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JP4660975B2 - High voltage output circuit - Google Patents
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JP4660975B2
JP4660975B2 JP2001179452A JP2001179452A JP4660975B2 JP 4660975 B2 JP4660975 B2 JP 4660975B2 JP 2001179452 A JP2001179452 A JP 2001179452A JP 2001179452 A JP2001179452 A JP 2001179452A JP 4660975 B2 JP4660975 B2 JP 4660975B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CMOS回路で構成された高耐圧出力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
pチャネル形MOSFETとnチャネル形MOSFETによって構成されるCMOS回路技術は低消費電力を達成できることから、モノリシックICには欠くことができない要素技術となっている。また、CMOS回路はディジタル信号処理用ICに使用されていたが、近年のCMOS回路技術の進歩により、CMOS回路を用いたアナログ信号処理用ICも実現されている。
【0003】
さらに、CMOS回路は低電圧の信号処理用ICのみならず高耐圧パワーICにも採用されている。例えば、プラズマディスプレイ(PDP)などを駆動するドライバーICでは、素子耐圧120Vのpチャネル形MOSFETとnチャネル形MOSFETによって構成されるCMOS回路が、出力回路として集積されている。
【0004】
このように、CMOS回路は低電圧駆動のディジタル信号処理用ICやアナログ信号処理用ICだけでなく、高耐圧のドライバICなどにも適用され、その用途はますます拡大している。
図3は、従来の高耐圧出力回路の回路図である。この高耐圧出力回路はプラズマディスプレーなどを駆動用する高耐圧IC(集積回路)の高耐圧出力回路である。この高耐圧出力回路は、高耐圧ICに64出力分搭載されている。
【0005】
HIGH側のpチャネル形MOSFET(P1)とLOW側のnチャネル形MOSFET(N1)によってCMOS回路1が構成されている。この回路の前段には、pチャネル形MOSFET(P2)とnチャネル形MOSFET(N2)によって構成されたCMOS回路2がある。CMOS回路1は出力段回路であり、その出力によって負荷が駆動される。一方、CMOS回路2はCMOS回路1を駆動する前段回路である。この出力段回路と前段回路で高耐圧出力回路は構成される。
【0006】
P1とN1の個々のデバイスに要求される電流駆動能力はVoutに接続される負荷の容量によって決まる。P2とN2に対してはP1とN1のゲート容量を充放電する電流駆動能力が要求される。通常、P1とN1にはP2とN2よりも大きな電流駆動能力が必要とされる。
CMOS回路1とCOMS回路2の定常動作は以下の通りである。
VinにLOWの信号が入力されるとP2がオン状態になり、CMOS回路2の中点電位Va(P2のドレインとN2のドレインの接続点aでの電位)が電源電圧VHと同電位になる。そして、N1がオンとなり、Voutにはオフの信号、すなわちGND電位が出力される。P1とN2はオフ状態である。
【0007】
一方、VinにHIGHの信号が入力された場合、各素子のスイッチング状態が逆転し、Voutにはオンの信号、すなわちVHが出力される。CMOS回路1の出力Voutは、Vinによって制御されるオンとオフの繰り返しの信号が出力される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
CMOS回路1の過渡的な動作をつぎに説明する。Vinに入力される電圧の立ち上がり時と立下りに時に、P1とN1が同時にオン状態となる期間が存在する。この状態では、P1とN1を介してVHからGNDに電流が流れる。この電流は集積回路の消費電力を増加させることになる。また、プラズマディスプレーなどのコンデンサCが負荷として接続される場合には、この電流は負荷電流IoutとなってコンデンサCを充電し、プラズマディスプレーのパネルの濃淡に変化が出るなどの誤動作(負荷の誤動作)を発生させることがある。
【0009】
