(57)【要約】  集積回路用レベル・シフター（３０１）である。一実施形態において、レベル・シフターは、入力端子又は出力端子として利用することができる各電圧ドメインに配置された信号端子（３０３，３０５）を有する双方向レベル・シフターである。或る実施形態においては、レベル・シフターは、入力端子が特定の状態であるとき両ドメインの電源間の電流の流れを遮断するためのトランジスタ（３２５，３２６）を含む。一実施形態において、レベル・シフターの唯１つの信号線が、ドメイン境界を横切る。
2007505556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向レベル・シフターを有する集積回路であって、
前記双方レベル・シフターは、
入力及び出力として動作可能な第１の信号端子であって、入力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取り、また出力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える、第１の信号端子と、
出力及び入力として動作可能な第２の信号端子であって、出力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、また入力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を受け取る、第２の信号端子と、
第１の信号端子と第２の信号端子との間に結合された双方向レベル・シフト回路と、を備え、
前記双方向レベル・シフト回路は、第１の信号端子が入力として動作可能であるとき、第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記双方向レベル・シフト回路は、第２の信号端子が入力として動作可能であるとき、第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換する、集積回路。
【請求項２】
双方向レベル・シフターを有する集積回路であって、
前記双方レベル・シフターは、
入力及び出力として動作可能な第１の信号端子であって、入力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取り、また出力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える、第１の信号端子と、
出力及び入力として動作可能な第２の信号端子であって、出力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、また入力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を受け取る、第２の信号端子と、
第１の信号端子と第２の信号端子との間に結合されたレベル・シフト回路と、を備え、
前記レベル・シフト回路は、第１の信号端子が入力として動作可能であるとき、第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路は、第２の信号端子が入力として動作可能であるとき、第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路は更に、少なくとも１つの電流遮断トランジスタを含み、
前記少なくとも１つの電流遮断トランジスタは、非導通であることに応答して、第１の電圧ドメインの電源と第２の電圧ドメインの電源との間の電流経路を流れる電流を遮断するよう動作する、集積回路。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電流遮断トランジスタが、第１の電圧ドメイン内に配設された第１の遮断トランジスタと、第２の電圧ドメイン内に配設された第２のトランジスタとを含む請求項２記載の集積回路。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電流遮断トランジスタが、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを含み、
前記第１のトランジスタが、第１の電圧ドメイン内に配設され、
前記第１のトランジスタは、第１の電圧ドメインの電源に結合された制御端子と、電流端子とを有し、
前記第２のトランジスタが、第２の電圧ドメイン内に配設され、
前記第２のトランジスタは、第２の電圧ドメインの電源に結合された制御端子と、第１のトランジスタの電流端子に結合された電流端子とを有する
請求項２記載の集積回路。
【請求項５】
前記第１のトランジスタがＮＦＥＴとして特徴付けられ、前記第２のトランジスタがＮＦＥＴとして特徴付けられる請求項４記載の集積回路。
【請求項６】
双方向レベル・シフターを有する集積回路であって、
前記双方レベル・シフターは、
入力及び出力として動作可能な第１の信号端子であって、入力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取り、また出力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える、第１の信号端子と、
出力及び入力として動作可能な第２の信号端子であって、出力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、また入力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を受け取る、第２の信号端子と、
