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KR20030050352A - Level shifter circuit with low input voltage - Google Patents

Level shifter circuit with low input voltage Download PDF

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KR20030050352A
KR20030050352A KR1020010080770A KR20010080770A KR20030050352A KR 20030050352 A KR20030050352 A KR 20030050352A KR 1020010080770 A KR1020010080770 A KR 1020010080770A KR 20010080770 A KR20010080770 A KR 20010080770A KR 20030050352 A KR20030050352 A KR 20030050352A
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KR
South Korea
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voltage
level shifter
amplified
power supply
amplifier
Prior art date
Application number
KR1020010080770A
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Korean (ko)
Inventor
이금묵
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: A level shifter circuit suitable for low input voltage is provided to perform a normal operation within a range of an operating voltage of logic gates while an input voltage is lowered. CONSTITUTION: A level shifter circuit includes a gain amplification portion(330), the first level shifter portion(340), the second level shifter portion(350), and the third level shifter portion(360). The gain amplification portion is operated between the first voltage and a ground voltage in order to generate an amplified supply voltage by amplifying the second voltage. The first level shifter portion is operated between the amplified supply voltage and the ground voltage in order to generate the first and the second amplified voltages by amplifying an input signal and an inverse signal of the input signal. The second level shifter portion is operated between the amplified supply voltage and the third voltage in order to generate the third and the fourth amplified voltages by amplifying the first and the second amplified voltages. The third level shifter portion is operated between the first voltage and the third voltage in order to generate an output voltage by amplifying the third and the fourth amplified voltages.

Description

낮은 입력 전압에서 사용 가능한 레벨 쉬프터 회로{Level shifter circuit with low input voltage}Level shifter circuit with low input voltage

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로 특히 액정 표시 장치(LCD ;Liquid Crystal Display)의 구동 드라이버들, 즉 소스 드라이버나 게이트 드라이버에 장착되어 인가되는 전압의 레벨을 승압 시키거나 강압시키는 레벨 쉬프터 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly, to driver drivers of a liquid crystal display (LCD), that is, a level shifter circuit for boosting or stepping down a level of a voltage applied to a source driver or a gate driver. .

배터리(battery)를 사용하는 중소형 단말기에서 인가되는 입력 전압의 범위는 보통 1.8V ~ 3.3V정도이다. 칩(chip)의 대부분이 레벨 쉬프터 회로로 되어있는 게이트 드라이버(Gate Driver IC)의 경우 입력 전압이 2.3V 이하인 경우에는 레벨 쉬프터 회로가 오동작 되는 일이 빈번히 발생하고 있다.In small and medium sized terminals using batteries, the input voltage range is usually about 1.8V to 3.3V. In the case of a gate driver IC in which most of the chips are level shifter circuits, when the input voltage is 2.3V or less, the level shifter circuit frequently malfunctions.

도 1은 액정 표시 장치의 드라이버에 사용되는 종래의 레벨 쉬프터 회로의 블럭도이다.1 is a block diagram of a conventional level shifter circuit used in a driver of a liquid crystal display device.

도 1을 참조하면, 종래의 레벨 쉬프터 회로(100)는 입력 신호(VIN)를 수신하여 반전시키는 인버터들(110, 120), 입력 신호(VIN)와 동일한 레벨의 신호(VB) 및 입력 신호(VIN)가 반전된 신호(VA)를 수신하여 전압 레벨을 올리거나 내리는 레벨 쉬프터부(130), 레벨 쉬프터부(130)의 출력 전압들(VC, VD)을 수신하여 전압 레벨을 조정하여 출력 전압(VOUT)을 발생하는 레벨 쉬프터부(140)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the conventional level shifter circuit 100 receives inverters 110 and 120 that receive and invert an input signal VIN, a signal VB having the same level as the input signal VIN, and an input signal ( Receives the signal VA inverted VIN and raises or lowers the voltage level, and receives the output voltages VC and VD of the level shifter 130 to adjust the voltage level to adjust the output voltage. And a level shifter 140 for generating (VOUT).

도 2는 도 1의 레벨 쉬프터 회로에 표시되어 있는 단자들의 전압 범위를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a voltage range of terminals displayed in the level shifter circuit of FIG. 1.