高耐圧出力回路を構成するN1、N2、P1、P2のスイッチング動作はそれぞれのゲートに印加される電圧で制御される。そして、そのゲート電圧に対するスイッチング動作を支配するのが各素子のしきい値電圧である。以下の説明でしきい値の値は絶対値とする。例えば、Vinの信号においてVH−VinがP2のしきい値電圧(Vtp2)よりも低い場合はP2をスイッチングさせることができない。また、VH−VinがVtp2に対してわずかに高い値であると、P2を十分に駆動することができない。そのため、どちらの信号レベルからもCMOS回路1の正常な動作を得ることはできない。このように、CMOS回路の動作においては、その回路を構成するMOSFETのしきい値電圧が重要なパラメータとなる。
【0010】
通常、ICに搭載される回路構成素子のしきい値電圧は、各導電形に応じて一定になるように製造される。しかし、製造上のバラツキなどにより、同導電形の全ての素子が同じしきい値電圧となることはない。例えば、図3に示したP1のしきい値電圧(Vtp1)がVtp2に完全に一致することはない。
また、高耐圧パワーICなどでは、出力素子に低オン抵抗化が施されているため、同一の微小なドレイン電流が流れるゲート電圧をしきい値電圧と規定すると、出力段回路のCMOS回路1のMOSFETのしきい値電圧が、前段回路のCMOS回路2のMOSFETのしきい値電圧よりも低くなる。例えば、図3の回路を高耐圧パワーICの出力回路とすると、Vtp1<Vtp2となる。
【0011】
このように、Vtp1<Vtp2となると、電源電圧の立ち上がり時につぎのような問題が発生する。この電源電圧が立ち上がる動作は、プラズマディスプーの維持期間などで定常的に行われる。
出力端子Voutには負荷が接続されており、P1がオフの状態、すなわちVoutがLOWの状態の時に、電源電圧を0VからVHまで立ち上げた状態を考える。
【0012】
VinにはP1がオフ状態となるように信号が入力されるため、P2はオン状態となる。しかし、初期状態では電源電圧が0Vであるため、P2のゲート−ソース間電圧はVtp2よりも低い。したがって、初期状態ではP2はオフ状態である。また、CMOS回路2の中点電圧Vaは0Vである。
電源電圧の上昇とともにP2のゲート−ソース間電圧が増加し、P2はオン状態となる。そして、Vaも上昇し、P1のゲート−ソース間電圧が Vtp1以下となって、P1のオフ状態が保持される。
【0013】
ここで、Vaの電位はP2がオン状態になることによって上昇するため、Vtp1<Vtp2が成り立っている場合では、P2がオン状態になる前にP1がオン状態となる。その結果、図3に示した、電源端子からVoutに流れる負荷電流Ioutが発生することになる。
図4は、電源電圧とIoutの関係を示す。上図は電源電圧で、下図がIoutの時間変化である。電源電圧が上昇し、Vtp1に達すると、P1がオンしてIoutが流れ始める。電源電圧がVtp2に達するとP2がオンしてP1がオフするために、Ioutは零になる。
【0014】
このIoutはP1の電流駆動能力が大きいほど大きくなり、且つ、Vtp1とVtp2の差が大きいほどIoutによる誤動作の程度も増大する。また、プラズマディスプレー駆動用ICなどでは、ICに搭載された全出力回路において、同時にIoutが発生するために、消費電力も大きくなる。
以上のように、CMOS回路を出力回路として搭載した高耐圧出力回路では、出力段回路のpチャネル形MOSFETのしきい値電圧が、前段回路のpチャネル形MOSFETのしきい電圧よりも低くなるために、電源電圧の立ち上がる時、即ち、プラズマディスプレーの維持期間に誤動作(負荷の誤動作)が発生したり、出力段回路の消費電力を増大させたりする。
【0015】
この発明の目的は、前記の課題を解決し、消費電力を低減し、負荷の誤動作を防止できる高耐圧出力回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、第1のpチャネル形MOSFETと第2のnチャネル形MOSFETとで構成され、前記第1のpチャネル形MOSFETのドレインと前記第2のnチャネル形MOSFETのドレインとの第1接続点から出力信号が出力される出力段回路と、該出力段回路を駆動する第3のpチャネル形MOSFETと第4のnチャネル形MOSFETに構成され、前記第3のpチャネル形MOSFETのドレインと前記第4のnチャネル形MOSFETのドレインとの第2接続点と、前記第1のpチャネル形MOSFETのゲートが接続する前段回路と、を具備する高耐圧出力回路であって、第1のpチャネル形MOSFETのしきい値電圧を第3のpチャネル形MOSFETのしきい値電圧より高くする。
【0017】
また、前記第1のpチャネル形MOSFETのゲートと前記第2のnチャネル形MOSFETのゲートとの第3接続点に入力信号が入力されるCMOS回路で構成される前記出力段回路と、前記第2接続点から前記第3接続点に出力信号を出力し、前記第3のpチャネル形MOSFETのゲートと前記第4のnチャネル形MOSFETのゲートとの第4接続点に入力信号が入力されるCMOS回路で構成される前段回路とを具備する構成とする。
