JPH02223221A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPH02223221A JPH02223221A JP2016014A JP1601490A JPH02223221A JP H02223221 A JPH02223221 A JP H02223221A JP 2016014 A JP2016014 A JP 2016014A JP 1601490 A JP1601490 A JP 1601490A JP H02223221 A JPH02223221 A JP H02223221A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、半導体集積回路装置、たとえば入出力レベル
がTTLレベル、 内smmレベルカCMOSレベルの
論理用半導体集積回路装置に利用して有効な技術に関す
るものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a technology that is effective when used in semiconductor integrated circuit devices, for example, logic semiconductor integrated circuit devices whose input/output levels are TTL level, SMM level, and CMOS level. be.
第1図は本発明に先立って本願発明者によって検討され
たところの入出力レベルがTTLレベル。In FIG. 1, the input/output level studied by the inventor of the present invention prior to the present invention is the TTL level.
内部論理レベルが0MO8レベルの論理用半導体集積回
路装置ICのブロック図を示す。A block diagram of a logic semiconductor integrated circuit device IC whose internal logic level is 0MO8 level is shown.
かかる回路装置ICはTTLレベルの入力信号IN、、
IN、 川INnをCMOSL/ベルの信号にレベル変
換するための入力パッ7710.0MO8レベルで論理
演算動作を実行するための内部論理ブロック11.この
伺部論理ブロック11のCMOSレベルの出力信号をT
TLレベルの出方信号にレベル変換するための出力バッ
ファ12を含み、各回路10.11.12は5ボルトの
電源電圧Vccが供給されるとともに、適正に接地され
ている。Such a circuit device IC receives TTL level input signals IN, .
IN, Input pad 7710.0 for converting the level of the river INn into a CMOSL/Bell signal 7710.0 Internal logic block 11.0 for performing a logic operation at the MO8 level. The output signal of the CMOS level of this part logic block 11 is T
It includes an output buffer 12 for level conversion to a TL level output signal, and each circuit 10, 11, 12 is supplied with a 5 volt power supply voltage Vcc and is properly grounded.
入力バッファ10の入力端子IN、、IN、・・・IN
nに供給されるハイレベル入力電圧VIHIGは2.0
ボルト以上またこのローレベル入力電圧VILIGは0
.3ボルト以下に設定される。従って、入力バッファエ
00Å力端子IN、、IN、・・・INnK関する入力
スレッシュホールド電圧Vith1oは0.8ボルトと
2.0ボルトとの間の1.3〜1,5ボルトに設定され
る。Input terminals IN, IN, ... IN of the input buffer 10
The high level input voltage VIHIG supplied to n is 2.0
volt or more and this low level input voltage VILIG is 0
.. Set to 3 volts or less. Therefore, the input threshold voltage Vith1o for the input buffer output terminals IN, IN, .
一方、入力バッファ10の出力から得られるハイレベル
出力電圧VOHIOは内部論理ブロック11のハイレベ
ル入力電圧Vinxtと等しく設定され、入力バッファ
lOの出力から得られるローレベル入力電圧VOLIO
は内部論理ブロック11のローレベル入力電圧VfLt
tと等しく設定される。従って、内部論理ブロック11
内のCMOSイ/バータを構成するPチャンネルMO8
FETのスレッシ、ホールド電圧をVTP、Nチャンネ
ルMO8FETのスレッシュホールド電圧VTN*電源
電圧なVceとすると、上記電圧VOHIOi VjH
ll #VOLIO* V 1L11はそれぞれ次のよ
うに設定される。On the other hand, the high level output voltage VOHIO obtained from the output of the input buffer 10 is set equal to the high level input voltage Vinxt of the internal logic block 11, and the low level input voltage VOLIO obtained from the output of the input buffer 10 is set equal to the high level input voltage Vinxt of the internal logic block 11.
is the low level input voltage VfLt of the internal logic block 11
is set equal to t. Therefore, internal logic block 11
P-channel MO8 that constitutes the CMOS i/verter in
If the FET threshold and hold voltage are VTP, and the N-channel MO8FET threshold voltage VTN*power supply voltage Vce, the above voltage VOHIOi VjH
ll #VOLIO* V 1L11 are respectively set as follows.
N’ouxo=V1旧工>VcC−1vrpl 0”
(1)VOLIO−ViLtt <VTN
9日2)Vccを5yk’ルトl IVTP l
を0.6Mkト+VTNを0.6ボルトに設定すれば、
VOHIOとV、IHIIとは4,4ボルト以下に、V
OLIOとViLxtとは0.6ボルト以上に設定され
る。N'auxo=V1 old construction>VcC-1vrpl 0”
(1) VOLIO-ViLtt <VTN
9th 2) Vcc to 5yk' l IVTP l
If you set 0.6 Mk + VTN to 0.6 volts,
VOHIO and V, IHII are 4.4 volts or less, V
OLIO and ViLxt are set to 0.6 volts or higher.
従って、内部論理ブロック11内のCMOSイ/バータ
の入力ロジック・スレッシュホールド電圧Vithxx
は0.6ボルトと4.4ボルトとの間の約245ボルト
に設定される。Therefore, the input logic threshold voltage Vithxx of the CMOS i/verter in internal logic block 11
is set at approximately 245 volts between 0.6 volts and 4.4 volts.
同様に、内部論理ブロック11のハイレベル出力電圧V
OH1,lと出力バッ7ア12のノ・イレベル入力電圧
ViH1xとは4.4ボルト以上に設定され、内部論理
ブロック11のローレベル出力電圧VOLIIと出力バ
ッ7ア12のローレベル入力電圧Vitxzとは0.6
ボルト以下に設定され、出力バッファ120入力ロジツ
ク・スレッシュホールドVithtzは0.6ボA、−
)と4.4ボルトとの間の約2.5ボルトに設定されて
いる。Similarly, the high level output voltage V of the internal logic block 11
OH1,l and the low-level input voltage ViH1x of the output buffer 12 are set to 4.4 volts or more, and the low-level output voltage VOLII of the internal logic block 11 and the low-level input voltage Vitxz of the output buffer 12 are set to 4.4 volts or more. is 0.6
The output buffer 120 input logic threshold Vithtz is set below 0.6 BoA, -
) and 4.4 volts, approximately 2.5 volts.
出力バッファ12がTTLレベルの出力信号を発生する
よう罠、出力バッ7ア12のハイレベル出力電圧VOH
I!は2.7ボルト以上に、そのローレベル出力電圧v
oLtzは0.5ボルト以下に設定されている。The high level output voltage VOH of the output buffer 12 is set so that the output buffer 12 generates a TTL level output signal.
I! is more than 2.7 volts, its low level output voltage v
oLtz is set to 0.5 volts or less.
第2図は本発明に先立って本願発明者によりて検討され
た入力バラ7710のひとつを示す回路図であり、Pチ
ャネルM08 FETMpI 、Mpt 。FIG. 2 is a circuit diagram showing one of the input roses 7710 studied by the inventor of the present invention prior to the present invention, and includes P-channel M08 FET MpI, Mpt.
NfヤネルMO8FETMn、、Mn、、Mnm+抵抗
Rpによって構成されズいる。各M0.9 FETの
ゲート、ソース、ドレインはそれぞれ記号g r S
+ dによって示されている。It is composed of Nf Yarnel MO8FETMn, , Mn, , Mnm + resistor Rp. The gate, source, and drain of each M0.9 FET are designated by the symbol gr S.
Indicated by +d.
