(57)【要約】【課題】広範囲に電圧レベルを変換することのできる２電源双方向レベルシフタを提供する。【解決手段】第１の電源電圧ＶＣＣＡ，第２の電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ１，Ｄ２を介して並列に電源端子に供給され、ＶＣＣＢが入力端子に入力し、ＶＣＣＡのレベルの信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されてＶＣＣＢのレベルの信号を出力端子から出力する第１のアナログスイッチＳＷ１と、ＶＣＣＡ，ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ３，Ｄ４を介して並列に電源端子に供給され、ＶＣＣＡが入力端子に入力し、ＶＣＣＢのレベルの信号の信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されてＶＣＣＡのレベルの信号を出力端子から出力する第２のアナログスイッチＳＷ２とを設ける。【選択図】図１
2007228407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源電圧と第２の電源電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、前記第２の電源電圧が入力端子に入力し、前記第１の電源電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、前記入力端子と出力端子とが接続されて前記第２の電源電圧のレベルの信号を前記出力端子から出力する第１のアナログスイッチと、
前記第１の電源電圧と前記第２の電源電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、前記第１の電源電圧が入力端子に入力し、前記第２の電源電圧のレベルの信号の信号が制御端子に供給されたときに、前記入力端子と出力端子とが接続されて前記第１の電源電圧のレベルの信号を前記出力端子から出力する第２のアナログスイッチと
を備えたことを特徴とする２電源双方向レベルシフタ。
【請求項２】
請求項１に記載の２電源双方向レベルシフタにおいて、
前記第１の電源電圧，前記第２の電源電圧のうちの一方の電圧範囲は、前記第１のアナログスイッチ及び前記第２のアナログスイッチの最低動作電圧未満の範囲を含む
ことを特徴とする２電源双方向レベルシフタ。
【請求項３】
第１の電源電圧と、前記第１の電源電圧と第２の電源電圧とのうちのいずれか一方を変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、前記変圧した電圧が入力端子に入力し、前記第１の電源電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、前記入力端子と出力端子とが接続されて前記変圧した電圧のレベルの信号を前記出力端子から出力する第１のアナログスイッチと、
第２の電源電圧と前記変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、前記第２の電源電圧が入力端子に入力し、前記第１のアナログスイッチの前記出力端子から前記変圧した電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、前記入力端子と出力端子とが接続されて前記第２の電源電圧のレベルの信号を前記出力端子から出力する第２のアナログスイッチと、
前記第２の電源電圧と前記変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、前記変圧した電圧が入力端子に入力し、前記第２の電源電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、前記入力端子と出力端子とが接続されて前記変圧した電圧のレベルの信号を前記出力端子から出力する第３のアナログスイッチと、
第１の電源電圧と前記変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、前記第１の電源電圧が入力端子に入力し、前記第３のアナログスイッチの前記出力端子から前記変圧した電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、前記入力端子と出力端子とが接続されて前記第１の電源電圧のレベルの信号を前記出力端子から出力する第４のアナログスイッチと
を備えたことを特徴とする２電源双方向レベルシフタ。
【請求項４】
請求項３に記載の２電源双方向レベルシフタにおいて、
前記第１の電源電圧及び前記第２の電源電圧の両方の電圧範囲が、前記第１のアナログスイッチ，前記第２のアナログスイッチ，前記第３のアナログスイッチ及び前記第４のアナログスイッチの最低動作電圧未満の範囲を含んでおり、
前記変圧した電圧は、前記第１のアナログスイッチ，前記第２のアナログスイッチ，前記第３のアナログスイッチ及び前記第４のアナログスイッチの最低動作電圧以上の電圧である
ことを特徴とする２電源双方向レベルシフタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２電源双方向レベルシフタに関し、特に、広範囲に電圧レベルを変換できるようにした２電源双方向レベルシフタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源電圧が異なる２つの機器や回路の間でインタフェースの役割を果たす装置として、２電源双方向レベルシフタが存在している。２電源双方向レベルシフタは、この２つの機器や回路をそれぞれ動作させる電源電圧（ＶＣＣＡ及びＶＣＣＢ）を入力し、一方の機器や回路からの電圧ＶＣＣＡのレベルの信号を電圧ＶＣＣＢにシフトして他方の機器や回路に送り、上記他方の機器や回路からの電圧ＶＣＣＢのレベルの信号を電圧ＶＣＣＡにシフトして上記一方の機器や回路に送るというように、双方向に信号の電圧レベルを変換するものである。
【０００３】
