JP2829949B2 - Level conversion circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の目的
産業上の利用分野
本発明は、TTL論理信号レベルをCML論理信号レベルに
変換するのに利用されるレベル変換回路に関する。
従来の技術
ディジタル演算用の論理回路に対する周辺回路とし
て、TTL(Transistor Transistor Logic)の論理レベル
をCML(Current−Mode Logic)あるいはECL(Emitter C
oupled Logic)と称される論理レベルに変換するための
レベル変換回路が使用されている。
このようなレベル変換回路の典型的なものは、第2図
に示すように、TTL信号の入力端子INとCML信号の出力端
子OUTとの間に配置されるレベルシフト回路、カレント
スイッチ回路及び基準電圧発生回路から構成されてい
る。
すなわち、トランジスタQ11,Q12,Q13と、抵抗器R11,R
12とでカレントスイッチ回路が構成されている。トラン
ジスタQ12のベース端子は、トランジスタQ14と抵抗器R1
3で構成される基準電圧発生回路に接続され、またトラ
ンジスタQ11のベース端子は、トランジスタQ15,Q16と、
抵抗器R14,R15,R16,R17とで構成されるレベルシフト回
路に接続されている。
上述のカレントスイッチ回路、レベルシフト回路及び
基準電圧発生回路は、それぞれの接地電位の交流的な結
合を可能な限り小さくすることにより、入力信号による
接地電位雑音が出力信号に影響を及ぼさないようにして
いる。
トランジスタQ12のベース電位は、入力端子INへの入
力がTTLのハイレベルとローレベルの中間の電位(通常
1.5volt程度)となる状態でトランジスタQ11のベース電
位と等しくなるように調整されている。従って、入力が
通常は3.5volt程度のTTLのハイレベルであれば、トラン
ジスタQ12はそのベース電位がトランジスタQ11のそれよ
りも低くなって非導通となり、出力端子OUTに通常は0vo
lt程度のCMLのハイレベルを出力する。一方、入力が通
常は0volt程度のTTLのローレベルであれば、トランジス
タQ12のベース電位はトランジスタQ11のそれよりも高く
なって導通し、出力端子OUTに通常は−0.5volt程度のCM
Lのローレベルを出力する。
発明が解決しようとする問題点
上述のレベル変換回路では、高集積化を実現するため
に消費電力を極力小さくする必要があり、そのためには
電源電圧VEEを極力低くする必要がある。
しかしながら、第2図のレベル変換回路の電源電圧V
EEには次のような制約を受ける。
|VEE|>|VBEQ14+VBEQ12+VCESATQ13
+VR12+(接地系の接地ノイズ差)|
上記右辺の値は、典型的には、
|0.8+0.8+0.4+0.25+0.5|≒2.75volt
と見積もることができる。
結局、第2図のレベル変換回路では、電源電圧|VEE|
を2.75volt以下にすることができないという制約があ
る。
問題点を解決するための手段
本発明のレベル変換回路は、共通接続されかつ電流回
路を介して第1の電圧端子に接続されるエミッタ端子の
対と、少なくとも一方は抵抗器を介して第2の電圧端子
に接続されるとともに出力端子にも接続されるコレクタ
端子の対とを有する第1、第2のトランジスタの対を含
むカレントスイッチ回路と、前記第1、第2の電圧端子
間に直列接続されるとともに相互の第1の接続点が前記
カレントスイッチ回路の第2のトランジスタのベース端
子に接続される2個の抵抗から成る基準電圧発生回路
と、前記第1、第2の電圧端子間に直列接続されるとと
もに相互の第2の接続点が前記カレントスイッチ回路の
第1のトランジスタのベース端子に接続される2個の抵
抗器と、該第2の接続点に他の抵抗器を介して接続され
るエミッタ端子、入力端子に接続されるベース端子およ
び第3の電圧端子に接続されるコレクタ端子を有する第
3のトランジスタから成るレベルシフト回路と、前記第
1のトランジスタのコレクタ端子に接続されたカソード
端子と、前記第2の接続点に接続されたアノード端子と
を有するダイオードとを備えている。
以下、本発明の作用を実施例とともに詳細に説明す
る。
実施例
第1図は本発明の一実施例のレベル変換回路の構成を
示す回路図である。
このレベル変換回路においては、TTLレベル信号の入
力端子INとCMLレベル信号の出力端子OUTとの間に、カレ
ントスイッチ回路、基準電圧発生回路及びレベルシフト
回路が形成されている。
カレントスイッチ回路は、トランジスタQ1,Q2,Q3と抵
抗器R1,R2とで構成されている。すなわち、トランジス