입력 신호(VIN)를 반전한 신호(VA)와 레벨 쉬프터부(130)의 출력(VC)은 입력 신호(VIN)의 반전 신호를 다시 반전한 신호(VB) 및 레벨 쉬프터부(130)의 출력(VD)과 전압 범위는 같고 신호만 역상이므로 표시를 생략하였다.The signal VA inverting the input signal VIN and the output VC of the level shifter 130 are output from the signal VB and the level shifter 130 inverting the inverted signal of the input signal VIN again. (VD) and the voltage range are the same, and only the signal is reversed, so the display is omitted.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 레벨 쉬프터 회로(100)의 동작을 살펴보기로 한다. 여기서는 설명의 편의를 위하여 레벨 쉬프터 회로(100)가 액정 표시 장치의 구동 드라이버중 게이트 드라이버(Gate Driver)에 사용되는 경우에 대하여 설명하기로 한다.An operation of the conventional level shifter circuit 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. For convenience of explanation, a case where the level shifter circuit 100 is used as a gate driver among driving drivers of the liquid crystal display will be described.

입력 신호(VIN)는 주파수는 20KHZ이고 진폭은 전원 전압(VDD)에서 접지 전압(VSS)레벨 사이가 된다. 여기서 전원 전압(VDD)은 1.8 ~ 3.3V 범위이다. 전원 전압(VDD)은 입력 신호(VIN)의 전압 레벨이면서 로직 게이트(Logic gate)들의 전원으로 사용된다.The input signal VIN has a frequency of 20 KHZ and its amplitude is between the power supply voltage VDD and the ground voltage VSS level. The power supply voltage (VDD) is in the range 1.8 to 3.3V. The power supply voltage VDD is used as a power source for logic gates at the voltage level of the input signal VIN.

두개의 인버터들(110, 120)의 전원 역시 전원 전압(VDD)을 사용한다. 양의 외부 전압(VGON)은 파워 아이씨(power IC)에서 인가되는 전압으로서 범위는 7 ~ 16.5V 이다. 음의 외부 전압(VGOFF) 역시 파워 아이씨(power IC)에서 인가되는 전압으로서 범위는 -7 ~ -16.5V 이다.The power supplies of the two inverters 110 and 120 also use a power supply voltage VDD. Positive external voltage (VGON) is the voltage applied from the power IC (range is 7 ~ 16.5V). The negative external voltage (VGOFF) is also the voltage applied by the power IC and ranges from -7 to -16.5V.

전원 전압(VDD)의 전압 범위를 가지는 입력 신호(VIN)는 인버터들(110, 120)을 거쳐 레벨 쉬프터부(130)에서 전원 전압(VDD)을 기준으로 음의 외부 전압(VGOFF)레벨 까지 신호가 증폭된다. 따라서, 레벨 쉬프터부(130)의 출력 전압(VC, VD)들의 최대 전압 범위는 3.3V ~ -16.5V가 된다. 이 전압들(VC, VD)은 레벨 쉬프터부(140)에서 다시 양의 외부 전압(VGON)레벨 까지 증폭되어 출력 전압(VOUT)의 최대 출력 범위는 +16.5V ~ -16.5V가 된다.The input signal VIN having a voltage range of the power supply voltage VDD is a signal from the level shifter 130 to the negative external voltage VGOFF level based on the power supply voltage VDD through the inverters 110 and 120. Is amplified. Therefore, the maximum voltage range of the output voltages VC and VD of the level shifter 130 is 3.3V to -16.5V. These voltages VC and VD are amplified from the level shifter 140 to a positive external voltage VGON level so that the maximum output range of the output voltage VOUT becomes + 16.5V to -16.5V.

여기서 로직 게이트(Logic gate)들은 낮은 전압(low voltage) 트랜지스터로 구성되어 있고, 레벨 쉬프터들(130, 140)은 높은 전압(high voltage)트랜지스터로 회로가 구성되어 있다.The logic gates are formed of low voltage transistors, and the level shifters 130 and 140 are constituted of high voltage transistors.

