JPH01202023A - 論理レベル制御回路 - Google Patents

論理レベル制御回路

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JPH01202023A
JPH01202023A JP63025580A JP2558088A JPH01202023A JP H01202023 A JPH01202023 A JP H01202023A JP 63025580 A JP63025580 A JP 63025580A JP 2558088 A JP2558088 A JP 2558088A JP H01202023 A JPH01202023 A JP H01202023A
Authority
JP
Japan
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level
output
fet
control circuit
level control
Prior art date
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Pending
Application number
JP63025580A
Other languages
English (en)
Inventor
Yu Watanabe
祐 渡邊
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP63025580A priority Critical patent/JPH01202023A/ja
Publication of JPH01202023A publication Critical patent/JPH01202023A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00369Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters
    • H03K19/00384Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters in field effect transistor circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 例えばDCFL (デイレクトカップルドFETロジッ
ク)回路からECL回路への論理レベル変換に用いられ
る論理レベル制御回路に関し、特にロウレベル側のレベ
ルシフト量のばらつきをなくすとともに、任意にレベル
シフトされたロウレベル出力をうろことを目的とし、 論理ゲートの出力部と電源間に抵抗素子を接続し、その
途中からレベルシフトした出力をとり出すように構成さ
れる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は論理レベル制御回路に関し、特にGaAs・M
ES −F8TやHEMTなどの化合物半導体のFET
を用いたDCFL回路から、例えばECL回路への論理
レベル変換に用いられる、論理レベル制御回路に関する
〔従来の技術〕
一般に論理回路の内部あるいは人出力部で、他の回路と
整合性を持たせるためには、論理レベルを調整する必要
があり、このためにはレベルシフト回路が不可欠である
。すなわち、例えばGaAs・MBS −FETあるい
はHEMTなどの化合物半導体FETに用いられている
DCFL回路からECL回路の論理レベルに変換する場
合には、電源電圧を一2Vとした場合、DCFL回路の
論理レベルは例えば−1,2V(ハイレベル側)および
−1,9V(ロウ・レベル側)であるのに対し、ECL
回路の論理レベルは例え1−r−o、sv(ハイレベル
側)および−1,8V(ロウレベル側)であり、したが
ってかかる論理レベル電圧の変換回路(レベル制御回路
)が必要となる。
第5図は、従来技術としてのレベル制御回路を例示する
もので、Q6はスイッチング素子としてのエンハンスメ
ント型FET5Qlは負荷素子としてのゲート−ソース
間を短絡した(定電流特性を有する)デイブリーシコン
型FET、Diはレベルシフト用のダイオード、Qlは
該ディプリーション型FET Qlとレベルシフト用の
ダイオードD1との接続点(すなわち該レベル制御回路
の出力側)にそのゲートが接続された電流駆動用のエン
ハンスメント型FETである。
このように従来回路では、レベルシフト用の素子として
、ダイオードやFETなどの整流素子を用い、これに定
電流回路を組合せてレベルシフトを行っていたが、この
場合には該整流素子および該定電流回路の特性によりシ
フト量が決ってしまい、かつそれらの特性のばらつきに
より該シフト量が変動し、細かなシフト量の調整が困難
であった。すなわち上記MES −FBTやHEMTな
どを用いた回路ではショットキーダイオードを用いてレ
ベルシフトを行うが、該ダイオードが該FETと同じ程
度のサイズではそのシフト量は0.6〜0.8Vであり
、より小さいシフト量の調整は困難である。
特に、上記第5図に示されるようなレベルシフト用の整
流素子を用いたDCFLでは、そのハイレベル側の電圧
シフト量(すなわち、入力電圧Vlhに応じてスイッチ