【0018】
また、第5のpチャネル形MOSFETのドレインと第6のnチャネル形MOSFETのドレインとが接続し、該接続点と前記第3のpチャネル形MOSFETのゲートと接続し、前記第5のpチャネル形MOSFETのゲートと前記第2接続点と接続する前記前段回路を具備する構成とする。
前記のように、出力段回路を構成するpチャネル形MOSFETのしきい値電圧を、そのpチャネル形MOSFETを駆動する前段回路のpチャネル形MOSFETのしきい電圧よりも高くすることにより、出力段回路を構成するpチャネル形MOSFETが先にオン状態となるのを防止し、プラズマディスプレーの維持期間での誤動作を防止することができる。また、出力段回路の消費電力を減少させることができる。
【0019】
尚、特開平7−231253公報に、出力回路をCMOS回路で構成した類似の回路で、出力段回路のpチャネル形MOSFETのしきい値を前段回路のpチャネル形MOSFETのしきい値より高くすることが開示されているが、この公報においは、回路が信号用回路であり、パワーをとる高耐圧回路ではなく、また、出力段回路のCMOS回路のしきい値を高くするのは、遅延時間の短縮が主要目的と効果であり、筆者が提案した発明の主要目的と効果である誤動作防止とは異なる。
【0020】
また、特開平6−164361公報にも、出力段回路のCMOS回路のしきい値を高くすることが開示されているが、出力段回路の占有面積を小さくしながら、貫通電流の防止と充放電電流の変化率の低減を同時に達成することが主要目的と効果であり、筆者が提案した発明の主要目的と効果とは異なる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の第1実施例の高耐圧出力回路の要部回路図である。図3と同一箇所には同一の符号を記した。
この高耐圧出力回路は、HIGH側のpチャネル形MOSFET(P1)とLOW側のnチャネル形MOSFET(N1)によって構成されるCMOS回路1の出力段回路と、pチャネル形MOSFET(P2)とnチャネル形MOSFET(N2)によって構成されるCMOS回路2の前段回路から成り立っている。CMOS回路1の中点から出力信号Voutが出力され、この出力信号Voutによって負荷が駆動される。前記のP1とP2のしきい値電圧の関係をVtp1>Vtp2となるようにする。尚、しきい値電圧の値は絶対値である。
【0022】
Vtp1>Vtp2とすることで、P2がP1より早くオン状態になるために、電源電圧が立ち上がり過程で、P1がオン状態になることはない。
そのため、電源電圧立ち上がり時に、図4のような、Ioutが流れないため、プラズマディスプレーの維持期間での誤動作(負荷の誤動作)を防止できる。また、Ioutが流れないため、出力段回路の消費電力を低減することもできる。
【0023】
図2は、この発明の第2実施例の高耐圧出力回路の要部回路図である。以下の説明でP3、P4、P5はpチャネル形MOSFET、N3、N4、N5はnチャネル形MOSFETで、Vin3、Vin4、Vin5は入力端子/入力信号である。
この高耐圧出力回路は、CMOS回路3、4、5から構成され、CMOS回路3が出力段回路で、CMOS回路4、5は前段回路である。CMOS回路3のP3のゲートはCMOS回路4の中点に接続し、N3のゲートにVin3が入力される。
【0024】
P4のゲートはCMOS回路5の中点と接続し、P5のゲートはCMOS回路4の中点に接続する。N4、N5のゲートはVin4、Vin5が入力される。
前記のP3とP4のしきい値電圧の関係をVtp3>Vtp4となるようにする。
つぎに、図2の回路の動作を説明する。P3のスイッチングはVin4とVin5によって制御され、N3のスイッチングはVin3によって制御される。そして、Voutの出力状態は以下の動作によって決まる。
【0025】
Vout=HIGHとなる動作の場合について説明する。P3をオン、N3をオフ状態にする。P3をオンさせるためにはVin4にHIGHの信号を入力し、Vin5にLOWの信号を入力する。この信号状態ではN4とP5がオンし、N5とP4がオフする。P3のゲートにはN4を介してGNDが印加されることになり、P3はオン状態となる。一方、Vin3にはLOWの信号が入力されており、N3はオフ状態である。
【0026】
Vout=LOWとなる動作の場合について説明する。P3をオフし、N3をオン状態にする。Vin4とVin5の信号を上記とは反転することにより、P3のゲートにP5を介してVHが印加される。これにより、P3はオフ状態となる。一方、N3はVin3にをHIGHを入力することによりオンする。