MpI とMn、とにより構成された1段目CMOSイ
ンバータと、M pz とMn2 とにより構成された
2段目CMOSインバータとはカスケード接続され、R
pとM n 、とは、M pr とMn1 のゲート
絶縁膜を保護するためのゲート保護回路を構成する。2
段目CMOSインバータのM ptとMn1のドレイン
に接続された出力容量Csは実際には、MptとMn、
のドレイン容量、入力バッファ10の出力と内部論理ブ
ロック11の入力との間の配線浮遊容量、内部論理ブロ
ック110入力容量によってその値が決定される。The first stage CMOS inverter made up of MpI and Mn and the second stage CMOS inverter made up of M pz and Mn2 are connected in cascade, and R
p and M n constitute a gate protection circuit for protecting the gate insulating films of M pr and Mn1. 2
The output capacitance Cs connected to the drains of Mpt and Mn1 of the stage CMOS inverter is actually Mpt and Mn,
Its value is determined by the drain capacitance of , the wiring stray capacitance between the output of the input buffer 10 and the input of the internal logic block 11 , and the input capacitance of the internal logic block 110 .
各M OS F E TMp+ l M p!# M
n+ + Mnt +Mnsのチャンネル@Wとチャン
ネル長りとの比W/Lはそれぞれ27/3.5 、42
/3 、126/3.5 、42/3 、15/3に設
定され、抵抗Rpは2キロオームの値に設定されている
。Each M OS F E TMp+ l M p! #M
The ratio W/L of channel @W and channel length of n+ + Mnt +Mns is 27/3.5 and 42, respectively.
/3, 126/3.5, 42/3, and 15/3, and the resistance Rp is set to a value of 2 kilohms.
第3図は第2図の入力バッファ10の伝播遅延時間IP
HL + ’PLHの上記出力容量Osの依存性を示し
、たて軸は伝播遅延時間、横軸は出力容量C11を示し
ている。Figure 3 shows the propagation delay time IP of the input buffer 10 in Figure 2.
The dependence of HL + 'PLH on the output capacitance Os is shown, the vertical axis shows the propagation delay time, and the horizontal axis shows the output capacitance C11.
第35図に示したように、第1の伝播遅延時間t PH
Lは入力INPUTが50%値を境として変化してから
出力0UTPUTがハイレベルからローレベルに変化す
るに際しその50%値を境として変化するまでの時間と
して定義され、第2の伝播遅延時間t PLHは入力I
NPUTが50%値を境として変化してから出力0UT
PUTがローレペルからハイレベルへ変化するにその5
0%値を境として変化するまでの時間として定義される
。As shown in FIG. 35, the first propagation delay time t PH
L is defined as the time from when the input INPUT changes with the 50% value as the border until the output 0UTPUT changes from the high level to the low level with the 50% value as the border, and is the second propagation delay time t. PLH is input I
Output becomes 0UT after NPUT changes around 50% value.
Part 5 when PUT changes from low level to high level
It is defined as the time until it changes from the 0% value.
尚、第35図におい【、tfは立下り時間、trは立上
り時間として定義される。In FIG. 35, tf is defined as falling time and tr is defined as rising time.
このように、第3図から理解できるように、第2図の入
力バッファ10の第1伝播遅延時間t PHLの出力容
量依存性KHL(=△tpHL/△Cs)は約0.8n
sec/pF、第2伝播遅延時間t PLHの出力容量
依存性KLH(=△t PLH/ΔCs)は約1.4n
sec / p Fと、ともに大きなものとなる。Thus, as can be understood from FIG. 3, the output capacitance dependence KHL (=ΔtpHL/ΔCs) of the first propagation delay time t PHL of the input buffer 10 in FIG. 2 is approximately 0.8 n
sec/pF, second propagation delay time t PLH output capacitance dependence KLH (=△t PLH/ΔCs) is approximately 1.4n
sec/pF are both large.
第2図の入力バッファIOにおいては、その人力スレッ
シュホールド電圧Vithxoを約1.3〜1.5ボル
トに設定するために1段目CMOSインバータのMI)
I とMn、のチャンネル幅とチャンネル長との比W
/Lを大きく異ならせており、伝播遅延時間tPHL
* jl’LHの出力容量依存性KHL*KLHを小さ
くするため2段目のCMOSインバーl(7)Mp、と
Mrl、の比W/Lをともに42/3と大きな値として
M pt とMU、のチャンネル・コンダクタンスを太
きくシ【いる。In the input buffer IO of Fig. 2, in order to set the manual threshold voltage Vithxo to approximately 1.3 to 1.5 volts, the MI of the first stage CMOS inverter)
Ratio W of channel width and channel length of I and Mn
/L are greatly different, and the propagation delay time tPHL
* In order to reduce the output capacitance dependence KHL*KLH of jl'LH, the ratio W/L of the second stage CMOS inverter l(7) Mp and Mrl is set to a large value of 42/3, and M pt and MU, The channel conductance of the channel is increased.
両出力容量依存性KHL + KLHを小さくするため
Kは、2段目CMOSイ/パータのMp、とMn=の比
W/Lをどんどん大きくすれば良いが、これは下記の理
由により集積回路チップ表面上での入力バッ7ア10の
占有面積の著しい増大をもたらし、集積密度向上に対し
ての阻害となる。In order to reduce the dependence of both output capacitances KHL + KLH, K should be increased by increasing the ratio W/L of Mp and Mn= of the second stage CMOS i/parter, but this is because the integrated circuit chip This results in a significant increase in the area occupied by the input buffer 10 on the surface, which hinders improvement in integration density.
すなわち、集積回路の製造技術において現在微細化が精
力的に進められているが、現在の紫外線露光によるホト
リソグラフィーではMOS FETのチャンネル長り
は3μmが下限値であり、MOS PETの比W/L
を極めて大きな値とするためにはそのチャンネル幅Wを
極めて大きな値としなければならず、最終的にはそのM
OS FETの素子領域の面積の着しい増大をもたら
すためである。In other words, although miniaturization is currently being vigorously promoted in the manufacturing technology of integrated circuits, the lower limit of the channel length of MOS FET in current photolithography using ultraviolet exposure is 3 μm, and the ratio W/L of MOS PET is
In order to make the channel width W a very large value, the channel width W must be made a very large value, and ultimately the M
This is because the area of the element region of the OS FET is significantly increased.
一方、第4図は本発明に先立って本願発明者によって検
討された出力バッ7ア12のひとつを示す回路図であり
、PチャンネルMO8FETMp、、NチャンネルM
08 F E T M n 、によって構成されて
いる。各MO8FETのゲート、ソース、ドレインはそ
れぞれ記号ge”xdKよって示されている。On the other hand, FIG. 4 is a circuit diagram showing one of the output buffers 12 studied by the inventor of the present invention prior to the present invention.
08 F E T M n . The gate, source, and drain of each MO8FET are designated by the symbol ge''xdK, respectively.
集積回路装置IC内で内部論理ブロック11のCMOS
レベルの出力信号は出力バッ7ア12のM p4 とM
rl4のゲートに印加されている、30番端子には5ボ
ルトの電源電圧Vccが供給されている。従って、出力
バッファ120入力pシック・スレッシュホールド電圧
Vithl*を約2.5ボルトに設定するためには、M
p4とMn4の比W/Lは互いに等しい値に設定される
。CMOS of internal logic block 11 in integrated circuit device IC
The level output signals are M p4 and M of the output buffer 12.
A power supply voltage Vcc of 5 volts is supplied to the 30th terminal, which is applied to the gate of rl4. Therefore, to set the output buffer 120 input p thick threshold voltage Vithl* to approximately 2.5 volts, M
The ratio W/L of p4 and Mn4 is set to be equal to each other.
第4図には同様にTTL回路14が表示されており、こ
の回路14には35番端子を介して5ボルトの電源電圧
Vccが供給されている。20番端子よりTTLレベル
の出力バッ7ア12の出力信号が得られ、32番端子を
介してTTL回路14のマルチエミッタトランジスタQ
、のびとつのエミッタに供給されている。Similarly, a TTL circuit 14 is shown in FIG. 4, and a power supply voltage Vcc of 5 volts is supplied to this circuit 14 through a terminal No. 35. The output signal of the TTL level output buffer 7 is obtained from the 20th terminal, and the multi-emitter transistor Q of the TTL circuit 14 is obtained through the 32nd terminal.