ング素子としてのFBT 06がオフとなり、エンハン
スメント型FET Qlのゲートにほぼ正側の電源電圧
(この場合グラウンド電位)が印加されたときの出力電
圧V OUTのシフト量)は、その出力側端子に接続さ
れる次段のゲートあるいは出力負荷抵抗とそこへ流れる
出力電流とにより比較的容易に決定することができるが
、ロウレベル側の電圧シフト量(すなわち、入力電圧V
1に応じてスイッチング素子としてのFET Q5がオ
ンとなり、エンハンスメント型FBT Qlのゲートに
は負側の電源電圧VEEより僅かにレベルシフトされた
(例えば0.3〜0.4V程度レベルシフトされた)電
圧が印加されて、該エンハンスメント型FIET Ql
に僅かな電流を流すことによりえられるロウレベル側の
出力電圧V。LITのシフト量)を所定の値に設定する
のが困難であり、かかるロウレベル側の電圧シフトを正
確に調整しうることが重要な課題となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、
上述したようなレベルシフト素子の代りに負荷素子とし
て分圧抵抗を使うことにより、特にロウレベル側のレベ
ルシフト量のばらつきをなくすとともに、任意にレベル
シフトされたロウレベル出力かえられるようにしたもの
である。
〔課題を解決するための手段〕
かかる課題を解決するために本発明においては、論理ゲ
ートの出力部と電源間に抵抗素子を接続し、その途中か
らレベルシフトした出力をとり出すようにした論理レベ
ル制御回路が提供される。
なお該抵抗素子としては、ドレイン−ゲート間を短絡し
たディプリーション型FETを、電源電圧に応じて複数
個直列に接続したものを使用するのが好適である。
〔作 用〕
上記構成によれば、該抵抗素子の途中から任意に調整さ
れた(すなわち任意にレベルシフトされた)出力レベル
をうろことができ、特にそのロウレベル側の出力をも任
意に制御することができる。
なお上述したように該抵抗素子としてドレイン−ゲート
間を短絡したディプリーション型FETを用いることに
より、該FETのしきい値電圧などのばらつきに対して
も安定した抵抗素子をうろことができ、均一性および制
御性にすぐれた抵抗素子とすることができる。
〔実施例〕
第1図は本発明の1実施例としてのレベル制御回路を示
すもので、該負荷素子としての定電流特性を有するFE
T Qlと並列に、直列抵抗R1およびR2が接続され
、その途中の接続点から出力電圧VOUTがとり出され
る。したがって該抵抗R1およびR2の抵抗値を調整す
ることにより、そのロウレベル出力を任意に制御するこ
とができる。なおこの場合ハイレベル出力はほぼグラウ
ンド電位となる。
第2図は、本発明の他の実施例としてのレベル制御回路
を示すもので、該抵抗R1,R2の代りに、ドレイン−
ゲート間を短絡したディプリーション型FET O2乃
至O5が用いられる。
第6図は、かかるドレイン−ゲート間を短絡したディプ
リーション型FETの電流電圧特性を示すもので、かか
るFETは該第6図に示されるように線型領域(抵抗に
近い特性)で動作するようになり、この場合、そのしき
い値電圧Vthの変動に対しその電流値が安定し殆んど
変動しなくなる。
(なお第6図には、該Vthが一300mVから一80
0mVまで変化した場合の特性変化が示されている。)
この点、例えば0.1V程度のレベルシフト量を実現す
るには、該抵抗素子に高い均一性・制御性が必要とされ
るが、上述したようなFETの線型領域を動作領域とし
て用いると、該FETのしきい値電圧などのばらつきに
対しても安定した電流特性をうることができるため、か
かるドレイン−ゲート間を短絡したFETを安定な抵抗
として用いることができる。
また上述したように、負荷素子としてのFETにGaA
s −MES  −FETやHEMTなどを用いた場合
、そのゲートにショットキー接合が用いられているため
、ゲート−ソース間の電圧が例えば0.8Vを超えるよ
うになると、ゲート−ソース電流(ショットキーゲート
を流れる電流)が過大になるため、上記第2図に示され
る回路(正側の電源電圧OV1負側の電源電圧VEEを
一2Vとする)では、該ショットキーゲートを流れる電
流が過大にならないよう、各FET(抵抗素子)の両端
にかかる電圧が例えば0.6V程度となるように4個の
FIET O2乃至O5が直列接続される。
すなわち本発明では第6図に示される電流電圧特性のう
ち、Vns (各抵抗素子のドレイン−ソース間電圧)
が約0.8V以下となる領域が使用されることになる。
このようにして、該第2図に示される実施例では、ロウ
レベル側の出力電圧V。U、は’6W++W2 乃至Q4の抵抗値、W2は該FBT O5の抵抗値であ
って、該抵抗値はFET0サイズなどにより調整される
第3図は、本発明の更に他の実施例としてのレベル制御
回路を示すもので、上記第2図の実施例では、上記した
定電流特性を有する(ゲート−ソース間を短絡した)デ
ィプリーション型Fll:T Qlと並列に、上記抵抗
素子としての(ドレイン−ゲート間を短絡した)ディプ
リーション型FET O2乃至O5が接続されているが
、該第3図に示される実施例のように、論理ゲートすな
わちFBT O5の負荷素子として該FET Qlを用