第１の信号端子と第２の信号端子との間に結合されたレベル・シフト回路と、を備え、
前記レベル・シフト回路は、第１の信号端子が入力として動作可能であるとき、第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路は、第２の信号端子が入力として動作可能であるとき、第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記双方レベル・シフターが、第１の電圧ドメインと第２の電圧ドメインとの間のドメイン境界を横切る唯１つの信号線を有する、集積回路。
【請求項７】
双方向レベル・シフターを有する集積回路であって、
前記双方レベル・シフターは、
入力及び出力として動作可能な第１の信号端子であって、入力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取り、また出力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える、第１の信号端子と、
出力及び入力として動作可能な第２の信号端子であって、出力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、また入力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を受け取る、第２の信号端子と、
第１の信号端子と第２の信号端子との間に結合されたレベル・シフト回路と、を備え、
前記レベル・シフト回路は、第１の信号端子が入力として動作可能であるとき、第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路は、第２の信号端子が入力として動作可能であるとき、第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路が、第１の信号端子と第２の信号端子との間の電流経路を備え、
前記電流経路が、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを含み、
前記第１のトランジスタが、第１の電圧ドメイン内に配設され、
前記第１のトランジスタは、第１の信号端子に結合された第１の電流端子と、第１の電圧ドメインの電源に結合された制御端子と、第２の電流端子とを有し、
前記第２のトランジスタが、第２の電圧ドメイン内に配設され、
前記第２のトランジスタは、第２の信号端子に結合された第１の電流端子と、第２の電圧ドメインの電源に結合された制御端子と、前記第１のトランジスタの第２の電流端子に結合された第２の電流端子とを有する、集積回路。
【請求項８】
前記電流経路は、第１の電圧ドメインと第２の電圧ドメインとの間のドメイン境界を横切るための前記レベル・シフト回路の唯一の電流経路である請求項７記載の集積回路。
【請求項９】
前記レベル・シフト回路が更に、
第１の電圧ドメインに配置された第１のトランジスタであって、第１の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、前記電流経路に結合された第２の電流端子と、制御端子とを有する第１のトランジスタと、
第１の電圧ドメインに配置された第２のトランジスタであって、第１の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、前記第１のトランジスタの制御端子に結合された第２の電流端子と、前記電流経路に結合された制御端子とを有する第２のトランジスタと、
第２の電圧ドメインに配置された第３のトランジスタであって、第２の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、前記電流経路に結合された第２の電流端子と、制御端子とを有する第３のトランジスタと、
第２の電圧ドメインに配置された第４のトランジスタであって、第２の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、前記第３のトランジスタの制御端子に結合された第２の電流端子と、前記電流経路に結合された制御端子とを有する第４のトランジスタと
を備える請求項７記載の集積回路。
【請求項１０】
双方向レベル・シフターを有する集積回路であって、
前記双方レベル・シフターは、
入力及び出力として動作可能な第１の信号端子であって、入力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取り、また出力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える、第１の信号端子と、
出力及び入力として動作可能な第２の信号端子であって、出力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、また入力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を受け取る、第２の信号端子と、
第１の信号端子と第２の信号端子との間に結合されたレベル・シフト回路と、を備え、
前記レベル・シフト回路は、第１の信号端子が入力として動作可能であるとき、第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路は、第２の信号端子が入力として動作可能であるとき、第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路が更に、
