example, 1.5 to 5 V and a negative supply voltage V SSA , which is at ground potential. In addition, the signal level conversion circuit of the prior art is powered by a second positive supply voltage V DDB for the output logic and a second negative supply voltage V SSB , which is also at ground potential. The logic signal coming from the logic A is inverted by an inverter, which is supplied with the first supply voltage V DDA , V SSA , and drives the gate terminal of a first NMOS field-effect transistor N1. The non-inverted logic signal directly drives the gate terminal of a second NMOS field-effect transistor. Both NMOS field-effect transistors are connected to the negative supply potential V SSB of the output logic B. In addition to the two NMOS transistors, the signal level conversion circuit according to the prior art, as shown in FIG 2 is shown, two PMOS field effect transistors P1, P2, which are supplied by a positive supply voltage V DDB of the second logic B and which are cross-connected. The first PMOS transistor P1 and the first NMOS transistor N1 form a first inverter I1 and the second PMOS transistor P2 and the second NMOS transistor N2 form a second inverter I2.

Liegt an dem Eingang des Signalpegelumsetzers nach dem Stand der Technik, wie er in 2 dargestellt ist, ein logisch hohes Signal, wird der NMOS-Transistor N2 durchgeschaltet und der erste NMOS-Transistor N1 gesperrt. Hierdurch wird der Knoten Q am Ausgang des Signalpegelumsetzers auf Masse gezogen, sodass der erste PMOS-Transistor P1 ebenfalls durchgeschaltet wird und der zweite PMOS-Transistor gesperrt wird. Am Signalausgangsknoten Q liegt dann ein logisch niedriges Signal an.Located at the input of the signal level shifter according to the prior art, as in 2 is shown, a logic high signal, the NMOS transistor N2 is turned on and the first NMOS transistor N1 is turned off. As a result, the node Q is pulled to ground at the output of the signal level converter, so that the first PMOS transistor P1 is also turned on and the second PMOS transistor is turned off. At the signal output node Q is then a logic low signal.

Ein Signalpegelumsetzer nach dem Stand der Technik, wie er in 2 dargestellt ist, findet sich beispielsweise in IO-Pads von D-RAM-Chips.A signal level shifter according to the prior art, as in 2 is shown, for example, in IO pads of D-RAM chips.

Der Hauptnachteil des Signalpegelumsetzers nach dem Stand der Technik, wie er in 2 dargestellt ist, besteht darin, dass der Signalhub an dem Signalausgang durch die Versorgungsspannung VDDB, VSSB bestimmt wird.The main disadvantage of the signal level shifter according to the prior art, as in 2 is shown, is that the signal swing at the signal output by the supply voltage V DDB , V SSB is determined.

3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung dieses Nachteils. Der Signalpegelhub an dem Ausgang des Signalpegelumsetzers beträgt näherungsweise gleich der Differenz zwischen der positiven Versorgungsspannung VDDB und der negativen Versorgungsspannung VSSB. Hierdurch kann an dem Ausgang des Signalpegelumsetzers nach dem Stand der Technik ein Signalpegelhub von nahezu 15 V erreicht werden. 3 shows a diagram for explaining this disadvantage. The signal level swing at the output of the signal level shifter is approximately equal to the difference between the positive supply voltage V DDB and the negative supply voltage V SSB . As a result, a Signalpegelhub of nearly 15 V can be achieved at the output of the signal level converter according to the prior art.

In viele Anwendungen ist es jedoch erwünscht, in der nachgeschalteten Logikschaltung der Logik B, wie sie in 1 dargestellt ist, Standardlogiktransistoren einzusetzen, die durch Niedervolt-Transistoren gebildet sind. Der Grund hierfür besteht darin, dass Niedervolt-Transistoren eine erheblich höhere Schaltgeschwindigkeit aufweisen und somit logische Operationen schneller durchführen. Niedervolt-Transistoren weisen eine geringere Kanallänge und eine erheblich geringere Gateoxyd-Durchbruchspannung als Hochvolt-Feldeffekttransistoren -auf. Bei einer Gateoxiddicke von beispielsweise 6 nm beträgt die Gateoxyd-Durchbruchspannung prozessabhängig etwa 6 Volt, sodass die zulässige an dem Feldeffekttransistor anlegbare Spannung geringer als 2,5 Volt ist. Dem gegenüber weisen Hochvolt-Transistoren bei einer Gateoxiddicke von beispielsweise 25 nm eine entsprechend höhere Gateoxyd-Durchbruchspannung auf. Allerdings sind Hoch-Feldeffekttransistoren wesentlich langsa mer, sodass sie für schnelle logische Operationen weniger geeignet sind.In many applications, however, it is desirable to have logic B in the downstream logic circuit as shown in FIG 1 is shown to use standard logic transistors, which are formed by low-voltage transistors. The reason for this is that low-voltage transistors have a significantly higher switching speed and thus carry out logical operations faster. Never dervolt transistors have a smaller channel length and a significantly lower gate oxide breakdown voltage than high-voltage field-effect transistors. For a gate oxide thickness of, for example, 6 nm, the gate oxide breakdown voltage is approximately 6 volts depending on the process, so that the permissible voltage that can be applied to the field effect transistor is less than 2.5 volts. In contrast, high-voltage transistors have a correspondingly higher gate oxide breakdown voltage at a gate oxide thickness of, for example, 25 nm. However, high field effect transistors are much slower, making them less suitable for fast logic operations.

Die Signalpegelumsetzungsschaltung nach dem Stand der Technik, wie sie in 2 dargestellt ist, hat somit den Nachteil, dass sie einen Ausgangssignalhub aufweist, der durch die Versorgungsspannung VDDB, VSSB der Logik B bestimmt wird und somit den Einsatz von herkömmlichen Niedervolt-Standardtransistoren innerhalb der Ausgangslogik B nicht zulässt. Die Verwendung einer herkömmlichen Signalumsetzungsschaltung nach dem Stand der Technik, wie sie in 2 dargestellt ist, wird zu einer Zerstörung von Niedervolt-Transistoren innerhalb der Ausgangslogik B führen, da die Gateoxyd-Durchbruchspannung der Niedervolt-Transistoren überschritten wird.The signal level conversion circuit of the prior art, as shown in FIG 2 is thus presented, has the disadvantage that it has an output signal, which is determined by the supply voltage V DDB , V SSB logic B and thus does not allow the use of conventional low-voltage standard transistors within the output logic B. The use of a conventional signal conversion circuit according to the prior art, as in 2 is shown, will lead to the destruction of low-voltage transistors within the output logic B, since the gate oxide breakdown voltage of the low-voltage transistors is exceeded.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signalpegelumsetzungsschaltung zur Signalpegelverschiebung eines Logiksignals zu schaffen, bei der der Signalhub des von der Signalpegelumsetzungsschaltung ausgegebenen Ausgangssignals nicht höher ist als der Signalhub des an die Signalpegelumsetzungsschaltung anliegenden Logiksignals.It It is therefore an object of the present invention to provide a signal level conversion circuit for Signal level shift to provide a logic signal, in the the signal swing of the output from the signal level conversion circuit Output signal not higher is the signal swing of the signal level conversion circuit applied logic signal.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Signalpegelumsetzungsschaltung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.These The object is achieved by a Signal level conversion circuit with the specified in claim 1 Characteristics solved.

Die Erfindung schafft eine Signalpegelumsetzungsschaltung zur Signalpegelverschiebung eines Logiksignals, das von einer ersten Logik (A), die mit einer ersten Versorgungsspannung (VDDA) versorgt wird, an eine zweite Logik (B), die mit einer zweiten Versorgungsspannung (VDDB) versorgt wird, abgegeben wird, wobei die Signalpegelumsetzungsschaltung aufweist:
einen Signaleingang zum Anlegen des Logiksignals, das ein erstes Signal-Bezugspotential (VSSA) und einen vorbestimmten Signalhub (H = VDDA – VSSA) hat;
ein erstes Niedervolt-Transistorpaar mit einem ersten Niedervolt Feldeffekttransistor, an dessen Gate-Anschluss das Logik signal anlegt, und dessen Source-Anschlüsse auf dem ersten Signal-Bezugspotential (VSSA) liegt, und mit einem zweiten Niedervolt-Feldeffekttransistor, an dessen Gate-Anschluss das invertierte Logiksignal anliegt und dessen Source-Anschluss auf dem ersten Signal-Bezugspotential (VSSA) liegt,
ein zweites komplementäres Niedervolt-Transistorpaar mit einem dritten Niedervolt-Feldeffekttransistor und mit einem vierten Niedervolt-Feldeffekttransistor,
wobei die Gate-Anschlüsse der beiden Niedervolt-Feldeffekttransistoren kreuzweise jeweils an den Drain-Anschluss des anderen Niedervolt-Feldeffekttransistors angeschlossen sind, und wobei die Source-Anschlüsse der beiden Niedervolt-Feldeffekttransistoren an die zweite Versorgungsspannung (VDDB) angeschlossen sind,
eine Kaskode-Schutzschaltung, die zwischen dem ersten Niedervolt-Transistorpaar und dem zweiten Niedervolt-Transistorpaar zur Begrenzung des Spannungsabfalls an den Niedervolt-Feldeffekttransistoren der beiden Niedervolt-Transistorpaare vorgesehen ist, und
einen Signalausgang, der an den Gate-Anschlüssen der beiden Niedervolt-Feldeffekttransistoren des zweiten komplementären Niedervolt-Transistorpaares abgegriffen ist, zur Abgabe eines pegelverschobenen Logiksignals, das ein zu dem ersten Signal-Bezugspotential (VSSA) verschobenes zweites Signal-Bezugspotential (VDDB – VDDA) und das den gleiche Signalhub (H = VDDA – VSSA) wie das an dem Signaleingang anliegende Logiksignal hat.
The invention provides a signal level conversion circuit for signal level shifting a logic signal supplied from a first logic (A) supplied with a first supply voltage (V DDA ) to a second logic (B) supplied with a second supply voltage (V DDB ) , wherein the signal level conversion circuit comprises:
a signal input for applying the logic signal having a first signal reference potential (V SSA ) and a predetermined signal swing (H = V DDA -V SSA );
a first low-voltage transistor pair with a first low-voltage field effect transistor, at the gate terminal, the logic signal applies, and its source terminals at the first signal reference potential (V SSA ), and with a second low-voltage field effect transistor, at its gate Terminal the inverted logic signal is applied and its source terminal is at the first signal reference potential (V SSA ),
a second complementary low-voltage transistor pair with a third low-voltage field-effect transistor and with a fourth low-voltage field-effect transistor,
wherein the gate terminals of the two low-voltage field-effect transistors are each connected in cross fashion to the drain terminal of the other low-voltage field-effect transistor, and wherein the source terminals of the two low-voltage field-effect transistors are connected to the second supply voltage (V DDB ),
a cascode protection circuit, which is provided between the first low-voltage transistor pair and the second low-voltage transistor pair for limiting the voltage drop across the low-voltage field-effect transistors of the two low-voltage transistor pairs, and
a signal output, which is tapped off at the gate terminals of the two low-voltage field-effect transistors of the second complementary low-voltage transistor pair, for outputting a level-shifted logic signal which has a second signal reference potential (V DDB ) shifted from the first signal reference potential (V SSA ). V DDA ) and that has the same signal swing (H = V DDA - V SSA ) as the logic signal applied to the signal input.

