JPH02168721A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPH02168721A
JPH02168721A JP63324187A JP32418788A JPH02168721A JP H02168721 A JPH02168721 A JP H02168721A JP 63324187 A JP63324187 A JP 63324187A JP 32418788 A JP32418788 A JP 32418788A JP H02168721 A JPH02168721 A JP H02168721A
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    • H03K19/017509Interface arrangements
    • H03K19/017518Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET]
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    • HELECTRICITY
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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〕 本発明は差動増幅装置に係り、特にECL (エミッタ
結合論理)回路の振幅を電源電圧値の振幅まで増幅する
差動増幅回路に関する。
〔従来の技術〕
MOS トランジスタとバイポーラトランジスタとを同
一チップ上に集積したBiMO8論理回路は、そのゲー
ト遅延の改善による高速化、及び低消費電力から、これ
までECL論理回路の動噴であった領域に進出しつつあ
る。従って、ECL論理回路とのインターフェイスをと
るために、ECL−1OK、H,ECL −I o o
Kレベル等の出力を直接この131MO8論理回路のチ
ップ内に取り込める様なレベル変換回路の必要性が高ま
っている。
ここで、ECL論理回路の振幅が約800mVであるの
に対し、BiMO8論理回路は電源電圧からバイポーラ
トランジスタのベース・エミyり間順方向電圧約700
mV ’jz差し引いた振幅、即ち電源電圧が−5,2
■ならば約4.、5 Vの振幅を持つため、ECL論理
回路とBiMO8論理回路とのインターフェイスをとる
には、電圧増幅回路が必要となる。
第3図に前記の目的を達成するだめの従来例の回路を示
す。第3図においで、PチャンネルMOSトランジスタ
3,5とNチャンネル間O8l−ラ7ジスタ4,6とを
各々接地電位−負電位電源■F、ゆとの間に直列接続さ
れた2組のPチャンネル−Nチャンネルトランジスタ・
ベア回路により、所謂カレントミラー回路23を構成し
、ECL論理回路の同相信号1、逆相信号2の相補出力
により、出力端子8に、接地電位−負電位電源との間フ
ルスイングの振幅を持つ信号を出力し、BiMO8論理
回路22を駆動するというものであった。ここで、EC
L論理回路20では、npn )ランジスタ12.13
  のエミッタを共通接続し、定電流源14をして定電
源■F、E に接続され、コレクタは各々抵抗を介して
接地され、npn )ランジスタ12のゲートはVIN
入力端子10に接続され、コレクタは逆相信号2を出力
し、トランジスタ13のゲートは比較電圧■R□が印加
され、コレクタは正相信号1を出力する。
カレント・ミラー増幅回路23では、MOS トランジ
スタ35のゲートに各々正同相信号l。
逆相信号2が印加され、MOS  トランジスタ4゜6
のゲートは共通接続され、さらにMOS トランジスタ
の一方の電極に接続され、節点7をなす。
BiMO8論理回路22では、出力端子8にゲトが共通
接続されるM、O8トランジスタ18.1915を設け
、nチャネル間O8トランジスタ15の第1の電極は抵
抗を介して定電源VEEに接続され、第2の電極は■。
uT出力端子IJに接続され、Pチャネル間O8トラン
ジスタ18の第1の電極は接地され、第2の電極はNチ
ャネル間O8トランジスタ19の第1の電極とnpn 
 トランジスタ9のゲートに接続され、MOS トラン
ジスタ19の第2の電極は定電源VEE  に接続され
、トランジスタ9のコレクタは接地され、エミッタは出
力端子llとトランジスタJ6のコレクタに接続され、
