JPH01259622A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPH01259622A
JPH01259622A JP63087141A JP8714188A JPH01259622A JP H01259622 A JPH01259622 A JP H01259622A JP 63087141 A JP63087141 A JP 63087141A JP 8714188 A JP8714188 A JP 8714188A JP H01259622 A JPH01259622 A JP H01259622A
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JP
Japan
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transistor
field effect
effect transistor
logic circuit
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP63087141A
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English (en)
Inventor
Toshio Yamada
利夫 山田
Tatsuya Saito
達也 斉藤
Hiroyuki Itou
以頭 博之
Masakazu Yamamoto
雅一 山本
Akira Masaki
亮 正木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速論理回路に係り、特に負荷を駆動するの
に好適な論理回路に関する。
〔従来の技術〕
従来の高速論理回路では、たとえば第7図のようなエミ
ッタ結合論理回路(ECL)が用いられている。本回路
において、負荷駆動能力はトランジスタ103と抵抗7
02で構成されるエミッタフォロア回路により決定され
る。この回路は出力VOLITが立上り時には1−ラン
ジスタ103が低抵抗状態になるのでプルダウン抵抗7
02に関係なく高速に動作する。しかし、出力V 0I
JTが立下がるときの遅延時間は主として負荷容)+1
703とプルダウン抵抗702の時定数により決定され
、1−ランジスタの高性能化だけで遅延時間を改善する
ことが困難になってきている。
そこで、それを改善するものとして、第7図のプルダウ
ン抵抗702をp−MOSトランジスタで置き換えた第
6図のような回路が特開昭61−174814に述べら
れている。しかし本回路は、プルダウン回路としてp 
−M OS トランジスタのソースフォロアを用いてい
るため負荷駆動能力があまり大きくなく、遅延時間の改
善が充分でない。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は上述のように負荷駆動能力が小さく、ま
た外部から供給される電源、とくに第6図においてp−
Mo5+−ランジスタロ01につながる電源VTTの変
動やp−MOSトランジスタ601のしきい電圧(VT
Iυのばらつきにより遅延時間が変化する。これはMO
Sトランジスタの動作点<Vds、 Vgs)が前記原
因によりずれ、ドレイン・ソース間のインピーダンスが
変化するためである。したがって、前記VTTの変動や
しきい電圧のばらつきがある程度大きくなると前記遅延
時間の変化を無視することができなくなってくる。
本発明の目的は、負荷駆動能力が大きく、かつ。
たとえば前記Vttの変動やしきい電圧のばらつき等の
種々の動作条件変動に対して遅延時間の変化が小さい回
路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、まずプルダウン回路としてインバータ構成
の電界効果トランジスタを用いることにより達成される
。さらに、前記電界効果トランジスタに接続された電源
の変動やしきい電圧値に応じて出力信号レベルおよびグ
ー1−11i圧(Vgs)を変化させるための信号レベ
ル調整回路を設けることにより達成される。
〔作用〕
インバータ構成のプルダウン回路は、出力信号の立下が
り時に負荷容量に蓄積された電荷を高速に放電する働き
をする。さらに信号レベル調整回路は、′rl!界効果
1〜ランジスタの動作点(Vas。
Vgs)を一定に保つように動作する。これによって、
出力信号の立下がり時間を高速化でき、さらに遅延時間
の変動を小さくすることが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
第1図は、本発明の概念を示すもので、論理部101と
負荷駆動部107及び信号レベル調整回路102から構
成されている。入力イn号VINは論理部101に入力
され、その出力信号105はエミッタフォロアトランジ
スタ103のベースに接続され、エミッタ側が出力信号
VouTになっているる。プルダウン回路は電界効果ト
ランジスタ(FET)1044”構成され、ゲー1へ信
号線106は論理部101につながれている。F 1’
: Tの終端電源VTTは信号レベル調整回路102に
つながれ、信号レベルをコン1−ロールする制御線10
8が論理部101.に接続されている。また本構成にお
いて、F F ’r I 04がr】チャネル型p’ 
p: ’rの場合は、信号線105,106を互いに逆