第１の電圧ドメインに配置された第１のトランジスタであって、第１の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、第１の信号端子に結合された第２の電流端子と、制御端子とを有する第１のトランジスタと、
第１の電圧ドメインに配置された第２のトランジスタであって、第１の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、前記第１のトランジスタの制御端子に結合された第２の電流端子と、第１の信号端子に結合された制御端子とを有する第２のトランジスタと、
第２の電圧ドメインに配置された第３のトランジスタであって、第２の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、第２の信号端子に結合された第２の電流端子と、制御端子とを有する第３のトランジスタと、
第２の電圧ドメインに配置された第４のトランジスタであって、第２の電圧ドメインの電源に結合された第１の電流端子と、前記第３のトランジスタの制御端子に結合された第２の電流端子と、第２の信号端子に結合された制御端子とを有する第４のトランジスタと、を備える、集積回路。
【請求項１１】
双方向レベル・シフターを有する集積回路であって、
前記双方レベル・シフターは、
入力及び出力として動作可能な第１の信号端子であって、入力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取り、また出力として動作可能なとき、第１の信号端子が前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える、第１の信号端子と、
出力及び入力として動作可能な第２の信号端子であって、出力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、また入力として動作可能なとき、第２の信号端子が前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を受け取る、第２の信号端子と、
第１の信号端子と第２の信号端子との間に結合されたレベル・シフト回路と、を備え、
前記レベル・シフト回路は、第１の信号端子が入力として動作可能であるとき、第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路は、第２の信号端子が入力として動作可能であるとき、第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換し、
前記集積回路が更に、
第１の信号端子に結合された第１の回路であって、当該第１の回路が前記シフトされた信号を第１の信号端子から受け取ることを可能にするための回路と、前記第１の回路が前記第１の信号を第１の信号端子へ与えることを可能にするための回路とを含む第１の回路と、
第２の信号端子に結合された第２の回路であって、当該第２の回路が前記シフトされた信号を第２の信号端子から受け取ることを可能にするための回路と、前記第２の回路が前記第２の信号を第２の信号端子へ与えることを可能にするための回路とを含む第２の回路とを備える、集積回路。
【請求項１２】
第１の電圧ドメインに適合した第１の信号をレベル・シフターの第１の信号端子に与えるステップを備え、
第１の信号を与える前記ステップに応答して、前記レベル・シフターが、当該レベル・シフターの第２の信号端子に、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、
第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を前記レベル・シフターの信号端子に与えるステップを更に備え、
第２の信号を与える前記ステップに応答して、前記レベル・シフターが、前記第１の信号端子に、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与え、
前記第１の信号端子が高電圧であるとき、第１の電圧ドメインの電源と第２の電圧ドメインの電源との間の前記レベル・シフターの電流経路の電流を遮断するステップを更に備える方法。
【請求項１３】
電流経路を遮断する前記のステップが更に、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのうちの１つのトランジスタを非導通にするステップを含み、
前記第１のトランジスタが、第１の電圧ドメインに配置され、
前記第１のトランジスタが、第１の電圧ドメインの電源に結合された制御端子を有し、
前記第２のトランジスタは、第２の電圧ドメインに配置され、
前記第２のトランジスタは、第２の電圧ドメインの電源に結合された制御端子を有し、
前記第１のトランジスタは、第１の電圧ドメインの電源の電圧が第２の電圧ドメインの電源の電圧より低いとき非導通にされて、前記電流経路を遮断し、
前記第２のトランジスタは、第２の電圧ドメインの電源の電圧が第１の電圧ドメインの電源の電圧より低いとき非導通にされる
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第１の信号端子に結合され且つ第１の電圧ドメインに配置された第１の回路の回路構成が第１の信号を第１の信号端子に与えることを可能にするステップと、
前記第１の回路の回路構成が前記のシフトされた信号を前記第２の信号端子から受け取ることを可能にするステップと
を更に備える請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
レベル・シフターを有する集積回路であって、
前記レベル・シフターは、
