JPH01309512A - シングル・レベル・マルチプレクサ - Google Patents

シングル・レベル・マルチプレクサ

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JPH01309512A
JPH01309512A JP1070295A JP7029589A JPH01309512A JP H01309512 A JPH01309512 A JP H01309512A JP 1070295 A JP1070295 A JP 1070295A JP 7029589 A JP7029589 A JP 7029589A JP H01309512 A JPH01309512 A JP H01309512A
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    • H03K17/6257Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors with several inputs only combined with selecting means
    • H03K17/6264Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors with several inputs only combined with selecting means using current steering means
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents

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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) 本発明は一般的にマルチプレクサに関し、特に単一レベ
ルで構成されたデータ・トランジスタ及び選択トランジ
スタを有するマルチプレクサに関する。
(従来技術) 従来技術によるマルチプレクサのステージは、選択トラ
ンジスタ及びデータ・トランジスタに対して別個のトラ
ンジスタ・レベルを有している。
1つのステージは、各ビットに対して設けられている。
従来のマルチプレクサのステージの設計の場合、選択ト
ランジスタは、出力ノードを共通ノードに接続する電流
通路と、電源をこの共通ノードに接続する電圧しきいト
ランジスタを有している。従って、この選択l・ランジ
スタと電圧しきいトランジスタは、差動対として接続さ
れている。
データ・トランジスタのステージによって、共通ノード
が電流ソースに選択的に接続される。このような従来の
設計の1つの例が、ラム(N、 C。
Lam )に対して与えられた米国特許第4,686.
674号に説明されている。
このような従来技術による構造を使用する場合、少なく
とも2つの欠点が明らかとなっている。第1に、各マル
チプレクサのステージ、即ちビットに対して4個のトラ
ンジスタが必要である。即ち、これらは選択トランジス
タ、電圧しきいトランジスタ、データ・トランジスタ及
び電流ソース・l・ランジスタである。レイアウト上、
これらのトランジスタの各々に対する領域が、これらの
トランジスタを制御する信号用の導線と共に必要である
他の欠点は、従来のマルチプレクサのステージの動作に
関連する。選択トランジスタ及び電圧しきいl・ランジ
スタは、差動対として接続されているから、電圧しきい
線上の信号よりも実質的に高い選択線上の信号によって
、ステージが選択される。この出力は、選択されたステ
ージの共通ノートの状態を1観察」するが、これらは、
データ・1−ランシスタが導通状態におかれているかど
うかによって、充電されたり充電されなかったりする。
もし選択信号が、Hのデータ信号がデータ・1〜ランジ
スタに加えられる前に選択トランジスタに加えられると
、共通ノードは、Hのデータ信号が加えられると、放電
する前に短時間充電される可能性がある。従って、出力
ノードは、これがLの状態に放電される前に短時間■]
となり、これによってマルチプレクサのデータ出力に不
具合を発生さセる。従って、ステージ当りより少ない数
のトランジスタを使用しながら、上述したデータの不具
合の可能性を回避するマルチプレクサに対する必要性が
生しる。
(発明の概要) 本発明は、各ステージに対して差動対として接続された