Mit der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung wird ein beliebiges Signal-Bezugspotential auf ein anderes Signal-Bezugspotential verschoben, ohne dass der Signalhub an dem Ausgang der Signalpegelumsetzungsschaltung höher ist als der Signalhub an dem Eingang der Signalpegelumsetzungsschaltung. Die erfindungsgemäße Signalpegelumsetzungsschaltung ist differentiell ausgebildet, wobei ein erstes Niedervolt-Transistorpaar und ein dazu komplementär aufgebautes zweites Niedervolt-Transistorpaar eingesetzt werden. Für die Nieder volt-Transistoren der beiden Transistorpaare können Standard-Logik-Transistoren eingesetzt werden, die sehr geringe Schaltzeiten aufweisen. Der Signalhub des generierten Ausgangssignals entspricht dem Signalhub des anliegenden Eingangs-Signals. Dies wird durch eine Kaskode-Schutzschaltung erreicht, die zwischen den beiden Niedervolt-Tranistorpaaren vorgesehen ist.With the signal level conversion circuit according to the invention If any signal reference potential is shifted to another signal reference potential, without the signal swing at the output of the signal level conversion circuit is higher than the signal swing at the input of the signal level conversion circuit. The signal level conversion circuit according to the invention is differentially formed, wherein a first low-voltage transistor pair and a complementary to it constructed second low-voltage transistor pair can be used. For the low volt transistors the two transistor pairs can Standard logic transistors can be used, which have very low switching times. Of the Signal swing of the generated output signal corresponds to the signal swing the applied input signal. This is achieved by a cascode protection circuit between the two low-voltage Tranistorpaaren is provided.

Die Kaskode-Schutzschaltung, die in der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung vorgesehen ist, weist eine doppelte Funktion auf, nämlich einerseits schützt sie die Niedervolt-Schalttransistoren vor Überspannungen und andererseits sorgt sie dafür, dass der Signalhub des Ausgangs-Signals dem Signalhub des Eingangs-Signals entspricht. Da das Ausgangs-Signal der Signalpegelumsetzungsschaltung den niedrigen Signalhub des Eingangs-Signals aufweist, ist es möglich, in einer ausgangsseitig angeschlossenen Logik ebenfalls Niedervolt-Standardtransistoren einzusetzen.The cascode protection circuit, which is provided in the signal level conversion circuit according to the invention has a dual function, namely on the one hand protects the low-voltage switching transistors from overvoltages and on the other hand, it ensures that the signal swing of the output signal corresponds to the signal swing of the input signal. Since the output signal of the signal level conversion circuit the low signal swing of the input signal, it is possible to also use low-voltage standard transistors in a logic connected on the output side.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung werden der erste Niedervolt-Feldeffekttransistor und der zweite Niedervolt-Feldeffekttransistor durch NMOS-Feldeffekttransistoren gebildet.at a preferred embodiment the signal level conversion circuit according to the invention become the first low-voltage field effect transistor and the second low-voltage field-effect transistor formed by NMOS field effect transistors.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung werden der dritte Niedervolt-Feldeffekttransistor und der vierte Niedervolt-Feldeffekttransistor durch PMOS-Feldeffekttransistoren gebildet.at a preferred embodiment the signal level conversion circuit according to the invention become the third low-voltage field effect transistor and the fourth low-voltage field-effect transistor formed by PMOS field effect transistors.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung wird die Kaskode-Schutzschaltung durch ein erstes Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar und durch ein zweites, dazu komplementär aufgebautes Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar gebildet.at a first preferred embodiment the signal level conversion circuit according to the invention is the cascode protection circuit through a first high-voltage field effect transistor pair and by a second, complementary designed high-voltage field effect transistor pair educated.

Dabei besteht das erste Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar vorzugsweise aus zwei Hochvolt-Feldeffekttransistoren, die an eine einstellbare erste BIAS-Spannung (VBIAS1) angeschlossen sind.In this case, the first high-voltage field-effect transistor pair preferably consists of two high-voltage field-effect transistors, which are connected to an adjustable first bias voltage (V BIAS1 ).

Vorzugsweise besteht das zweite komplementär aufgebaute Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar aus zwei komplementären Hochvolt-Feldeffekttransistoren, deren Gate-Anschlüsse an einer zweiten einstellbaren BIAS-Spannung (VBIAS2) angeschlossen sind.Preferably, the second complementarily constructed high-voltage field-effect transistor pair consists of two complementary high-voltage field-effect transistors whose gate terminals are connected to a second adjustable BIAS voltage (V BIAS2 ).

Die Hochvolt-Feldeffekttransistoren des ersten Hochvolt-Feldeffekttransistorpaares werden vorzugsweise durch NMOS-Hochvolt-Feldeffekttransistoren gebildet.The High-voltage field effect transistors of the first high-voltage field effect transistor pair are preferably by NMOS high-voltage field effect transistors educated.

Die dazu komplementär aufgebauten Hochvolt-Feldeffekttransistoren des zweiten komplementären Hochvolt-Feldeffekttransistorpaares werden vorzugsweise durch PMOS-Hochvolt-Feldeffekttransistoren gebildet.The Complementary to it constructed high-voltage field effect transistors of the second complementary High-voltage field effect transistor pair are preferably by PMOS high-voltage field effect transistors educated.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Source-Anschlüsse der beiden komplementär aufgebauten Hochvolt-Feldeffekttransistoren des zweiten komplementären Hochvolt-Feldeffekttransistorpaares mit den Drain-Anschlüssen der komplementären Niedervolt-Transistoren des zweiten komplementären Niedervolt-Transistorenpaares verbunden.at a preferred embodiment are the source connections of the two complementary built High-voltage field effect transistors of the second complementary High-voltage field effect transistor pair with the drain connections the complementary one Low-voltage transistors of the second complementary low-voltage transistor pair connected.

Die Drain-Anschlüsse der beiden Hochvolt-Feldeffekttransistoren des ersten Hochvolt-Feldeffekttransistorpaares sind vorzugsweise mit den Drain-Anschlüssen der Niedervolt-Transistoren des ersten Niedervolt-Transistorpaares verbunden.The Drain terminals the two high-voltage field effect transistors of the first high-voltage field-effect transistor pair are preferably connected to the drain terminals of Low-voltage transistors of the first low-voltage transistor pair connected.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung ist an dem Signal-Ausgang eine Signalregerationsschaltung zur Signalregeneration des pegelverschobenen Logiksignals vorgesehen, welches ein Signal mit symmetrischen Signalflanken erzeugt.at a particularly preferred embodiment the signal level conversion circuit according to the invention is at the signal output a Signalregerationsschaltung for signal regeneration of the level-shifted Logic signal provided which generates a signal with symmetrical signal edges.

Die Signalregenerationsschaltung wird vorzugsweise mit der zweiten Versorgungsspannung VDDB und einer erzeugten Referenzspannung VREF mit Spannung versorgt.The signal regeneration circuit is preferably supplied with the second supply voltage V DDB and a generated reference voltage V REF with voltage.

Dabei entspricht die Referenzspannung vorzugsweise der Differenz zwischen der zweiten Versorgungsspannung VDDB und der ersten Versorgungsspannung VDDA.The reference voltage preferably corresponds to the difference between the second supply voltage V DDB and the first supply voltage V DDA .

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die vorgesehene Referenzspannungsquelle zur Erzeugung der Referenzspannung eine Stromspiegelschaltung auf, die durch zwei Stromspiegel-Niedervolt-Feldeffekttransistoren gebildet ist, wobei die Stromspiegelschaltung einen Referenzstrom IREF zur Erzeugung eines Spiegelstromes spiegelt, der durch einen Widerstand zur Erzeugung der zweiten BIAS-Spannung (VBIAS2) für die zwei komplementären Hochvolt-Feldeffekttransistoren fliesst.In a particularly preferred embodiment, the reference voltage source provided for generating the reference voltage to a current mirror circuit, which is formed by two current mirror low-voltage field effect transistors, wherein the current mirror circuit a reference current I REF for generating a mirror current reflected by a resistor for generating the second BIAS Voltage (V BIAS2 ) for the two complementary high-voltage field-effect transistors flows.