従来から市販されている２電源双方向レベルシフタは、電圧レベルの変換可能範囲が最大でも１．２Ｖ⇔５．５Ｖ程度であり、電源電圧（ＶＣＣＡ，ＶＣＣＢ）として入力可能な電圧も最大で６Ｖ程度であった。
【０００４】
ところが、今日、パーソナルコンピュータや携帯電話機等の情報処理端末には、電源電圧が異なる各種の周辺機器やパーツが内蔵あるいは外付けで取り付けられるようになっている。それらの周辺機器やパーツの中には、電源電圧が１．８Ｖ程度の低電圧のものもあれば、電源電圧が１２Ｖ程度の高電圧のものも存在する。
【０００５】
例えば制御側の機器（ＣＰＵ等）の電源電圧が３〜５Ｖであるとすると、それらの周辺機器等を制御するためには、３〜５Ｖ⇔１．８〜１２Ｖという広い範囲で電圧レベルを変換しなければならない。この範囲は従来の市販の２電源双方向レベルシフタの変換可能範囲を越えており、個々の周辺機器等の電源電圧レベルに応じて、複数種類の市販の２電源双方向レベルシフタを用いたり、特注品の２電源双方向レベルシフタを用いることが必要になる。
【０００６】
図８は、こうした従来の２電源双方向レベルシフタを用いた周辺機器等の制御方法を例示する図である。電源電圧３．３Ｖの制御機器（ＣＰＵ等）３１が、電源電圧１．８Ｖの被制御機器（周辺機器等）３２と、電源電圧５Ｖの被制御機器３３と、電源電圧１２Ｖの被制御機器３４とを制御する場合、被制御機器３２に専用の１．８Ｖ⇔３．３Ｖ変換用の２電源双方向レベルシフタ３５（例えば市販品）と、被制御機器３３に専用の５Ｖ⇔３．３Ｖ変換用の２電源双方向レベルシフタ３６（例えば市販品）と、被制御機器３４に専用の１２Ｖ⇔３．３Ｖの変換用の２電源双方向レベルシフタ３７（例えば特注品）という、３つの２電源双方向レベルシフタを用いていた。
【０００７】
しかし、このように異なる種類の複数の２電源双方向レベルシフタを用いることは、パーソナルコンピュータや携帯電話機等の情報処理端末の部品点数の増加や製造コストの増大につながってしまう。
【０００８】
なお、本出願人も過去に双方向通信用の電圧変換回路について特許出願済みであるが、その電圧変換回路も、特に電圧レベルの変換可能範囲を問題としたものではなかった（特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３０７４１３号公報（段落番号００１１〜１２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような点に鑑み、広範囲に電圧レベルを変換することのできる２電源双方向レベルシフタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するために、本願の第１の発明に係る２電源双方向レベルシフタは、次の（１）及び（２）のようなアナログスイッチを備えたことを特徴とする。
（１）第１の電源電圧と第２の電源電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、第２の電源電圧が入力端子に入力し、第１の電源電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されて第２の電源電圧のレベルの信号を出力端子から出力する第１のアナログスイッチ。
（２）第１の電源電圧と第２の電源電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、第１の電源電圧が入力端子に入力し、第２の電源電圧のレベルの信号の信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されて第１の電源電圧のレベルの信号を出力端子から出力する第２のアナログスイッチ。
【００１２】
この２電源双方向レベルシフタでは、第１の電源電圧で動作する機器や回路からの第１の電源電圧のレベルの信号を第１のアナログスイッチの制御端子に供給すると、このアナログスイッチの入力端子に入力している第２の電源電圧が、このアナログスイッチの出力端子から出力される。したがって、このアナログスイッチの出力信号を、第２の電源電圧で動作する機器や回路に送れば、第１の電源電圧で動作する機器や回路からの第１の電源電圧のレベルの信号を、第２の電源電圧のレベルにシフトして、第２の電源電圧で動作する機器や回路に送ることができる。
【００１３】
また、第２の電源電圧で動作する機器や回路からの第２の電源電圧のレベルの信号を第２のアナログスイッチの制御端子に供給すると、このアナログスイッチの入力端子に入力している第１の電源電圧が、このアナログスイッチの出力端子から出力される。したがって、このアナログスイッチの出力信号を、第１の電源電圧で動作する機器や回路に送れば、第２の電源電圧で動作する機器や回路からの第２の電源電圧のレベルの信号を、第１の電源電圧のレベルにシフトして、第１の電源電圧で動作する機器や回路に送ることができる。
【００１４】
これにより、第１の電源電圧で動作する機器や回路と第２の電源電圧で動作する機器や回路との間で、双方向に信号の電圧レベルを変換することができる。
【００１５】
そして、これらのアナログスイッチの電源端子には、第１の電源電圧と第２の電源電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に供給されるので、第１の電源電圧，第２の電源電圧のうちの高いほうの電圧がダイオードを介して供給される。したがって、第１の電源電圧，第２の電源電圧のうちの一方の電圧の下限をこれらのアナログスイッチの最低動作電圧未満にしても、他方の電圧の下限をこの最低動作電圧以上にしておけば、これらのアナログスイッチの最低動作電圧を確保することができる。
【００１６】
また、第１の電源電圧や第２の電源電圧の上限は、これらのアナログスイッチに供給可能な最大電圧にまで高くすることができる。
【００１７】
このように、第１の電源電圧，第２の電源電圧のうちの一方の下限を低くするとともに第１の電源電圧や第２の電源電圧の上限を高くすることができるので、従来の２電源双方向レベルシフタよりも広範囲に電圧レベルを変換することが可能になる。
【００１８】
そして、この２電源双方向レベルシフタは、アナログスイッチやダイオードのような入手が容易で安価なデバイスだけを用いて構成することができる。