タ対Q1とQ2のエミッタ端子の対は共通接続されると共
に、トランジスタQ3と抵抗器R2の直列接続回路で構成さ
れる定電流回路を介して電圧VEEの電源端子に接続され
ている。また、トランジスタ対の一方Q1のコレクタ端子
は、抵抗器R1を介して接地電位に接続されると共に、出
力端子OUTにも接続されている。トランジスタ対の他方Q
2のコレクタ端子は、抵抗器を介することなく直接接地
電位に接続されている。
基準電圧発生回路は、接地電位と電源端子との間に直
列接続される2個の抵抗器R3,R4で構成され、両者の接
続点に出現する分圧値を上記カレントスイッチ回路のト
ランジスタQ2のベース端子に供給している。
レベルシフト回路は、接地電位と電源端子との間に直
列接続される抵抗供給R6,R7と、これらの接続点に抵抗
器R5を介して接続されるエミッタ端子及び入力端子INに
接続されるベース端子を有するトランジスタQ4とから構
成されている。このレベルシフト回路の抵抗器R5,R6,R7
の接続点にカレントスイッチ回路のトランジスタQ1のベ
ース端子が接続されている。
カレントスイッチ回路のトランジスタQ1のベース電位
は、入力端子IN上の電圧値がTTLのハイレベルとローレ
ベルの中間の値にあたる1.5volt程度のときに−0.25vol
t程度になるように設定されている。更に、トランジス
タQ2のベース電位も、抵抗器R3,R4で構成される基準電
圧発生回路によって−0.25voltになるように設定されて
いる。
トランジスタQ3のベース端子に供給される電源電圧V
CCはカレントスイッチ回路の電流を決める電圧であり、
これはトランジスタQ2の導通時に出力端子OUTの電圧値
が−0.5volt程度となるような値に設定される。
ダイオードD1は入力端子INにハイレベルが出現した時
のトランジスタQ1の飽和を防止するためのものであり、
ダイオードD2は入力電圧が負になるのを防止するための
ものである。
入力端子IN上に3.5volt程度のTTLのハイレベルが出現
すると、トランジスタQ1のベース電位がトランジスタQ2
のそれよりも高くなってトランジスタQ2が非導通状態と
なる。これに伴い、出力端子OUT上に0volt程度のCMLの
ハイレベルが出力される。
一方、入力端子IN上に0volt程度のTTLのローレベルが
出現すると、トランジスタQ2のベース電位はトランジス
タQ1のそれよりも高くなってトランジスタQ2が導通す
る。これに伴い、出力端子OUT上に−0.5volt程度のCML
のローレベルが出力される。
このように、入力端子IN上にTTLのハイレベルが出現
すると出力端子OUTにはCMLのハイレベルが出力され、入
力端子IN上にTTLのローレベルが出現すると出力端子OUT
にはCMLのローレベルが出力され、TTL信号レベルからCM
L信号レベルへのレベル変換が行われる。
このレベル変換回路では、電源電圧VEEは、
|VEE|>|VR3+VBEQ2+VCESATQ3+VR2|
となり、左辺の典型的な値は、
|0.25+0.8+0.4+0.25|≒1.7volt
となる。
従って、電源電圧|VEE|の下限値は約1.7voltとなり、
第2図に示した従来のレベル変換回路のそれよりも40%
程度低い値になる。これに伴い消費電力もほぼ40%低く
なる。
以上、カレントスイッチ回路のトランジスタの対Q1,Q
2と電源電圧VEEとの間に設置する定電流回路をトランジ
スタQ3と抵抗器R2の直列接続回路で構成する場合を例示
した。しかしながら、トランジスタQ3を省略して抵抗器
R2だけでそのような定電流回路を構成してもよい。
また、トランジスタQ1のコレクタ端子を接地電位に直
結する構成を例示したが、このコレクタ端子を抵抗器を
介して接地電位に接続する構成とすることもできる。
発明の効果
本発明のレベル変換回路は上述したような構成である
から、従来回路に比べて電源電圧が大幅に低下し、消費
電力の大幅な節減と高集積化が実現される。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level conversion circuit used to convert a TTL logic signal level to a CML logic signal level. 2. Description of the Related Art As a peripheral circuit for a logic circuit for digital operation, a logic level of TTL (Transistor Transistor Logic) is set to CML (Current-Mode Logic) or ECL (Emitter C).