選択トランジスタ及びデータ・1−ランジスクを設ける
ことによって、上述した従来の設計の制約を解消するこ
とである。選択トランジスタは、ステージの出力ノード
を共通ノードに選択的に接続し、一方データ・トランジ
スタは電源をこの共通ノートに選択的に接続する。共通
ノードは、電流ソース・トランジスタの電流通路に接続
される。このような構成によって、電圧しきいトランジ
スタに対する必要性及び電圧しきい信号を転送するため
の導線を配線する必要がなくなる利点が得られる。従っ
て、電力消費量と速度の点でマルチプレクサの動作を改
善することが可能となる。
本発明の回路は、Hの選択信号を使用し、このI]の選
択信号は、これが加えられるステージを選択しないよう
に動作可能であり、一方マルチプレクザの1つのステー
ジを選択するためにLの選択信号が使用され。I−の選
択信号が選択トランジスタに加えられるのと同時に、H
のデータ信号がデータ・I・ランジスク信号に加えられ
ると、選択トランジスタよりもデータ・トランジスタに
実質的により多くの電流が流れる。一方、もしLの選択
信号が選択トランジスタに加えられ、Lのデータ信号が
データ・トランジスタに加えられると、データ・トラン
ジスタよりも選択トランジスタに対して実質的により多
くの電流が流れる。好適な実施例において、選択信号の
HのレベルとLのレベルの間で振れる電圧は、データ信
号のHのレベルとLのレベルの間で振れる電圧から約5
0パーセントだけオフセットしている。
本発明は、特定のマルチプレクサのステージを選択する
ために、Lの選択信号を使用しているから、選択信号及
びデータ信号が到達するタイミングは、最早重要ではな
く、上述したデータの不具合が防止される。
(実施例) 本発明のその他の局面及びそれらの利点は、図面と関連
して下記の詳細な説明に開示されている。
第1図は、従来技術によるマルチプレクサの概略電気図
である。マルチプレクサは一般的に8で示され、点線の
箱によって示される複数のステージ10.12及び13
を有し、各ステージは別のビットをマルチプレックスす
る。各々のマルチプレクサのステージの構造は、残りの
ものと同しであり、従って第1マルチプレクサのステー
ジ10の詳細な回路だけが示されている。
ステージ10は、選択トランジスタ14及びデータ・ト
ランジスタ16を有している。選択トランジスタ14は
、出力ノード18に接続されたコレクタを有している。
ノード18は、抵抗20を介して電源22に接続されて
いる。選択トランジスタ14のエミッタは、共通ノード
24に接続されている。選択トランジスタ14のベース
は、選択信号線25に接続されている。
しきいトランジスタ26は、トランジスタ14及び26
が差動対を形成するように接続されている。トランジス
タ26のコレクタは、電源28に接続され、一方このト
ランジスタのエミッタは共通ノード24に接続されてい
る。トランジスタ26のベースは、しきい電源29に接
続されている。
データ・トランジスタ16のベースは、データ信号線3
0に接続されている。データ・トランジスタ16のコレ
クタは、共通ノード24に接続され、このトランジスタ
のエミッタは電流ソース・トランジスタ32のコレクタ
に接続されている。
電流ソース・トランジスタ32のベースは、電流ソース
電源■。、に接続され、このトランジスタのエミッタは
電流ソース抵抗36を介して、基準電圧34に接続され
ている。
出力ノード18は、出力トランジスタ38のベースに接
続され、このトランジスタのコレクタは、電源40に接
続され、エミッタは共通出力線42に接続されている。
マルチプレクサの各ステージは、トランジスタ44及び
トランジスタ46のような同一の出力トランジスタであ
り、このトランジスタのエミッタは共通して出力線42
に接続されている。
図から分るように、各マルチプレクサのステージは、動
作のために4個のトランジスタを必要とし、これらのト
ランジスタの各々は、これらのトランジスタを動作する
ための制御線を必要とする。
これらのトランジスタ及び制御線の各々に対してレイア
ウト上の領域が必要であり、各トランジスタは電力を消
費する。更に、選択トランジスタ及びデータ・トランジ
スタを2つのレベルで直列に接続することによって、ノ
ード18の状態が変化する場合、別の伝ばん遅延が発生
する。
従来技術によるマルチプレクサの構造の特定のステージ
は、選択線25の1つにおけるHの信号によって選択さ