前記集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取るよう構成された第１の信号端子と、
前記集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を出力するよう構成された第２の信号端子と、を備え、
前記第２の電圧ドメインが、前記第１の電圧ドメインの電源の電圧より高い電源電圧を含み、
前記レベル・シフターは更に、前記第２の電圧ドメインに配置されたレベル・シフト回路を備え、
前記レベル・シフト回路は、前記第１の電圧ドメインから信号線を介して受け取られた前記第１の信号を前記シフトされた信号に変換し、
前記レベル・シフト回路は、前記信号線が高電圧であるとき第２の電圧ドメインの電源により供給される前記信号線を含む電流経路の電流を遮断する手段を含む、集積回路。
【請求項１６】
電流を遮断する前記手段は、前記第２の電圧ドメインの電源と前記信号線との間に結合された少なくとも１つのトランジスタを含む請求項１５記載の集積回路。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのトランジスタがＮＦＥＴを含む請求項１６記載の集積回路。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのトランジスタが、第１のトランジスタを含み、
前記第１のトランジスタは、前記信号線に結合された電流端子と、前記制御端子のバイアス電圧を維持するバイアス回路に結合された制御端子とを有し、
前記バイアス電圧が、前記電源の電圧に前記第１のトランジスタの１スレッショルド電圧を加えた電圧と、前記第１のトランジスタの１スレッショルド電圧を含む２トランジスタ・スレッショルド電圧との間の範囲にある
請求項１６記載の集積回路。
【請求項１９】
前記バイアス回路が、第２の電圧ドメインの電源に結合された導体を含む請求項１８記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
［発明の分野］
本発明は、一般的に集積回路に関し、特に、集積回路用のレベル・シフターに関する。
【０００２】
［関連技術の説明］
レベル・シフターは、信号の電圧を第１の電圧から第２の電圧へ変えるため集積回路で利用されている。
【０００３】
図１は、従来技術のレベル・シフターの回路図である。レベル・シフター１０１は、集積回路の電圧ドメイン１（ドメイン１）に配置された回路と、集積回路の電圧ドメイン２（ドメイン２）に配置された回路とを含む。電圧ドメインは、所与の供給電圧で動作可能である集積回路の部分である。インバータ１１９は、ドメイン１に配置されている。Ｎ型電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）１１７及び１１５とＰ型電界効果トランジスタ（ＰＦＥＴ）１１１及び１１３とが、ドメイン１に配置されている。インバータ１１９は、ドメイン１の電圧供給線１０９（ＶＤＤ１である）に結合された電源端子を含む。ＰＦＥＴ１１１のソース／ドレーン端子（ＦＥＴの電流端子）及びＰＦＥＴ１１３のソース／ドレーン端子は、ドメイン２の電圧供給線１０７（ＶＤＤ２である）に接続されている。
【０００４】
入力端子１０３の高電圧（例えば、ＶＤＤ１）は、ＮＦＥＴ１１７を導通させ、そしてインバータ１１９の出力をＶＳＳに引く。インバータ１１９の出力がＶＳＳになることにより、ＮＦＥＴ１１５は非導通になる。ＮＦＥＴ１１７を導通にすることにより、ＰＦＥＴ１１３のゲート端子（ＦＥＴの制御端子）はＶＳＳに引かれ、ＰＦＥＴ１１３を導通にする。ＰＦＥＴ１１３を導通にすることにより、出力端子１０５がＶＤＤ２に引かれ、それによりＰＦＥＴ１１１を非導通にする。従って、入力端子１０３におけるＶＤＤ１の高電圧への変化は、出力端子１０５におけるＶＤＤ２の高電圧への変化に対応する。また、入力端子１０３におけるＶＳＳの低電圧への変化は、出力端子１０５におけるＶＳＳの低電圧への変化に対応する。
【０００５】
レベル・シフター１０１は、出力端子１０５の電圧が入力端子１０３の電圧の対応する変化を生じさせない点で一方向性である。その上、レベル・シフター１０１は、ドメイン境界１０４を横切る２つの線（インバータ１１９の出力からＮＦＥＴ１１５への線と、入力端子１０３からＮＦＥＴ１１７のゲート端子への線）を含む。
【０００６】
図２は、別の従来技術のレベル・シフターの回路図である。レベル・シフター２０１は、ドメイン２の電圧供給線２０７（ＶＤＤ２である）に結合された抵抗２０８を含む。抵抗２０８は、ＮＦＥＴ２１３に接続され、これら両方の構成要素は、第２の電圧ドメイン（ドメイン２）に配置されている。出力端子２０５は、ＮＦＥＴ２１３のソース／ドレーン端子に接続されている。入力端子２０３は、インバータ２１１の入力に接続され、当該インバータ２１１は、電圧ドメイン１（ドメイン１）に配置されている。インバータ２１１の出力は、ＮＦＥＴ２１３のゲート端子に結合されている。レベル・シフターは、ドメイン境界２０４を横切る単一の信号線（インバータ２１１の出力からＮＦＥＴ２１３のゲート端子への信号線）のみを有する。しかしながら、ＮＦＥＴ２１３が導通状態であるとき、一定の電流が、抵抗２０８を流れる。この一定電流の流れは、動作中にエネルギを消費する。
【０００７】
必要とされることは、レベル・シフターの改良である。
【０００８】
本発明が、より一層理解され得て、そしてその多くの目的、特徴及び利点が、添付図面を参照することにより当業者に対して明らかにされるであろう。
【０００９】