A level conversion circuit for converting the data into a logic level called “upled logic” is used. As shown in FIG. 2, a typical type of such a level conversion circuit is a level shift circuit, a current switch circuit, and a reference circuit disposed between an input terminal IN of a TTL signal and an output terminal OUT of a CML signal. It consists of a voltage generating circuit. That is, transistors Q11, Q12, Q13 and resistors R11, R
A current switch circuit is constituted by 12. The base terminal of transistor Q12 is connected to transistor Q14 and resistor R1.
3, the base terminal of the transistor Q11 is connected to the transistors Q15 and Q16,
It is connected to a level shift circuit composed of resistors R14, R15, R16, and R17. The above-described current switch circuit, level shift circuit, and reference voltage generation circuit minimize the AC coupling of the respective ground potentials so that the ground potential noise due to the input signal does not affect the output signal. ing. The base potential of the transistor Q12 is an intermediate potential between the TTL high level and low level (normally
It is adjusted to be equal to the base potential of the transistor Q11 in a state of about 1.5 volts. Therefore, if the input is normally at a high level of TTL of about 3.5 volts, the base potential of the transistor Q12 becomes lower than that of the transistor Q11 and becomes non-conductive.
Outputs CML high level of about lt. On the other hand, if the input is normally a low level of TTL of about 0 volt, the base potential of the transistor Q12 becomes higher than that of the transistor Q11 and becomes conductive, and the CM of about -0.5 volt is normally applied to the output terminal OUT.
Outputs low level of L. Problems to be Solved by the Invention In the above-described level conversion circuit, it is necessary to reduce power consumption as much as possible in order to achieve high integration, and for that purpose, it is necessary to reduce power supply voltage VEE as much as possible. However, the power supply voltage V of the level conversion circuit of FIG.