トランジスタ16のエミッタは定電源VEEに接続され
ている。
第4図は同様に従来の差動増幅装置の回路図であるが、
第3図のECL論理回路20がnpn型のトランジスタ
12.13  で構成されているのに対して、第4図の
トランジスタ34.35はpnp型であり、これに応じ
た配線となっている。このため、定電流源42の一端は
接地され、これらに対応して、カレントミラー増幅回路
31では、第3図のNチャネル間O8トランジスタ4,
6がPチャネル間O8トランジスタ37.38に、 P
チャネルMOSトランジスタ3,5がNチャネルMOS
トランジスタ40.41  になっている。また、Bi
MO8論理回路22は、第3図と全く同様である。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した従来の回路には、以下の様な欠点を有していた
。即ち、第3図のNチャンネル間O8トランジスタ4は
、定電流源として機能するので、常時導通(ON)状態
である。ところで、高速化により、ゲート長が縮小され
たMOS トランジスタ特にNチャンネル間O8トラン
ジスタにおいては、ホットキャリアによるデバイスの劣
化、さらには製品寿命の低下が問題となるが、その場合
従来例の如く、Nチャンネル間O8トランジスタを常時
ON、とりわけ■。S 約2V付近で使用する場合に、
ホットキャリアによるデバイス劣化が最も顕著に現われ
る。従って、ゲート長が縮/hされたMOS )ランジ
スタにおいて、従来例の電圧増幅回路23では、製品寿
命の低下や、信頼性の低下等をもたらす欠点を有してい
た。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の構成は、エミッタ結合論理回路の出力振幅を電
源電圧値の振幅まで増幅する差動増幅回路において、正
相信号がゲート入力される第1のMOS トランジスタ
と第2のMOS トランジスタとが直列接続され、逆相
信号がゲート入力される第3のMOS トランジスタと
第4のM、O8)ランジスタとが直列接続され、前記第
2のMOS  トランジスタのゲートが前記第4のMO
S トランジスタの一電極に接続され、前記第4のMO
S トランジスタのゲートが前記第2のMOS トラン
ジスタの一電極に接続されていることを特徴とする特許 〔実施例〕 次に本発明を図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の第1の実施例の差動増幅装置を示す回
路図である。第1図において、本実施例の差動増幅装置
が第3図の従来回路と異なる主な部分は、トランジスタ
4,6のゲートが共通されず、いわゆるまたすきかけ”
型の回路となっていることである。即ち、トランジスタ
4のゲートはトランジスタ6の第1の電極に、トランジ
スタ6のゲートはトランジスタ4の第1の電極に各々接
続きれている。
まず、ECL論理回路2oの入力VIN  入力端子1
0に「H」レベル(>VREF)  が入力されると、
ECL論理回路2oの出力1には、rHJレベル(約o
v)が、出力2にはrLJレベル(約−1,5V)が出
力される。これにより、PチャンネルMO8)ランジス
タ3はOF F (Vcsp< l V7、Pl;VG
sPはPチャンネルMOSトランジスタのゲート・ソー
ス間篭圧、■TPはPナヤンネルMOSトラ/シスタの
ケート閾値′亀圧)し、PチャンネルM′O8トランジ
スタ5は0N(VGP>IVTPI)する。従って、差
動増幅回路21の出力節点8は[i−i Jレベル(約
oV・)となるが、同時に出力節点8にはNチャンネル
間O8トランジスタ4のゲートが接続されているので、
NチャンネルMOSトランジスタ4はONし、ドレイン
節点7の電位は定電源Vゆ まで下降する。さらに、ド
レイン節点7UNチヤンネルMO8トランジスタ6のゲ
ートが接続されているので、NチャンネルMOSトラン
ジスタ6はOFF L、結局出力節点8の電位は「i−
I Jレベル(約Ov)に固定され、次段のBiMO8
論理回路22の出力VOUTはrLJレベル(約VEE
)に反転する。
次に、ECL論理回路20の入力端子10に「L」 レ
ベル(〈vRゆF)が入力されルト、ECL論理口路2
0の出力1にはrLJレベル(IF+−1,5V)が、
出力2にはl−HJレベル(約0■)がそれぞれ出力さ
れる。これにより、差動増幅回路21のPチャンネルM
O8トランジスタ3はONL、PチャンネルMO8)ラ
ンジスタ!Mj:OFFする。