【００１９】
次に、本願の第２の発明に係る２電源双方向レベルシフタは、次の（１）〜（４）のようなアナログスイッチを備えたことを特徴とする。
（１）第１の電源電圧と、第１の電源電圧と第２の電源電圧とのうちのいずれか一方を変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、この変圧した電圧が入力端子に入力し、第１の電源電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されてこの変圧した電圧のレベルの信号を出力端子から出力する第１のアナログスイッチ。
（２）第２の電源電圧とこの変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、第２の電源電圧が入力端子に入力し、第１のアナログスイッチの出力端子からこの変圧した電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されて第２の電源電圧のレベルの信号を出力端子から出力する第２のアナログスイッチ。
（３）第２の電源電圧とこの変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、この変圧した電圧が入力端子に入力し、第２の電源電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されてこの変圧した電圧のレベルの信号を出力端子から出力する第３のアナログスイッチ。
（４）第１の電源電圧とこの変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に電源端子に供給され、第１の電源電圧が入力端子に入力し、第３のアナログスイッチの出力端子からこの変圧した電圧のレベルの信号が制御端子に供給されたときに、入力端子と出力端子とが接続されて第１の電源電圧のレベルの信号を出力端子から出力する第４のアナログスイッチ。
【００２０】
この２電源双方向レベルシフタでは、第１の電源電圧で動作する機器や回路からの第１の電源電圧のレベルの信号を第１のアナログスイッチの制御端子に供給すると、このアナログスイッチの入力端子に入力している、第１の電源電圧または第２の電源電圧を変圧した電圧が、このアナログスイッチの出力端子から出力されて、第２のアナログスイッチの制御端子に供給される。
【００２１】
第２のアナログスイッチは、この変圧した電圧のレベルの信号が制御端子に供給されると、入力端子に入力している第２の電源電圧が出力端子から出力される。
【００２２】
したがって、第２のアナログスイッチの出力信号を、第２の電源電圧で動作する機器や回路に送れば、第１の電源電圧で動作する機器や回路からの第１の電源電圧のレベルの信号を、第２の電源電圧のレベルにシフトして、第２の電源電圧で動作する機器や回路に送ることができる。
【００２３】
また、第２の電源電圧で動作する機器や回路からの第２の電源電圧のレベルの信号を第３のアナログスイッチの制御端子に供給すると、このアナログスイッチの入力端子に入力している前述の変圧した電圧が、このアナログスイッチの出力端子から出力されて、第４のアナログスイッチの制御端子に供給される。
【００２４】
第４のアナログスイッチは、この変圧した電圧のレベルの信号が制御端子に供給されると、入力端子に入力している第１の電源電圧が出力端子から出力される。
【００２５】
したがって、第４のアナログスイッチの出力信号を、第１の電源電圧で動作する機器や回路に送れば、第２の電源電圧で動作する機器や回路からの第２の電源電圧のレベルの信号を、第１の電源電圧のレベルにシフトして、第１の電源電圧で動作する機器や回路に送ることができる。
【００２６】
これにより、第１の電源電圧で動作する機器や回路と第２の電源電圧で動作する機器や回路との間で、双方向に信号の電圧レベルを変換することができる。
【００２７】
そして、これらのアナログスイッチの電源端子には、第１の電源電圧，第２の電源電圧のうちの一方と、第１の電源電圧または第２の電源電圧を変圧した電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に供給されるので、第１の電源電圧と第２の電源電圧との両方がこれらのアナログスイッチの最低動作電圧未満にしても、第１の電源電圧または第２の電源電圧をこの最低動作電圧以上に変圧しておけば、これらのアナログスイッチの最低動作電圧を確保することができる。
【００２８】
また、第１の電源電圧や第２の電源電圧の上限は、これらのアナログスイッチに供給可能な最大電圧にまで高くすることができる。
【００２９】
このように、第１の電源電圧と第２の電源電圧との両方の下限を低くするとともに第１の電源電圧や第２の電源電圧の上限を高くすることができるので、前述の本願の第１の発明に係る２電源双方向レベルシフタよりも、さらに広範囲に電圧レベルを変換することが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
本願の第１の発明に係る２電源双方向レベルシフタによれば、アナログスイッチやダイオードのような入手が容易で安価なデバイスだけを用いて、広範囲に電圧レベルを変換することができるという効果が得られる。
【００３１】
本願の第２の発明に係る２電源双方向レベルシフタによれば、アナログスイッチやダイオードを用いて、本願の第１の発明に係る２電源双方向レベルシフタよりもさらに広範囲に電圧レベルを変換することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。
〔本願の第１の発明の実施の形態〕
図１は、本願の第１の発明を適用した２電源双方向レベルシフタの構成例を示す回路図である。この２電源双方向レベルシフタは、電源電圧ＶＣＣＡ：３〜５Ｖで動作する機器や回路（以下、ＶＣＣＡ側の機器と呼ぶ）と、電源電圧ＶＣＣＢ：１．８〜１８Ｖで動作する機器や回路（以下、ＶＣＣＢ側の機器と呼ぶ）との間で双方向に信号の電圧レベルを変換するものである。
【００３３】