この回路では、Vin3とVin4、Vin5のタイミング調整が可能であるため、図1の回路のように、P3とN3が同時にオン状態となる期間はできない。また、Vin4とVin5のタイミングをずらすことにより、P4−N4経由の貫通電流とP5−N5経由の貫通電流も防止することができる。
【0027】
電源電圧の立ち上がり時は、VoutがHIGHインピーダンスモードになるように信号が入力される。すなわち、Vin3とVin4はLOWの信号が入力され、Vin5、にはHIGHの信号が入力される。この状態で電源電圧を0VからHVへ上昇させた場合に、Vtp3>Vtp4となっているために、図4のような、Ioutが流れない。そのために、プラズマディスプレイの維持期間での誤動作(負荷の誤動作)を防止することができる。また、Ioutが流れないため、出力段回路の消費電力を低減することもできる。
【0028】
第1実施例および第2実施例で、P2、P4のしきい値電圧をP1、P3よりも低い値に設定することは、テラスゲート構造の採用や、チャネルドープなどの製造技術を用いることにより、容易に実現することができる。
【0029】
【発明の効果】
この発明によれば,CMOS回路を出力回路として搭載した高耐圧出力回路において、その出力段回路のCMOS回路を構成するpチャネル形MOSFETのしきい値電圧を、そのpチャネル形MOSFETを駆動する前段回路のpチャネル形MOSFETのしきい電圧よりも高くすることで、電源電圧立ち上がり時に、プラズマデスプレーなどの維持期間での誤動作(負荷の誤動作)を防止し、また、出力段回路の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の高耐圧出力回路の要部回路図
【図2】この発明の第2実施例の高耐圧出力回路の要部回路図
【図3】従来の高耐圧出力回路図
【図4】電源電圧とIoutの関係を示す図
【符号の説明】
1 CMOS回路(出力段回路)
2、3 CMOS回路(前段回路)
P1、P2、P3、P4、P5 pチャネル形MOSFET
N1、N2、N3、N4、N5 nチャネル形MOSFET
Vin、Vin3、Vin4、Vin5 入力信号/入力端子
Vout 出力信号/出力端子
VH 電源電圧/電源高電位端子
GND グランド/グランド端子
C 負荷容量
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high withstand voltage output circuit composed of a CMOS circuit.
[0002]
[Prior art]
A CMOS circuit technology constituted by a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET can achieve low power consumption, and is therefore an essential technology for a monolithic IC. Further, the CMOS circuit has been used in a digital signal processing IC. However, with the recent progress of CMOS circuit technology, an analog signal processing IC using a CMOS circuit has also been realized.
[0003]
Further, the CMOS circuit is employed not only in a low voltage signal processing IC but also in a high voltage power IC. For example, in a driver IC for driving a plasma display (PDP) or the like, a CMOS circuit constituted by a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET having an element withstand voltage of 120 V is integrated as an output circuit.
[0004]
As described above, the CMOS circuit is applied not only to a low voltage drive digital signal processing IC and an analog signal processing IC, but also to a high breakdown voltage driver IC, and its uses are expanding.