れる。選択線25及びデータ線30がいずれもHの場合
、出力ノード18は、電流ソース・トランジスタ32の
電流通路に接続され、従ってLの状態である。もしデー
タ線30がLであれば、出力ノード18はHである。も
し、線25のHの選択信号が線30のデータ信号の前に
到達すれば、この構造によってデータの不具合の機会が
与えられる。この場合、出力線42はこれがLの状態を
観察する前にHの状態を「観察」し、これによって読み
出されるデータに不具合が発生する。
さて、第2図を参照して、本発明によるシングル・レベ
ルのマルチプレクサが一般的に70で示されている。マ
ルチプレクサ70は、点線の箱によって示される複数の
ステージ7178によって構成され、各ステージはデー
タの各ビットをデコードする。2つのステージ72及び
74のみが詳細に示されているが、マルチプレクサ70
は選択されたいずれの数のステージを有することも可能
であることが理解されるべきである。
各ステージ72−78を構成する回路は、同一であり、
従って1つのステージ72の説明が残りのステージに対
しても十分なものとなる。ステージ72において、選択
線80及びデータ線82ば入力として設けられている。
選択トランジスタ84は、出力ノード86に接続された
コレクタ、選択線80に接続されたベース及び共通ノー
ド88に接続されたエミッタを有している。データ・ト
ランジスタ90は、電源92に接続されたコレクタ・デ
ータ線82に接続されたベース、及び共通ノード88に
接続されたエミッタを有している。
電流ソース・トランジスタ94は、ノード88に接続さ
れたコレクタ、電流ソース線96に接続されたベース、
及び電流ソース抵抗98を介して電源VEE100に接
続されたエミッタを有している。
出力86は、抵抗102を介して電源VCCに接続され
ている。
出力ノード86は、更に出力トランジスタ104のベー
スに接続されている。出力トランジスタ104のコレク
タは、電源106に接続され、エミッタは共通出力線1
08に接続されている。残りのステージの出力トランジ
スタのエミッタは、同様に出力線108に接続されてい
る。
選択トランジスタ84及びデータ・トランジスタ90は
、シングル・レベルで差動対として接続されているから
、ノード86が変化する場合に経験される伝ばん遅延の
インクリメントが取除かれる。
第2図に示すシングル・レベル・マルチプレクサ70の
動作は、第2図及び第3図の両方を参照することによっ
て最もよく理解することができる。
第3図は、ステージ72のようなある特定の与ルチプレ
クザのステージに加えられた選択信号とデータ信号の電
圧レベルを示すグラフである。選択線80(第2図)に
表れる電圧は、第1の選択電圧レベルV、(第3図)と
第2のLの選択電圧レベルV2の間で変化する。データ
線82 (第2図)に表れる信号は、■]のデータ電圧
レベルV3とLのデータ電圧レベル■4の間で振れる。
■、とV2の間の電圧の振れは、下記の独創的な差動変
圧器の効果を得るために、電圧■3とV4の間の電圧の
振れから、約50パーセントだけオフセットしているこ
とが望ましい。
第2図を参照して、Hの選択電圧V1が選択線80に存
在し、Hのデータ電圧V3がデータ線82に存在してい
ると仮定する。一定量の電流が、電流ソース・トランジ
スタ94によって許可されるように、ノード88を介し
て流れ、線80及び82の相対電圧によるトランジスタ
84及び90の電流通路によってそれぞれこの電流に対
して行われる貢献度が決定される。電圧V1及び■3が
、これらの電圧が選択線80及びデータ線82にそれぞ
れ加えられた場合、トランジスタ90よりもトランジス
タ84にはるかに多くの電流が流れるように選択される
。これらの電圧は、トランジスタ84及び90の電流通
路を通って流れる電流の比率が少なくとも32:1であ
るように選択されることが望ましい。図示の実施例では
、このような電流の比率は、電圧レベル■1が約100
ミリボルトの電圧差Vl+によって電圧レベル■、から
分離されている場合に得られる。
選択線電圧80がHの選択レベル■1である場合、マル
チプレクサ・ステージ72は効果的に選択されない。こ
のことは更に第4図によって示されるが、これば全ての
特定のステージに対する入力S及びDの関数としての出
力fの真理値表である。選択線SがH即ち(1)である
場合、出力fは、データ線82に存在する信号に関係な
く0である。
これは、ノード86 (第2図)がトランジスタ84の