ＶＣＣＡ側の機器からバス（ＶＣＣＡ＿ＢＵＳ）１１を介してこの２電源双方向レベルシフタに入力する信号は、バッファＢ１を介して、アナログスイッチＳＷ１の制御端子「４」に供給される。アナログスイッチＳＷ１は、電源電圧範囲３〜１８Ｖで動作するアナログスイッチであり、一般に市販されているものである。アナログスイッチＳＷ１の電源端子「５」には、電源電圧ＶＣＣＡ，電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ１，Ｄ２を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ１の入力端子「１」には、電源電圧ＶＣＣＢが入力する。アナログスイッチＳＷ１の端子「３」は接地端子である。
【００３４】
アナログスイッチＳＷ１は、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、電源電圧ＶＣＣＢのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ１によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ１の出力信号は、後述するような構成のバッファＢ２に入力する。
【００３５】
ＶＣＣＢ側の機器からバス（ＶＣＣＢ＿ＢＵＳ）１２を介してこの２電源双方向レベルシフタに入力する信号は、アナログスイッチＳＷ２の制御端子「４」に供給される。アナログスイッチＳＷ２は、アナログスイッチＳＷ１と同一構成のものである。アナログスイッチＳＷ２の電源端子「５」には、電源電圧ＶＣＣＡ，電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ３，Ｄ４を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ２の入力端子「１」には、電源電圧ＶＣＣＡが入力する。
【００３６】
アナログスイッチＳＷ２は、ハイレベルのレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、電源電圧ＶＣＣＡのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ２によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ２の出力信号は、バッファ（ゲートが負論理の３ステートゲート）Ｂ３に入力する。
【００３７】
この２電源双方向レベルシフタには、電圧レベルの変換方向を切り換えるためのコントロール信号として、ハイレベルが電源電圧ＶＣＣＡのレベルになる信号がコントロール信号線１３を介して入力されるようになっている。このコントロール信号は、バッファＢ３のゲートに供給されるとともに、バッファＢ４を介して、アナログスイッチＳＷ３の制御端子「４」に供給される。
【００３８】
バッファＢ３は、ハイレベルのコントロール信号が供給されるとハイインピーダンス状態になり、ロウレベルのコントロール信号が供給されると入力信号と同じレベルの信号を出力する。バッファＢ３の出力信号は、この２電源双方向レベルシフタからバス１１を介してＶＣＣＡ側の機器に送られる。
【００３９】
アナログスイッチＳＷ３は、電源電圧ＶＣＣＡのレベルのコントロール信号を、電源電圧ＶＣＣＢのレベルに変換するためのものであり、アナログスイッチＳＷ１と同一構成のものである。アナログスイッチＳＷ３の電源端子「５」には、電源電圧ＶＣＣＡ，電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ５，Ｄ６を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ３の入力端子「１」には、電源電圧ＶＣＣＢが入力する。
【００４０】
アナログスイッチＳＷ３は、ハイレベルのコントロール信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、電源電圧ＶＣＣＢのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルのコントロール信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ３によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ３の出力信号は、バッファＢ２に供給される。
【００４１】
バッファＢ２は、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と同一構成のアナログスイッチで構成されている。図２に示すように、アナログスイッチＳＷ１の出力信号は、このアナログスイッチの入力端子「１」に入力する。また、アナログスイッチＳＷ３の出力信号は、このアナログスイッチの制御端子「４」に供給される。このアナログスイッチの電源端子「５」には、電源電圧ＶＣＣＡ，電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ７，Ｄ８を介して並列に供給される。
【００４２】
このアナログスイッチは、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、アナログスイッチＳＷ１の出力信号と同じレベルの信号を出力端子「２」から出力する。この出力信号は、図１に示すように、この２電源双方向レベルシフタからバス１２を介してＶＣＣＢ側の機器に送られる。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、このアナログスイッチは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力がハイインピーダンス状態になる。
【００４３】