Zwischen dem Widerstand und der Stromspiegelschaltung ist vorzugsweise ein Kaskode-Schutz-Hochvolt-Feldeffekttransistor in der Referenzspannungsquelle zur Begrenzung des Spannungsabfalls in den Niedervolt-Feldeffekttransistoren der Stromspiegelschaltung vorgesehen.Between the resistor and the current mirror circuit is preferably a Cascade protection high voltage field effect transistor in the reference voltage source for limiting the voltage drop in the low-voltage field effect transistors of Current mirror circuit provided.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Gate-Anschluss des Kaskode-Schutz-Hochvolt-Feldeffekttransistors mit einem Ausgang eines Operationsverstärkers verbunden, der durch ein Steuersignal zum Abschalten der Referenzspannung deaktivierbar ist.at a preferred embodiment is a gate terminal of the cascode protection high-voltage field-effect transistor connected to an output of an operational amplifier, through a control signal for switching off the reference voltage can be deactivated is.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Referenzspannungsquelle weitere Stomspiegel-Niedervolt-Feldeffekttransistoren vorgesehen, die in Abhängigkeit von einem programmierbaren Steuersignal zur Feineinstellung des Spiegelstromes zuschaltbar sind.at a preferred embodiment are in the reference voltage source further Stomspiegel low-voltage field effect transistors provided, depending on from a programmable control signal to fine tune the Mirror current are switchable.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kaskode-Schutz-Hochvolt-Feldeffekttransistor der Referenzspannungsquelle durch einen Hochvolt-NMOS-Feldeffekttransistor gebildet.at a preferred embodiment becomes the cascode protection high-voltage field effect transistor of Reference voltage source through a high-voltage NMOS field effect transistor educated.

Dabei ist der Drain-Anschluss des Kaskode-Hochvolt-Feldeffekttransistors über einen weiteren Widerstand mit einem Gate-Anschluss eines PMOS-Feldeffekttransistors verbunden, an dessen Source-Anschluss die Referenzspannung VREF für die Signalgeneratorschaltung abgegriffen ist.In this case, the drain terminal of the cascode high-voltage field-effect transistor is connected via a further resistor to a gate terminal of a PMOS field-effect transistor, at whose source terminal the reference voltage V REF for the Signal generator circuit is tapped.

Der Source-Anschluss des PMOS-Feldeffekttransistors liegt dabei vorzugsweise über einen weiteren Widerstand an der zweiten Versorgungsspannung VDDB an.The source terminal of the PMOS field-effect transistor is preferably applied to the second supply voltage V DDB via a further resistor.

Der Drain-Anschluss des PMOS-Feldeffekttransistors liegt vorzugsweise an dem ersten Signal-Bezugspotential VSSA an.The drain terminal of the PMOS field-effect transistor is preferably applied to the first signal reference potential V SSA .

Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung zur Signalpegelverschiebung eines Logiksignals unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.in the Other preferred embodiments the signal level conversion circuit according to the invention for signal level shift of a logic signal with reference on the attached Figures for explanation features essential to the invention described.

Es zeigen:It demonstrate:

1: ein Blockschaltbild eines Pegelumsetzers nach dem Stand der Technik, der zwei Logikschaltungen miteinander koppelt; 1 : A block diagram of a prior art level shifter coupling two logic circuits together;

2: ein Schaltkreisdiagramm einer Signalpegelumsetzungsschaltung nach dem Stand der Technik; 2 FIG. 1 is a circuit diagram of a signal level conversion circuit of the prior art; FIG.

3: ein Diagramm zur Erläuterung der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik; 3 a diagram for explaining the problem underlying the invention;

4: ein Schaltkreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschal tung; 4 a circuit diagram of a preferred embodiment of the invention Signalpegelumsetzungsschal device;

5: ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung; 5 a diagram for explaining the operation of the signal level conversion circuit according to the invention;

6: ein Schaltkreisdiagramm einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer innerhalb der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung eingesetzten Referenzspannungsquelle; 6 a circuit diagram of a particularly preferred embodiment of a reference voltage source used within the signal level conversion circuit according to the invention;

Wie man aus 4 erkennen kann, weist die erfindungsgemäße Signalpegelumsetzungsschaltung 1, einen Signal-Eingang 2 zum Anlegen eines Logiksignals und zwei Auskoppelungsknoten 3-1, 3-2, zum Abgreifen eines differentiellen logischen Ausgangs-Signals auf. Die Signalpegelumsetzungsschaltung 1 wird an einem ersten Versorgungsspannungsanschluss 4 mit einer positiven Versorgungsspannung VDD und an einem negativen Versorgungsspannungsanschluss 5 mit einer negativen Versorgungsspannung VSS mit Spannung versorgt. An den Knoten 3 der Signalpegelumsetzungsschaltung 1 ist vorzugsweise zusätzlich eine Signalpegel-Regenerationsschaltung 6 angeschlossen. An einem Anschluss 7 wird eine durch eine Referenzspannungsquelle erzeugte Referenzspannung VREF eingestellt. Darüber hinaus sind Anschlüsse 8, 9, vorgesehen, um eine erste BIAS-Spannung VBIAS1 und eine zweite BIAS-Spannung VBIAS2 einzustellen. Die Signalpegel-Regenerationsschaltung 6 weist einen Signalausgang 10 auf, an dem eine Logikschaltung anschließbar ist.How to get out 4 can recognize, has the signal level conversion circuit according to the invention 1 , a signal input 2 for applying a logic signal and two extraction nodes 3-1 . 3-2 , for picking up a differential output logical signal. The signal level conversion circuit 1 is at a first supply voltage connection 4 with a positive supply voltage V DD and at a negative supply voltage connection 5 supplied with a negative supply voltage V SS with voltage. At the node 3 the signal level conversion circuit 1 is preferably additionally a signal level regeneration circuit 6 connected. At a connection 7 a reference voltage V REF generated by a reference voltage source is set. In addition, connections are 8th . 9 provided to set a first BIAS voltage V BIAS1 and a second BIAS voltage V BIAS2 . The signal level regeneration circuit 6 has a signal output 10 on, on which a logic circuit can be connected.

Das an dem Signal-Eingang 2 anliegende Logiksignal wird von einer ersten Logik A erzeugt, die mit einer ersten Versorgungsspannung VDDA versorgt wird. Das anliegende Logiksignal weist ein erstes Signal-Bezugspotential VSSA und einen bestimmten Signalhub H = VDDA – VSSA auf.That at the signal input 2 An applied logic signal is generated by a first logic A, which is supplied with a first supply voltage V DDA . The applied logic signal has a first signal reference potential V SSA and a specific signal swing H = V DDA -V SSA .

Die erfindungsgemäße Signalpegelumsetzungsschaltung 1 enthält ein erstes Niedervolt-Transistorpaar 11, das aus zwei gleich artig aufgebauten Niedervolt-Feldeffekttransistoren 11a, 11b besteht.The signal level conversion circuit according to the invention 1 contains a first low-voltage transistor pair 11 , consisting of two identically designed low-voltage field-effect transistors 11a . 11b consists.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Niedervolt-Feldeffekttransistoren 11a, 11b durch NMOS-Feldeffektransistoren gebildet. Der Gate-Anschluss des ersten NMOS-Transistors 11a ist direkt mit dem Signal-Eingang 2 der Signalpegelumsetzungsschaltung 1 verbunden. Der Gate-Anschluss des anderen NMOS-Transistors 11b ist über einen Inverter 12 an den Signal-Eingang 2 der Signalpegelumsetzungsschaltung 1 angeschlossen. Die Source-Anschlüsse der beiden NMOS-Feldeffekttransistoren 11a, 11b sind mit dem Anschluss 5 für die negative Versorgungsspannung VSS verbunden. Die Transistoren 11a, 11b werden vorzugsweise durch Standard-Logiktransistoren gebildet.In a preferred embodiment, the two low-voltage field effect transistors 11a . 11b formed by NMOS field-effect transistors. The gate terminal of the first NMOS transistor 11a is directly to the signal input 2 the signal level conversion circuit 1 connected. The gate terminal of the other NMOS transistor 11b is via an inverter 12 to the signal input 2 the signal level conversion circuit 1 connected. The source terminals of the two NMOS field-effect transistors 11a . 11b are with the connection 5 connected to the negative supply voltage V SS . The transistors 11a . 11b are preferably formed by standard logic transistors.

Neben dem ersten Niedervolt-Transistorpaar 11 weist die erfindungsgemäße Signalpegelumsetzungsschaltung 1 ein zweites dazu komplementär aufgebautes Niedervolt-Transistorpaar 13 auf. Das Niedervolt-Transistorpaars 13 enthält einen ersten Niedervolt-Transistor 13a und einen zweiten Niedervolt-Transistor 13b. Die Source-Anschlüsse der beiden Niedervolt-Feldeffekttransistoren 13a, 13b liegen an dem Versorgungsspannungsanschluss 4 für die positive Versorgungspannung VDD an. Die Gate-Anschlüsse der beiden Niedervolt-Feldeffekttransistoren 13a, 13b sind jeweils kreuzweise an den Drain-Anschluss des anderen Niedervolt-Feldeffekttransistors angeschlossen.In addition to the first low-voltage transistor pair 11 has the signal level conversion circuit according to the invention 1 a second complementary designed low-voltage transistor pair 13 on. The low-voltage transistor pair 13 contains a first low-voltage transistor 13a and a second low-voltage transistor 13b , The source connections of the two low-voltage field-effect transistors 13a . 13b are at the supply voltage connection 4 for the positive supply voltage V DD . The gate terminals of the two low-voltage field-effect transistors 13a . 13b are each connected crosswise to the drain terminal of the other low-voltage field effect transistor.