導通電流通路によってLに引下げられるからである。
選択線80のLの値によって、マルチプレクサ・ステー
ジ72は下記の通りに選択される。選択線80がLの場
合、Hのデータ電圧V3とLのデータ電圧V4の少なく
とも暑中間に予め選択されるのは電圧レベルV2の場合
である。電圧差V3□及び電圧差V24は、図示の実施
例では各々約100ミリボルトである。Hのデータ電圧
V3がデータ線82に加えられLの選択電圧■2が選択
線80に加えられる場合、選択トランジスタ84よりも
データ・トランジスタ90にはるかに多くの電流が流れ
る。これらの2つの電圧が図示の実施例で100ミリボ
ルト離れている場合、電流の流れの比率は約32:1で
ある。ノード86は従って■]の充電された状態である
。これによって、線f。
のHの信号が出力トランジスタ104をオンする。
従って、Hの信号が共通出力線108に現れる。
一方、Lのデータ電圧■4がデータ線82に現れ、Lの
選択電圧V2が選択線80に現れる場合、データ・トラ
ンジスタ90よりも選択トランジスタ84を通ってはる
かに多くの電流が流れる。再び、電圧の差は、電流の流
れの比率が少なくとも32:1であるように選択される
。従って、ノード86は相対的にLであり、出力トラン
ジスタ104をオフする。従って、Hの信号はこのステ
ージから出力線108に現れない。
本発明は、選択信号を加えることとデータ信号を加える
ことの間の同期性の欠如によって生ずるデータの不具合
を回避する。Hの信号が選択線80に加えられた場合、
ステージは選択されず従って、いついずれかのデータ信
号がデータ線82に加えられたかは問題ではない。従っ
て、誤ったデータが出力線108に現れない。本発明は
、更に1つのステージに必要なトランジスタがより少な
いためにレイアウト上のスペースを節約する。
第1図のしきいl・ランジスタ26は、第2図の選択ト
ランジスタ84と取替えられ別個のレベルの選択!・ラ
ンジスタ16(第1図)は取除かれている。更にスペー
スは、第1図の線52のようなしきい電圧供給線を取除
くことが可能であることによって更に節約される。また
、ステージ当たりのトランジスタの数がより少ないため
、電力消費及び速度の改善が可能である。
本発明は、バイポーラ技術を使用して説明してきたが、
これは電界効果トランジスタ(FET)技術またはその
種々の変形に適用することが可能である。必要なことは
、トランジスタ84及び90と等価である電界効果トラ
ンジスタが飽和モ一ドで動作することである。
好適な実施例及びその利点が上述の詳細な説明で説明さ
れてきたが、本発明は、これに限定されるものではなく
、添附の特許請求の範囲及びその精神によってのみ限定
される。
以上の記載に関連して、以下の各項を開示する。
(1)複数のステージを有するシングル・レベル・マル
チプレクサに於いて、各ステージは、電流通路及び上記
の電流通路のコンダクタンスを制御する制御エレメント
を有する選択トランジスタであって、上記の電流通路の
1つの端部は出力ノードに接続され、上記の電流通路の
第2の端部は電流ソースに接続され、上記の制御エレメ
ントは選択信号ソースに接続される選択トランジスタ、
及び 基準電圧を上記の電流ソースに選択的に接続する電流通
路を有するデータ・トランジスタであって、上記のデー
タ・トランジスタの制御エレメントは、上記のデータ・
トランジスタの電流通路のコンダクタンスを制御するた
め、データ ジスタによって構成され、上記のステージの上記の出力
ノードは共通して上記のマルチプレクサの出力に接続さ
れていることを特徴とするマルチプレクサ。
(2)上記の選択トランジスタ及び上記のデータ・トラ
ンジスタは、バイポーラ・トランジスタによって構成さ
れることを特徴とする前記環1記載のマルチプレクサ。
(3)上記の選択トランジスタ及び上記のデータ・トラ
ンジスタは、飽和領域で動作する電界効果トランジスタ
であることを特徴とする前記環1記載のマルチプレクサ
(4)各ステージは、電源を上記のマルチプレクサの上
記の出力に選択的に接続するため、上記の出力ノードに
接続された制御エレメントを有する出力トランジスタと
上記の制御エレメントによて制御される電流通路によっ
て更に構成されることを特徴とする前記環1記載のマル
チプレクサ。
(5)上記の各選択信号ソースは、第1のHの電圧と第
2のしの電圧との間で切り替わるように動作可能であり
、上記の各データ信号ソースは第3のHの電圧と第4の