これによってドレイン節点7の電位は、接地電位(0■
)まで上昇し、従ってNチャンネルMOSトランジスタ
6はONするので、出力節点8はrLJレベル(約■E
りまで下降する。また、この結果NチャンネルMO8ト
ランジスタ4はOFFするので、出力8の電位はrLJ
レベル(約VF、E)に固定され、結局次段のBiMO
8論理回路22の出力VOUTは[’ HJレベル(約
−0,7V;NPNトランジスタのベース・エミッタ順
方向電圧)に反転する。
ここで第3図の従来例においては、Nチャンネル間O8
トランジスタ4のゲート及びドレイン電圧は、接地電位
と定電源VERとの間の中間電位(約2V)となり、常
時ON状態にあるので、ゲート長を縮小した場合にホッ
トキャリアによるデバイス劣化を起す可能性があった。
しかし、第1図の実施例によれば、Nチャンネル間O8
)ランジスタ4及び6のドレイン電圧・ゲート電圧(節
点7.8間)は、必ず接地電位あるいは定電流VEE 
 に固定されるので、Nチャンネル間O8トランジスタ
4及び6が常時ONする状態は解消され、ホットキャリ
アの発生要因とはならず、従ってゲート長を縮小しても
、デバイス劣化の可能性を大幅に低減できるものである
第2図は本発明の第2の実施例の差動増幅装置を示す回
路図である。第4図において、本実施例は、第1図にお
けるECL@埋回路20の部分をPNP トランジスタ
で構成したものである。即ち、従来例の第4図に対応し
た実施例である。この場合、第4図の従来例では、ドレ
イン電位39が中間電位(約2V)となって、Pチャン
ネルMOSトランジスタ37が常時ON状態となる。従
って、ゲート長の縮小した場合、ヘチャンネルMO8ト
ランジスタはどは顕著でないものの、PチャンネルMO
8トランジスタがデバイス劣化を起こす可能性があった
が本実施例を適用することにより、常時ONしている状
態が解消され、デバイス劣化の可能性を大幅に低減でき
るものである。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明は、E CL m理回路の振
幅を特にBiMO8論理回路の振幅に増幅する際、たと
えゲート長が縮小されたMOS トランジスタを用いて
も、ホットキャリアの発生によるデバイス劣化を従来よ
りも大幅に低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の差動増幅装置を示す回
路図、第2図は本発明の第2の実施例の差動増幅装置全
示す回路図、第3図、第4図はいずれも従来の差動増幅
装置を示す回路図である。 1.2・・・・・・出力、7,8・・・・・・節点、1
0・・・・・・入力端子、11・・・・・・出力端子、
3.5. 18. 37゜38・・・・・・Pチャネル
MOSトランジスタ、 4.6゜15.19,40.4
1・・・・・・NチャネルMOSトランジスタ、9. 
12.  ] 3. 16−−−−・−nI)n  ト
ランジスタ、20.30  ・・・・・・ECL論理回
路、21゜33・・・・・・差動増幅回路、22・・・
・・・BiMO8論理回路、23・・・・・・カレント
・ミラー増幅回路、34゜35・・・・・・pnp )
ランジスタ。 代理人 弁理士  内 原   晋

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エミッタ結合論理回路の出力振幅を電源電圧値の振幅ま
    で増幅する差動増幅回路において、正相信号がゲート入
    力される第1のMOSトランジスタと第2のMOSトラ
    ンジスタとが直列接続され、逆相信号がゲート入力され
    る第3のMOSトランジスタと第4のMOSトランジス
    タとが直列接続され、前記第2のMOSトランジスタの
    ゲートが前記第4のMOSトランジスタの一電極に接続
    され、前記第4のMOSトランジスタのゲートが前記第
    2のMOSトランジスタの一電極に接続されていること
    を特徴とする差動増幅装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2016144128A (ja) * 2015-02-04 2016-08-08 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器及び移動体

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