次に、この２電源双方向レベルシフタが、ＶＣＣＡ側の機器とＶＣＣＢ側の機器との間で双方向に信号の電圧レベルを変換する様子について説明する。ＶＣＣＡ側の機器からＶＣＣＢ側の機器に信号を送る場合には、ハイレベルのコントロール信号をこの２電源双方向レベルシフタに送る。そして、ＶＣＣＡ側の機器からバス１１を介してＶＣＣＡのレベルの信号をこの２電源双方向レベルシフタに送ると、アナログスイッチＳＷ１の制御端子「４」にハイレベル（ＶＣＣＡのレベル）の信号が供給されるので、アナログスイッチＳＷ１の入力端子「１」に入力しているＶＣＣＢが、アナログスイッチＳＷ１の出力端子「２」から出力されてバッファＢ２（図２のアナログスイッチの入力端子「１」）に入力する。
【００４４】
このとき、ハイレベルのコントロール信号により、アナログスイッチＳＷ３からバッファＢ２（図２のアナログスイッチの制御端子「４」）に供給される信号がハイレベルになるので、バッファＢ２（図２のアナログスイッチの出力端子「２」）からＶＣＣＢのレベルの信号が出力され、この信号がバス１２を介してＶＣＣＢ側の機器に送られる。これにより、ＶＣＣＡ側の機器からのＶＣＣＡのレベルの信号が、ＶＣＣＢのレベルにシフトしてＶＣＣＢ側の機器に送られる。また、バッファＢ３はハイインピーダンス状態になる。
【００４５】
ＶＣＣＢ側の機器からＶＣＣＡ側の機器に信号を送る場合には、ロウレベルのコントロール信号をこの２電源双方向レベルシフタに送る。そして、ＶＣＣＢ側の機器からバス１２を介してＶＣＣＢのレベルの信号をこの２電源双方向レベルシフタに送ると、アナログスイッチＳＷ２の制御端子「４」にハイレベル（ＶＣＣＢのレベル）の信号が供給されるので、アナログスイッチＳＷ２の入力端子「１」に入力しているＶＣＣＡが、アナログスイッチＳＷ２の出力端子「２」から出力されてバッファＢ３に入力する。
【００４６】
このとき、ロウレベルのコントロール信号によってバッファＢ３は入力信号と同じレベルの信号を出力するので、バッファＢ３からＶＣＣＡのレベルの信号が出力され、この信号がバス１１を介してＶＣＣＡ側の機器に送られる。これにより、ＶＣＣＢ側の機器からのＶＣＣＢのレベルの信号が、ＶＣＣＡのレベルにシフトしてＶＣＣＡ側の機器に送られる。また、アナログスイッチＳＷ３からバッファＢ２（図２のアナログスイッチの制御端子「４」）に供給される信号がロウレベルになるので、バッファＢ２はハイインピーダンス状態になる。
【００４７】
このようにして、ＶＣＣＡ側の機器とＶＣＣＢ側の機器との間で双方向に信号の電圧レベルを変換することができる。
【００４８】
そして、この２電源双方向レベルシフタでは、各アナログスイッチ（アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、バッファＢ２を構成する図２のアナログスイッチ）の電源端子に電源電圧ＶＣＣＡと電源電圧ＶＣＣＢとがそれぞれダイオードを介して並列に供給されるので、ＶＣＣＡ，ＶＣＣＢのうちの高いほうの電圧がダイオードを介して供給される。したがって、ＶＣＣＢの下限である１．８Ｖはこれらのアナログスイッチの最低動作電圧（３Ｖ）未満であるにもかかわらず、これらのアナログスイッチの最低動作電圧を確保することができる。
【００４９】
図３は、この最低動作電圧の確保の様子を示す図である。図３（ａ）に示すように、ＶＣＣＡ＝３ＶでありＶＣＣＢ＝５Ｖである場合には、５ＶのＶＣＣＢがこれらのアナログスイッチの電源端子に供給される。図３（ｂ）に示すように、ＶＣＣＡ＝５ＶでありＶＣＣＢ＝３Ｖである場合には、５ＶのＶＣＣＡがこれらのアナログスイッチの電源端子に供給される。図３（ｃ）に示すように、ＶＣＣＡ＝５ＶでありＶＣＣＢ＝１２Ｖである場合には、１２ＶのＶＣＣＢがこれらのアナログスイッチの電源端子に供給される。図３（ｄ）に示すように、ＶＣＣＡ＝３ＶでありＶＣＣＢ＝１．８Ｖである場合には、３ＶのＶＣＣＡがこれらのアナログスイッチの電源端子に供給される。したがって、いずれの場合にも、これらのアナログスイッチの最低動作電圧である３Ｖが確保される。
【００５０】
また、ＶＣＣＢの上限は１８Ｖという高電圧であるが、これらのアナログスイッチの電源電圧範囲は３〜１８Ｖなので、これらのアナログスイッチの電源端子には１８ＶのＶＣＣＢも供給可能である。
【００５１】
このように、ＶＣＣＢの下限を低くするとともにその上限を高くしているので、従来の２電源双方向レベルシフタよりも広範囲に電圧レベルを変換することができる。
【００５２】
図４には、この２電源双方向レベルシフタの変換可能領域を、従来から市販されている各種の２電源双方向レベルシフタ（「従来」として示した４種類）と比較できるように「図１」として示している。また、各アナログスイッチとして、電源電圧範囲が３〜１８Ｖのものに代えて電源電圧範囲が３〜１２Ｖのもの（やはり市販品）を用いた場合の変換可能領域も、「図１（３〜１２Ｖのスイッチの場合）」として示している。いずれの場合にも、ＶＣＣＢの範囲が従来のものよりも大幅に広くなっている。
【００５３】
そして、この２電源双方向レベルシフタは、アナログスイッチやダイオードのような入手が容易で安価なデバイスだけを用いて構成することができる。
【００５４】
ここで、図８に示したように電源電圧３．３Ｖの制御機器３１が被制御機器３２（電源電圧１．８Ｖ）と被制御機器３３（電源電圧５Ｖ）と被制御機器３４（電源電圧１２Ｖ）とを制御する場合に、図１に示した２電源双方向レベルシフタを用いてこれらの被制御機器３２〜３４を制御する方法について説明する。
【００５５】
この場合には、制御機器３１をＶＣＣＡ側の機器とし、被制御機器３２〜３４をＶＣＣＢ側の機器として、図１に示した２電源双方向レベルシフタの各アナログスイッチの電源端子（アナログスイッチＳＷ２では電源端子及び入力端子）にＶＣＣＡとして３．３Ｖを供給するとともに、この２電源双方向レベルシフタの各アナログスイッチの電源端子（アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ３では電源端子及び入力端子）に供給するＶＣＣＢを、１．８Ｖと５Ｖと１２Ｖとの間で交互に切り換える。そして、図５に示すように、この１個の２電源双方向レベルシフタ２１を用いて、被制御機器３２〜３４を交互に制御する。
【００５６】