EE is subject to the following restrictions: | V EE |> | V BEQ14 + V BEQ12 + V CESATQ13 + V R12 + (ground noise difference of ground system) | The value on the right side is typically | 0.8 + 0.8 + 0.4 + 0.25 + 0.5 | ≒ 2.75volt It can be estimated. After all, in the level conversion circuit of FIG. 2, the power supply voltage | V EE |
Cannot be reduced to 2.75 volts or less. Means for Solving the Problems A level conversion circuit according to the present invention includes a pair of emitter terminals connected in common and connected to a first voltage terminal through a current circuit, and at least one of the pair of emitter terminals is connected to a second voltage terminal through a resistor. A current switch circuit including a pair of first and second transistors having a pair of collector terminals connected to the first and second voltage terminals and also connected to the output terminal, and connected in series between the first and second voltage terminals. A reference voltage generating circuit comprising two resistors connected to each other and having a first connection point connected to a base terminal of a second transistor of the current switch circuit, between the first and second voltage terminals; And two resistors whose second connection points are connected to the base terminal of the first transistor of the current switch circuit, and another resistor is connected to the second connection point through another resistor. Contact A level shift circuit comprising a third transistor having a continuous emitter terminal, a base terminal connected to the input terminal, and a collector terminal connected to the third voltage terminal; and a level shift circuit connected to the collector terminal of the first transistor. A diode having a cathode terminal and an anode terminal connected to the second connection point. Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail with examples. Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to an embodiment of the present invention. In this level conversion circuit, a current switch circuit, a reference voltage generation circuit, and a level shift circuit are formed between an input terminal IN of a TTL level signal and an output terminal OUT of a CML level signal. The current switch circuit includes transistors Q1, Q2, Q3 and resistors R1, R2. That is, the emitter terminal pair of the transistor pair Q1 and Q2 is connected in common, and is connected to the power supply terminal of the voltage VEE via a constant current circuit configured by a series connection circuit of the transistor Q3 and the resistor R2. . The collector terminal of one transistor Q1 of the transistor pair is connected to the ground potential via the resistor R1, and is also connected to the output terminal OUT. The other Q of the transistor pair
The collector terminal of 2 is directly connected to the ground potential without passing through a resistor. The reference voltage generation circuit is composed of two resistors R3 and R4 connected in series between the ground potential and the power supply terminal. The divided voltage value appearing at the connection point between the two is connected to the transistor Q2 of the current switch circuit. Supply to base terminal. The level shift circuit includes a resistor supply R6, R7 connected in series between a ground potential and a power supply terminal, and a base connected to an emitter terminal and an input terminal IN connected to a connection point of these resistors via a resistor R5. And a transistor Q4 having a terminal. Resistors R5, R6, R7 of this level shift circuit
Is connected to the base terminal of the transistor Q1 of the current switch circuit. The base potential of the transistor Q1 of the current switch circuit is -0.25 vol when the voltage value on the input terminal IN is about 1.5 volt which is an intermediate value between the high level and the low level of TTL.
It is set to be about t. Further, the base potential of the transistor Q2 is also set to -0.25 volt by a reference voltage generating circuit composed of the resistors R3 and R4. Power supply voltage V supplied to the base terminal of transistor Q3
CC is a voltage that determines the current of the current switch circuit,
This is set to a value such that the voltage value of the output terminal OUT becomes approximately -0.5 volt when the transistor Q2 is turned on. The diode D1 is for preventing the saturation of the transistor Q1 when a high level appears at the input terminal IN,
The diode D2 is for preventing the input voltage from becoming negative. When a TTL high level of about 3.5 volts appears on the input terminal IN, the base potential of the transistor Q1 changes to the level of the transistor Q2.
And the transistor Q2 becomes non-conductive. Accordingly, a high level of CML of about 0 volt is output on the output terminal OUT. On the other hand, when a low level of TTL of about 0 volt appears on the input terminal IN, the base potential of the transistor Q2 becomes higher than that of the transistor Q1, and the transistor Q2 conducts. Along with this, CML of about -0.5volt is placed on the output terminal OUT.
Is output at a low level. Thus, when the TTL high level appears on the input terminal IN, the CML high level is output on the output terminal OUT, and when the TTL low level appears on the input terminal IN, the output terminal OUT
The low level of CML is output to the
Level conversion to the L signal level is performed. In this level conversion circuit, the power supply voltage V EE becomes | V EE |> | V R3 + V BEQ2 + V CESATQ3 + V R2 |, and a typical value on the left side is | 0.25 + 0.8 + 0.4 + 0.25 | ≒ 1.7 volt Becomes Therefore, the lower limit of the power supply voltage | V EE | is approximately 1.7 volt,
40% higher than that of the conventional level conversion circuit shown in FIG.