異なる図面での同じ参照番号の使用は、特記しない限り同じ構成要素を示す。
【００１０】
［詳細な説明］
以下は、本発明を実行するためのモードの詳細な説明を記載する。この詳細な説明は、本発明の例示であることを意図し、限定であるとるべきでない。
【００１１】
図３は、本発明に従ったレベル・シフター３０１を含む集積回路３００の一実施形態の回路図である。レベル・シフター３０１は、電圧ドメイン１（ドメイン１）に配置されたＰＦＥＴ３２１及び３２３とＮＦＥＴ３２５及び３１７とを含む。レベル・シフター３０１はまた、電圧ドメイン２（ドメイン２）に配置されたＰＦＥＴ３１１及び３１３とＮＦＥＴ３２７及び３１５とを含む。ＰＦＥＴ３２１及び３２３のソース／ドレーン端子とＮＦＥＴ３２５のゲート端子とは、ドメイン１の電圧供給線３０９（ＶＤＤ１である）に接続され、そしてＮＦＥＴ３１７のソース／ドレーン端子は、ＶＳＳ線（電圧ＶＳＳである）に接続されている。
【００１２】
ＰＦＥＴ３１１及び３１３のソース／ドレーン端子とＮＦＥＴ３２７のゲート端子とは、ドメイン２の電圧供給線３０７（ＶＤＤ２である）に接続され、そしてＮＦＥＴ３１５のソース・ドレーン端子は、ＶＳＳ線に接続されている。
【００１３】
レベル・シフター３０１は、ドメイン１に配置された集積回路３００の回路３３１に結合された第１の信号端子（ＳＴ１）３０３を含む。回路３３１は、ＶＤＤ１で給電される。信号は、信号端子３０３を介して回路３３１とレベル・シフター３０１との間で伝達される。レベル・シフター３０１は、集積回路３００の回路３４１に結合された第２の信号端子（ＳＴ２）３０５を含み、当該回路３４１は、ドメイン２に配置され、そしてＶＤＤ２で給電される。信号は、信号端子３０５を介して回路３４１とレベル・シフター３０１との間で伝達される。一実施形態において、信号端子３０３及び３０５は、レベル・シフター３０１と回路３３１の間の信号線及びレベル・シフター３０１と回路３４１の間の信号線のそれぞれに位置する。
【００１４】
レベル・シフター３０１は、低電圧（例えば、ＶＳＳ）から高電圧（例えば、ＶＤＤ１）への信号端子３０３の電圧の変化が信号端子３０５における低電圧（例えば、ＶＳＳ）から高電圧（例えば、ＶＤＤ２）への対応の変化を生じさせ、且つ高電圧から低電圧への信号端子３０３の電圧の変化が高電圧から低電圧への信号端子３０５の電圧の対応の変化を生じさせる点で非反転型レベル・シフターである。しかしながら、他の実施形態において、レベル・シフター３０１は、信号端子３０３の電圧の或る一方向の変化（例えば、低から高）が信号端子３０５の電圧の対応するその反対方向の変化（例えば、高から低）を生じさせる点で反転型レベル・シフターになり得る。
【００１５】
レベル・シフター３０１は、信号端子３０５の電圧の変化がまた信号端子３０３の電圧の対応の変化を生じさせる点で双方向レベル・シフターである。従って、信号端子３０３を入力として利用することができ且つ信号端子３０５を出力として利用することができ、又は信号端子３０５を入力として利用することができ且つ信号端子３０３を出力として利用することができる。
【００１６】
示された実施形態において、信号端子３０３は、回路３３１に結合され、そして信号端子３０５は、回路３４１に結合されている。示された実施形態において、回路３３１は、信号を信号端子３０３に与え、そして信号を信号端子３０３から受け取ることが可能である。また、示された実施形態において、回路３４１は、信号を信号端子３０５から受け取り、そして信号を信号端子３０５に与えることが可能である。一実施形態において、回路３３１は、プロセッサ（図示せず）を含み、そして回路３４１は、Ｉ／Ｏパッド（図示せず）を含む。別の実施形態において、回路３３１は、周辺回路又はプロセッサ回路（図示せず）を含み、そして回路３４１は、双方向バス（図示せず）を含む。
【００１７】
示された実施形態において、回路３３１及び３４１のそれぞれは、レベル・シフター３０１を通る信号の流れを検出する回路を含む。示された実施形態において、回路３３１は、３状態バッファ３３３及び３３５を含み、当該３状態バッファ３３３及び３３５は、イン／＊アウト信号により反対方向に制御されて、回路３３１が信号を信号端子３０３に与えるか、又は信号を信号端子３０３から受け取るかのいずれかを決定する。回路３４１はまた、３状態バッファ３４３及び３４５を含み、当該３状態バッファ３４３及び３４５は、イン／＊アウト信号により反対方向に制御されて、回路３４１が信号を信号端子３０５に与えるか、又は信号を信号端子３０５から受け取るかのいずれかを決定する。集積回路３００の動作中に、レベル・シフター３０１を用いて、信号をイン／＊アウト信号の状態に応じていずれかの方向にシフトし得る。他の実施形態は、レベル・シフター３０１を通る信号の流れの方向を決定するための他の回路及び／又は他のオペレーティング・プロトコルを含み得る。
【００１８】
双方向レベル・シフターを用いることは、ドメイン境界（例えば、３０４）を横切る回路の信号線の数をより少なくする利点を与え、それは、経路設定の輻輳を低減し得る。また、双方向レベル・シフターを用いることは、集積回路の回路構成の縮小を可能にし得る。
【００１９】