相関係とし、ソース電極を終端Tli源VTTにつなげ
、ドレイン電極をトランジスタ103のエミッタにつな
げるようにする。一方、pチャネル型1・’ E Tの
場合は、信号線105.106を互いに同相関係とし、
ドレイン電極を終端′電源VTTにつなげ、ソース電極
をトランジスタ103のエミッタにつなげるようにする
本実施例では、信号レベル調整回路102は終端電源V
TTの変動にあわせて、信号線1−05 。
106の電位を同程度変化させるような働きをする。そ
の結果、出力信号VOUTと終端電源VTT間の電位差
、βい替えればFETl0IIのトレイン・ソース間電
圧(Vds)はVTTの変動に対して一定に保つことが
できる。同様に、FE’r104のゲート・ソース間電
圧(vgs)も一定に保たれる。こ才しにより、FI’
jT10/Iの動作点(Vas、 V−s)がVTTの
変動によりずれることがなくなるため、出力信号VOI
JTの立下がり時におけるドレイン・ソース間のインピ
ーダンスを低く保つことができる。したがって、出力信
号V OU丁の遅延時間を終錦1電源■丁Tの変!lシ
Jに対してほぼ一定に保つことができる。
さらに、イ、71号レベル調整回路102にF+ミT 
] 04のしきい電圧(VTII)を感知できるように
して、そのしきい電圧のばらつきに応じて信号線105
゜106の電位を同程度変化させる機能を持たせること
により、■r■のばらつきによる動作点の変動を抑える
ことができろ。したがって、上記と同様に出力信号VO
UTの遅延時間をVTIIのばら一〕きに対してほぼ一
定に保つことができる。
以上のことから、本実施例によれば終端r3 ip;j
VTT変動やしきい電圧のばらつきによって起こる遅延
時間の変動を小さくすることができる。
なお第1図において、信号レベル調′啓回路+02を設
けない構成も本発明に含まれる。具体的には。
第8図に示すようなものである。これは第7図に示され
ている+4 CI、回路に本発明を適用した1)ので、
負荷駆動部がエミッタフォロア1−ランジスタ103と
n −M OS トランジスタ202で構成されている
ものである。このとき、インバータ構成のn −M O
S トランジスタ202は、出力信号VOUTが立−ド
がるときに負荷容歓に蓄積された電荷を高速に放電する
働きをするため、負荷駆動能力を大きくすることができ
る。さらにこのことは、以下に述べる各種の実施例にお
いても同様である。
第2図は、より具体的な回路について本発明の実施例を
示したものである。本実施例は、特開昭60−9172
1で述べられている高速論理回路に対して本発明を適用
したものである。したがって、論理動作自体の詳しい説
明については省略する。第2図において、エミッタフォ
ロアトランジスタ103とn −M OS トランジス
タ202で構成される負債駆動回路は第1図で示される
負荷駆動回路107に対応し、固定的なバイアス電位V
[1Fをゲート電位とするn −M OS トランジス
タ201は信号レベル調整回路102に対応している。
本構成において、n −M OS トランジスタ201
とレベルシフト抵抗2o3とからなる回路部のゲインが
ほぼ1になるように、n−MOSトランジスタ201の
g rnとレベルシフ1〜抵抗203の値を設定するこ
とにより、終端m源VTTの変!I!!+ 鼠に応じて
信号線108の電位を変化させることができる。このと
き、信号a108の電位変化は直接。
抵抗206,207や208を通してトランジスタ20
4,205のコレクタにつながる信号線105.1−0
6に伝達される。よって、第1図で述べたと同様に、出
力信号VORと終端電源VTT間の電位差や信号線10
6と終端電源VTT間の電位差、言い替えれば、n−M
o5トランジスタ202のドレイン・ソース間電圧(V
ds)やゲート・ソース間電圧(Vts)を終端電源V
TTの変動に対して一定に保つことができる。これによ
り、n−MO3+−ランジスタ202の”a’jJ作点
(Vas、Vts)は終端t1!源VTTの変動により
ずれることがなくなるため、出力信号VORの立下がり
時におけるトレイン・ソース間のインピーダンスが低く
保たれる。
したがって、論理回路の遅延時間を終端′電源■Trの
変動に対してほぼ一定に保つことができる。
さらに、n −M OS トランジスタ201 、20
2を半導体チップ内で近接して配置することにより。
n −M OS トランジスタ201,202のしきい
電圧(vl・++)を等しくすることができる。よって
、Vl、1のチップ間ばらつきやある程度のチップ内ば
らつきが有っても、前述したu’j1作原理にもとづい
て、n −M OS l−ランジスタ202の動作点が
安定に保たれる。したがって、上記と同様に論理回路の
遅延時間をVTHのばらつきに対してほぼ一定に保つこ
とができる。
以上のことから、本実施例によっても終端電源VTTの
変!1lll〕やしきい電圧のばらつきによって起こる
遅延時間の変動を小さくすることができる。
なお本実施例では、トランジスタ204のベースに入力
される参照な位V[3B1は終端電源VTTの変動やし
きい電圧のばらつきに応じて、出力信号VORのレベル
がシフトした分だけ同様に変化する。
これにより、出力信号Vanのレベルと参照電位VBn
tの電位差は常に一定に保たれ回路マージンを劣化させ
ることがない。
第3図は本発明のさらに他の実施例を示したものである
。本実施例は、エミッタ結合論理回路(ECL)に対し