It is about low value. As a result, power consumption is reduced by almost 40%. As described above, the pair of transistors Q1 and Q
The case where the constant current circuit installed between the power supply voltage VEE and the power supply voltage VEE is constituted by a series connection circuit of the transistor Q3 and the resistor R2 is exemplified. However, the transistor Q3 is omitted and the resistor
Such a constant current circuit may be constituted only by R2. Further, although the configuration in which the collector terminal of the transistor Q1 is directly connected to the ground potential has been described as an example, a configuration in which this collector terminal is connected to the ground potential via a resistor may be employed. Effects of the Invention Since the level conversion circuit of the present invention has the above-described configuration, the power supply voltage is significantly reduced as compared with the conventional circuit, and a large reduction in power consumption and high integration are realized.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のレベル変換回路の構成を示
す回路図、第2図は従来のレベル変換回路の構成を示す
回路図。
IN……TTLレベル信号の入力端子、Q1,Q2,Q3……カレン
トスイッチ回路を構成するトランジスタ、R3,R4……基
準電圧発生回路を構成する抵抗器、Q4,Q5,R6,R7……レ
ベルシフト回路を構成するトランジスタと抵抗器、OUT
……CMLレベル信号の出力端子。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a level conversion circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional level conversion circuit. IN: TTL level signal input terminals, Q1, Q2, Q3: transistors forming a current switch circuit, R3, R4 ... resistors forming a reference voltage generating circuit, Q4, Q5, R6, R7 ... levels Transistor and resistor that constitute the shift circuit, OUT
…… CML level signal output terminal.
Claims (1)
に接続されるエミッタ端子の対と、少なくとも一方は抵
抗器を介して第2の電圧端子に接続されるとともに出力
端子にも接続されるコレクタ端子の対とを有する第1、
第2のトランジスタの対を含むカレントスイッチ回路
と、 前記第1、第2の電圧端子間に直列接続されるとともに
相互の第1の接続点が前記カレントスイッチ回路の第2
のトランジスタのベース端子に接続される2個の抵抗か
ら成る基準電圧発生回路と、 前記第1、第2の電圧端子間に直列接続されるとともに
相互の第2の接続点が前記カレントスイッチ回路の第1
のトランジスタのベース端子に接続される2個の抵抗器
と、該第2の接続点に他の抵抗器を介して接続されるエ
ミッタ端子、入力端子に接続されるベース端子および第
3の電圧端子に接続されるコレクタ端子を有する第3の
トランジスタから成るレベルシフト回路と、 前記第1のトランジスタのコレクタ端子に接続されたカ
ソード端子と、前記第2の接続点に接続されたアノード
端子とを有するダイオードとを備えたことを特徴とする
レベル変換回路。(57) [Claims] A pair of emitter terminals commonly connected and connected to the first voltage terminal via a current circuit, and at least one of the collectors connected to the second voltage terminal via a resistor and also connected to the output terminal A first having a pair of terminals;
A current switch circuit including a second transistor pair; a first connection point connected in series between the first and second voltage terminals;
A reference voltage generating circuit comprising two resistors connected to a base terminal of the transistor of the current switch circuit; a second connection point connected in series between the first and second voltage terminals; First
Resistors connected to the base terminal of the transistor, an emitter terminal connected to the second connection point via another resistor, a base terminal connected to the input terminal, and a third voltage terminal A level shift circuit comprising a third transistor having a collector terminal connected to the first transistor; a cathode terminal connected to the collector terminal of the first transistor; and an anode terminal connected to the second connection point. A level conversion circuit comprising a diode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62080296A JP2829949B2 (en) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Level conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP62080296A JP2829949B2 (en) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Level conversion circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63246030A JPS63246030A (en) | 1988-10-13 |
JP2829949B2 true JP2829949B2 (en) | 1998-12-02 |
Family
ID=13714308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP62080296A Expired - Lifetime JP2829949B2 (en) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Level conversion circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2829949B2 (en) |
-
1987
- 1987-04-01 JP JP62080296A patent/JP2829949B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPS63246030A (en) | 1988-10-13 |
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