示された実施形態において、レベル・シフター３０１を利用して、信号の電圧をいずれの方向、即ち、上方に又は下方にシフトさせることができる。例えば、信号端子３０３を入力として利用し、そして信号端子３０５を出力として利用するとき、レベル・シフター３０１は、ＶＤＤ１がＶＤＤ２より大きい又は小さいいずれの場合も動作することができる。同様に、信号端子３０５を入力として利用し、そして信号端子３０３を出力として利用するとき、レベル・シフター３０１は、ＶＤＤ１がＶＤＤ２より大きい又は小さいいずれか場合も動作することができる。示された実施形態において、ＰＦＥＴ３２３を利用して、信号端子３０３をＶＤＤ１に引き、そしてＰＦＥＴ３１１を利用して、信号端子３０５をＶＤＤ２に引く。従って、レベル・シフター３０１は、ドメイン１とドメイン２との電源電圧が独立に可変であるシステムにおいて動作可能である。例えば、レベル・シフター３０１は、ＶＤＤ１及び／又はＶＤＤ２が、ドメイン１及び／又はドメイン２の回路が低電力モードで動作するその動作中に低減される場合も用いることができる。
【００２０】
低電圧（例えば、ＶＳＳ）から高電圧（例えば、ＶＤＤ１）への信号端子３０３の電圧の変化は、ＮＦＥＴ３１５が導通になるようにさせ、それによりＰＦＥＴ３１１のゲート端子をＶＳＳに引いて、ＰＦＥＴ３１１を導通させる。ＰＦＥＴ３１１が導通状態であることにより、信号端子３０５がＶＤＤ２に引かれ、そしてＰＦＥＴ３１３のゲート端子がＶＤＤ２に引かれる。また、信号端子３０３が高電圧に行くことが、ＰＦＥＴ３２１を非導通になるようにさせる。ＰＦＥＴ３１１が導通になることにより、ＮＦＥＴ３１７のゲート端子がＶＤＤ２に引かれ、それによりそのＮＦＥＴ３１７を導通状態にさせ、そしてＰＦＥＴ３２３のゲート端子をＶＳＳに引き（、それがＰＦＥＴ３２３を導通状態にさせる）。ＰＦＥＴ３２３を導通状態にさせることにより、信号端子３０３が、導通のＰＦＥＴ３２３を介してＶＤＤ１に引かれる。
【００２１】
レベル・シフター３０１はまた、信号端子３０３から信号端子３０５への電流経路を含み、当該電流経路は、ＮＦＥＴ３２５及び３２７を含む。信号端子３０３が初めに低電圧（例えば、ＶＳＳ）であるとき、ＮＦＥＴ３２５及び３２７は、導通していて、信号端子３０５の電圧を信号端子３０３の低電圧（例えば、ＶＳＳ）に引く。信号端子３０３の電圧が高電圧に変わるとき、信号端子３０５の電圧は、導通状態のＮＦＥＴ３２５及び３２７を通って信号端子３０３の電圧に向かって引かれる。ＮＦＥＴ３２５及び３２７を通るこの経路は、信号端子３０３における電圧の変化から信号端子３０５における電圧の変化までの伝搬遅延を低減する利点を与える（そして逆も同様である）。
【００２２】
ＶＤＤ１がＶＤＤ２より低い場合、信号端子３０３の電圧がＶＤＤ１に向かって上昇するので、ノード３２８の電圧が、ＮＦＥＴ３２５の制御ゲートの電圧（ＶＤＤ１）の（ＮＦＥＴ３２５の）電圧スレッショルド内にある電圧に達する。ＮＦＥＴ３２５がこの時点で非導通になるとき、ＮＦＥＴ３２５及び３２７を流れる電流は、停止する。しかしながら、この時点で、ＰＦＥＴ３１１は、導通状態であり、信号端子３０５の電圧をＶＤＤ２に「ロック」する。信号端子３０３が高電圧であり且つ信号端子３０５が高電圧であるとき、ＰＦＥＴ３２３及び３１１が導通状態であるので、ＮＦＥＴ３２５及び３２７が導通状態になることが、電圧供給線３０９及び３０７を互いに結合するようにさせる。しかしながら、上記で説明したように、信号端子３０３の電圧がＶＤＤ１に近づくので、ＮＦＥＴ３２５が非導通になることが、ＶＤＤ２線３０７とＶＤＤ１線３０９との間の経路の電流の流れを遮断する。
【００２３】
ＶＤＤ１がＶＤＤ２より高い場合、信号端子３０５の電圧がＶＳＳからＶＤＤ２に向けて引かれるので、ノード３３０の電圧は、ＮＦＥＴ３２７の制御ゲートの電圧（ＶＤＤ２）の（ＮＦＥＴ３２７の）電圧スレッショルド内にある電圧に近づき、それによりＮＦＥＴ３２７を非導通になるようにさせ、そしてＶＤＤ１線３０９からＶＤＤ２線３０７への経路の電流の流れを遮断する。
【００２４】
信号端子３０３の電圧が高電圧（例えば、ＶＤＤ１）から低電圧（例えば、ＶＳＳ）に行くとき、ノード３２８の電圧は、ＶＤＤ１からＮＦＥＴ３２５のスレッショルド電圧より小さい電圧へ降下し、それによりＮＦＥＴ３２５が導通状態になり、ノード３２６を低に引き（、そしてＮＦＥＴ３２７を導通状態になるようにさせる）。ＮＦＥＴ３２５及び３２７が導通状態になる場合、信号端子３０５は、そしてＮＦＥＴ３２７及び３２５を介して低電圧に引かれ、そして信号端子３０３はＶＳＳに引かれる。
【００２５】
信号端子３０３の電圧が高電圧から低電圧に行くことがまた、ＮＦＥＴ３１５を非導通状態に、そしてＰＦＥＴ３２１を導通状態にさせる。信号端子３０５の電圧は、高電圧から低電圧に行くことが、ＰＦＥＴ３２１を導通状態に、そしてＮＦＥＴ３１７を非導通状態にさせる。ＰＦＥＴ３１３が導通状態になることが、ＰＦＥＴ３１１を非導通状態にさせる。ＰＦＥＴ３２１を導通状態にさせることは、ＰＦＥＴ３２３を非導通状態にさせる。
【００２６】
レベル・シフター３０１は、信号端子３０５を入力として利用し、そして信号端子３０３を出力として利用するとき、同様の要領で動作し、そして上記で説明したように、ＰＦＥＴ３１１及び３１３とＮＦＥＴ３２７及び３１５とは、信号端子３０３を入力として利用しそして信号端子３０５を出力として利用するとき、ＰＦＥＴ３２３及び３２１とＮＦＥＴ３２５及び３１７と同様にそれぞれ動作し（、そしてその逆の場合も同様に動作する）。
【００２７】
図４は、本発明に従ったレベル・シフター４０１を含む集積回路４００の別の実施形態を示す。レベル・シフター４０１は、集積回路４００の電圧ドメイン１（ドメイン１）に配置されたＰＦＥＴ４２１及び４２３とＮＦＥＴ４２５及び４１７とを含む。レベル・シフター４０１はまた、集積回路４００の電圧ドメイン２（ドメイン２）に配置されたＰＦＥＴ４１１及び４１３とＮＦＥＴ４２７及び４１５とを含む。ＰＦＥＴ４２１及び４２３のソース／ドレーン端子とＮＦＥＴ４２５のゲート端子とは、ドメイン１の電圧供給線４０９（ＶＤＤ１である）に接続され、そしてＮＦＥＴ４１７のソース／ドレーン端子は、ＶＳＳ線に接続されている。ＰＦＥＴ４１１及び４１３のソース／ドレーン端子とＮＦＥＴ４２７のゲート端子とは、ドメイン２の電圧供給線４０７（ＶＤＤ２である）に接続され、そしてＮＦＥＴ４１５のソース／ドレーン端子は、ＶＳＳ線に接続されている。