, which is fed to two emitters.
一方、TTL回路としては標準形TTL回路。On the other hand, as a TTL circuit, it is a standard type TTL circuit.
シ璽ットキTTL回路、ロー・パワー・シ賀ットキTT
L回路、アドバンスト・ロー−パワー・シmyトキTT
L回路が発表され【おり、これらの特性は、当然のこと
ながら互いに多小異なっている。Shigattoki TTL circuit, low power Shigatki TT
L circuit, advanced low power simulation TT
L circuits have been announced, and their characteristics are naturally somewhat different from each other.
また、出力バッファ12の出力は多数のTTL回路14
0入力を同時かつ並列に駆動する必要がある。この駆動
能力のひとつのめやすとしては、ロー・パワー・シ璽、
)キT’I’L回路の20個の入力を並列駆動可能な事
である。Further, the output of the output buffer 12 is transmitted to a large number of TTL circuits 14.
It is necessary to drive the 0 inputs simultaneously and in parallel. One measure of this driving ability is the low power seal,
) 20 inputs of the T'I'L circuit can be driven in parallel.
出力バッ7ア12の出力がローレベルの時には、ロー・
パワー・シ曹ットキTTL回路のひとつの入力から0.
4mAのローレベル入力電流IILが出力バッ7ア12
ONチャンネルMO8FETMn、のドレイン・ソース
径路に流れ込む。従つ【1.上述の如<20個の入力を
出力バッファ12がローレベルに駆動するためには、M
n、は合計8mAを流す必要がある。When the output of the output buffer 12 is low level, the low level
0.0 from one input of the power switch TTL circuit.
The low level input current IIL of 4mA is output from the output buffer 7.
It flows into the drain-source path of ON channel MO8FETMn. Follow [1. In order for the output buffer 12 to drive <20 inputs to low level as described above, M
n, it is necessary to flow a total of 8 mA.
一方、出力バッファ12のローレベル出力電圧VOLI
Jはすでに説明した様に0.5ボルト以下でなければな
らないので、出力バッ7ア12ONチャンネルM OS
F E T M n 4のオン抵抗ROMは0.
5ボルト/8ミリアンペア−62,5オ一ム程度の小さ
な値に設定しなければならない。On the other hand, the low level output voltage VOLI of the output buffer 12
As explained above, J must be less than 0.5 volts, so the output buffer 12ON channel MOS
The on-resistance ROM of F E T M n 4 is 0.
It must be set to a small value, such as 5 volts/8 milliamps - 62.5 ohms.
この上うK 、 M n aのオン抵抗ROMを小さな
値とするためには、Mn、の比W/Lを700/3乃至
1000/3とい5極めて大きな値としなければならな
い。一方、上述したよ5に出力バッファ12の入力ロジ
ックスレッシ島ホールド電圧V目hxzを約2.5ボル
トに設定するためにはMpaとMn4の比W/Lはとも
に等しい値とする必要があるため、出力バッ7ア12の
PチャンネルMQ8 FET Mp4の比W/Lも
700/3乃至1000/3という極めて大きな値とし
なければならない。Furthermore, in order to make the on-resistance ROM of K and Mna small, the ratio W/L of Mn must be set to an extremely large value of 700/3 to 1000/3. On the other hand, in order to set the input logic threshold island hold voltage Vth hxz of the output buffer 12 to approximately 2.5 volts as described in 5 above, the ratio W/L of Mpa and Mn4 must both be equal values. Therefore, the ratio W/L of the P-channel MQ8 FET Mp4 of the output buffer 12 must also be set to an extremely large value of 700/3 to 1000/3.
これは同様に、集積回路チップ表面上での出力バッ7ア
12の占有面積の著しい増大をもたらし、集積密度向上
に対しての阻害となるばかりか、下記の理由により内部
論理ブロック11のスイッチング速度の著しい低下を引
き起す。This also results in a significant increase in the area occupied by the output buffer 12 on the surface of the integrated circuit chip, which not only hinders the improvement of integration density but also increases the switching speed of the internal logic block 11 for the following reasons. causes a significant decrease in
すなわち、出力バッ7ア12の両MO8FETMp、、
Mn、の比W/Lをともに大きな値とすルト、両MO8
FET Mpa 、Mniのゲート容量も比例して大
きな籠となる。これらMpa。That is, both MO8FETMp of the output buffer 12,
When the ratio W/L of both Mn and Mn is set to a large value, both MO8
The gate capacitances of the FETs Mpa and Mni also become proportionally large cages. These Mpa.
Mn4のゲート容量は内部論理ブロック11の出力負荷
容量となるので、内部論理ブロック11の出力抵抗とこ
れらゲート容量とが内部論理ブロック11のスイッチン
グ速度の低下を引き起す。Since the gate capacitance of Mn4 becomes the output load capacitance of the internal logic block 11, the output resistance of the internal logic block 11 and these gate capacitances cause a reduction in the switching speed of the internal logic block 11.
一方、出力バッファ12の出力は集積回路装置ICの外
部出力端子(20番端子)として導出されるばかりでな
く外部配線を介して多数のTTL回路14の入力端子に
接続されるため、出力バッ7ア12の出力負荷容量Ox
は極めて大きな値となる場合もしばしばある。On the other hand, the output of the output buffer 12 is not only led out as an external output terminal (terminal 20) of the integrated circuit device IC, but also connected to the input terminals of a large number of TTL circuits 14 via external wiring. A12 output load capacity Ox
is often an extremely large value.
第5図は第4図の出力バッファ12の出力負荷容量Ox
に対する伝播遅延時間L PHL r ’ PI−Hの
依存性を示し、たて軸は伝播遅延時間、横軸は出力負荷
容量を示している。Figure 5 shows the output load capacitance Ox of the output buffer 12 in Figure 4.
The graph shows the dependence of the propagation delay time L PHL r 'PI-H on the graph, the vertical axis shows the propagation delay time, and the horizontal axis shows the output load capacitance.
このように、第5図から理解できるように、第4図の出
力バッ7ア12の第1伝播遅延時間t PHLの容量依
存性KHL (=Δtpsu、/ΔCx)は約0.3n
aec/pF、第2伝播遅延時間t PLHの容量依存
性KLH(=△tphH/ΔCx)は約0. l 7
n5ec /pFと、ともに大きなものとなる。As can be understood from FIG. 5, the capacitance dependence KHL (=Δtpsu, /ΔCx) of the first propagation delay time tPHL of the output buffer 12 in FIG. 4 is approximately 0.3n.
aec/pF, second propagation delay time t PLH capacitance dependence KLH (=ΔtphH/ΔCx) is approximately 0. l 7
Both n5ec/pF are large.
従って、本発明の背景技術となった第2図の入力バク7
ア10の問題点を要約すると、下記の如くとなる。Therefore, the input bug 7 in FIG. 2, which is the background art of the present invention,
The problems of A10 can be summarized as follows.
(11入力バク7ア10の伝播遅延時間の出力容量依存
性を小さくするためには、入力バッファ1002段目C
MOSインバータの両MO8FB’rMpt + Mn
、の比W/Lを大きくしなければならず、集積密度向上
に対しての阻害となる。特に、集積回路装置ICがマス
タースライス方式もしくはセミカスタムのゲートアレイ
方式である場合は、入力バク7ア10の出力に内部論理
ブロックll内の極めて多数のゲーデ入力端子が接続さ
れる可能性があり、入カバ、7ア10の出力容量Csが
極めて大きくなる場合は、上記の問題点は極めて重大と
なる。(In order to reduce the dependence of the propagation delay time of the input buffer 100 on the output capacitance of the input buffer 100, the second stage C
Both MO8FB'rMpt + Mn of MOS inverter
, the ratio W/L must be increased, which hinders the improvement of the integration density. In particular, when the integrated circuit device IC is of the master slice type or semi-custom gate array type, there is a possibility that a very large number of gate input terminals in the internal logic block 11 are connected to the output of the input buffer 10. When the output capacitance Cs of the input cover 7a 10 becomes extremely large, the above problem becomes extremely serious.