Zwischen den beiden Niedervolt-Transistorpaaren 11, 13 ist bei der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung 1 eine Kaskode-Schutzschaltung 14 vorgesehen. Die Kaskode-Schutzschaltung 14 dient zur Begrenzung des Spannungsabfalls an den Niedervolt-Feldeffekttransistoren der beiden Niedervolt-Transistorpaare 11, 13. Bei der in 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird die Kaskode-Schutzschaltung 14 durch ein erstes Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar 15 und durch ein drittes Hochvolt-Feldeffektransistorpaar 16 gebildet. Das erste Hochvolt-Transistorpaar 15 besteht dabei aus zwei Hochvolt-Feldeffekttransitoren 15a, 15b und das zweite Hochvolt-Feldeffektransistorpaar 16 besteht aus zwei Hochvolt-Feldeffektransistoren 16a, 16b. Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Kaskade-Schutzschaltung 14 durch mehrere Niedervolt- Feldeffekt-Transistorpaare gebildet wobei die maximale Versorgungsspannung soweit eingeschränkt wird, dass die jeweilige Gateoxiddurchbruchspannung nicht überschritten wird.Between the two low-voltage transistor pairs 11 . 13 is in the signal level conversion circuit according to the invention 1 a cascode protection circuit 14 intended. The cascode protection circuit 14 serves to limit the voltage drop across the low-voltage field-effect transistors of the two low-voltage transistor pairs 11 . 13 , At the in 4 illustrated preferred embodiment is the Cascode circuit protection 14 by a first high-voltage field-effect transistor pair 15 and by a third high voltage field effect transistor pair 16 educated. The first high-voltage transistor pair 15 consists of two high-voltage field effect transistors 15a . 15b and the second high voltage field effect transistor pair 16 consists of two high-voltage field-effect transistors 16a . 16b , In an alternative embodiment, the cascade protection circuit 14 formed by a plurality of low-voltage field-effect transistor pairs wherein the maximum supply voltage is limited so far that the respective gate oxide breakdown voltage is not exceeded.

Bei der in 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Hochvolt-Feldeffekttransistoren 15a, 15b durch NMOS-Feldeffekttransistoren gebildet und die beiden Hochvolt-Feldeffekttransistoren 16a, 16b durch PMOS-Feldeffekttransistoren. Die beiden NMOS-Feldeffekttransistoren 15a, 15b weisen Gate-Anschlüsse auf, die mit dem Anschluss 8 über die erste BIAS-Spannung VBIAS1 verbunden sind. Die beiden PMOS-Transistoren 16a, 16b weisen Gate-Anschlüsse auf, die mit dem Anschluss 9 zum Einstellen der zweiten BIAS-Spannung VBIAS2 verbunden sind.At the in 4 illustrated preferred embodiment, the two high-voltage field effect transistors 15a . 15b formed by NMOS field effect transistors and the two high-voltage field-effect transistors 16a . 16b by PMOS field effect transistors. The two NMOS field effect transistors 15a . 15b have gate connectors connected to the connector 8th are connected via the first BIAS voltage V BIAS1 . The two PMOS transistors 16a . 16b have gate connectors connected to the connector 9 for setting the second BIAS voltage V BIAS2 are connected.

Wie man der 4 entnehmen kann, sind die Source-Anschlüsse der beiden komplementär aufgebauten Hochvolt-Feldeffekttransistoren 16a, 16b des zweiten komplementären Hochvolt-Feldeffekttransistorpaares 16 mit den Drain-Anschlüssen der komplementären Niedervolt-Transistoren 13a, 13b des zweiten komplementären Niedervolt-Transistorpaares 13 verbunden. Ferner sind die Drain-Anschlüsse der beiden Hochvolt-Feldeffekttransistoren 15a, 15b des ersten Hochvolt-Feldeffektransistorpaares 15 mit den Drain-Anschlüssen der Niedervolt-Transistoren des ersten Niedervolt-Transistorpaares 11 verbunden.How to get the 4 can be seen, the source terminals of the two complementarily constructed high-voltage field effect transistors 16a . 16b of the second complementary high-voltage field effect transistor pair 16 with the drain terminals of the complementary low-voltage transistors 13a . 13b of the second complementary low-voltage transistor pair 13 connected. Furthermore, the drain terminals of the two high-voltage field-effect transistors 15a . 15b of the first high-voltage field effect transistor pair 15 with the drain terminals of the low-voltage transistors of the first low-voltage transistor pair 11 connected.

Der Signalausgang 3 der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung 1 wird an einem der beiden komplementär aufgebauten Niedervolt-Transistoren 13a, 13b differentiell abge griffen und der Signalpegel-Regenerierungsschaltung 6 zugeführt.The signal output 3 the signal level conversion circuit according to the invention 1 is connected to one of the two complementary low-voltage transistors 13a . 13b differentially abge attacked and the signal level regeneration circuit 6 fed.

Der Signalhub des an dem Ausgang 3 der Signalpegelumsetzungsschaltung 1 abgegebenen logischen Ausgangssignals entspricht dem Signalhub des an dem Signal-Eingang 2 anliegenden Logiksignals. Dies wird erreicht durch die zusätzlich vorgesehenen Hochvolt-Transistoren der Kaskode-Schutzschaltung 14, wobei die Gate-Anschlüsse der PMOS-Kaskode-Transistoren 16a, 16b mittels der zweiten einstellbaren BIAS-Spannung VBIAS2 derart angesteuert werden, dass der Signalhub des Ausgangs-Signals dem Signalhub des Eingangs-Signals entspricht.The signal swing at the output 3 the signal level conversion circuit 1 output logical output signal corresponds to the signal swing at the signal input 2 applied logic signal. This is achieved by the additionally provided high-voltage transistors of the cascode protection circuit 14 , wherein the gate terminals of the PMOS cascode transistors 16a . 16b be controlled by means of the second adjustable BIAS voltage V BIAS2 such that the signal swing of the output signal corresponds to the signal swing of the input signal.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung 1 weist das Eingangs-Signal einen Signalpegelhub H von: 0 ≤ = H ≤ 2,5 Vauf und wird durch eine erste Logikschaltung Logik A erzeugt, die mit einer positiven Versorgungsspannung von 2,5 V und einer negativen Versorgungsspannung von 0 V versorgt wird.In a preferred embodiment of the signal level conversion circuit according to the invention 1 the input signal has a signal level swing H of: 0 ≤ = H ≤ 2.5V and is generated by a first logic circuit logic A, which is supplied with a positive supply voltage of 2.5 V and a negative supply voltage of 0 V.

Die positive Versorgungsspannung VDDB der Ausgangslogik 8 beträgt beispielsweise 15 V. Der Signalpegelhub H des Ausgangs-Signals an dem Ausgang der Signalpegelumsetzungsschaltung beträgt dabei ebenfalls 2,5 V. Dies wird erreicht, indem man an dem positiven Versorgungsspannungsanschluss 4 eine Spannung von 15 V angelegt wird und an dem Referenzspannungsanschluss 7 der Signal-Regenerationsschaltung 6 eine Referenzspannung von VREF = 12,5 V angelegt wird.The positive supply voltage V DDB of the output logic 8th is, for example, 15V. The signal level swing H of the output signal at the output of the signal level conversion circuit is also 2.5V. This is accomplished by passing at the positive supply voltage terminal 4 a voltage of 15 V is applied and at the reference voltage terminal 7 the signal regeneration circuit 6 a reference voltage of V REF = 12.5 V is applied.

Die negative Versorgungsspannung VSSA, VSSB der beiden Logikschaltungen A, B, die durch die erfindungsgemäße Signalpegelumsetzungsschaltung 1 miteinander gekoppelt werden, weisen vorzugsweise Massepotential (GND = 0 V) auf. Ist dann die positive Versorgungspannung der ersten Logik A VDDA und die Ver sorgungsspannung der zweiten Logik B VDDB, so beträgt die Referenzspannung VREF an dem Anschluss 7: VREF = VDDB – VDDA The negative supply voltage V SSA , V SSB of the two logic circuits A, B, by the signal level conversion circuit according to the invention 1 coupled together preferably have ground potential (GND = 0 V). Then, if the positive supply voltage of the first logic AV DDA and the Ver supply voltage of the second logic BV DDB , then the reference voltage V REF is at the terminal 7 : V REF = V DDB - V DDA

Bei dem oben erwähnten Beispiel beträgt die Referenzspannung VREF: VREF = 15 V – 2,5 V = 12,5 V.In the above-mentioned example, the reference voltage V REF is : V REF = 15V - 2.5V = 12.5V ,

Die optimale erste BIAS-Spannung VBIAS1 an dem Anschluss 8 der Signalpegelumsetzungsschaltung beträgt: VBIAS1 = VDDA + VGS .The optimal first BIAS voltage V BIAS1 at the terminal 8th the signal level conversion circuit is: V BIAS1 = V DDA + V GS ,

Das heißt, die BIAS-Spannung ergibt sich aus der Summe der Versorgungsspannung der ersten Logik A und der Gate-Source-Spannung der NMOS-Transistoren 15a, 15b.That is, the BIAS voltage results from the sum of the supply voltage of the first logic A and the gate-source voltage of the NMOS transistors 15a . 15b ,

Bei dem aufgeführten Beispiel beträgt somit die eingestellte BIAS-Spannung VBIAS1 VBIAS1 = 2,5 V + 0,7 V = 3,2 V.In the example given, the set BIAS voltage is thus V BIAS1 V BIAS1 = 2.5V + 0.7V = 3.2V ,

Die an dem Anschluss 9 angelegte zweite BIAS-Spannung VBIAS2 ergibt sich wie folgt: VBIAS2 = VDDB – VDDA – VT , wobei VT die Stellenwertspannung VT des PMOS-Transistors darstellt.The at the connection 9 applied second BIAS voltage V BIAS2 is as follows: V BIAS2 = V DDB - V DDA - V T where V T represents the significance voltage V T of the PMOS transistor.