このように、安価なデバイスで構成される１個の２電源双方向レベルシフタを用いることによって、電源電圧が異なる複数の周辺機器等を制御することができるので、多数の周辺機器等が内蔵あるいは外付けされるパーソナルコンピュータや携帯電話機等の情報処理端末の部品点数を減らしたり、その製造コストを下げることが可能になる。
【００５７】
〔本願の第２の発明の実施の形態〕
次に、図６は、本願の第２の発明を適用した２電源双方向レベルシフタの構成例を示す回路図である。この２電源双方向レベルシフタは、電源電圧ＶＣＣＡ：１．８〜１８Ｖで動作する機器や回路（以下、ＶＣＣＡ側の機器と呼ぶ）と、電源電圧ＶＣＣＢ：１．８〜１８Ｖで動作する機器や回路（以下、ＶＣＣＢ側の機器と呼ぶ）との間で双方向に信号の電圧レベルを変換するものである。
【００５８】
この２電源双方向レベルシフタ内の各アナログスイッチは、全て図１に示した２電源双方向レベルシフタ内のアナログスイッチと同一構成のものである。また、ＶＣＣＡ側の機器やＶＣＣＢ側の機器との間のバスやコントロール信号線にも、図１と同一の符号を付している。
【００５９】
ＶＣＣＡ側の機器からバス１１を介してこの２電源双方向レベルシフタに入力する信号は、アナログスイッチＳＷ１１の制御端子「４」に供給される。アナログスイッチＳＷ１１の電源端子「５」には、電源電圧ＶＣＣＡ，３〜５Ｖの電圧がそれぞれダイオードＤ１１，Ｄ１２を介して並列に供給される。この３〜５Ｖの電圧は、電源電圧ＶＣＣＡと電源電圧ＶＣＣＢとのうちのいずれか一方を、レギュレーター（図示略）で変圧してこの２電源双方向レベルシフタに供給されるものである。アナログスイッチＳＷ１１の入力端子「１」には、この変圧した３〜５Ｖの電圧が入力する。
【００６０】
アナログスイッチＳＷ１１は、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、３〜５Ｖのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ１１によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ１１の出力信号は、バッファＢ１１を介して、アナログスイッチＳＷ１２の制御端子「４」に供給される。
【００６１】
アナログスイッチＳＷ１２の電源端子「５」には、前述の変圧した３〜５Ｖの電圧，電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ１３，Ｄ１４を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ１２の入力端子「１」には、電源電圧ＶＣＣＢが入力する。
【００６２】
アナログスイッチＳＷ１２は、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、電源電圧ＶＣＣＢのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ１２によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ１２の出力信号は、後述するような構成のバッファＢ１２に入力する。
【００６３】
ＶＣＣＢ側の機器からバス１２を介してこの２電源双方向レベルシフタに入力する信号は、アナログスイッチＳＷ１３の制御端子「４」に供給される。アナログスイッチＳＷ１３の電源端子「５」には、電源電圧ＶＣＣＢ，前述の変圧した３〜５Ｖの電圧がそれぞれダイオードＤ１５，Ｄ１６を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ１３の入力端子「１」には、この変圧した３〜５Ｖの電圧が入力する。
【００６４】
アナログスイッチＳＷ１３は、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、３〜５Ｖのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ１３によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ１３の出力信号は、バッファＢ１３を介して、アナログスイッチＳＷ１４の制御端子「４」に供給される。
【００６５】
アナログスイッチＳＷ１４の電源端子「５」には、前述の変圧した３〜５Ｖの電圧，電源電圧ＶＣＣＡがそれぞれダイオードＤ１７，Ｄ１８を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ１４の入力端子「１」には、電源電圧ＶＣＣＡが入力する。
【００６６】
アナログスイッチＳＷ１４は、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、電源電圧ＶＣＣＡのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ１４によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ１４の出力信号は、後述するような構成のバッファＢ１４に入力する。
【００６７】
コントロール信号線１３を介して入力されるコントロール信号（ハイレベルが電源電圧ＶＣＣＡのレベルになる信号）は、バッファＢ１４に供給されるとともに、アナログスイッチＳＷ１５の制御端子「４」に供給される。
【００６８】
アナログスイッチＳＷ１５と後述するアナログスイッチＳＷ１６とは、電源電圧ＶＣＣＡのレベルのコントロール信号を、電源電圧ＶＣＣＢのレベルに変換するためのものである。アナログスイッチＳＷ１５の電源端子「５」には、電源電圧ＶＣＣＡ，前述の変圧した３〜５Ｖの電圧がそれぞれダイオードＤ１９，Ｄ２０を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ１５の入力端子「１」には、この変圧した３〜５Ｖの電圧が入力する。
【００６９】
アナログスイッチＳＷ１５は、ハイレベルのコントロール信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、３〜５Ｖのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルのコントロール信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ１５によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ１５の出力信号は、インバータＩ１及びバッファＢ１５を介して、アナログスイッチＳＷ１６の制御端子「４」に供給される。