(2)さらに入力パッファ1001段目はCMOSイン
バータM1’ t r M n 1で構成されているた
め、RpとMn 3とによって構成されたゲート保護回
路を接続しても、入力端子IN、に印加されるサージ電
圧に対する両MO8PETのゲート絶縁膜の破壊強度は
十分ではない。(2) Furthermore, since the first stage of the input buffer 100 is composed of a CMOS inverter M1' tr Mn1, even if a gate protection circuit composed of Rp and Mn3 is connected, the voltage applied to the input terminal IN is The breakdown strength of the gate insulating films of both MO8PETs against the applied surge voltage is not sufficient.
また、本発明の背景技術となった第4図の出力バッファ
12の問題点を要約すると、下記の如くとなる。Further, the problems of the output buffer 12 shown in FIG. 4, which are the background art of the present invention, can be summarized as follows.
(3)出力バッ7ア12の入力ロジック・スレッシ為ホ
ールド電圧V1tbs*を約2.5ボルトに設定すると
ともに出力バッ7ア12のローレベル出力時の電流吸込
能力を高めるためには、両MO8FET Mp、、M
n4の比W/Lをともに互いに等しくかつ大きな値とし
なければならず、集積密度向上に対しての阻害となる。(3) In order to set the hold voltage V1tbs* for the input logic threshold of the output buffer 7a 12 to approximately 2.5 volts and to increase the current sinking ability of the output buffer 7a 12 during low level output, both MO8FETs must be Mp,,M
The ratio W/L of n4 must be both equal to each other and have large values, which hinders the improvement of the integration density.
(4)出力バッファ12の両MO8PET Mp4゜
Mn、の比W/I、を大き(するとこの両M p4 。(4) Increase the ratio W/I of both MO8PET Mp4°Mn of the output buffer 12 (then both Mp4.
Mn4のゲート容量も大きくなる。従って、内部論理ブ
ロックの出力抵抗とこれらゲート容量とが内部論理ブロ
ック11のスイッチング速度の低下をもたらす。特に、
内部論理ブロック11の出力段が出力抵抗の大きなMO
S FET□より構成されている場合は、このスイッ
チ/グ速度の低下は著しい問題となる。The gate capacitance of Mn4 also increases. Therefore, the output resistance of the internal logic block and these gate capacitances result in a reduction in the switching speed of the internal logic block 11. especially,
The output stage of the internal logic block 11 is an MO with a large output resistance.
In the case of an S FET□, this reduction in switching speed becomes a significant problem.
(5)出力バッ7ア12がM O8F E T M
I) 4−Mr14により構成されているため、伝播遅
延時間の出力負荷容量CXVC対する依存性が大きい。(5) Output buffer 12 is M O8F E T M
I) Since it is composed of 4-Mr14, the propagation delay time has a large dependence on the output load capacitance CXVC.
特に、出力バッファ12の出力に多数のTTL回路14
の入力端子に接続される場合は、この問題点は重要とな
る。In particular, a large number of TTL circuits 14 are provided at the output of the output buffer 12.
This problem becomes important when connected to the input terminal of
本発明の目的とするところは、0M08レベルの入力信
号が印加されることにより0M08レベルの出力信号を
発生する内部論理ブロックと、この内部論理プp2りの
ためのTTL−0MO8レベル変換の如きレベル変換用
人カバッ7アおよび/または0MO8−TTLレベル変
換の如きレベル変換用比カバソファとを有する半導体集
積回路装置において、集積密度の向上を可能とするとと
もに、上記入力バク7アおよび/または上記出力バッフ
ァの動作速度の出力容量依存性を小さくし、またかかる
動作速度を向上することにある。The object of the present invention is to provide an internal logic block that generates an output signal of 0M08 level by applying an input signal of 0M08 level, and a level converter such as TTL-0MO8 level conversion for this internal logic block p2. In a semiconductor integrated circuit device having a converter cover 7a and/or a level converter cover sofa such as 0MO8-TTL level converter, the integration density can be improved, and the input buffer 7a and/or the output buffer The object of the present invention is to reduce the dependence of the operating speed on the output capacitance and to improve the operating speed.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本発明細書の記述および添付図面から明らかとなるであ
ろう。The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of the invention and the accompanying drawings.
本願におい【開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記の通りである。A brief summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、CMOSレベルで動作する内部論理ブロック
のためのTTL−CMOTレベル変換用人カパッファの
レベル変換器においては、そのレベル変換器の出力容量
の充電もしくは放電を実行する出力トランジスタをバイ
ポーラ・トランジスタによって構成することにより、M
OS FETと比較してバイポーラ・トランジスタは
小さな素子寸法でもその出力抵抗が小さくその電流増幅
率が大きく、大きな充電電流もしくは放電電流が得られ
るという作用により、入力バッファの伝播遅延時間およ
びその容量依存性を小さくするといへ目的を達成するこ
とができる。That is, in Kapuffer's level converter for TTL-CMOT level conversion for internal logic blocks operating at the CMOS level, the output transistor that performs charging or discharging of the output capacitance of the level converter is constituted by a bipolar transistor. By this, M
Compared to an OS FET, a bipolar transistor has a small output resistance and a large current amplification factor even with a small element size, and a large charging or discharging current can be obtained, which reduces the propagation delay time of the input buffer and its capacitance dependence You can achieve your goal by making it smaller.
また、CMOSレベルで動作する内部論理ブロックのた
めの0MO8−TTLレベル変換変換用出力フッ7アベ
ル変換器においては、そのレベル変換器の出力負荷容量
の充電もしくは放電を実行する出力トランジスタをバイ
ポーラ・トランジスタによって構成することにより、M
OS FETと比較してバイポー2・トランジスタは
小さな素子寸法でもその出力抵抗が小さくその電流増幅
率が大きく、大きな充電電流もしくは放電電流が得られ
るという作用により、入力バッファの伝播遅延時間およ
びその容量依存性を小さくするという目的を達成するこ
とができる。In addition, in an output converter for MO8-TTL level conversion for an internal logic block that operates at a CMOS level, the output transistor that charges or discharges the output load capacitance of the level converter is a bipolar transistor. By configuring M
Compared to an OS FET, a bipolar transistor has a small output resistance and a large current amplification factor even though the element size is small, and a large charging current or discharging current can be obtained, which reduces the propagation delay time of the input buffer and its capacitance dependence The purpose of reducing gender can be achieved.
〔実施例〕 以下に1本発明の実施例を図面に沿って説明する。〔Example〕 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第6図は本発明の実施例による論理用半導体集積回路装
置ICのブロック図を示し、第1図の入力バッファ10
の動作と同様の動作を実行するTTL−CM08レベル
変換用人カパッ7ア20゜第1図の内部論理ブロック1
1と同様にCMOSレベルで動作する内部論理ブロック
21.第1図の出力バッ7アの動作と同様の動作を実行
する0MO8−TTLレベル変換用出力バッファ22を
含み、各回路20.21.22は30番端子を介して5
ボルトの電源電圧Vccが供給されるとともに31番端
子を介して適正に接地されている。FIG. 6 shows a block diagram of a logic semiconductor integrated circuit device IC according to an embodiment of the present invention, in which the input buffer 10 of FIG.
TTL-CM08 level conversion capacitor 7a 20° which performs the same operation as the internal logic block 1 in FIG.
An internal logic block 21.1 which operates at the CMOS level as in 21.1. It includes an output buffer 22 for 0MO8-TTL level conversion that performs an operation similar to that of the output buffer 7 in FIG.