【００２８】
レベル・シフター４０１は、ドメイン１に配置された集積回路４００の回路４３１に結合されている第１の信号端子（ＳＴ１）４０３を含む。回路４３１は、図３の回路３３１に類似している。回路４３１は、ＶＤＤ１で給電される。信号は、信号端子４０３を介して回路４３１とレベル・シフター４０１の間で伝達される。レベル・シフター４０１は、集積回路４００の回路４４１に結合されている第２の信号端子（ＳＴ２）４０５を含み、当該回路４４１は、ドメイン２に配置され、そしてＶＤＤ２で給電される。回路４４１は、図３の回路３４１に類似している。信号は、信号端子４０５を介して回路４４１とレベル・シフター４０１との間で伝達される。
【００２９】
図３のレベル・シフター３０１の場合のように、レベル・シフター４０１は、双方向レベル・シフターであり、そこにおいて、信号端子４０３が入力として動作可能であり且つ信号端子４０５が出力として動作可能であり、又は信号端子４０５が入力として動作可能であり且つ信号端子４０３が出力として動作可能である。更に、レベル・シフター３０１の場合のように、レベル・シフター４０１は、ＶＤＤ１がＶＤＤ２より大きい又は小さいいずれの場合もいずれの方向にも動作可能である。
【００３０】
レベル・シフター４０１は、信号端子４０３と信号端子４０５との間の電流経路を含み、当該電流経路は、ＮＦＥＴ４２５及び４２７を含む。図３のＮＦＥＴ３２５及び３２７の場合のように、これらのＮＦＥＴを利用して、信号端子４０３及び４０５が高電圧であるとき、（導通しているＰＦＥＴ４２３及び４１１を介した）ＶＤＤ１線４０９とＶＤＤ２線４０７との間の電流の流れを遮断する。
【００３１】
レベル・シフター４０１は、ＮＦＥＴ４１７のゲート端子が信号端子４０３に接続され、そしてＮＦＥＴ４１５のゲート端子が信号端子４０５に接続されていること以外はレベル・シフター３０１に類似している。レベル・シフター３０１の場合、ＮＦＥＴ３１７のゲート端子が、（ドメイン境界３０４を横切る信号線により）信号端子３０５に接続され、そしてＮＦＥＴ３１５のゲート端子が、（ドメイン境界３０４を横切る信号線により）信号端子３０３に接続されている。図３を参照されたい。従って、レベル・シフター４０１の場合、唯１つの信号線４２６が、ドメイン境界４０４を横切っている。
【００３２】
ドメイン境界を横切る唯１つの信号線を含むレベル・シフターを設けることにより、集積回路の電圧ドメイン同士間での経路設定の輻輳をより少なくすることを集積回路に与え得る。
【００３３】
図５は、本発明に従ったレベル・シフターの別の実施形態の回路図である。レベル・シフター５０１は、電圧ドメイン２（ドメイン２）に配置されたＰＦＥＴ５１１及び５１３、ＮＦＥＴ５１５及び５２５、及びゲート・バイアス回路５２９を含む。レベル・シフター５０１は、一方向性の反転レベル・シフターであり、端子５０３は、入力端子として働き、そして端子５０５は、出力端子として働く。
【００３４】
レベル・シフター５０１は、ゲート・バイアス回路５２９を含み、当該ゲート・バイアス回路５２９は、ＮＦＥＴ５２５のゲート端子を、ＶＤＤ１にそのＮＦＥＴ５２５の電圧スレッショルドを加えた電圧より小さいがしかしそのＮＦＥＴ５２５のスレッショルド電圧にＮＦＥＴ５１５のスレッショルド電圧を加えた電圧より大きい電圧に設定する。一実施形態において、ゲート・バイアス回路５２９は、ＮＦＥＴを含み、当該ＮＦＥＴは、ソース／ドレーン端子と、ＶＤＤ２線５０７に接続されたゲート端子と、ＮＦＥＴ５２５のゲート端子に接続された第２のソース／ドレーン端子とを有する。
【００３５】
端子５０３の電圧が低電圧（例えば、ＶＳＳ）から高電圧（例えば、ＶＤＤ１）に変わるとき、ＮＦＥＴ５１５は、導通状態になって、端子５０５の電圧をＶＳＳに引き、ＰＦＥＴ５１１を導通状態にさせる。ＰＦＥＴ５１１を導通状態にさせることは、ノード５１４をＶＤＤ２に引き、ＰＦＥＴ５１３を非導通状態にさせる。
【００３６】
端子５０３の電圧がＮＦＥＴ５２５のゲート端子の電圧から１スレッショルド電圧の電圧に到達するので、ＮＦＥＴ５２５は、非導通状態になり、それにより、ドメイン１の電圧供給線（図５に図示せず）とドメイン２の電圧供給線５０７（ＶＤＤ２である）との間の経路の電流の流れを遮断する。この電流の流れを遮断することは、端子５０３が高電圧状態にあるとき電力を有利に低減し得る。他の実施形態において、レベル・シフター５０１は、電流の流れを遮断するため電圧供給経路に追加のトランジスタを含み得る。一実施形態においては、トランジスタの数は、ＶＤＤ２とＶＤＤ１との間の電圧の差、並びにトランジスタのスレッショルド電圧に依存する。
【００３７】
端子５０３が高電圧から低電圧に変わるとき、ＮＦＥＴ５２５は、導通状態になって、ＮＦＥＴ５１５を非導通状態にさせ、且つＰＦＥＴ５１３を導通状態にさせて、端子５０５をＶＤＤ２に引く。端子５０５をＶＤＤ２に引くことは、ＰＦＥＴ５１１を非導通状態にさせる。
【００３８】
図５のレベル・シフターの場合、唯１つの信号線が、ドメイン信号境界５０４を横切っている。
【００３９】