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional high voltage output circuit. This high voltage output circuit is a high voltage output circuit of a high voltage IC (integrated circuit) for driving a plasma display or the like. This high withstand voltage output circuit is mounted on the high withstand voltage IC for 64 outputs.
[0005]
The CMOS circuit 1 is composed of a high-side p-channel MOSFET (P1) and a low-side n-channel MOSFET (N1). In front of this circuit, there is a CMOS circuit 2 constituted by a p-channel MOSFET (P2) and an n-channel MOSFET (N2). The CMOS circuit 1 is an output stage circuit, and a load is driven by the output. On the other hand, the CMOS circuit 2 is a pre-stage circuit that drives the CMOS circuit 1. This output stage circuit and the previous stage circuit constitute a high withstand voltage output circuit.
[0006]
The current drive capability required for each of the P1 and N1 devices is determined by the capacity of the load connected to Vout. P2 and N2 are required to have a current driving capability for charging and discharging the gate capacities of P1 and N1. Usually, P1 and N1 require a larger current driving capability than P2 and N2.
The steady operation of the CMOS circuit 1 and the COMS circuit 2 is as follows.
When a LOW signal is input to Vin, P2 is turned on, and the midpoint potential Va of the CMOS circuit 2 (potential at the connection point a between the drain of P2 and the drain of N2) becomes the same potential as the power supply voltage VH. . Then, N1 is turned on, and an off signal, that is, a GND potential is output to Vout. P1 and N2 are off.
[0007]
On the other hand, when a HIGH signal is input to Vin, the switching state of each element is reversed, and an ON signal, that is, VH is output to Vout. The output Vout of the CMOS circuit 1 is a signal repeatedly turned on and off controlled by Vin.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Next, the transient operation of the CMOS circuit 1 will be described. There is a period in which P1 and N1 are turned on simultaneously at the rise and fall of the voltage input to Vin. In this state, current flows from VH to GND via P1 and N1. This current increases the power consumption of the integrated circuit. In addition, when a capacitor C such as a plasma display is connected as a load, this current becomes a load current Iout to charge the capacitor C and cause a malfunction such as a change in the density of the panel of the plasma display (malfunction of the load). ) May occur.
[0009]
Switching operations of N1, N2, P1, and P2 constituting the high withstand voltage output circuit are controlled by voltages applied to the respective gates. The threshold voltage of each element dominates the switching operation with respect to the gate voltage. In the following description, the threshold value is an absolute value. For example, when VH−Vin is lower than the threshold voltage (Vtp2) of P2 in the Vin signal, P2 cannot be switched. Further, when VH−Vin is slightly higher than Vtp2, P2 cannot be driven sufficiently. Therefore, normal operation of the CMOS circuit 1 cannot be obtained from either signal level. As described above, in the operation of the CMOS circuit, the threshold voltage of the MOSFET constituting the circuit is an important parameter.
[0010]
Usually, the threshold voltage of a circuit component mounted on an IC is manufactured to be constant according to each conductivity type. However, all elements of the same conductivity type do not have the same threshold voltage due to manufacturing variations. For example, the threshold voltage (Ptp1) of P1 shown in FIG. 3 does not completely match Vtp2.
In a high voltage power IC or the like, since the output element has a low on-resistance, if the gate voltage through which the same minute drain current flows is defined as the threshold voltage, the CMOS circuit 1 of the output stage circuit The threshold voltage of the MOSFET becomes lower than the threshold voltage of the MOSFET of the CMOS circuit 2 of the preceding stage circuit. For example, if the circuit of FIG. 3 is an output circuit of a high voltage power IC, Vtp1 <Vtp2.
[0011]
Thus, when Vtp1 <Vtp2, the following problem occurs when the power supply voltage rises. The operation of raising the power supply voltage is performed constantly in the sustain period of the plasma display.
Consider a state in which a load is connected to the output terminal Vout and the power supply voltage is raised from 0 V to VH when P1 is OFF, that is, when Vout is LOW.
[0012]
Since a signal is input to Vin so that P1 is turned off, P2 is turned on. However, since the power supply voltage is 0 V in the initial state, the gate-source voltage of P2 is lower than Vtp2. Therefore, P2 is off in the initial state. The midpoint voltage Va of the CMOS circuit 2 is 0V.