It is supplied with a power supply voltage Vcc of volts and is properly grounded via terminal No. 31.
入力バッファ20は複数のTTL−CMOSレベル変換
器201.202・・・2Onを有し、各入力は1番端
子、2番端子・・・19番端子にそれぞれ接続され、各
出力は内部論理ブロック21と回路装置IC内部でアル
ミニウム配線層により接続されている。The input buffer 20 has a plurality of TTL-CMOS level converters 201, 202...2On, each input is connected to the 1st terminal, 2nd terminal...19th terminal, and each output is connected to an internal logic block. 21 through an aluminum wiring layer inside the circuit device IC.
内部論理ブロック21は0MO8、NANDゲート21
1,212,213,214さらに0MO8−NORゲ
ート21i−1)、 2xlさらに必要に応じて0MO
8・エクスクル−スズORゲート、0MO8・トランス
ミッシ璽ン・ゲート。Internal logic block 21 is 0MO8, NAND gate 21
1,212,213,214 further 0MO8-NOR gate 21i-1), 2xl further 0MO as necessary
8. Exclusal tin OR gate, 0MO8. Transmission gate.
0MO8インバータなどを含んでいる。Includes 0MO8 inverter, etc.
0MO8−NANDゲート211は例えば第7図に示す
ように、PチャンネルM08 FETM、、M、とN
チャンネルM08 FET Ms。For example, as shown in FIG.
Channel M08 FET Ms.
M4とを含む100MO8回路により構成されている。It is composed of 100 MO8 circuits including M4.
また、0MO8−NANDゲート211の他の例として
は第8図に示すように、NPNトランジスタQ、、Q、
、抵抗几5.R1をさらに含む準CMOS回路により構
成されることもでき、かかる準CM08回路はその出力
段がバイポーラ・トランジスタQ、、Q、により構成さ
れているため、出力駆動能力が向上され、伝播遅延時間
の出力負荷容量依存性を小さくすることができる。Further, as other examples of the 0MO8-NAND gate 211, as shown in FIG.
, resistance 5. It can also be configured by a quasi-CMOS circuit that further includes R1, and since the output stage of such a quasi-CM08 circuit is composed of bipolar transistors Q, ,Q, the output drive capability is improved and the propagation delay time is reduced. Output load capacitance dependence can be reduced.
また0MO8・NORゲート211は例えば第9図に示
すように、PチャンネルM08 FETM、、M宜と
NチャンネルMO8PET M、。Further, the 0MO8/NOR gate 211 is, for example, a P-channel M08 FETM, , M, and an N-channel MO8PET M, as shown in FIG.
M4とを含む#gcMos回路により構成されている。It is configured by a #gcMos circuit including M4.
また0MO8−NORゲート211の他の例としては第
10図に示すように、NPNトランジスタQ、、Q、、
抵抗R,、R,をさらに含む準CM08回路により構成
されることもでき、かかる準CMOS回路はその出力段
がバイボー2・トランジスタQ4.Q*により構成され
ているため、出力駆動能力が向上され、伝播遅延時間の
出力負荷容量依存性を小さくすることができる。Further, as other examples of the 0MO8-NOR gate 211, as shown in FIG.
It can also be constituted by a quasi-CM08 circuit further including resistors R, , R, whose output stage is a Bibo2 transistor Q4 . Since it is configured with Q*, the output driving ability is improved and the dependence of the propagation delay time on the output load capacitance can be reduced.
内部論理ブロック21において、これらの0MO8−N
ANDゲート、0MO8−NORゲートはマスタースラ
イス方式もしくはセミカスタムのゲートアレイ方式に従
って、種々の形態に接続される。In the internal logic block 21, these 0MO8-N
The AND gate and 0MO8-NOR gate are connected in various configurations according to the master slice method or semi-custom gate array method.
例えば、第11図に示すように2つのCMOS・NAN
Dゲートを組合せることにより又は第12図に示すよう
に2つの0MO8−NORゲートを組合せることにより
几−Sクリップ・フロップが構成され、第13図に示す
ように4つのCMOS・NORゲートを組合せることに
よりクロック信号CKより制御されるゲーテイドR−8
7リツプ・70ツブが構成される。For example, as shown in Figure 11, two CMOS/NAN
By combining D gates or by combining two 0MO8-NOR gates as shown in FIG. Gated R-8 controlled by clock signal CK by combining
It consists of 7 lips and 70 tubes.
このように、顧客のニーズに対応するマスタースライス
方式もしくはゲートアレイ方式の論理用半導体集積回路
装置ICにおいては、その配線パターンのみを変更する
ことにより入力バッ7ア20のレベル変換器201.2
02・・・20nの出力と内部論理ブロック21の種々
のゲート又はインバータの入力との問は種々の形態で接
続され、同様に内部論理ブロック210種々のゲート又
はインバータの出力と出力バッファ220レベル変換器
221.222・・・22mの入力との間は種々の形態
で接続される。In this way, in the master slice type or gate array type logic semiconductor integrated circuit device IC that meets customer needs, the level converter 201.2 of the input buffer 70 can be changed by changing only the wiring pattern.
The outputs of 02...20n and the inputs of various gates or inverters of the internal logic block 21 are connected in various ways, and similarly the outputs of the various gates or inverters of the internal logic block 210 and the output buffer 220 level conversion. The inputs of the devices 221, 222, . . . , 22m are connected in various ways.
出力バッ7ア22は複数の0MO8−TTIレベル変換
器221.222・・・22mを有し、各出力は20番
端子、21番端子・・・29番端子に接続されている。The output buffer 22 has a plurality of 0MO8-TTI level converters 221, 222, . . . , 22m, and each output is connected to a 20th terminal, a 21st terminal, .
入力パッファ200レベル変換器201,202・・・
20nの本質的特徴は、下記の通りである。Input buffer 200 level converter 201, 202...
The essential features of 20n are as follows.
(1)各レベル変換器201.202・ 20nの入力
スレッジ、ホールド電圧vtthはTTLローレベル入
力電圧0.8ボルトとTTLハイレベル入力電圧2,0
ボルトとの間に設定されている。(1) The input threshold and hold voltage vtth of each level converter 201, 202, and 20n is TTL low level input voltage 0.8 volts and TTL high level input voltage 2.0 volts.
It is set between the bolt.
(2)その入力端子に供給される入力信号に応答して各
レベル変換器201,202・・・20nの出力容量C
sの充電又は放電を実行する出カドランジスpはバイボ
ー2・トランジスタにより構成されている。(2) The output capacitance C of each level converter 201, 202...20n in response to the input signal supplied to its input terminal
The output transistor p that performs charging or discharging of s is constituted by a Bibo2 transistor.
さらに、入力バッファ20のレベル変換器201゜20
2・・・20flの好しい実施形態上の好適な特徴は下
記の通りである。Furthermore, the level converter 201゜20 of the input buffer 20
Preferred features of the preferred embodiment of 2...20fl are as follows.
(3)上記(2)の出力容量Csの放電を実行するバイ
ボー2出力トランジスタQ、のベースとコレクタとの間
にショット午−・バリア・ダイオードが接続されている
。(3) A Schott barrier diode is connected between the base and collector of the two-output transistor Q, which discharges the output capacitance Cs in (2) above.
(4)各レベル変換器201.202・・10nの入力
端子に供給される入力信号に応答してその出力によりバ
イポーラ出力トランジスタQ、のベースを駆動するため
の駆動トランジスタQ、のベースとコレクタとの間に第
2のシmyトキー・バリア・ダイオードが接続され【い
る。(4) The base and collector of the drive transistor Q for driving the base of the bipolar output transistor Q by its output in response to the input signal supplied to the input terminal of each level converter 201, 202...10n. A second synchronized barrier diode is connected between the two.