그런데, 종래의 레벨 쉬프터 회로(100)는 입력 신호(VIN)의 전압 범위가 낮을 경우, 배터리(Battery)를 오래 사용하면 출력 전압이 감소하여 1.8V까지 떨어지게 된다. 도 1의 인버터들(110, 120)의 출력 신호들(VA, 퓨)의 전압 진폭이 1.8V 라고 가정하여보면, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되어있는 레벨 쉬프터에서 피모스 트랜지스터의 문턱 전압(thresh voltage)은 통상 1.3V 이고, 엔모스 트랜지스터의 문턱 전압(thresh voltage)은 1.0v 수준이므로 레벨 쉬프터부(130, 140)가 정상적으로 동작될 수 있는 입력 전압의 범위는 높은 전압의 피모스 트랜지스터의 문턱 전압 + 높은 전압의 엔모스 트랜지스터의 문턱 전압 = 2.3V 이상이 되어야 한다. 그러므로 입력전압의 범위가 2.3V 이하에서는 레벨 쉬프터부(130, 140)가 오동작되는 경우가 종종 발생하게 된다. 레벨 쉬프터부(130, 140)내부의 트랜지스터의 크기(size)를 크게 한다 던지 레벨 쉬프터부(130, 140) 내부의 전류를 증가시키는 방법으로 문턱 전압을 어느 정도 낮출 수는 있으나 근본적인 해결 방법은 되지 못한다.However, in the conventional level shifter circuit 100, when the voltage range of the input signal VIN is low, when the battery is used for a long time, the output voltage decreases to drop to 1.8V. Assuming that the voltage amplitudes of the output signals VA and Pew of the inverters 110 and 120 of FIG. 1 are 1.8 V, the threshold voltage of the PMOS transistor in the level shifter composed of a high voltage transistor is shown. Since the threshold voltage is normally 1.3V and the threshold voltage of the NMOS transistor is about 1.0v, the input voltage range in which the level shifters 130 and 140 can operate normally is a high voltage PMOS transistor. Threshold voltage of + NMOS transistor threshold = 2.3V or more. Therefore, when the input voltage range is 2.3V or less, the level shifters 130 and 140 often malfunction. Increase the size of the transistors inside the level shifters 130 and 140 or increase the current inside the level shifters 130 and 140 to lower the threshold voltage to some extent, but it is not a fundamental solution. can not do it.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 인가되는 전압이 낮아지더라도 로직 게이트들이 정상적으로 동작하는 전압 범위 내에서는 정상적으로 동작될 수 있는 레벨 쉬프터 회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a level shifter circuit that may operate normally within a voltage range in which logic gates operate normally even if an applied voltage decreases.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 액정 표시 장치의 드라이버에 사용되는 종래의 레벨 쉬프터 회로의 블럭도이다.1 is a block diagram of a conventional level shifter circuit used in a driver of a liquid crystal display device.

도 2는 도 1의 레벨 쉬프터 회로에 표시되어 있는 단자들의 전압 범위를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a voltage range of terminals displayed in the level shifter circuit of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 레벨 쉬프터 회로를 나타내는 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a level shifter circuit according to the present invention.

도 4는 도 3의 이득 증폭부를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating the gain amplifier of FIG. 3.

도 5는 도 3의 레벨 쉬프터 회로에 표시되어 있는 단자들의 전압 범위를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a voltage range of terminals displayed in the level shifter circuit of FIG. 3.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 레벨 쉬프터 회로는 이득 증폭부, 제 1 레벨 쉬프터부,제 2 레벨 쉬프터부 및 제 3 레벨 쉬프터부를 구비한다.The level shifter circuit according to the present invention for achieving the above technical problem comprises a gain amplifier, a first level shifter, a second level shifter and a third level shifter.