As the power supply voltage rises, the gate-source voltage of P2 increases, and P2 is turned on. Then, Va also rises, and the gate-source voltage of P1 becomes Vtp1 or less, and the off state of P1 is maintained.
[0013]
Here, since the potential of Va rises when P2 is turned on, when Vtp1 <Vtp2 is established, P1 is turned on before P2 is turned on. As a result, the load current Iout flowing from the power supply terminal to Vout shown in FIG. 3 is generated.
FIG. 4 shows the relationship between the power supply voltage and Iout. The upper diagram shows the power supply voltage, and the lower diagram shows the time change of Iout. When the power supply voltage rises and reaches Vtp1, P1 is turned on and Iout begins to flow. When the power supply voltage reaches Vtp2, I2 becomes zero because P2 is turned on and P1 is turned off.
[0014]
This Iout increases as the current driving capability of P1 increases, and the degree of malfunction due to Iout increases as the difference between Vtp1 and Vtp2 increases. Further, in a plasma display driving IC or the like, power consumption increases because Iout is generated simultaneously in all output circuits mounted on the IC.
As described above, in a high-breakdown-voltage output circuit in which a CMOS circuit is mounted as an output circuit, the threshold voltage of the p-channel MOSFET in the output stage circuit is lower than the threshold voltage of the p-channel MOSFET in the previous stage circuit. In addition, when the power supply voltage rises, that is, during the sustain period of the plasma display, a malfunction (load malfunction) occurs or the power consumption of the output stage circuit is increased.
[0015]
An object of the present invention is to provide a high voltage output circuit capable of solving the above-described problems, reducing power consumption, and preventing malfunction of a load.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first p-channel MOSFET and the second n-channel MOSFET are configured, and the drain of the first p-channel MOSFET and the drain of the second n-channel MOSFET are included. An output stage circuit from which an output signal is output from a first connection point, a third p-channel MOSFET and a fourth n-channel MOSFET for driving the output stage circuit, and the third p-channel A high withstand voltage output circuit comprising: a second connection point between a drain of the MOSFET and a drain of the fourth n-channel MOSFET; and a pre-stage circuit to which a gate of the first p-channel MOSFET is connected. The threshold voltage of the first p-channel MOSFET is set higher than the threshold voltage of the third p-channel MOSFET.
[0017]
The output stage circuit configured by a CMOS circuit in which an input signal is input to a third connection point between the gate of the first p-channel MOSFET and the gate of the second n-channel MOSFET; An output signal is output from the two connection points to the third connection point, and an input signal is input to the fourth connection point between the gate of the third p-channel MOSFET and the gate of the fourth n-channel MOSFET. And a pre-stage circuit composed of a CMOS circuit.
[0018]
In addition, the drain of the fifth p-channel MOSFET is connected to the drain of the sixth n-channel MOSFET, the connection point is connected to the gate of the third p-channel MOSFET, and the fifth p-channel MOSFET is connected. The former circuit connected to the gate of the MOSFET and the second connection point is provided.
As described above, by setting the threshold voltage of the p-channel MOSFET constituting the output stage circuit higher than the threshold voltage of the p-channel MOSFET of the previous stage circuit that drives the p-channel MOSFET, the output stage It is possible to prevent the p-channel MOSFET constituting the circuit from being turned on first, and to prevent malfunction during the plasma display sustain period. Further, the power consumption of the output stage circuit can be reduced.
[0019]
In Japanese Patent Laid-Open No. 7-231253, the threshold value of the p-channel MOSFET of the output stage circuit is made higher than the threshold value of the p-channel MOSFET of the previous stage circuit in a similar circuit in which the output circuit is constituted by a CMOS circuit. However, in this publication, the circuit is a signal circuit and is not a high withstand voltage circuit that takes power, and the threshold value of the CMOS circuit of the output stage circuit is increased by a delay time. Is the main purpose and effect, and is different from the malfunction prevention which is the main purpose and effect of the invention proposed by the author.