Bei dem gegebenen Beispiel beträgt die BIAS-Spannung VBIAS2: VBIAS2 = 15 V – 2,5 V – 0,7 V = 11,8 V.In the given example, the BIAS voltage V BIAS2 is : V BIAS2 = 15V - 2.5V - 0.7V = 11.8V ,

Die in 4 dargestellte Kaskode-Schutzschaltung 14 weist eine doppelte Funktionalität auf. Einerseits schützt sie die Niedervolt-Transistorpaare 11 vor Überspannungen und andererseits werden die Kaskode-Transistoren derart -angesteuert, dass der Signalhub des Ausgangs-Signal an dem Ausgang 10 dem Signalhub des Eingangs-Signals am Eingang 2 entspricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass die an dem Ausgang 10 angeschlossene Logik B kein Signal mit zu hoher Signalamplitude erhält, die Niedervolt-Transistoren, die in der Logik B enthalten sind, zerstören würde.In the 4 illustrated cascode protection circuit 14 has a dual functionality. On the one hand, it protects the low-voltage transistor pairs 11 against overvoltages and on the other hand, the cascode transistors are so-controlled that the signal swing of the output signal at the output 10 the signal swing of the input signal at the input 2 equivalent. This ensures that the at the output 10 Connected logic B receives no signal with too high signal amplitude, which would destroy low-voltage transistors contained in the logic B.

Das an den Knoten 3-1, 3-2 abgegriffene Signal weist unter Umständen noch unsymmetrische Schaltsignalflanken auf, das heißt die Schaltzeiten für die steigenden und fallenden Signalflanken sind noch nicht identisch. Die an dem Ausgang vorgesehene Signal-Regenerationsschaltung 6 sorgt für symmetrische Schaltzeiten an dem Ausgang 10 des Pegelumsetzers. Die Schaltung 6 führt eine differentielle Signalregenerierung, des um das Bezugspotential verschobenen Signals durch. Die Signal-Regenerierungsschaltung 6 enthält zwei N-Kanal-Niedervolt-Feldeffekttransistoren, deren Gate-Anschlüsse mit den Ausgängen 3-1, 3-2 verbunden sind und zwei kreuzgekoppelte P-Kanal-Transistoren, die mit der Versorgungsspannung VDD von beispielsweise 15 V versorgt werden. Die Source-Anschlüsse der Niedervolt-Transistoren liegen auf dem Referenzspannungs-Potential VREF von beispielsweise 12,5 V. Die Auskoppelung des Ausgangs-Signals an dem Ausgang 10 erfolgt mittels zweier hochohmiger Gates, sodass die Schaltgeschwindigkeit nicht beeinflusst wird. Durch die Wahl der Treiberfähigkeit der beiden kreuzgekoppelten P-Kanal-Transistoren und die Dimensionierung der zugehörigen N-Kanal-Transistoren der Regenerationsschaltung 6 werden symmetrische Schaltflanken des Logiksignals an dem Ausgang 10 erzielt. Die Schaltflanken sind symmetrisch und die Schaltverzögerung für die steigende und fallende Flanke sind identisch. Die Regenerationsschaltung 6 enthält vorzugsweise Standard-Logiktransistoren. Da der Auskoppelungpunkt nur durch eine parasitäre Gate-Kapazität zusätzlich belastet wird, sind sehr geringe Verzögerungszeiten erreichbar, sodass die Regenerationsschaltung 6 extrem schnell arbeitet. Durch die differentielle Signalregenerierung des um das Bezugspotential verschobenen Signals mittels kreuzgekoppelter PMOS-Transistoren wird zudem eine gute Lastentkoppelung gewährleistet. Da die verwendeten Transistoren Standard-Logiktransistoren sind, wird bei einer Integration nur eine sehr geringe Chipfläche benötigt.That at the node 3-1 . 3-2 tapped signal may still have unbalanced switching signal edges, that is, the switching times for the rising and falling signal edges are not identical. The provided at the output signal regeneration circuit 6 ensures symmetrical switching times at the output 10 the level converter. The circuit 6 performs a differential signal regeneration of the signal shifted by the reference potential. The signal regeneration circuit 6 contains two N-channel low-voltage field-effect transistors whose gate connections to the outputs 3-1 . 3-2 are connected and two cross-coupled P-channel transistors, which are supplied with the supply voltage V DD, for example 15V. The source terminals of the low-voltage transistors are at the reference voltage potential V REF, for example 12.5 V. The decoupling of the output signal at the output 10 is done by means of two high-impedance gates, so that the switching speed is not affected. By choosing the driving capability of the two cross-coupled P-channel transistors and dimensioning the associated N-channel transistors of the regeneration circuit 6 become symmetrical switching edges of the logic signal at the output 10 achieved. The switching edges are symmetrical and the switching delay for the rising and falling edges are identical. The regeneration circuit 6 preferably contains standard logic transistors. Since the Auskoppelungpunkt is additionally burdened only by a parasitic gate capacitance, very low delay times are achievable, so that the regeneration circuit 6 works extremely fast. The differential signal regeneration of the signal shifted by the reference potential by means of cross-coupled PMOS transistors also ensures good load decoupling. Since the transistors used are standard logic transistors, integration requires only a very small chip area.

5 zeigt ein Signalzeitdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Signalpegelumsetzungsschaltung 1, wie sie in 4 dargestellt ist. 5 shows a signal timing diagram for explaining the operation of the signal level conversion circuit according to the invention 1 as they are in 4 is shown.

An dem Signaleingang 2 der Umsetzungsschaltung 1 wird ein Eingangs-Signal mit einem bestimmten Eingangs-Signalhub angelegt. Dieser Signalpegelhub umfasst die Differenz zwischen der positiven Versorgungsspannung VDDA der eingangsseitigen Logik A und der negativen Versorgungsspannung VSSA dieser Logik A. An dem Ausgang 10 der Signalpegelumsetzungsschaltung 10 wird ein Ausgangs-Signal abgegeben, das den gleichen Signalpegelhub wie das Eingangs-Signal aufweist. Das Eingangs-Signal weist einen Signalpegel auf, der zwischen der Versorgungsspannung VDDB der Ausgangslogik B und einem Potential, das der Differenz zwischen der Versorgungsspannung VDDB der Ausgangslogik B und der Versorgungsspannung VDDA der Eingangslogik A entspricht, liegt. Bei der Signalpegelumsetzung wird die Schaltschwelle des Logiksignals nicht verändert. Aufgrund der Regenerierungsschaltung 6 sind die steigende und fallende Signalflanke des generierten Ausgangs-Signals identisch. Signalverzögerungen, die durch die Signalpegelumsetzungsschaltung 1 gemäß der Erfindung hervorgerufen werden, das heißt die Zeit zwischen dem Signalwechsel an dem Signaleingang 2 und dem Signalwechsel an dem Ausgang 10 der Schaltung 1 sind minimal.At the signal input 2 the conversion circuit 1 An input signal is applied with a certain input signal swing. This signal level swing comprises the difference between the positive supply voltage V DDA of the input-side logic A and the negative supply voltage V SSA of this logic A. At the output 10 the signal level conversion circuit 10 an output signal is output which has the same signal level swing as the input signal. The input signal has a signal level which lies between the supply voltage V DDB of the output logic B and a potential which corresponds to the difference between the supply voltage V DDB of the output logic B and the supply voltage V DDA of the input logic A. In signal level conversion, the switching threshold of the logic signal is not changed. Due to the regeneration circuit 6 the rising and falling signal edges of the generated output signal are identical. Signal delays caused by the signal level conversion circuit 1 be caused according to the invention, that is, the time between the signal change at the signal input 2 and the signal change at the output 10 the circuit 1 are minimal.

Die erfindungsgemäße Signalpegelumsetzungsschaltung 1 benötigt eine Referenzspannungsquelle zur Erzeugung einer Referenzspannung VREF und zum Erzeugen von BIAS-Spannungen.The signal level conversion circuit according to the invention 1 requires a reference voltage source to generate a reference voltage V REF and to generate BIAS voltages.

6 zeigt eine bevorzugten Ausführungsform einer Referenzspannungsquelle 17 zum Erzeugen dieser Referenzspannung VREF. 6 shows a preferred embodiment of a reference voltage source 17 for generating this reference voltage V REF .