図３から図５のレベル・シフターの幾つかの実施形態において、示されているＮＦＥＴ及びＰＦＥＴのトランジスタ本体は、それらのソース端子に接続されている。レベル・シフター３０１の一実施形態において、ＮＦＥＴ３２５のトランジスタ本体は、ノード３２８に接続され、そしてＮＦＥＴ３２７のトランジスタ本体は、ノード３３０に接続されている。他の実施形態において、ＮＦＥＴのトランジスタ本体は、ＶＳＳ線に接続され、そしてＰＦＥＴのトランジスタ本体は、それらのドメイン電源の電圧線に接続されている。
【００４０】
当業者は、この教示に基づいて、本明細書で示されそして記載された実施形態が更なる変更を含み得ることを認めるであろう。レベル・シフター３０１、４０１及び５０１は、他の形態を有し得る。例えば、レベル・シフター３０１及び４０１は、反転型レベル・シフターであるよう変更され得て、そしてレベル・シフター５０１は、非反転型レベル・シフターであるよう変更され得る。また、レベル・シフター３０１、４０１及び５０１は、他のタイプのトランジスタを用いて実現され得る。
【００４１】
一実施形態において、集積回路は、双方向レベル・シフターを含む。この双方向レベル・シフターは、入力及び出力として動作可能な第１の信号端子を含む。第１の信号端子が、入力として動作可能であるとき、集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取る。第１の信号端子は、出力として動作可能であるとき、集積回路の第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える。双方向レベル・シフターは、出力及び入力として動作可能な第２の信号端子を含む。第２の信号端子は、出力として動作可能であるとき、集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える。第２の信号端子は、入力として動作可能であるとき、集積回路の第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を受け取る。レベル・シフターは更に、第１の信号端子と第２の信号端子との間に結合されたレベル・シフト回路を含む。このレベル・シフト回路は、第１の信号端子が入力として動作可能であるとき、第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換する。レベル・シフト回路は、第２の信号端子が入力として動作可能であるとき、第２の電圧ドメインに適合した第２の信号を、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号に変換する。更に別の実施形態において、レベル・シフト回路は、少なくとも１つの電流遮断トランジスタを含む。この少なくとも１つの電流遮断トランジスタは、非導通状態であることに応答して、第１の電圧ドメインの電源と第２の電圧ドメインの電源との間の電流経路に流れる電流を遮断するよう動作する。
【００４２】
別の実施形態において、方法は、第１の信号をレベル・シフターの第１の信号端子に与えるステップを含む。第１の信号は、第１の電圧ドメインに適合している。レベル・シフターは、第１の信号を与えることに応答して、当該レベル・シフターの第２の信号端子に、第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える。この方法はまた、第２の信号をレベル・シフターの信号端子に与えるステップを含む。第２の信号は、第２の電圧ドメインに適合している。レベル・シフターは、第２の信号を与えることに応答して、第１の信号端子に、第１の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を与える。
【００４３】
別の実施形態において、集積回路は、レベル・シフターを含む。このレベル・シフターは、集積回路の第１の電圧ドメインに適合した第１の信号を受け取るよう構成された第１の信号端子を含む。レベル・シフターは、集積回路の第２の電圧ドメインに適合したシフトされた信号を出力するよう構成された第２の信号端子を含む。第２の電圧ドメインは、第１の電圧ドメインの電源電圧より高い電源電圧を含む。レベル・シフターはまた、第２の電圧ドメインに配置されたレベル・シフト回路を含む。このレベル・シフト回路は、信号線を介して第１の電圧ドメインから受け取られた第１の信号を、シフトされた信号に変換する。そして、当該レベル・シフト回路は、信号線が高電圧であるとき、第２の電圧ドメインの電源により供給される信号線を含む電流経路の電流を遮断する手段を含む。
【００４４】
本発明の特定の実施形態が示されそして記載されたが、本明細書の教示に基づいて、更なる変化及び変更が本発明から逸脱することなしに行われ得ることが当業者により認められるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲内にあるそのような変化及び変更の全てを本発明の範囲内に包含するべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、従来技術のレベル・シフターの回路図である。
【図２】図２は、従来技術のレベル・シフターの回路図である。
【図３】図３は、本発明に従ったレベル・シフターを含む集積回路の一実施形態の回路図である。
【図４】図４は、本発明に従ったレベル・シフターを含む集積回路の別の実施形態の回路図である。
【図５】図５は、本発明に従ったレベル・シフターの別の実施形態の回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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