しの電圧との間で切り替わるように動作可能であり、 上記の第1のHの電圧と上記の第3のHの電圧との差は
、上記の第1電圧が上記の選択トランジスタの制御エレ
メントに加えられ、上記の第3電圧が上記のデータ・ト
ランジスタの制御エレメントに加えられた場合、上記の
データ・トランジスタの電流通路よりも上記の選択トラ
ンジスタの電流通路を通って実質的により多くの電流が
流れるように、予め選択されることを特徴とする前記項
l記戦のマルチプレクサ。
(6)上記の第1電圧と上記の第2電圧との間で振れる
電圧は、上記の第3電圧と上記の第4電圧との間で振れ
る電圧から約50パーセントだけオフセットしているこ
とを特徴とする前記環5記載のマルチプレクサ。
(7)上記の第1電圧と上記の第2電圧との差は、約1
00ミリボルトであることを特徴とする前記環5記載の
マルチプレクサ。
(8)上記の第2電圧と上記の第3電圧との差は、約1
00ミリボルトであることを特徴とする前記環5記載の
マルチプレクサ。
(9)上記の第3電圧と上記の第4電圧との差は、約1
00ミリボルトであることを特徴とする前記環5記載の
マルチプレクサ。
(10)上記の第1電圧が上記の選択トランジスタの制
御エレメントに加えられ、上記の第3電圧が上記のデー
タ制御エレメントに加えられる場合、上記のデータ・ト
ランジスタの電流通路を通って流れる電流に対する上記
の選択トランジスタの電流通路を通って流れる電流の比
率は、少なくとも32:1であることを特徴とする前記
環5記載のマルチプレクサ。
(1))上記の第3電圧と上記の第2電圧との間の差は
、上記の第3電圧が上記のデータ・トランジスタの上記
の制御エレメントに加えられ、上記の第2電圧が上記の
選択トランジスタの上記の制御エレメントに加えられた
場合、上記の選択トランジスタの電流通路よりも上記の
データ・トランジスタの電流通路を通って実質的により
多くの電流が流れるように、選択されることを特徴とす
る前記環5記載のマルチプレクサ。
(12)マルチプレクサのステージに於いて、上記のマ
ルチプレクサのステージは、 共通して電流ソースのノードに接続される電流通路を有
する選択トランジスタ及びデータ・トランジスタによっ
て構成され、 上記の選択トランジスタの上記の電流通路は、上記の電
流ソースのノードを出力ノードに選択的に接続し、電源
は上記の出力ノードに接続され、上記のデータ・トラン
ジスタの上記の電流通路は上記の電流ソースのノードを
電源に選択的に接続し、 上記の選択トランジスタの制御エレメントは、上記の選
択トランジスタの上記の電流通路のコンダクタンスをM
L’Sするため、選択信号ソースに接続され、そして 上記のデータ・トランジスタの制御エレメントは、上記
のデータ・トランジスタの上記の電流通路のコンダクタ
ンスを制御するため、データ信号ソースに接続されるこ
とを特徴とするマルチプレクサのステージ。
(13) 1つの出力信号を発生するため、各データ信
号に対して1つのステージを有する複数のステージを有
するマルチプレクサを使用して複数のデータ信号をマル
チプレクサする方法であって、各ステージは選択トラン
ジスタとデータ・トランジスタを有し、これらのトラン
ジスタの電流通路は一端で共通して単一の電流ソースに
接続され、選択トランジスタの電流通路の他端は出力ノ
ードに接続されている方法において、上記の方法は、 Lの選択信号を1つのステージの選択トランジスタの制
御エレメントに転送することによって、1つのステージ
を選択するステ・7ブ、及びHのデータ信号またはLの
データ信号のいずれかを選択されたステージのデータ・
トランジスタの制御エレメントに転送するステップによ
って構成され、 もしHのデータ信号が転送されたなら、選択されたステ
ージの選択1−ランジスタの電流通路よりも選択された
ステージのデータ・トランジスタの電流通路を通って実
質的により多くの電流を伝導し、その結果、出力ノード
に14の信号を出力し、 もしLのデータ信号が転送されたなら、選択されたステ
ージのデータ・トランジスタの電流通路よりも選択され
たステージの選択トランジスタの電流通路を通って実質
的により多くの電流を伝導し、その結果、Lの信号が出
力ノードに現れることを特徴とする方法。
(14)上記のステージの選択トランジスタの制御エレ
メントにHの選択信号を転送することによってステージ
の1つ以外を全て選択しないステップ、及び Hの選択信号のレベルとLの選択信号のレベルとの間に