Die Referenzspannungsquelle 17 erhält an einem Eingang 18 einen Referenzstrom IREF von einer Referenzstromquelle, beispielsweise einer Band-Gap-Schaltung. Der zugeführte Referenzstrom IREF wird einer Stromspiegelschaltung 19 zugeführt, die einen ersten Stromspiegeltransistor 19a und einen zweiten Stromspiegeltransistor 19b enthält. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform bestehen beide Stromspiegeltransistoren 19a, 19b aus NMOS-Feldeffekttransistoren. Diese Feldeffekttransistoren 19a, 19b werden durch Standard-Logiktransistoren gebildet. Die Stromspiegelschaltung 19 spiegelt den anliegenden Referenzstrom IREF zu einem Spiegelstrom IREF' der über einen durchgeschalteten Hochvolt-NMOS-Feldeffekttransistor 20 und über einen ersten Widerstand 21 fließt. Der Widerstand 21 ist an ein positives Versorgungsspannungs-Potential VDD von beispielsweise 15 V angeschlossen. Der Hochvolt-Transistor 20 ist kaskodenförmig zu dem Niedervolt-Transistor 19b verschaltet und dient zum Schutz des Niedervolt-Transistors 19b vor Überspannungen. Darüber hinaus dient der Schutz-Hochvolt-Feldeffekttransistor 20 zur Entkoppelung zwischen der erzeugten Referenzspannung an dem Knoten 22 und der Stromspiegelschaltung 19.The reference voltage source 17 gets at an entrance 18 a reference current I REF from a reference current source, for example a band-gap circuit. The supplied reference current I REF is a current mirror circuit 19 fed to a first current mirror transistor 19a and a second current mirror transistor 19b contains. at the in 6 illustrated embodiment, both current mirror transistors 19a . 19b from NMOS field effect transistors. These field effect transistors 19a . 19b are formed by standard logic transistors. The current mirror circuit 19 mirrors the applied reference current I REF to a mirror current I REF 'via a high-voltage NMOS field effect transistor connected through 20 and over a first resistance 21 flows. The resistance 21 is connected to a positive supply voltage potential V DD of, for example, 15V. The high-voltage transistor 20 is cascode-shaped to the low-voltage transistor 19b interconnected and serves to protect the low-voltage transistor 19b against surges. In addition, the protective high-voltage field effect transistor is used 20 for decoupling between the generated reference voltage at the node 22 and the current mirror circuit 19 ,

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die an dem Knoten 22 erzeugte Referenzspannung als BIAS-Vorspannung VBIAS2 an den Anschluss 9 der Kaskode-Schutzschaltung 14 angelegt. Der Widerstand 21 wird dabei derart dimensioniert, dass die BIAS-Vorspannung VBIAS2 vorzugsweise 11,8 V beträgt. Parallel zu dem Widerstand 21 ist vorzugsweise ein Kondensator 23 verschaltet, um eine niederohmige AC-Ausgangsimpedanz zu gewährleisten.In a preferred embodiment, the one at the node 22 generated reference voltage as BIAS bias V BIAS2 to the terminal 9 the cascode protection circuit 14 created. The resistance 21 is dimensioned such that the BIAS bias voltage V BIAS2 is preferably 11.8 volts . Parallel to the resistance 21 is preferably a capacitor 23 connected in order to ensure a low-impedance AC output impedance.

Der Gate-Anschluss des Hochvolt-Feldeffekttransistors 20 ist über eine Leitung 24 mit einem Ausgang 25 eines Operationsverstärkers 26 verbunden, dessen nicht invertierender Eingang 27a mit den Gate-Anschlüssen der NMOS-Feldeffekttransistoren 19a, 19b verbunden ist und dessen invertierender Signaleingang 27b über eine Leitung 28 an dem Source-Anschluss des NMOS-Hochvolt-Transistors 20 anliegt. Über eine Steuerleitung 29 ist der Operationsverstärker 26 aktivierbar bzw. deaktivierbar. Der Operationsverstärker 26 ist vorzugsweise ebenfalls aus Standard-Logiktransistoren aufgebaut. Der Operationsverstärker 26 regelt die Drain-Spannungen des Stromspiegels 19 auf Null aus und eliminiert so Abweichungen, die ansonsten durch unterschiedliche Drain-Source-Spannungen an den beiden NMOS-Transistoren 19a, 19b entstehen würden. Darüber hinaus wird durch den Regelvorgang gewährleistet, dass die Referenzspannung selbst bei Spannungsschwankungen an dem Versorgungsspannungs-Anschluss 30 nahezu konstant bleibt. Zur Aktivierung der Referenzspannungsquelle 17 wird der Operationsverstärker 26 mittels eines Steuersignals (RTL) an der Leitung 29 abgeschaltet und die Referenzspannungsquelle liefert dann eine Ausgangsspannung von 0 V. Sobald der Operationsverstärker 26 aktiviert wird, schaltet der NMOS-Feldeffekttransistor 20 durch und an dem Ausgangsknoten 22 wird eine Ausgangsspannung VBIAS2 abgegeben. Der Knoten 22 ist über eine Leitung 30 und einen Widerstand 31 mit dem Gate-Anschluss eines PMOS-Feldeffekttransistors 32 verbunden. Dieser PMOS-Feldeffekttransistor 32 ist ein Niedervolt-Transistor, der als Source-Folger verschaltet ist, das heißt ein Source-Anschluss 32 des PMOS-Feldeffekttransistors 32 folgt eine Spannung an dem Gate-Anschluss und liefert vorzugsweise die Referenzspannung VREF für die Signal-Regenerierungsschaltung 6, wie sie in 4 dargestellt ist. Der Drain-Anschluss des PMOS-Feldeffekttransistors 32 ist über eine Leitung 34 mit einer negativen Versorgungsspannung VSS von beispielsweise 0 V verbunden, die an einen Versorgungsspannungsanschluss 35 der Referenzspannungsquelle 17 anliegt. Zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss 30 und dem Ausgangsknoten 33 bzw. dem Source-Anschluss des PMOS-Feldeffekttransistors 32 ist ein weiterer Widerstand 36 vorgesehen, der bei minimaler Verlustleistung derart dimensioniert ist, dass die erzeugte Referenzspan nung VREF vorzugsweise 12,5 V beträgt, das heißt der Differenz zwischen der positiven Versorgungsspannung der Ausgangslogik B in Höhe von 15 V und der positiven Versorgungsspannung der Ausgangslogik A in Höhe von 2,5 V entspricht. Zwischen dem Gate des PMOS-Feldeffekttransistors 32 und dem Widerstand 36 ist ein Kondensator 37 verschaltet, der zusammen mit dem Wiederstand 31 ein analoges Tiefpaßfilter zur Entkoppelung bildet.The gate terminal of the high-voltage field-effect transistor 20 is over a line 24 with an exit 25 an operational amplifier 26 connected, whose non-inverting input 27a with the gate terminals of the NMOS field effect transistors 19a . 19b is connected and its inverting signal input 27b over a line 28 at the source terminal of the NMOS high-voltage transistor 20 is applied. Via a control line 29 is the operational amplifier 26 can be activated or deactivated. The operational amplifier 26 is preferably also constructed of standard logic transistors. The operational amplifier 26 regulates the drain voltages of the current mirror 19 to zero and thus eliminates deviations that are otherwise due to different drain-source voltages at the two NMOS transistors 19a . 19b would arise. In addition, the control process ensures that the reference voltage is stable even at voltage fluctuations at the supply voltage connection 30 remains almost constant. To activate the reference voltage source 17 becomes the operational amplifier 26 by means of a control signal (RTL) on the line 29 turned off and the reference voltage source then provides an output voltage of 0 V. Once the operational amplifier 26 is activated, the NMOS field effect transistor switches 20 through and at the exit node 22 an output voltage V BIAS2 is output. The knot 22 is over a line 30 and a resistance 31 with the gate terminal of a PMOS field effect transistor 32 connected. This PMOS field effect transistor 32 is a low-voltage transistor, which is connected as a source follower, that is, a source terminal 32 of the PMOS field effect transistor 32 follows a voltage at the gate terminal and preferably provides the reference voltage V REF for the signal regeneration circuit 6 as they are in 4 is shown. The drain terminal of the PMOS field effect transistor 32 is over a line 34 with a negative supply voltage V SS of, for example, 0 V connected to a supply voltage terminal 35 the reference voltage source 17 is applied. Between the supply voltage connection 30 and the parent node 33 or the source terminal of the PMOS field effect transistor 32 is another resistance 36 provided, which is dimensioned with minimum power loss such that the generated reference voltage voltage V REF is preferably 12.5 V, that is, the difference between the positive supply voltage of the output logic B in the amount of 15 V and the positive supply voltage of the output logic A in the amount of 2.5V corresponds. Between the gate of the PMOS field effect transistor 32 and the resistance 36 is a capacitor 37 interconnected, which together with the resistance 31 an analog low-pass filter for decoupling forms.