(5)各レベル変換器201.202−200の出力容
量C3の充電を実行する出力トランジスタもバイポーラ
・トランジスタQ、により構成されている。(5) The output transistor for charging the output capacitor C3 of each level converter 201, 202-200 is also constituted by a bipolar transistor Q.
(6)高入力インピーダンスおよび増幅作用とを有する
MO8バッファを介して駆動トランジスタQ!のベース
信号又はコレクタ信号が充電用パイポーラ出力トランジ
スタQ、のペース罠伝達される。(6) Drive transistor Q! via MO8 buffer with high input impedance and amplification effect! The base or collector signal of Q is transferred to the charging bipolar output transistor Q.
(力 各レベル変換器201.202・・・20nの入
力端子と駆動トランジスタQ、のベースとの間にはレベ
ルシフト用のシ替ット中−・バリア・ダイオードD、が
接続されている。A barrier diode D for level shifting is connected between the input terminal of each level converter 201, 202, . . . 20n and the base of the drive transistor Q.
(8)各レベル変換器201,202−2Qnの入力端
子と駆動トランジスタQ、のベースとの間にはPNPエ
ミッタ・7オロワ・トランジスタQ4とレベルシフト用
のPN接合ダイオードD!とが接続されている。(8) Between the input terminal of each level converter 201, 202-2Qn and the base of the drive transistor Q, there is a PNP emitter/7-lower transistor Q4 and a PN junction diode D! for level shifting. are connected.
第14図乃至第31図は、本発明の実施例による入力バ
ッファ200レベル変換器2010種々の回路図を示し
、これら全てのレベル変換器は上記(1)および(2)
の本質的特徴を有している。さらに、これらのレベル変
換器は上記(3)乃至(8)の好適な特徴のうち少なく
とも一個を有している。14 to 31 show various circuit diagrams of an input buffer 200 and a level converter 2010 according to embodiments of the present invention, all of which are described in (1) and (2) above.
It has the essential characteristics of Furthermore, these level converters have at least one of the preferred features (3) to (8) above.
第14図のレベル変換器201においては、入力端子I
N rはレベルシフト用のシ田ットキ・バリア・ダイ
オードD、のカソードに接続され、そのアノードは駆動
トランジスタQ、のベースに接続されている。このダイ
オードD1の順方向電圧V、は0635ボルト乃至0.
41ボルトに設定される様に、そのバリア金属の種類お
よびバリア面積が定められる。第15図乃至第31図の
レベル変換器シ冒ットキ・バリア・ダイオードD、の順
方向電圧V、も同様に0.35ボルト乃至0.41ボル
トに設定されている。In the level converter 201 of FIG. 14, the input terminal I
Nr is connected to the cathode of a level-shifting Shittatchi barrier diode D, whose anode is connected to the base of the drive transistor Q. The forward voltage V of this diode D1 is between 0.635 volts and 0.635 volts.
The type of barrier metal and barrier area are determined so that the voltage is set at 41 volts. The forward voltage V of the Schottky barrier diode D of the level converter shown in FIGS. 15 to 31 is similarly set to 0.35 volt to 0.41 volt.
さらに第14図においては、駆動トランジスタQ、と放
電用出力トランジスタQ1とはそのカギ形のベース電極
信号に示されるように、そのベースとコレクタとの間に
はシmyトキ・バリア・ダイオードDが接続されている
。このようにショットキ・バリア・ダイオード付きのク
ランプド・トランジスタは良く知られているように、極
めて小さい蓄積時間を有する。以下の実施例において、
カギ形のペース電極信号を有するトランジスタは、かか
るクランプド・トランジスタであることを示している。Furthermore, in FIG. 14, as shown by the key-shaped base electrode signals of the drive transistor Q and the discharge output transistor Q1, there is a parallel barrier diode D between the base and collector. It is connected. Clamped transistors with Schottky barrier diodes thus have a very short integration time, as is well known. In the examples below,
A transistor with a hook-shaped pace electrode signal is indicative of such a clamped transistor.
尚、放電用出カドランジス、zQ+のベースは、そのベ
ース電荷放電用の5キロオームの抵抗孔、。を介して接
地電位点に接続されている。In addition, the base of the discharge transistor zQ+ has a 5 kilohm resistance hole for discharging the base charge. is connected to the ground potential point via.
また、第14図において、電源電圧Vccとシッットキ
・バリア・ダイオードD1のアノードとの間には18キ
ロオームの抵抗R11と2キロオームの抵抗用、とが直
列接続されている。両抵抗R,□、 R,、の共通接続
点は位相反転器としてのPチャンネルMO8FET
M+)、oのゲートに接続され、そのドレインは充電用
出力トランジスタQ、のベースに接続されている。Further, in FIG. 14, an 18 kilohm resistor R11 and a 2 kilohm resistor are connected in series between the power supply voltage Vcc and the anode of the Schittke barrier diode D1. The common connection point of both resistors R, □, R, is a P-channel MO8FET as a phase inverter.
M+), o is connected to the gate thereof, and its drain is connected to the base of the charging output transistor Q.
さらに、レベル変換器201がローレベル出力を発生す
る際に、トランジスタQ8を確実にオフさせるため、ダ
イオードD、が接続されている。Further, a diode D is connected to ensure that the transistor Q8 is turned off when the level converter 201 generates a low level output.
充電用出力トランジスタQ、のエミッタにおけるレベル
変換器201の出力は出力容量Csに接続されるととも
に内部論理ブロック21の0MO8・N A、 N D
ゲート2110入力に接続されている。The output of the level converter 201 at the emitter of the charging output transistor Q is connected to the output capacitor Cs, and the output of the internal logic block 21 is 0MO8・NA, ND.
Connected to gate 2110 input.
また、バイポーラ・トランジスタQ、、Q。Also, bipolar transistors Q,,Q.
Q、の各エミッタ面積は100μが乃至144μ醪に設
定され、さらにこれより小さな面積とすることも可能で
ある。さもに%MO8FETの比W/Lは32/3乃至
64/3の値とされている。The area of each emitter Q is set to 100μ to 144μ, and it is also possible to set the area smaller than this. Indeed, the ratio W/L of %MO8FET is set to a value of 32/3 to 64/3.
以上の構成を有する第14図の実施例においては、下記
の伝播遅延時間およびその出力容量依存性を有すること
が、本発明者により確認された。The inventor has confirmed that the embodiment shown in FIG. 14 having the above configuration has the following propagation delay time and its output capacitance dependence.
t PHL (ただしC5=OpFの時) = 1.6
n5ectpLn(ただしC5=OpFの時)・・・
5.7nsecKHL ・・・
0.4 n5ec/pFKLH=−0,4nsec/p
F
上記の伝播遅延時間i PHL + t PLHおよび
出力容量依存性KHL、KLHは、第2図の入力バッフ
ァ10の特性と比較し、優れたものであることが理解で
きる。t PHL (when C5=OpF) = 1.6
n5ectpLn (when C5=OpF)...
5.7nsecKHL...
0.4 n5ec/pFKLH=-0.4nsec/p
F It can be seen that the propagation delay time i PHL + t PLH and the output capacitance dependencies KHL and KLH described above are excellent when compared with the characteristics of the input buffer 10 shown in FIG.
さらに、第14図のレベル変換器201は、下記の理由
により希望の特性を得ることができる。Furthermore, the level converter 201 in FIG. 14 can obtain desired characteristics for the following reasons.
(1) ショットキ・バリア・ダイオードD10項方
向電圧vFは0.35乃至0.41ボルトIc設定され
トランジスタQ、、Q、のベース・エミッタ間電圧vi
+gt l VBE2は約0.75ボルトであるタメ、
レベル変換器2010入カスレツシユホールド電圧Vf
thは下記のように設定される。(1) The Schottky barrier diode D10 term direction voltage vF is set to 0.35 to 0.41 volts Ic, and the base-emitter voltage vi of the transistors Q, , Q,
+gt l VBE2 is approximately 0.75 volts,
Level converter 2010 input threshold hold voltage Vf
th is set as follows.