【００７０】
アナログスイッチＳＷ１６の電源端子「５」には、前述の変圧した３〜５Ｖの電圧，電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ２１，Ｄ２２を介して並列に供給される。アナログスイッチＳＷ１６の入力端子「１」には、電源電圧ＶＣＣＢが入力する。
【００７１】
アナログスイッチＳＷ１６は、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、電源電圧ＶＣＣＢのレベルの信号を出力端子「２」から出力する。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力信号がロウレベル（プルダウン抵抗Ｒ１６によるグランドレベル）になる。このアナログスイッチＳＷ１６の出力信号は、バッファＢ１２に供給される。
【００７２】
バッファＢ１２は、アナログスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１６と同一構成のアナログスイッチで構成されている。図７（ａ）に示すように、アナログスイッチＳＷ１２の出力信号は、このアナログスイッチの入力端子「１」に入力する。また、アナログスイッチＳＷ１６の出力信号は、このアナログスイッチの制御端子「４」に供給される。このアナログスイッチの電源端子「５」には、前述の変圧した３〜５Ｖの電圧，電源電圧ＶＣＣＢがそれぞれダイオードＤ２３，Ｄ２４を介して並列に供給される。
【００７３】
このアナログスイッチは、ハイレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、アナログスイッチＳＷ１２の出力信号と同じレベルの信号を出力端子「２」から出力する。この出力信号は、図６に示すように、この２電源双方向レベルシフタからバス１２を介してＶＣＣＢ側の機器に送られる。他方、ロウレベルの信号が制御端子「４」に供給されたときは、このアナログスイッチは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力がハイインピーダンス状態になる。
【００７４】
バッファＢ１４は、アナログスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１６と同一構成のアナログスイッチで構成されている。図７（ｂ）に示すように、アナログスイッチＳＷ１４の出力信号は、このアナログスイッチの入力端子「１」に入力する。また、コントロール信号は、このアナログスイッチの制御端子「４」に供給される。このアナログスイッチの電源端子「５」には、前述の変圧した３〜５Ｖの電圧，電源電圧ＶＣＣＡがそれぞれダイオードＤ２５，Ｄ２６を介して並列に供給される。
【００７５】
このアナログスイッチは、ハイレベルのコントロール信号が制御端子「４」に供給されたときは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されて、アナログスイッチＳＷ１４の出力信号と同じレベルの信号を出力端子「２」から出力する。この出力信号は、図６に示すように、この２電源双方向レベルシフタからバス１１を介してＶＣＣＡ側の機器に送られる。他方、ロウレベルのコントロール信号が制御端子「４」に供給されたときは、このアナログスイッチは、入力端子「１」と出力端子「２」とが接続されず、出力がハイインピーダンス状態になる。
【００７６】
次に、この２電源双方向レベルシフタが、ＶＣＣＡ側の機器とＶＣＣＢ側の機器との間で双方向に信号の電圧レベルを変換する様子について説明する。ＶＣＣＡ側の機器からＶＣＣＢ側の機器に信号を送る場合には、ロウレベルのコントロール信号をこの２電源双方向レベルシフタに送る。そして、ＶＣＣＡ側の機器からバス１１を介してＶＣＣＡのレベルの信号をこの２電源双方向レベルシフタに送ると、アナログスイッチＳＷ１１の制御端子「４」にハイレベル（ＶＣＣＡのレベル）の信号が供給されるので、アナログスイッチＳＷ１１の入力端子「１」に入力している３〜５Ｖの電圧が、アナログスイッチＳＷ１１の出力端子「２」から出力されてアナログスイッチＳＷ１２の制御端子「４」に供給される。
【００７７】
このようにハイレベル（３〜５Ｖのレベル）の信号がアナログスイッチＳＷ１２の制御端子「４」に供給されることにより、アナログスイッチＳＷ１２の入力端子「１」に入力しているＶＣＣＢが、アナログスイッチＳＷ１２の出力端子「２」から出力されてバッファＢ１２（図７（ａ）のアナログスイッチの入力端子「１」）に入力する。
【００７８】
このとき、ロウレベルのコントロール信号によってアナログスイッチＳＷ１５の出力信号がロウレベルになり、アナログスイッチＳＷ１６の制御端子「４」にはインバータＩ１によって反転されたハイレベルの信号が供給されることにより、アナログスイッチＳＷ１６からバッファＢ１２（図７（ａ）のアナログスイッチの制御端子「４」）に供給される信号がハイレベル（電源電圧ＶＣＣＢのレベル）になるので、バッファＢ１２（図２のアナログスイッチの出力端子「２」）からＶＣＣＢのレベルの信号が出力され、この信号がバス１２を介してＶＣＣＢ側の機器に送られる。これにより、ＶＣＣＡ側の機器からのＶＣＣＡのレベルの信号が、ＶＣＣＢのレベルにシフトしてＶＣＣＢ側の機器に送られる。
【００７９】
また、バッファＢ１４（図７（ｂ）のアナログスイッチの制御端子「４」）にはロウレベルのコントロール信号が供給されるので、バッファＢ１４はハイインピーダンス状態になる。
【００８０】