Bei der in 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind parallel zu den beiden Spiegeltransistoren 19a, 19b der Stromspiegelschaltung 19 zusätzliche NMOS-Spiegeltransistoren 38a, 38b vorgesehen, die mittels Schalttransistoren 39a, 39b zur Feineinstellung des Spiegelstromes IREF' zuschaltbar sind. Die Gate-Anschlüsse der Schalttransistoren 39a, 39b werden mittels eines externen programmierbaren Steuersignals, welches an einen Steuereingang 40 anlegt, angesteuert. Mittels des Steuersignals ist die Stromspiegelschaltung fein justierbar bzw. programmierbar. In der Referenzspannungsquelle 17 wird eine Referenzspannung VREF erzeugt, die bezogen auf die variable Versorgungsspannung VDD konstant ist. Die Referenzspannungsquelle 17 bietet den Vorteil, dass sie lediglich ein Hochvolt-Bauelement, nämlich den Hochvolt-Feldeffekttransistor 20 zur Erzeugung einer Referenzspannung benötigt. Dieses Hochvolt-Bauelement 20 wird auch dazu eingesetzt, die Referenzspannungsquelle 17 zu deaktivieren. Durch die Hochvolt-Kaskode erfolgt eine zusätzliche Signalverstärkung, sodass auftretende Stromspiegelfehler minimiert werden. Es werden keine Abschalt-Transistoren benötigt, die von der Referenzspannung abhängig sind. Die Abschaltung erfolgt mittels des Operationsverstärkers 26 durch das an dem Anschluss 29 anliegenden Enable-Signal. Durch Ändern des Stromspiegelverhältnisses ist es möglich, die Referenzspannung für unterschiedliche Anwendungen einzustellen. Da in der Stromspiegelschaltung 19 Niedervolt-Standard-Logiktransistoren einsetzbar sind, kann ein gutes Matching erzielt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Referenzspannungsquelle 17 wird gewährleistet, dass die Differenz zwischen der hohen Versorgungspannung VDDH von 15 V und der Re ferenzspannung VREF = 12,5 V im abgeschalteten Zustand der Referenzspannungsquelle 17 während der Wiederinbetriebnahme stets kleiner ist als die Durchbruchspannung der Standard-Logiktransistoren. Die erfindungsgemäße Referenzspannungsquelle 17 ist gegen Schwankungen der Versorgungsspannung weitgehend unempfindlich, das heißt selbst wenn die Versorgungsspannung schwankt, bleibt die erzeugte Referenzspannung VREF bezogen auf die Versorgungsspannung stets konstant. Der schaltungstechnische Aufwand der erfindungsgemäßen Referenzspannungsquelle 17 ist minimal, sodass bei einer Integration auf einen Chip nur eine sehr geringe Chipfläche benötigt wird. Dies hat zur Folge, dass die Verlustleistung der erfindungsgemäßen Referenzspannungsquelle 17 sehr gering ist.At the in 6 illustrated preferred embodiment are parallel to the two mirror transistors 19a . 19b the current mirror circuit 19 additional NMOS mirror transistors 38a . 38b provided by means of switching transistors 39a . 39b for fine adjustment of the mirror current I REF 'can be switched. The gate terminals of the switching transistors 39a . 39b be by means of an external programmable control signal, which to a control input 40 applies, controlled. By means of the control signal, the current mirror circuit is finely adjustable or programmable. In the reference voltage source 17 a reference voltage V REF is generated, which is constant relative to the variable supply voltage V DD . The reference voltage source 17 offers the advantage that it is only a high-voltage component, namely the high-voltage field effect transistor 20 needed to generate a reference voltage. This high-voltage component 20 is also used to the reference voltage source 17 to disable. The high-voltage cascode additional signal amplification, so that occurring current mirror errors are minimized. There are no shutdown transistors needed, which are dependent on the reference voltage. The shutdown takes place by means of the operational amplifier 26 through that at the port 29 applied enable signal. By changing the current mirror ratio, it is possible to set the reference voltage for different applications. Because in the current mirror circuit 19 Low-voltage standard logic transistors can be used, a good mat be achieved. By means of the reference voltage source according to the invention 17 it is ensured that the difference between the high supply voltage V DDH of 15 V and the Re reference voltage V REF = 12.5 V in the off state of the reference voltage source 17 during re-commissioning is always less than the breakdown voltage of the standard logic transistors. The reference voltage source according to the invention 17 is largely insensitive to fluctuations in the supply voltage, that is, even if the supply voltage fluctuates, the generated reference voltage V REF remains constant relative to the supply voltage. The circuit complexity of the reference voltage source according to the invention 17 is minimal, so that when integrated on a chip only a very small chip area is needed. This has the consequence that the power loss of the reference voltage source according to the invention 17 is very low.

11
SignalpegelumsetzungsschaltungSignal level conversion circuit
22
Signaleingangsignal input
33
Angriffknotenattack node
44
VersorgungsspannungsanschlussSupply voltage connection
55
VersorgungsspannungsanschlussSupply voltage connection
66
Regenerierungsschaltungregeneration circuit
77
ReferenzspannungsanschlussReference voltage terminal
88th
erster BIAS-Spannungsanschlussfirst BIAS voltage connection
99
zweiter BIAS-Spannungsanschlusssecond BIAS voltage connection
1010
Signalausgangsignal output
1111
Niedervolt-TranistorpaarLow-voltage Tranistorpaar
1212
Inverterinverter
1313
Niedervolt-TransistorpaarLow-voltage transistor pair
1414
Kaskode-SchutzschaltungCascode circuit protection
1515
Hochvolt-TransistorpaarHigh-voltage transistor pair
1616
Hochvolt-TransistorpaarHigh-voltage transistor pair
1717
ReferenzspannungsquelleReference voltage source
1818
Stromeingangcurrent input
1919
Stromspiegelcurrent mirror
2020
Hochvolt-Kaskode-TransistorHigh voltage cascode transistor
2121
Widerstandresistance
2222
BIAS-SpannungsausgangBIAS voltage output
2323
Kondensatorcapacitor
2424
Leitungmanagement
2525
Operationsverstärker AusgangOp Amp output
2626
Operationsverstärkeroperational amplifiers
2727
Operationsverstärker EingangOperational amplifier input
2828
Leitungmanagement
2929
Steuereingangcontrol input
3030
VersorgungsspannungsanschlussSupply voltage connection
3131
Widerstandresistance
3232
PMOS-FeldeffekttransistorPMOS field effect transistor
3333
ReferenzspannungsausgangReference voltage output
3434
Leitungmanagement
3535
VersorgungsspannungsanschlussSupply voltage connection
3636
Widerstandresistance
3737
Kondensatorcapacitor
3838
Spiegeltransistorenmirror transistors
3939
Schalttransistorenswitching transistors
4040
Steuereingangcontrol input

Claims (22)