[0020]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-164361 also discloses that the threshold value of the CMOS circuit of the output stage circuit is increased. It is the main object and effect to achieve a reduction in the rate of change of current at the same time, which is different from the main object and effect of the invention proposed by the author.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram of a principal part of a high voltage output circuit according to a first embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG.
This high withstand voltage output circuit includes an output stage circuit of the CMOS circuit 1 constituted by a high-side p-channel MOSFET (P1) and a low-side n-channel MOSFET (N1), a p-channel MOSFET (P2) and an n It consists of a pre-stage circuit of the CMOS circuit 2 constituted by a channel-type MOSFET (N2). An output signal Vout is output from the middle point of the CMOS circuit 1, and the load is driven by the output signal Vout. The relationship between the threshold voltages of P1 and P2 is set to satisfy Vtp1> Vtp2. The threshold voltage value is an absolute value.
[0022]
By setting Vtp1> Vtp2, since P2 is turned on earlier than P1, P1 is not turned on in the process of rising the power supply voltage.
Therefore, Iout does not flow as shown in FIG. 4 when the power supply voltage rises, so that it is possible to prevent malfunction (load malfunction) during the plasma display maintenance period. Further, since Iout does not flow, the power consumption of the output stage circuit can be reduced.
[0023]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the principal part of the high voltage output circuit according to the second embodiment of the present invention. In the following description, P3, P4 and P5 are p-channel MOSFETs, N3, N4 and N5 are n-channel MOSFETs, and Vin3, Vin4 and Vin5 are input terminals / input signals.
This high withstand voltage output circuit is composed of CMOS circuits 3, 4, and 5. The CMOS circuit 3 is an output stage circuit, and the CMOS circuits 4 and 5 are pre-stage circuits. The gate of P3 of the CMOS circuit 3 is connected to the midpoint of the CMOS circuit 4, and Vin3 is input to the gate of N3.
[0024]
The gate of P4 is connected to the midpoint of the CMOS circuit 5, and the gate of P5 is connected to the midpoint of the CMOS circuit 4. Vin4 and Vin5 are input to the gates of N4 and N5.
The relationship between the threshold voltages of P3 and P4 is set so that Vtp3> Vtp4.
Next, the operation of the circuit of FIG. 2 will be described. Switching of P3 is controlled by Vin4 and Vin5, and switching of N3 is controlled by Vin3. The output state of Vout is determined by the following operation.
[0025]
A case where Vout = HIGH is described. P3 is turned on and N3 is turned off. To turn on P3, a HIGH signal is input to Vin4 and a LOW signal is input to Vin5. In this signal state, N4 and P5 are turned on, and N5 and P4 are turned off. GND is applied to the gate of P3 via N4, and P3 is turned on. On the other hand, a LOW signal is input to Vin3, and N3 is off.
[0026]
A case of an operation in which Vout = LOW will be described. P3 is turned off and N3 is turned on. By inverting the signals of Vin4 and Vin5 from the above, VH is applied to the gate of P3 via P5. As a result, P3 is turned off. On the other hand, N3 is turned on by inputting HIGH to Vin3.
Since this circuit can adjust the timing of Vin3, Vin4, and Vin5, unlike the circuit of FIG. 1, there is no period during which P3 and N3 are turned on simultaneously. Further, by shifting the timing of Vin4 and Vin5, it is possible to prevent the through current via P4-N4 and the through current via P5-N5.
[0027]
When the power supply voltage rises, a signal is input so that Vout is in the HIGH impedance mode. That is, a LOW signal is input to Vin3 and Vin4, and a HIGH signal is input to Vin5. When the power supply voltage is raised from 0V to HV in this state, Vtp3> Vtp4, so that Iout does not flow as shown in FIG. Therefore, it is possible to prevent malfunction (load malfunction) during the sustain period of the plasma display. Further, since Iout does not flow, the power consumption of the output stage circuit can be reduced.