이득 증폭부는 소정의 제 1 전압과 접지 전압 사이에서 동작되며 소정의 제 2 전압을 수신하고 증폭하여 증폭 전원 전압을 발생한다. 제 1 레벨 쉬프터부는 상기 증폭 전원 전압과 상기 접지 전압 사이에서 동작되며 소정의 입력 신호 및 상기 입력 신호를 반전한 신호를 수신하고 증폭하여 소정의 제 1 및 제 2 증폭 전압을 발생한다. 제 2 레벨 쉬프터부는 상기 증폭 전원 전압과 소정의 제 3 전압 사이에서 동작되며 상기 제 1 및 제 2 증폭 전압을 수신하고 증폭하여 소정의 제 3 및 제 4 증폭 전압을 발생한다. 제 3 레벨 쉬프터부는 상기 제 1 전압과 제 3 전압 사이에서 동작되며 상기 제 3 및 제 4 증폭 전압을 수신하고 증폭하여 출력 전압을 발생한다.The gain amplifier is operated between the predetermined first voltage and the ground voltage and receives and amplifies the predetermined second voltage to generate an amplified power supply voltage. The first level shifter unit is operated between the amplified power supply voltage and the ground voltage, and receives and amplifies a predetermined input signal and a signal inverted from the input signal to generate predetermined first and second amplified voltages. The second level shifter unit is operated between the amplified power supply voltage and a predetermined third voltage to receive and amplify the first and second amplified voltages to generate predetermined third and fourth amplified voltages. The third level shifter unit is operated between the first and third voltages to receive and amplify the third and fourth amplified voltages to generate an output voltage.

바람직하기로는, 상기 이득 증폭부는 상기 제 1 전압을 전원 전압으로 수신하고, 상기 제 2 전압을 양의 단자로 수신하는 증폭기, 상기 증폭기의 출력단자와 상기 증폭기의 음의 단자 사이에 연결되는 제 1 저항, 상기 증폭기의 음의 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되는 제 2 저항, 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되는 커패시터를 구비하고, 상기 증폭기의 출력 단자로 증폭 전원 전압을 발생하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the gain amplifier unit receives the first voltage as a power supply voltage, the amplifier for receiving the second voltage as a positive terminal, a first connected between the output terminal of the amplifier and the negative terminal of the amplifier A resistor, a second resistor connected between the negative terminal of the amplifier and the ground voltage, and a capacitor connected between the output terminal of the amplifier and the ground voltage, for generating an amplified power supply voltage to the output terminal of the amplifier. It is characterized by.

또한 상기 제 1 레벨 쉬프터부는 엔 타입(N-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 낮은 전압(low voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 레벨 쉬프터부는 피 타입(P-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3 레벨 쉬프터부는 엔 타입(N-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 한다.The first level shifter unit may be an N-type level shifter, and may be formed of a low voltage transistor. The second level shifter unit may be a P-TYPE level shifter. The third level shifter unit is an N-type level shifter, and is configured as a high voltage transistor.

상기 증폭 전원 전압은 상기 제 1 및 제 2 저항에 의하여 상기 제 2 전압 보다 큰 값으로 정해지는 직류 전압이며, 상기 제 1 및 제 2 증폭 전압은 동일한 전압 레벨을 가지나 위상이 서로 반전 관계에 있다. 또한 상기 제 3 및 제 4 증폭 전압은 동일한 전압 레벨을 가지나 위상이 서로 반전 관계에 있다.The amplified power supply voltage is a direct current voltage determined by the first and second resistors to be larger than the second voltage, and the first and second amplified voltages have the same voltage level, but the phases are inverted with each other. In addition, the third and fourth amplified voltages have the same voltage level, but the phases are inverted from each other.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 3은 본 발명에 따른 레벨 쉬프터 회로를 나타내는 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a level shifter circuit according to the present invention.

도 4는 도 3의 이득 증폭부를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating the gain amplifier of FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터 회로(300)는 이득 증폭부(330), 제 1 레벨 쉬프터부(340), 제 2 레벨 쉬프터부(350) 및 제 3 레벨 쉬프터부(360)를 구비한다.3 and 4, the level shifter circuit 300 according to the present invention includes a gain amplifier 330, a first level shifter 340, a second level shifter 350, and a third level shifter. 360 is provided.

이득 증폭부(330)는 소정의 제 1 전압(VGON)과 접지 전압(VSS) 사이에서 동작되며 소정의 제 2 전압(VDD)을 수신하고 증폭하여 증폭 전원 전압(VX)을 발생한다.The gain amplifier 330 is operated between the predetermined first voltage VGON and the ground voltage VSS, and receives and amplifies the predetermined second voltage VDD to generate an amplified power supply voltage VX.