いずに、抵抗素子としてのFET O2乃至O5のみを
用いてもよい。なお第2図に示される実施例のように、
上記定電流特性(飽和特性)を有するFET Qlを設
けることにより、電流の切れをよくし、論理レベルの切
換えをよりシャープに行うことができる。
第4図は、第2図の回路をECLレベルへの制御回路に
使用した例(すなわちDCFL回路からECLレベルの
出力を出すためのIC用出力回路)を示すもので、該第
2図に示される出力端子(FET Q4とQ5との接続
点)には、電流駆動用のエンハンスメント型FET Q
7のゲートが接続され、その出力側(ソース側)にはタ
ーミネーション抵抗R0とECL回路が接続される。こ
の場合、該エンハンスメント型FBTロアのゲートに印
加される電圧(上記FBT Q4およびQ5の接続点か
らとり出される電圧)は、ハイレベル側(FBT O,
6がオフ状態)がほぼグラウンド電圧であり、ロウレベ
ル側(FET Q6がオン状態)は例えば−1,6V(
VEEより0.4Vだけレベルシフト)に設定される。
これにより該エンハンスメント型FET Q7の導通状
態が制御され、該FET Q7の出力側(ソース側)か
らターミネーション抵抗R1を通して流れる電流により
、該ECL回路に供給されるハイレベル側の電圧V。1
.は約−0,8V、ロウレベル側の電圧V。U7は約−
L 8 Vとされ、所定のレベル変換が行われる。
第7図は、上記第5図に示される従来回路の伝達特性(
VInに対するV。u7の特性)を示し、−方策8図は
、上記第4図に示される本発明によるレベル制御回路(
DCFL回路からECL回路へのレベル変換回路)の伝
達特性を示している。該第7図に示されるように、上記
第5図に示される従来のインバータ回路においては、そ
の論理しきい値が、該負荷素子としてのディプリーショ
ン型FETのしきい値電圧Vthの変動(例えば−30
0mVから一800mVまでの変動)に応じて大きくば
らつくのに対し、第4図に示されるような本発明の回路
においては、上記第8図に示されるようにその論理シキ
いt(Vaurがハイレベルからロウレベルに切換る際
のVlnの値)が、該Vthの変動に拘らずほぼ一定と
なり、安定した動作を行うことができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、特にロウレベル側のレベルシフト量の
ばらつきをなくすことができ、所定量だけレベルシフト
された安定したロウレベル出力をうろことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の1実施例としてのレベル制御回路を
示す図、 第2図は、本発明の他の実施例としてのレベル制御回路
を示す図、 第3図は、本発明の更に他の実施例としてのレベル制御
回路を示す図、 第4図は、第2図の回路をECLレベルへの制御回路に
使用した例を示す図、 第5図は、従来技術としてのレベル制御回路を例示する
図、 第6図は、第2図乃至第4図の回路に用いられる負荷素
子としてのディプリーション型FETの電流電圧特性を
示す図、 第7図は、第5図の回路の伝達特性が負荷素子のしきい
値電圧に依存する状態を示す図、第8図は、第4図の回
路の伝達特性が負荷素子のしきい値電圧に依存する状態
を示す図である。 (符号の説明) Q1〜Q5・・・ディプリーション型FET。 Q6〜Q7・・・エンハンスメント型F E T 。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、論理ゲートの出力部と電源間に抵抗素子を接続し、
    その途中からレベルシフトした出力をとり出すことを特
    徴とする論理レベル制御回路。 2、該抵抗素子として、ドレイン−ゲート間を短絡した
    ディプリーション型FETを電源電圧に応じて複数個直
    列に接続し、その所定の接続点からレベルシフトした出
    力をとり出すようにした、請求項1に記載の論理レベル
    制御回路。 3、該抵抗素子と並列にゲート−ソース間を短絡したデ
    ィプリーション型FETを接続した、請求項1に記載の
    論理レベル制御回路。 4、該複数個直列に接続されたディプリーション型FE
    Tと並列にゲート−ソース間を短絡したディプリーショ
    ン型FETを接続した、請求項2に記載の論理レベル制
    御回路。
JP63025580A 1988-02-08 1988-02-08 論理レベル制御回路 Pending JPH01202023A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012023912A (ja) * 2010-07-16 2012-02-02 Ricoh Co Ltd 電圧クランプ回路およびこれを用いた集積回路

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JPS58150330A (ja) * 1982-03-02 1983-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路装置
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