ＶＣＣＢ側の機器からＶＣＣＡ側の機器に信号を送る場合には、ハイレベルのコントロール信号をこの２電源双方向レベルシフタに送る。そして、ＶＣＣＢ側の機器からバス１２を介してＶＣＣＢのレベルの信号をこの２電源双方向レベルシフタに送ると、アナログスイッチＳＷ１３の制御端子「４」にハイレベル（ＶＣＣＢのレベル）の信号が供給されるので、アナログスイッチＳＷ１３の入力端子「１」に入力している３〜５Ｖの電圧が、アナログスイッチＳＷ１３の出力端子「２」から出力されてアナログスイッチＳＷ１４の制御端子「４」に供給される。
【００８１】
このようにハイレベル（３〜５Ｖのレベル）の信号がアナログスイッチＳＷ１４の制御端子「４」に供給されることにより、アナログスイッチＳＷ１４の入力端子「１」に入力しているＶＣＣＡが、アナログスイッチＳＷ１４の出力端子「２」から出力されてバッファＢ１４（図７（ｂ）のアナログスイッチの入力端子「１」）に入力する。
【００８２】
このとき、バッファＢ１４（図７（ｂ）のアナログスイッチの制御端子「４」）にはハイレベルのコントロール信号が供給されるので、バッファＢ１４（図７（ｂ）のアナログスイッチの出力端子「２」）からＶＣＣＡのレベルの信号が出力され、この信号がバス１１を介してＶＣＣＡ側の機器に送られる。これにより、ＶＣＣＢ側の機器からのＶＣＣＢのレベルの信号が、ＶＣＣＡのレベルにシフトしてＶＣＣＡ側の機器に送られる。
【００８３】
また、ハイレベルのコントロール信号によってアナログスイッチＳＷ１５の出力信号がハイレベル（３〜５Ｖ）になり、アナログスイッチＳＷ１６の制御端子「４」にはインバータＩ１によって反転されたロウレベルの信号が供給されることにより、アナログスイッチＳＷ１６からバッファＢ１２（図７（ａ）のアナログスイッチの制御端子「４」）に供給される信号がロウレベルになるので、バッファＢ１２はハイインピーダンス状態になる。
【００８４】
このようにして、ＶＣＣＡ側の機器とＶＣＣＢ側の機器との間で双方向に信号の電圧レベルを変換することができる。
【００８５】
そして、この２電源双方向レベルシフタでは、各アナログスイッチ（アナログスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１６と、バッファＢ１２，Ｂ１４を構成する図７のアナログスイッチ）の電源端子に、電源電圧ＶＣＣＡ，電源電圧ＶＣＣＢのうちの一方と、ＶＣＣＡまたはＶＣＣＢを変圧した３〜５Ｖ（これらのアナログスイッチの最低動作電圧である３Ｖ以上）の電圧とがそれぞれダイオードを介して並列に供給されるので、ＶＣＣＡまたはＶＣＣＢと３〜５Ｖとのうちの高いほうの電圧がダイオードを介して供給される。したがって、ＶＣＣＡの下限である１．８ＶとＶＣＣＢの下限である１．８Ｖとの両方がこれらのアナログスイッチの最低動作電圧未満であるにもかかわらず、これらのアナログスイッチの最低動作電圧を確保することができる。
【００８６】
また、ＶＣＣＡ，ＶＣＣＢの上限はそれぞれ１８Ｖという高電圧であるが、これらのアナログスイッチの電源電圧範囲は３〜１８Ｖなので、これらのアナログスイッチの電源端子には１８ＶのＶＣＣＡやＶＣＣＢも供給可能である。
【００８７】
このように、ＶＣＣＡとＶＣＣＢとの両方の下限を低くするとともにそれらの上限を高くしているので、図１に示した２電源双方向レベルシフタよりも、さらに広範囲に電圧レベルを変換することができる。
【００８８】
図４には、この２電源双方向レベルシフタの変換可能領域を、従来から市販されている各種の２電源双方向レベルシフタや図１に示した２電源双方向レベルシフタと比較できるように「図６」として示している。
【００８９】
〔補足事項〕
最後に、以上に説明した発明の実施の形態に対する補足事項を説明する。
【００９０】
（ａ）本願発明に係る２電源双方向レベルシフタには、電源電圧範囲３〜１８Ｖのアナログスイッチや電源電圧範囲３〜１２Ｖのアナログスイッチに限らず、一般に市販されている各種のアナログスイッチをはじめとして、基本的にはどのようなアナログスイッチでも用いることができる。
【００９１】
（ｂ）２電源双方向レベルシフタに限らず、ＶＣＣＡ，ＶＣＣＢをそれぞれ外部供給電源，バックアップ電源と設定した装置において、ＶＣＣＡとＶＣＣＢとをそれぞれダイオードを介して並列に供給することにより、通常はＶＣＣＡを使用し、停電等の要因でＶＣＣＡの供給が停止した時に、ＶＣＣＡが或る電圧以下に低下したときに自動的にＶＣＣＢが供給されるようにしてもよい。
【００９２】
（ｃ）２電源双方向レベルシフタをＬＳＩ化すれば、半導体の動作電圧を調整することができるので、アナログスイッチの動作電圧を低電圧化する（例えば最低動作電圧を１．２Ｖ以下にする）ことが可能である。それにより、ＶＣＣＡやＶＣＣＢの下限が１．２Ｖ程度の低電圧であっても、本願発明に係る２電源双方向レベルシフタによって双方向に信号の電圧レベルを変換することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本願の第１の発明を適用した２電源双方向レベルシフタの構成例を示す回路図である。
【図２】図１のバッファＢ２の構成を示す回路図である。
【図３】図１の各アナログスイッチの最低動作電圧が確保される様子を示す図である。
【図４】図１や図６の２電源双方向レベルシフタの変換可能領域と、従来の２電源双方向レベルシフタの変換可能領域とを比較するための図である。
【図５】図１の２電源双方向レベルシフタを用いた周辺機器等の制御方法を例示する図である。
【図６】本願の第２の発明を適用した２電源双方向レベルシフタの構成例を示す回路図である。
【図７】図６のバッファＢ１２及びＢ１４の構成例を示す回路図である。
【図８】従来の２電源双方向レベルシフタを用いた周辺機器等の制御方法を例示する図である。
【符号の説明】
【００９４】
ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷ１１〜ＳＷ１６  アナログスイッチ、  Ｄ１〜Ｄ８，Ｄ１１〜Ｄ２６  ダイオード、  Ｂ１〜Ｂ４，Ｂ１１〜Ｂ１５  バッファ、  Ｉ１  インバータ、  １１，１２  バス、  ２１  ２電源双方向レベルシフタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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