좀더 설명하면, 이득 증폭부(330)는 제 1 전압(VGON)을 전원 전압으로 수신하고, 제 2 전압(VDD)을 양의 단자로 수신하는 증폭기(410), 증폭기(410)의 출력단자와 증폭기(410)의 음의 단자 사이에 연결되는 제 1 저항(R1), 증폭기(410)의 음의 단자와 접지 전압(VSS) 사이에 연결되는 제 2 저항(R2), 증폭기(410)의 출력 단자와 접지 전압(VSS) 사이에 연결되는 커패시터(C)를 구비하고, 증폭기(410)의 출력 단자로 증폭 전원 전압(VX)을 발생한다.In more detail, the gain amplifier 330 receives the first voltage VGON as the power supply voltage and the output terminal of the amplifier 410 and the amplifier 410 for receiving the second voltage VDD as a positive terminal. The first resistor R1 connected between the negative terminals of the amplifier 410, the second resistor R2 connected between the negative terminal of the amplifier 410 and the ground voltage VSS, and the output of the amplifier 410. A capacitor C is connected between the terminal and the ground voltage VSS, and generates an amplified power supply voltage VX as an output terminal of the amplifier 410.

증폭 전원 전압(VX)은 제 1 및 제 2 저항(R1, R2)에 의하여 제 2 전압(VDD) 보다 큰 값으로 정해지는 직류 전압이다.The amplified power supply voltage VX is a DC voltage determined by the first and second resistors R1 and R2 to be greater than the second voltage VDD.

제 1 레벨 쉬프터부(340)는 증폭 전원 전압(VX)과 접지 전압(VSS) 사이에서 동작되며 소정의 입력 신호(VIN) 및 입력 신호(VIN)를 반전한 신호(VA)를 수신하고 증폭하여 소정의 제 1 및 제 2 증폭 전압(VAA, VBB)을 발생한다.The first level shifter unit 340 is operated between the amplified power supply voltage VX and the ground voltage VSS, and receives and amplifies a signal VA in which a predetermined input signal VIN and an input signal VIN are inverted. Generate predetermined first and second amplified voltages (VAA, VBB).

제 1 레벨 쉬프터부(340)는 엔 타입(N-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 낮은 전압(low voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한 제 1 및 제 2 증폭 전압(VAA, VBB)은 동일한 전압 레벨을 가지나 위상이 서로 반전 관계에 있다.The first level shifter unit 340 is an N-type level shifter, and is configured as a low voltage transistor. In addition, the first and second amplified voltages (VAA, VBB) have the same voltage level, but the phases are inverted from each other.

제 2 레벨 쉬프터부(350)는 증폭 전원 전압(VX)과 소정의 제 3 전압(VGOFF) 사이에서 동작되며 제 1 및 제 2 증폭 전압(VAA, VBB)을 수신하고 증폭하여 소정의 제 3 및 제 4 증폭 전압(VC, VD)을 발생한다.The second level shifter unit 350 is operated between the amplified power supply voltage VX and the predetermined third voltage VGOFF, and receives and amplifies the first and second amplified voltages VAA and VBB to generate the predetermined third and The fourth amplification voltages VC and VD are generated.

제 2 레벨 쉬프터부(350)는 피 타입(P-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한 제 3 및 제 4 증폭 전압(VC, VD)은 동일한 전압 레벨을 가지나 위상이 서로 반전 관계에 있다.The second level shifter unit 350 is a P-TYPE level shifter, and is configured as a high voltage transistor. In addition, the third and fourth amplified voltages VC and VD have the same voltage level, but the phases are inverted with each other.

제 3 레벨 쉬프터부(360)는 제 1 전압과 제 3 전압(VGON, VGOFF) 사이에서 동작되며 제 3 및 제 4 증폭 전압(VC, VD)을 수신하고 증폭하여 출력 전압(VOUT)을발생한다.The third level shifter 360 is operated between the first voltage and the third voltage VGON and VGOFF, and receives and amplifies the third and fourth amplified voltages VC and VD to generate an output voltage VOUT. .

제 3 레벨 쉬프터부(360)는 엔 타입(N-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 한다.The third level shifter unit 360 is an N-type level shifter, and is configured as a high voltage transistor.

도 5는 도 3의 레벨 쉬프터 회로에 표시되어 있는 단자들의 전압 범위를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a voltage range of terminals displayed in the level shifter circuit of FIG. 3.