あるHのデータ信号のレベルを選択するステップを更に
有することを特徴とする前記類13記載の方法。
(15)l−rの選択信号のレベルとLの選択信号のレ
ベルとの間の異中間にあるHのデータ信号のレベルを予
め選択するステップを更に有することを特徴とする前記
項14記載の方法。
(16) Hのデータ信号レベルとLのデータ信号レベ
ル及びHの選択信号レベルとLの選択信号レベルを選択
するステップによって更に構成され、その結果、■■の
データ信号レベルとLのデータ信号レベルの間の振れは
、Hの選択信号レベルとLの選択信号レベルの間の振れ
から約50パーセントオフセントしていることを特徴と
する前記項15記載の方法。
(17) Lの選択信号のレベルを選択するステップを
更に有し、その結果、これはHのデータ信号のレベルと
Lのデータ信号のレベルの間にあることを特徴とする前
記類13記載の方法。
(18) Hのデータ信号のレベル、Lのデータ信号の
レベル及びLの選択信号のレベルを選択するステップに
よって更に構成され、その結果、Hのデータ信号が選択
されたステージのデータ・I・ランジスタに転送さる場
合、選択1〜ランジスタの電流通路を通って伝導される
電流の量に対するデータ・トランジスタの電流通路を通
って伝導される電流の比率が少なくとも32:1であり
、Lのデータ信号が選択されたステージのデータ・トラ
ンジスタに転送さる場合、選択されたデータ・トランジ
スタの電流通路を通って流れる電流に対する選択トラン
ジスタの電流通路を通って流れる電流の比率が少なくと
も32:1であることを特徴とする前記類13記載の方
法。
(19)シングル・レベル・マルチプレクサ(70)は
各ビットに対して1つの複数のステージ(72−78)
を有し、各ステージにおいて、選択トランジスタ(84
)は出力ノード(86)を共通ノード(88)に接続す
る電流通路、及び選択信号線(80)に接続さ、れた制
御エレメントを有し、データ・I・ランジスタ(90)
は電源(92)を共通ノード(88)に接続する電流通
路、及びデータ信号ソース(82)に接続された制御エ
レメントを有し、共通ノード(88)は電流ソース(9
4,96,98,100)に接続され、各ステージの出
力ノード(86)は他の状態の出力ノードと共にマルチ
プレクサの出力(108)に接続されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来技術によるマルチプレクサの概略電気図
である。 第2図は、本発明によるマルチプレクサの概略電気図で
ある。 第3図は、本発明による特定のマルチプレクサのステー
ジに加えられる選択信号及びデータ信号のHの電圧レベ
ル及びLの電圧レベルを示す図である。 第4図は、本発明による選択されたマルチプレクサのス
テージの動作を示す真理値表を示す図である。 70・・・・・・シングル・レベル・マルチプレクサ、
72−78・・・・・・ステージ、80・・・・・・選
択信号線、84・・・・・・選択トランジスタ、86・
・・・・・出力ノード、88・・・・・・共通ノード、
90・・・・・・データ・トランジスタ、92・・・・
・・電源、94,96,98.100・・・・・・電流
ソース、108・・・・・・マルチプレクサの出力。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のステージを有するシングル・レベル・マル
    チプレクサに於いて、各ステージは、 電流通路及び上記の電流通路のコンダクタンスを制御す
    る制御エレメントを有する選択トランジスタであって、
    上記の電流通路の1つの端部は出力ノードに接続され、
    上記の電流通路の第2の端部は電流ソースに接続され、
    上記の制御エレメントは選択信号ソースに接続される選
    択トランジスタ、及び 基準電圧を上記の電流ソースに選択的に接続する電流通
    路を有するデータ・トランジスタであって、上記のデー
    タ・トランジスタの制御エレメントは、上記のデータ・
    トランジスタの電流通路のコンダクタンスを制御するた
    め、データ信号ソースに接続されているデータ・トラン
    ジスタによって構成され、上記のステージの上記の出力
    ノードは共通して上記のマルチプレクサの出力に接続さ
    れていることを特徴とするマルチプレクサ。
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