VIth=−VF+VBR1+VBE2=1.09乃至
1.15ボルト
(2)レベル変換器201の出力容量Csの放電もしく
は充電を実行する出力トランジスタQ、 、 Q。VIth=-VF+VBR1+VBE2=1.09 to 1.15 volts (2) Output transistors Q, , Q for discharging or charging the output capacitance Cs of the level converter 201.
は出力抵抗が小さなバイポーラ・トランジスタにより構
成されているため、スイッチング動作速度もしくは伝播
遅延時間およびその出力容量依存性を小さくすることが
できる。Since it is constituted by a bipolar transistor with a small output resistance, the switching operation speed or propagation delay time and its dependence on output capacitance can be reduced.
(3)飽和領域に駆動されるトランジスタQ、、Q。(3) Transistors Q, ,Q driven into the saturation region.
の各ベースと各コレクタとの間にはそれぞれショット?
・バリア・ダイオードが接続されているため、両トラン
ジスタQ、、Q、がオンからオフにスイッチ動作するに
際し、その蓄積時間を小さくすることができる。Is there a shot between each base and each collector?
- Since the barrier diode is connected, the storage time when both transistors Q, Q, switch from on to off can be reduced.
(4)抵抗R,,、R1,の共通接続点の電位が上昇し
て位相反転用MO8FET MpIo−充電用出力ト
ランジスタQ、がオフするに際して、MO8F E T
M 1)、、のゲートの入力インピーダンスは非常
に高いため、上記共通接続点からM p+。のゲートに
流入する電流は非常に小さくなる。従って、MOS
FBT M9+。ではなくバイボー2・トランジスタ
によって位相反転器を構成する場合と比較すれば、充電
用出力トランジスタQ、をオフからオンヘスイッチする
ための動作速度が向上される。(4) When the potential at the common connection point of the resistors R, , R1 increases and the phase inverting MO8FET MpIo-charging output transistor Q turns off, the MO8FET
Since the input impedance of the gates of M1), , is very high, from the above common connection point Mp+. The current flowing into the gate of is very small. Therefore, M.O.S.
FBT M9+. Compared to the case where the phase inverter is configured by a Bibo2 transistor instead, the operating speed for switching the charging output transistor Q from off to on is improved.
第15図のレベル変換器201は他のPN接合ダイオー
ドD、が追加されている点のみが第14図のものと相違
し、かかるD4の追加によりレベル変換器のローレベル
出力電圧をさらに低下することができる。The level converter 201 in FIG. 15 differs from the one in FIG. 14 only in that another PN junction diode D is added, and the addition of this D4 further reduces the low level output voltage of the level converter. be able to.
第15図のレベル変換器201については、その伝播遅
延時間およびその出力容量依存性が、本発明者により下
記の通り確認された。Regarding the level converter 201 shown in FIG. 15, the propagation delay time and its output capacitance dependence were confirmed by the inventor as follows.
t PHL (ただしC5=QpFの時) ”・1.8
9 n5ectpLH(ただしC5=OpFの時)・・
・6.37nsecKHL
−0,4n5ec /pFKLH1′00.4nsec
/pF
さらに、第15図のレベル変換器201においても、第
14図の場合と同じ理由から希望の特性を得ることがで
きる。t PHL (when C5=QpF) ”・1.8
9 n5ectpLH (when C5=OpF)...
・6.37nsecKHL
-0,4n5ec /pFKLH1'00.4nsec
/pF Further, the level converter 201 shown in FIG. 15 can also obtain desired characteristics for the same reason as the case shown in FIG. 14.
第16図のレベル変換器201は駆動トランジスタQ、
のコレクタ接続方法のみが第14図のものと相違し、か
かる第16図のレベル変換器の伝播遅延時間およびその
出力容量依存性が下記の通り確認された。The level converter 201 in FIG. 16 includes a drive transistor Q,
Only the collector connection method in FIG. 14 is different from that in FIG. 14, and the propagation delay time of the level converter in FIG. 16 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
t PHL (ただしCs−0pFの時凍−1,f3
l n5ectpLu(ただしC5=OpFの時) ・
−5,08nsecKH!、
…0.4 n5ec/pFKLH=0.4 n5ec
/pF
また、第16図のレベル変換器201においても、第1
4図の場合と同じ理由から希望の特性を得ることができ
る。t PHL (However, when Cs-0pF, freezing-1, f3
l n5ectpLu (when C5=OpF) ・
-5,08nsecKH! ,
...0.4 n5ec/pFKLH=0.4 n5ec
/pF Also, in the level converter 201 of FIG.
Desired characteristics can be obtained for the same reason as in the case of Figure 4.
第17図の各レベル変換器201は位相反転用MO8F
ET MpIoのドレインと充電用出力トランジスタ
Q、のベースとの間に他のNPNトランジスタQllが
接続されている点のみが第15図のものと相違し、かか
る第17図のレベル変換器の伝播遅延時間およびその出
力容量依存性が下記の通り確認された。Each level converter 201 in FIG. 17 is a MO8F for phase inversion.
The only difference from the one in FIG. 15 is that another NPN transistor Qll is connected between the drain of ET MpIo and the base of the charging output transistor Q, and the propagation delay of the level converter in FIG. Time and its output capacity dependence were confirmed as follows.
t PHL (ただしC5=OpFの時) ・・・2.
01 n5ectpLu(ただしC5=OpFの時)
”4.30 n5ecKHL
−―・0.4naec/pFKLH…0.4ns
ec/pF
第18図のレベル変換器201においては、トランジス
タQ、、Q、はシ璽りトキ・バリア・ダイオード付きの
クランプド・トランジスタであり、放電用出力トランジ
スタQ、のベースはベース電荷放電用の5キロオームの
抵抗馬。を介して接地電位点に接続されている。また、
トランジスタQ!のコレクタにはコレクタ電流制限用の
20キロオームの抵抗孔8.が接続されている。t PHL (However, when C5=OpF)...2.
01 n5ectpLu (when C5=OpF)
”4.30 n5ecKHL
--・0.4naec/pFKLH...0.4ns
ec/pF In the level converter 201 of FIG. 18, the transistors Q, , Q, are clamped transistors with a shunt barrier diode, and the base of the discharge output transistor Q, is used for base charge discharge. 5k ohm resistance horse. is connected to the ground potential point via. Also,
Transistor Q! The collector of 8. has a 20 kilohm resistor hole for collector current limiting. is connected.
電源電圧Vccとシ四ットキ・バリア・ダイオードD1
のアノードとの間には18キロオームの抵抗R11と2
キロオームの抵抗R1!とが直列に接続されている。両
抵抗几、、 、 R,、の共通接続点は充電用出力トラ
ンジスタとしてのPチャンネル間O8PET ’M9
Ilのゲートに接続されている。Power supply voltage Vcc and barrier diode D1
There are 18 kilohm resistors R11 and 2 between the anodes of
Kilohm resistance R1! are connected in series. The common connection point of both resistors 几, , R, , is O8PET 'M9 between P channels as a charging output transistor.
Connected to the gate of Il.
また、このMp+tの比W/Lは64/3である。Further, the ratio W/L of Mp+t is 64/3.
かかる第18図のレベル変換器201の伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性が下記の通り確認された。The propagation delay time of the level converter 201 shown in FIG. 18 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
tpHL(ただしC5=OpFの時) −・−1,9n
5ectpLH(ただしC5=OpFの時)・−・2,
9nsecKHL …0
.4nsec/pFKLH・−1,3nsec/pF
さらに、第18図のレベル変換器201は、下記理由に
より希望の特性を得ることができる。tpHL (when C5=OpF) -・-1,9n
5ectpLH (however, when C5=OpF)・-・2,
9nsecKHL…0
.. 4nsec/pFKLH-1.3nsec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 18 can obtain desired characteristics for the following reason.