이하, 도 3, 도4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 레벨 쉬프터 회로(300)의 동작이 상세히 설명된다.3, 4 and 5, the operation of the level shifter circuit 300 according to the present invention will be described in detail.

이득 증폭부(330)는 전원으로서 제 1 전압(VGON)과 접지 전압(VSS)을 사용하고 있으며 제 2 전압(VDD)을 입력으로 받아서 제 2 전압(VDD)보다 1.5배 ~ 2배정도의 전압 레벨을 가지는 직류 전압을 증폭 전원 전압(VX)으로 내보내는 역할을 한다. 증폭 전원 전압(VX)을 이렇게 규정하는 이유는 증폭 전원 전압(VX)이 제 1 레벨 쉬프터부(340)의 전원으로 사용되기 때문이다.The gain amplifier 330 uses a first voltage VGON and a ground voltage VSS as power supplies, and receives a second voltage VDD as an input, and has a voltage level of 1.5 to 2 times greater than the second voltage VDD. It serves to export a DC voltage having the amplified power supply voltage (VX). The reason why the amplified power supply voltage VX is defined in this manner is that the amplified power supply voltage VX is used as the power source of the first level shifter unit 340.

제 1 전압(VGON)은 파워 아이씨(power IC)에서 인가되는 전압으로서 범위는 7 ~ 16.5V 이다. 제 2 전압(VDD)은 1.8 ~ 3.3V 범위이다. 제 2 전압(VDD)은 입력 신호(VIN)의 전압 레벨이면서 로직 게이트(Logic gate)들의 전원으로 사용된다.The first voltage VGON is a voltage applied from a power IC and has a range of 7 to 16.5V. The second voltage VDD is in the range of 1.8 to 3.3V. The second voltage VDD is used as a power source of logic gates at the voltage level of the input signal VIN.

좀더 상세히 설명하면, 이득 증폭부(330)는 제 1 및 제 2 저항(R1, R2)을 이용하여 제 2 전압(VDD)에 대하여 원하는 배수로 증폭 전원 전압(VX)의 값을 정할 수 있다. 즉, 증폭 전원 전압(VX)은 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)의 저항 값을 합한 값을 제 2 저항(R2)으로 나눈 결과에 제 2 전압(VDD) 값을 곱한 값으로 계산될 수 있다.In more detail, the gain amplifier 330 may determine the value of the amplified power supply voltage VX by a desired multiple of the second voltage VDD using the first and second resistors R1 and R2. That is, the amplified power supply voltage VX is a value obtained by dividing a value obtained by dividing the resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R2 by the second resistor R2 and multiplying the second voltage VDD. Can be calculated.

커패시터(C)는 30pF ~ 100pF의 값을 정하면 칩에 내장될 수 있고 레벨 쉬프터 회로(300)의 주파수가 500KHZ정도로 증가하여도 증폭 전원 전압(VX)의 직류 출력 값이 영향을 받지 않도록 하는 기능을 한다. 물론 잡음(noise)의 영향을 감소시키는 역할도 겸한다.Capacitor (C) can be embedded in the chip if the value of 30pF ~ 100pF is determined and the DC output value of the amplified power supply voltage (VX) is not affected even when the frequency of the level shifter circuit 300 increases to about 500KHZ. do. Of course, it also serves to reduce the effects of noise.

제 1 레벨 쉬프터부(340)는 엔 타입(N-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 낮은 전압(low voltage) 트랜지스터로 구성된다. 제 3 전압(VGOFF)은 파워 아이씨(power IC)에서 인가되는 전압으로서 범위는 -7 ~ -16.5V 이다. 이러한 제1 내지 제 3 전압(VGON, VDD, VGOFF)의 전압 레벨하에서 이득 증폭부(330)가 제 2 전압(VDD)보다 1.5배의 직류 출력을 갖는다고 가정하면 제 2 전압(VDD)이 1.8 ~ 3.3V 이므로 증폭 전원 전압(VX)의 전압 범위는 2.7 ~ 4.95V가 된다.The first level shifter unit 340 is an N-type level shifter and is formed of a low voltage transistor. The third voltage VGOFF is a voltage applied from the power IC, and the range is -7 to -16.5V. Assuming that the gain amplifier 330 has a DC output 1.5 times larger than the second voltage VDD under the voltage levels of the first to third voltages VGON, VDD, and VGOFF, the second voltage VDD is 1.8. As ~ 3.3V, the voltage range of amplified power supply voltage (VX) is 2.7 ~ 4.95V.