て本発明を適用したもので、終端電源VTTの変動やし
きい電圧のばらつきに対して前実施例と同様な動作をす
る。従って本実施例においても終端電7JfAV rr
の変動やしきい電圧のばらつきによって起こる遅延時間
の変動を小さくすることができる。なお、このとき参照
電位VQB2を出力信−号Vor+のハイ(Iljgh
) レベルとロー(1,ow)レベルのほぼ中央となる
ような電位に制御することで9回路マージンの劣化を防
止することができる。
第4図は本発明のさらに他の実施例を示したもので、非
しきい値論理回路(NTL)に本発明を適用したもので
ある。入力信号V INが人力トランジスタ403のベ
ースおよびプルダウン回路をhVt成するn−MOSト
ランジスタ202のゲートへの信号となるように構成し
たもので1本実施例においても終端電源VT丁の変動や
しきい電圧のばらつきに対する補償動作は前実施例と同
様であり。
同じ効果を有する。
第5図は本発明のさらに他の実施例を示したもので、第
2図で示されるレベルシフト抵抗203を取り、差動回
路を構成するトランジスタ504゜505のコレクタの
それぞれに信号レベルを調整するn−MOSトランジス
タ501,502を設けた構成となっている。このよう
な構成においても、終端電源VTTの変動やしきい電圧
のばらつきに対する補償動作は第2図の実施例と同様で
あり、同じ効果を有する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、負荷駆動能力が大
きく、かつ終端電源VTTの変動やしきい電圧のばらつ
きが有ってもプルダウン回路を構成する電界効果トラン
ジスタの動作点を安定に保つことができるので、遅延時
間を高速化でき、さらに前記変動やばらつきに対する遅
延時間の変動を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成を示す回路ブロック図、第2
〜5図および第8図は本発明の実施例を示す回路図、第
6,7図は従来例の回路図である。 101・・・論理部、102・・・信号レベル調整回路
、103・・・エミッタフォロアトランジスタ、104
・・・電界効果トランジスタ、107・・・負荷駆動回
路、Vrs・・・人力信号、V OUT・・・出力信号
、201゜202、・・・n −M OS トランジス
タ。 叉、ノ 7)3  図 TEEvTT 猜 4 図 不5図 501 五−M7jS人ラシシ゛ヌヌ 5ρZ 第6図 ■ 7  図 ”Yt−= 不 3  図 Tcc2       ”Jkc1 h日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電流切換スイッチを構成するトランジスタ対の少な
    くとも一方のコレクタにエミッタフォロアとして動作す
    るトランジスタのベースが接続され、該エミッタフォロ
    ア・トランジスタのエミッタに電界効果型トランジスタ
    のドレインが接続され、該電界効果型トランジスタのゲ
    ートが前記トランジスタ対の他方のコレクタに接続され
    、また該電界効果型トランジスタのソースが終端電源に
    接続されたことを特徴とする論理回路。 2、インバータ回路を構成するトランジスタのコレクタ
    にエミッタフォロアとして動作するトランジスタのベー
    スが接続され、該エミッタフォロア・トランジスタのエ
    ミッタに電界効果型トランジスタのドレインが接続され
    、該電界効果型トランジスタのゲートが前記インバータ
    回路を構成するトランジスタのベースまたはエミッタに
    接続され、該電界効果型トランジスタのソースが終端電
    源に接続されたことを特徴とする論理回路。 3、電源端子間に直列に接続されたバイポーラトランジ
    スタと電界効果型トランジスタとからなる負荷駆動回路
    を持つ論理回路において、該電界効果型トランジスタに
    接続された固定電位の変動に応じて、論理信号レベルを
    変化させる機能を設けたことを特徴とする論理回路。 4、電源端子間に直列に接続されたバイポーラトランジ
    スタと電界効果型トランジスタとからなる負荷駆動回路
    を持つ論理回路において、電界効果型トランジスタのし
    きい電圧のばらつきを補償する手段を設けたことを特徴
    とする論理回路。 5、電源端子間に直列に接続されたバイポーラトランジ
    スタと電界効果型トランジスタとからなる負荷駆動回路
    を持つ論理回路において、該論理信号レベルを変化させ
    ても論理振幅を一定に保つ機能を設けたことを特徴とす
    る論理回路。 6、電流切換型スイッチ部と電源端子間に直列に接続さ
    れたバイポーラトランジスタと電界効果型トランジスタ
    とからなる負荷駆動回路で構成された論理回路において
    、該電界効果トランジスタに接続された固定電位の変動
    に応じて、論理信号レベルおよび該電流切換型スイッチ
    の参照電位を変化させる機能を設けたことを特徴とする
    論理回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06334508A (ja) * 1993-05-21 1994-12-02 Nec Corp 半導体論理回路

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