[0028]
In the first embodiment and the second embodiment, the threshold voltages of P2 and P4 are set lower than P1 and P3 by adopting a terrace gate structure or using a manufacturing technique such as channel doping. Can be easily realized.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a high withstand voltage output circuit having a CMOS circuit mounted as an output circuit, the threshold voltage of the p-channel MOSFET constituting the CMOS circuit of the output stage circuit is set to the level before the p-channel MOSFET is driven. By making the threshold voltage higher than the threshold voltage of the p-channel MOSFET of the circuit, malfunction (load malfunction) during the sustain period such as plasma display is prevented when the power supply voltage rises, and the power consumption of the output stage circuit is reduced. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a main part of a high voltage output circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a main part of a high voltage output circuit according to a second embodiment of the present invention. Output circuit diagram [Fig. 4] Diagram showing the relationship between power supply voltage and Iout [Explanation of symbols]
1 CMOS circuit (output stage circuit)
2, 3 CMOS circuit (front circuit)
P1, P2, P3, P4, P5 p-channel MOSFET
N1, N2, N3, N4, N5 n-channel MOSFET
Vin, Vin3, Vin4, Vin5 Input signal / input terminal Vout Output signal / output terminal VH Power supply voltage / power supply high potential terminal GND Ground / ground terminal C Load capacitance

Claims (3)

第1のpチャネル形MOSFETと第2のnチャネル形MOSFETとで構成され、前記第1のpチャネル形MOSFETのドレインと前記第2のnチャネル形MOSFETのドレインとの第1接続点から出力信号が出力される出力段回路と、該出力段回路を駆動する第3のpチャネル形MOSFETと第4のnチャネル形MOSFETに構成され、前記第3のpチャネル形MOSFETのドレインと前記第4のnチャネル形MOSFETのドレインとの第2接続点と、前記第1のpチャネル形MOSFETのゲートが接続する前段回路と、を具備する高耐圧出力回路であって、第1のpチャネル形MOSFETのしきい値電圧を第3のpチャネル形MOSFETのしきい値電圧より高くすることを特徴とする高耐圧出力回路。An output signal from a first connection point between the drain of the first p-channel MOSFET and the drain of the second n-channel MOSFET. Output stage circuit, a third p-channel MOSFET and a fourth n-channel MOSFET for driving the output stage circuit, and a drain of the third p-channel MOSFET and the fourth p-channel MOSFET. A high-breakdown-voltage output circuit comprising: a second connection point with a drain of an n-channel MOSFET; and a pre-stage circuit to which a gate of the first p-channel MOSFET is connected. A high withstand voltage output circuit, characterized in that the threshold voltage is made higher than the threshold voltage of the third p-channel MOSFET. 前記第1のpチャネル形MOSFETのゲートと前記第2のnチャネル形MOSFETのゲートとの第3接続点に入力信号が入力されるCMOS回路で構成される前記出力段回路と、前記第2接続点から前記第3接続点に出力信号を出力し、前記第3のpチャネル形MOSFETのゲートと前記第4のnチャネル形MOSFETのゲートとの第4接続点に入力信号が入力されるCMOS回路で構成される前段回路とを具備することを特徴とする請求項1に記載の高耐圧出力回路。The output stage circuit configured by a CMOS circuit in which an input signal is input to a third connection point between the gate of the first p-channel MOSFET and the gate of the second n-channel MOSFET; and the second connection A CMOS circuit that outputs an output signal from a point to the third connection point, and an input signal is input to a fourth connection point between the gate of the third p-channel MOSFET and the gate of the fourth n-channel MOSFET The high breakdown voltage output circuit according to claim 1, further comprising: a pre-stage circuit configured by: 第5のpチャネル形MOSFETのドレインと第6のnチャネル形MOSFETのドレインとが接続し、該接続点と前記第3のpチャネル形MOSFETのゲートと接続し、前記第5のpチャネル形MOSFETのゲートと前記第2接続点と接続する前記前段回路を具備すること特徴とする請求項1に記載の高耐圧出力回路。The drain of the fifth p-channel MOSFET is connected to the drain of the sixth n-channel MOSFET, the connection point is connected to the gate of the third p-channel MOSFET, and the fifth p-channel MOSFET is connected. The high-breakdown-voltage output circuit according to claim 1, further comprising: the pre-stage circuit connected to the gate of the first stage and the second connection point.
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