Signalpegelumsetzungsschaltung (1) zur Signalpegelverschiebung eines Logiksignals, das von einer ersten Logik, die mit einer ersten Versorgungsspannung (VDDA) versorgt wird, an eine zweite Logik, die mit einer zweiten Versorgunsspannung (VDDB) versorgt wird, abgegeben wird, wobei die Signalpegelumsetzungsschaltung (1) aufweist: (a) einen Signaleingang (2) zum Anlegen des Logiksignals, das ein erstes Signal-Bezugspotential (VSSA) und einen vorbestimmten Signalhub (H) hat; (b) ein erstes Niedervolt-Transistorpaar (11) mit einem ersten Niedervolt-Feldeffektransistor (11A), an dessen Gate-Anschluss das Logiksignal anliegt und dessen Source-Anschluss auf dem ersten Signal-Bezugspotential (VSSA) liegt und mit einem zweiten Niedervolt-Feldeffektransistor (11B), an dessen Gate-Anschluss das invertierte Logiksignal anliegt und dessen Source-Anschluss auf dem ersten Signal-Bezugspotential (VSSA) liegt; (c) ein zweites komplementäres Niedervolt-Transistorpaar (13) mit einem dritten Niedervolt-Feldeffektransistor (13A) mit einem vierten Niedervolt-Feldeffektransistor (13B), wobei die Gate-Anschlüsse der beiden Niedervolt-Feldeffektransistoren (13A, 13B) kreuzweise jeweils an den Drainanschluss des anderen Niedervolt-Feldeffektransistors angeschlossen sind und wobei die Source-Anschlüsse der beiden Niedervolt-Feldeffektransistoren (13A, 13B) an die zweite Versorgungsspannung (VDDB) angeschlossen sind; (d) eine Kaskode-Schutzschaltung (14), die zwischen dem ersten Niedervolt-Transistorpaar (11) und dem zweiten Niedervolt-Transistorpaar (13) zur Begrenzung des Spannungs abfalls an den Niedervolt-Feldeffektransistoren der beiden Niedervolt-Transistorpaare (11, 13) vorgesehen ist; und (e) ein Signalausgang (3), der an Gate-Anschlüssen der beiden Niedervolt-Feldeffektransistoren (13A, 13B) des zweiten komplementären Niedervolt-Transistorpaares (13) abgegriffen ist, zur Abgabe eines pegelverschobenen Logiksignals, das ein zu dem ersten Signal-Bezugspotential (VSSA) verschobenes zweites Signal-Bezugspotential und das den gleichen Signalhub (H) wie das an den Signaleingang (2) anliegende Logik-Signal hat.Signal level conversion circuit ( 1 ) for signal level shifting a logic signal, which is supplied from a first logic, which is supplied with a first supply voltage (V DDA ), to a second logic, which is supplied with a second supply voltage (V DDB ), wherein the signal level conversion circuit ( 1 ): (a) a signal input ( 2 ) for applying the logic signal having a first signal reference potential (V SSA ) and a predetermined signal swing (H); (b) a first low-voltage transistor pair ( 11 ) with a first low-voltage field effect transistor ( 11A ), at whose gate terminal the logic signal is applied and whose source terminal is at the first signal reference potential (V SSA ) and connected to a second low-voltage field-effect transistor ( 11B ) to whose gate terminal the inverted logic signal is applied and whose source terminal is at the first signal reference potential (V SSA ); (c) a second complementary low-voltage transistor pair ( 13 ) with a third low-voltage field effect transistor ( 13A ) with a fourth low-voltage field effect transistor ( 13B ), wherein the gate terminals of the two low-voltage field effect transistors ( 13A . 13B ) are each connected crosswise to the drain terminal of the other low-voltage field effect transistor, and wherein the source terminals of the two low-voltage field effect transistors ( 13A . 13B ) are connected to the second supply voltage (V DDB ); (d) a cascode protection circuit ( 14 ) connected between the first low-voltage transistor pair ( 11 ) and the second low-voltage transistor pair ( 13 ) for limiting the voltage drop across the low-voltage field effect transistors of the two low-voltage transistor pairs ( 11 . 13 ) is provided; and (e) a signal output ( 3 ) connected to gate terminals of the two low-voltage field-effect transistors ( 13A . 13B ) of the second complementary low-voltage transistor pair ( 13 ) for outputting a level-shifted logic signal having a second signal reference potential shifted to the first signal reference potential (V SSA ) and the same signal swing (H) as that applied to the signal input ( 2 ) has applied logic signal. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Niedervolt-Feldeffektransistor (11A) und der zweite Niedervolt-Feldeffektransistor (11B) durch NMOS-Feldeffektransistoren gebildet sind.Signal level conversion circuit according to claim 1, characterized in that the first low-voltage field effect transistor ( 11A ) and the second Low-voltage field effect transistor ( 11B ) are formed by NMOS field-effect transistors. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Niedervolt-Feldeffektransistor (13A) und der vierte Niedervolt-Feldeffektransistor (13B) durch PMOS-Feldeffektransistoren gebildet sind.Signal level conversion circuit according to claim 1, characterized in that the third low-voltage field effect transistor ( 13A ) and the fourth low-voltage field effect transistor ( 13B ) are formed by PMOS field effect transistors. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaskode-Schutzschaltung (14) durch ein erstes Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar (15) und durch ein zweites komplementäres Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar (16) gebildet ist.Signal level conversion circuit according to claim 1, characterized in that the cascode protection circuit ( 14 ) by a first high-voltage field effect transistor pair ( 15 ) and a second complementary high-voltage field effect transistor pair ( 16 ) is formed. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar (15) aus zwei Hochvolt-Felfdefekttransistoren (15A, 15B) besteht, deren Ga te-Anschlüsse an eine einstellbare erste BIAS-Spannung (VBIAS1) angeschlossen sind.Signal level conversion circuit according to claim 4, characterized in that the first high-voltage field effect transistor pair ( 15 ) from two high-voltage Felfdefkttransistoren ( 15A . 15B ) whose Ga te connections are connected to an adjustable first BIAS voltage (V BIAS1 ). Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite komplementäre Hochvolt-Feldeffekttransistorpaar (16) aus zwei komplementären Hochvolt-Feldeffekttransistoren (16A, 16B) besteht, deren Gate-Anschlüsse an eine einstellbare zweite BIAS-Spannung (VBIAS2) angeschlossen sind.Signal level conversion circuit according to claim 4, characterized in that the second complementary high-voltage field effect transistor pair ( 16 ) of two complementary high-voltage field-effect transistors ( 16A . 16B ) whose gate terminals are connected to an adjustable second BIAS voltage (V BIAS2 ). Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvolt-Feldeffekttransistoren (15A, 15B) der ersten Hochvolt-Feldeffekttransistorenpaares (15) durch NMOS-Hochvolt-Feldeffekttransistoren gebildet sind.Signal level conversion circuit according to claim 5, characterized in that the high-voltage field-effect transistors ( 15A . 15B ) of the first high-voltage field effect transistor pair ( 15 ) are formed by NMOS high-voltage field-effect transistors. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementären Hochvolt-Feldeffekttranistoren (16A, 16B) des zweiten komplementären Hochvolt-Feldeffektransistorpaares (16) durch PMOS-Hochvolt-Feldeffektransistoren gebildet sind.Signal level conversion circuit according to claim 6, characterized in that the complementary high-voltage field-effect transistors ( 16A . 16B ) of the second complementary high-voltage field-effect transistor pair ( 16 ) are formed by PMOS high-voltage field-effect transistors. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Source-Anschlüsse der beiden komplementären Hochvolt-Feldeffektransistoren (16A, 16B) des zweiten komplementären Hochvolt-Feldeffekttransistorpaares (16) mit den Drain-Anschlüssen der komplementären Niedervolt-Transistoren (13A, 13B) des zweiten komplementären Niedervolt-Transistorenpaares (13) verbunden sind.Signal level conversion circuit according to claim 8, characterized in that the source terminals of the two complementary high-voltage field effect transistors ( 16A . 16B ) of the second complementary high-voltage field effect transistor pair ( 16 ) with the drain terminals of the complementary low-voltage transistors ( 13A . 13B ) of the second complementary low-voltage transistor pair ( 13 ) are connected. Signalpegelumsetzungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drain-Anschlüsse der beiden Hochvolt-Feldeffekttransistoren (15A, 15B) des ersten Hochvolt-Feldeffektransistorpaares (15) mit den Drain-Anschlüssen der Niedervolt-Transistoren (11A, 11B) des ersten Niedervolt-Transistorpaares (11) verbunden sind.Signal level conversion circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the drain terminals of the two high-voltage field-effect transistors ( 15A . 15B ) of the first high-voltage field-effect transistor pair ( 15 ) with the drain terminals of the low-voltage transistors ( 11A . 11B ) of the first low-voltage transistor pair ( 11 ) are connected. Signalpegelumsetzungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Signalausgang (3) eine Regenerationsschaltung (6) zur Signalregeneration des pegelverschobenen Logiksignals vorgesehen ist, welche ein Signal mit symmetrischen Signalflanken erzeugt.Signal level conversion circuit according to one of the preceding claims, characterized in that at the signal output ( 3 ) a regeneration circuit ( 6 ) is provided for signal regeneration of the level-shifted logic signal, which generates a signal with symmetrical signal edges. Signalpegelumsetzungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsschaltung (6) mit der zweiten Versorgungsspannung (VDDB) und mit einer Referenzspannung (VREF) versorgt wird.Signal level conversion circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the regeneration circuit ( 6 ) is supplied with the second supply voltage (V DDB ) and with a reference voltage (V REF ). Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannung (VREF) durch eine Referenzspannungsquelle (17) erzeugt wird.Signal level conversion circuit according to claim 12, characterized in that the reference voltage (V REF ) by a reference voltage source ( 17 ) is produced. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Referenzspannung (VREF) der Differenz zwischen der zweiten Versorgungsspannung (VDDB) und der ersten Versorgungsspannung (VDDA) entspricht.Signal level conversion circuit according to claim 13, characterized in that the generated reference voltage (V REF ) corresponds to the difference between the second supply voltage (V DDB ) and the first supply voltage (V DDA ). Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsquelle (17) eine Stromspiegelschaltung (19) aufweist, die durch zwei Stromspiegel-Niedervolt-Feldeffekttransistoren (19A, 19B) gebildet ist, wobei die Stromspiegelschaltung (19) einen Referenzstrom (IREF) zur Erzeugung eines Spiegelstromes spiegelt, der durch einen Widerstand (21) zur Erzeugung der zweiten BIAS-Spannung (VBIAS2) fliesst.Signal level conversion circuit according to claim 13, characterized in that the reference voltage source ( 17 ) a current mirror circuit ( 19 ) provided by two current mirror low-voltage field-effect transistors ( 19A . 19B ), wherein the current mirror circuit ( 19 ) mirrors a reference current (I REF ) for generating a mirror current which is represented by a resistor ( 21 ) to generate the second BIAS voltage (V BIAS2 ). Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Widerstand (21) und der Stromspiegelschaltung (19) ein Kaskode-Schutz-Hochvolt-Feldeffekttransistor (20) zur Begrenzung des Spannungsabfalls an einem Niedervolt-Feldeffekttransistor (19B) der Stromspiegelschaltung (19) vorgesehen ist.Signal level conversion circuit according to claim 15, characterized in that between the resistor ( 21 ) and the current mirror circuit ( 19 ) a cascode protection high-voltage field effect transistor ( 20 ) for limiting the voltage drop across a low-voltage field effect transistor ( 19B ) of the current mirror circuit ( 19 ) is provided. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gate-Anschluss des Kaskode-Schutz-Hochvolt-Feldeffekttransistors (20) mit einem Ausgang eines Operationsverstärkers (26) verbunden ist, der durch ein Steuersignal beim Abschalten der Referenzspannung (VREF) deaktivierbar ist.Signal level conversion circuit according to claim 16, characterized in that the gate terminal of the cascode protection high-voltage field effect transistor ( 20 ) with an output of an operational amplifier ( 26 ) is connected, which can be deactivated by a control signal when switching off the reference voltage (V REF ). Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Stromspiegel-Niedervolt-Feldeffekttransistoren (38A, 38B) in Abhängigkeit von programmierbaren Steuersignalen zur Feineinstellung des Spiegelstromes zuschaltbar sind.Signal level conversion circuit according to claim 15, characterized in that further current mirror low-voltage field effect transistors ( 38A . 38B ) are switchable in response to programmable control signals for fine adjustment of the mirror current. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaskode-Schutz-Hochvolt-Feldeffekttransistor (20) ein Hochvolt-NMOS ist.Signal level conversion circuit according to claim 16, characterized in that the cascode protection high-voltage field effect transistor ( 20 ) is a high voltage NMOS. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Drain-Anschluss des Kaskode-Hochvolt-Feldeffekttransistors (20) über einen weiteren Widerstand (31) mit einem Gate-Anschluss eines PMOS-Feldeffekttransistors (32) verbunden ist, an dessen Source-Anschluss (33) die Referenz spannung (VREF) für die Regenerationsschaltung (6) abgegriffen ist.Signal level conversion circuit according to claim 16, characterized in that the drain terminal of the cascode high-voltage field effect transistor ( 20 ) about another resistance ( 31 ) with a gate terminal of a PMOS field effect transistor ( 32 ) is connected to its source terminal ( 33 ) the reference voltage (V REF ) for the regeneration circuit ( 6 ) is tapped. Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Source-Anschluss des PMOS-Feldeffekttransistors (32) über einen weiteren Widerstand (36) an der zweiten Versorgungsspannung (VDDB) anliegt.Signal level conversion circuit according to claim 20, characterized in that the source terminal of the PMOS field effect transistor ( 32 ) about another resistance ( 36 ) is applied to the second supply voltage (V DDB ). Signalpegelumsetzungsschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drain-Anschluss des PMOS-Feldeffekttransistors (32) auf dem ersten Signal-Bezugspotential (VSSA) liegt.Signal level conversion circuit according to claim 20, characterized in that a drain terminal of the PMOS field effect transistor ( 32 ) is at the first signal reference potential (V SSA ).
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