입력 신호(VIN)의 전압 레벨이 제 2 전압(VDD)과 동일한 레벨이므로 인버터들(310, 320)을 통과한 신호(VA, VB)들의 전압레벨도 제 2 전압(VDD)과 동일한 레벨이다. 제 1 레벨 쉬프터부(340)로 입력된 신호들(VA, VB)은 제 1 레벨 쉬프터부(340)의 동작 범위만큼 증폭된다. 즉, 증폭 전원 전압(VX)부터 접지 전압(VSS)까지로 증폭되는 것이다. 제 1 레벨 쉬프터부(340)에서 출력되는 제 1 증폭 전압(VAA) 및 제 2 증폭 전압(VBB)은 0V에서 4.95V 까지의 동작 범위를 가지므로, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되어 있는 제 2 레벨 쉬프터부(350)의 트랜지스터들의 문턱 전압 범위인 2.3V이상의 전압 진폭을 제 1 증폭 전압(VAA) 및 제 2 증폭 전압(VBB)에서 공급해 줄 수가 있다. 따라서 제 2 레벨 쉬프터부(350)는 오동작 되지 않고 정상적으로 동작되며 제 2 레벨쉬프터부(350)에서 발생되는 제3 증폭 전압(VC) 및 제 4 증폭 전압(VD)은 제 3 레벨 쉬프터부(360)에 의하여 제 1 전압(VGON)에서 제 3 전압(VGOFF)사이의 전압 레벨로 증폭되어 출력 전압(VOUT)으로서 출력된다.Since the voltage level of the input signal VIN is the same level as the second voltage VDD, the voltage levels of the signals VA and VB passing through the inverters 310 and 320 are also the same level as the second voltage VDD. The signals VA and VB input to the first level shifter 340 are amplified by the operating range of the first level shifter 340. That is, it is amplified from the amplified power supply voltage VX to the ground voltage VSS. Since the first and second amplified voltages VA and VBB output from the first level shifter unit 340 have an operating range from 0V to 4.95V, they are composed of high voltage transistors. A voltage amplitude of 2.3 V or more, which is a threshold voltage range of the transistors of the second level shifter 350, may be supplied from the first amplification voltage VAA and the second amplification voltage VBB. Accordingly, the second level shifter 350 is operated normally without malfunctioning, and the third amplified voltage VC and the fourth amplified voltage VD generated by the second level shifter 350 are the third level shifter 360. ) Is amplified to a voltage level between the first voltage VGON and the third voltage VGOFF to be output as the output voltage VOUT.

본 발명의 레벨 쉬프터 회로(300)는 모든 액정 표시 장치의 구동 드라이버 내부의 레벨 쉬프터에 적용 될 수 있으므로 모듈(module)이나 세트(set)상에서의 입력 전압이 낮아지더라도 오동작에 대한 위험 없이 레벨 쉬프터 회로를 구현할 수 있다.Since the level shifter circuit 300 of the present invention can be applied to the level shifter inside the driving driver of all liquid crystal display devices, even if the input voltage on the module or set is lowered, the level shifter can be operated without risk of malfunction. The circuit can be implemented.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레벨 쉬프터 회로는 인가되는 전압이 입력전압이 낮아지더라도 정상로직 게이트들이 정상적으로 동작하는 전압 범위 내에서는 정상적으로 동작될 수 있으며, 또한 모든 액정 표시 장치의 구동 드라이버의 내부 레벨 쉬프터에 적용될 수 있으므로 모듈(module)에서 입력 전압이 낮아지더라도 오동작의 위험이 없다는 장점이 있다.As described above, the level shifter circuit according to the present invention can operate normally within the voltage range in which the normal logic gates operate normally even if the input voltage is lowered, and also the internal level of the driving driver of all liquid crystal display devices. Since it can be applied to the shifter, there is an advantage that there is no risk of malfunction even if the input voltage is lowered in the module.

Claims (8)

소정의 제 1 전압과 접지 전압 사이에서 동작되며 소정의 제 2 전압을 수신하고 증폭하여 증폭 전원 전압을 발생하는 이득 증폭부 ;A gain amplifier unit operating between a predetermined first voltage and a ground voltage and receiving and amplifying the predetermined second voltage to generate an amplified power supply voltage; 상기 증폭 전원 전압과 상기 접지 전압 사이에서 동작되며 소정의 입력 신호 및 상기 입력 신호를 반전한 신호를 수신하고 증폭하여 소정의 제 1 및 제 2 증폭 전압을 발생하는 제 1 레벨 쉬프터부 ;A first level shifter unit operated between the amplified power supply voltage and the ground voltage and configured to receive and amplify a predetermined input signal and a signal inverted from the input signal to generate predetermined first and second amplified voltages; 상기 증폭 전원 전압과 소정의 제 3 전압 사이에서 동작되며 상기 제 1 및 제 2 증폭 전압을 수신하고 증폭하여 소정의 제 3 및 제 4 증폭 전압을 발생하는 제 2 레벨 쉬프터부 ; 및A second level shifter unit operating between the amplified power supply voltage and a predetermined third voltage and receiving and amplifying the first and second amplified voltages to generate predetermined third and fourth amplified voltages; And 상기 제 1 전압과 제 3 전압 사이에서 동작되며 상기 제 3 및 제 4 증폭 전압을 수신하고 증폭하여 출력 전압을 발생하는 제 3 레벨 쉬프터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.And a third level shifter section operable between the first and third voltages to receive and amplify the third and fourth amplified voltages to generate an output voltage. 제 1 항에 있어서, 상기 이득 증폭부는,The method of claim 1, wherein the gain amplifier, 상기 제 1 전압을 전원 전압으로 수신하고, 상기 제 2 전압을 양의 단자로 수신하는 증폭기 ;An amplifier receiving the first voltage as a power supply voltage and receiving the second voltage as a positive terminal; 상기 증폭기의 출력단자와 상기 증폭기의 음의 단자 사이에 연결되는 제 1 저항 ;A first resistor connected between the output terminal of the amplifier and the negative terminal of the amplifier; 상기 증폭기의 음의 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되는 제 2 저항 ;A second resistor connected between the negative terminal of the amplifier and the ground voltage; 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되는 커패시터를 구비하고,A capacitor connected between the output terminal of the amplifier and the ground voltage, 상기 증폭기의 출력 단자로 증폭 전원 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.And amplifying a power supply voltage to an output terminal of the amplifier. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 레벨 쉬프터부는,The method of claim 1, wherein the first level shifter portion, 엔 타입(N-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 낮은 전압(low voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.An N-TYPE level shifter, wherein the level shifter circuit comprises a low voltage transistor. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 레벨 쉬프터부는,The method of claim 1, wherein the second level shifter portion, 피 타입(P-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.A P-TYPE level shifter, wherein the level shifter circuit comprises a high voltage transistor. 제 1항에 있어서, 상기 제 3 레벨 쉬프터부는,The method of claim 1, wherein the third level shifter portion, 엔 타입(N-TYPE) 레벨 쉬프터로서, 높은 전압(high voltage) 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.An N-TYPE level shifter, wherein the level shifter circuit comprises a high voltage transistor. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 증폭 전원 전압은,The amplifying power supply voltage according to claim 1 or 2, 상기 제 1 및 제 2 저항에 의하여 상기 제 2 전압 보다 큰 값으로 정해지는 직류 전압인 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.And a direct current voltage determined by the first and second resistors to be greater than the second voltage. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 증폭 전압은,The method of claim 1, wherein the first and second amplified voltage, 동일한 전압 레벨을 가지나 위상이 서로 반전 관계에 있는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.A level shifter circuit having the same voltage level but in phase with each other. 제 1항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 증폭 전압은,The method of claim 1, wherein the third and fourth amplified voltage, 동일한 전압 레벨을 가지나 위상이 서로 반전 관계에 있는 것을 특징으로 하는 레벨 쉬프터 회로.A level shifter circuit having the same voltage level but in phase with each other.
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