(1) 第14図の場合と同様に、レベル変換器20
10入カスレツシユホールド電圧Vithを1.09乃
至1.15ボルトに設定することができる。(1) As in the case of Fig. 14, the level converter 20
The 10-input threshold voltage Vith can be set to 1.09 to 1.15 volts.
(2)レベル変換器201の出力容量C3の放電を実行
する出力トランジスタQ、は出力抵抗の小さなバイポー
ラ・トランジスタにより構成されているため、出力容量
放電時のスイッチング動作速度もしくは伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性を小さくすることができる。(2) Since the output transistor Q that discharges the output capacitance C3 of the level converter 201 is composed of a bipolar transistor with small output resistance, the switching operation speed or propagation delay time when discharging the output capacitance and its output Capacity dependence can be reduced.
(3)第14図の場合と同様に、トランジスタQzQ、
の蓄積時間を小さくすることができる。(3) As in the case of FIG. 14, transistors QzQ,
The accumulation time can be reduced.
第19図のレベル変換器201においては、トランジス
タQ、、Q、はショットキ・バリア・ダイオード付きの
クランプド・トランジスタであり、放電用出力トランジ
スタQ1のベースはベース電荷放電用の5キロオームの
抵抗几、0を介して接地電位点に接続されている。トラ
ンジスタQ、のコレクタには8キロオームの負荷抵抗R
1,が接続され、電源電圧Vccとショットキ・バリア
・ダイオードD、のアノードとの間には20キロオーム
の抵抗R14が接続されている。駆動トランジスタQ、
のコレクタ信号は充電用出力トランジスタとしてのNf
a、ンネルM08 FET Mnuのゲートに接続
されている。また、このMn1tの比W/Lは64/3
に設定されている。In the level converter 201 of FIG. 19, the transistors Q, Q, are clamped transistors with Schottky barrier diodes, and the base of the discharging output transistor Q1 is a 5 kilohm resistor for base charge discharging. 0 to the ground potential point. A load resistance R of 8 kilohms is placed on the collector of the transistor Q.
1, and a 20 kilohm resistor R14 is connected between the power supply voltage Vcc and the anode of the Schottky barrier diode D. drive transistor Q,
The collector signal of Nf as a charging output transistor
a, Channel M08 Connected to the gate of FET Mnu. Moreover, the ratio W/L of this Mn1t is 64/3
is set to .
かかる第19図のレベル変換器201の伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性が下記の通り確認された。The propagation delay time of the level converter 201 shown in FIG. 19 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
LpuL(ただしC5=OpF0時)−1,l n5e
ctpr、H(ただしC5=OpFO時)・8.5 n
5ecKHI、 …0.3n
sec/pFKLH−2,0nsec/pF
さらに、第19図のレベル変換器201は、第18図の
場合と同様な理由により希望の特性を得ることかできる
。LpuL (when C5=OpF0) -1, l n5e
ctpr, H (when C5=OpFO)・8.5 n
5ecKHI, ...0.3n
sec/pFKLH-2,0nsec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 19 can obtain desired characteristics for the same reason as in the case of FIG. 18.
第20図のレベル変換器201におい箋は、トランジス
タQ、、Q、は同様にクランプド・トランジスタであり
、放電用出力トランジスタQ1のベースにはベース電荷
放電用の5キロオームの抵抗式。を介して接地電位点に
接続されている。トランジスタQ2のコレクタには10
キロオームの負荷抵抗几、6が接続され、電源電圧Vc
cとショットキ・バリア・ダイオードD、のアノードと
の間には20キロオームの抵抗R14が接続されている
。駆動トランジスタQ、のコレクタ信号は増幅用トラン
ジスタとしてのNチャンネルMO8FET Mpts
のゲートに印加され、M n + sの比W/Lは32
/3に設定され、M n t sのドレインには20キ
ロオームの負荷抵抗几1.が接続されている。Mn+a
のドレイン信号は増幅用トランジスタとしてのPチャン
ネルMO8FET Mptsのゲートに印加され、M
ptsの比W/Lは64/3に設定され、Mptsのド
レインには10キロオームの負荷抵抗かつ充電用バイポ
ーラ出力トランジスタQ、のベース電荷放電用抵抗とし
てのR□が接続・されている。The key to the level converter 201 in FIG. 20 is that the transistors Q, Q, are similarly clamped transistors, and the base of the discharging output transistor Q1 has a 5 kilohm resistor for discharging the base charge. is connected to the ground potential point via. 10 at the collector of transistor Q2
A kilo-ohm load resistor 6 is connected, and the power supply voltage Vc
A 20 kilohm resistor R14 is connected between C and the anode of the Schottky barrier diode D. The collector signal of the drive transistor Q is an N-channel MO8FET Mpts as an amplification transistor.
is applied to the gate of , and the ratio W/L of M n + s is 32
/3, and a load resistance of 20 kilohms is placed on the drain of M n t s. is connected. Mn+a
The drain signal of Mpts is applied to the gate of P-channel MO8FET Mpts as an amplification transistor.
The ratio W/L of pts is set to 64/3, and R□, which serves as a load resistance of 10 kilohms and a resistance for discharging the base charge of the bipolar output transistor Q for charging, is connected to the drain of Mpts.
かかる第20図のレベル変換器201の伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性が下記の通り確認された。The propagation delay time of the level converter 201 shown in FIG. 20 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
tPHL(ただしC5=OpFの時)−2,2nsec
tpLH(ただしC5=OpFの時) ”4.5 n5
ecKHx、 ・;・0.4
n5ec/pFKL)I
−0,4n5ec/pFさらに、第20図のレベル変換
器201は、下記理由により希望の特性を得ることがで
きる。tPHL (when C5=OpF) -2.2nsec
tpLH (when C5=OpF) "4.5 n5
ecKHx, ・;・0.4
n5ec/pFKL)I
-0.4n5ec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 20 can obtain desired characteristics for the following reason.
(1)第14図の場合と同様に、レベル変換器2010
入カスレツシユホールド電圧v+thを1.09乃至1
.15ボルトに設定することができる。(1) As in the case of FIG. 14, the level converter 2010
Set the input threshold voltage v+th to 1.09 to 1.
.. It can be set to 15 volts.
(2)第14図の場合と同様に、出力容量Csの充放電
におけるスイッチング動作速度もしくは伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性を小さくすることができる。(2) As in the case of FIG. 14, the switching operation speed or propagation delay time in charging and discharging the output capacitance Cs and its dependence on the output capacitance can be reduced.
(3)第14図の場合と同様に、トランジスタQi+Q
8の蓄積時間を小さくすることができる。(3) As in the case of Fig. 14, transistor Qi+Q
8 can be reduced.
(4)駆動トランジスタQ、のコレクタ電位が上昇して
充電用出力トランジスタQ、がオフからオンにスイッチ
動作するに際し、増幅用MO8FETであるM n I
sとM p、、とはQ2のコレクタ電位変化を増幅して
Q、のベースに伝達するばかりではなく、M OS
F E T M n + s (’)ゲート入力イン
ピーダンスが極めて大きいことによりQ、のコレクタか
らQ、のベースへの大きなベース電流の直接流入を禁止
するため、出力トランジスタQ3のスイッチング速度を
向上することができる。(4) When the collector potential of the drive transistor Q rises and the charging output transistor Q switches from off to on, the amplification MO8FET M n I
s and Mp, , not only amplify the collector potential change of Q2 and transmit it to the base of Q, but also
F E T M n + s (') The extremely large gate input impedance prohibits the direct flow of large base current from the collector of Q to the base of Q, thereby improving the switching speed of the output transistor Q3. Can be done.
第21図のレベル変換器201においては、Q+rQ、
はクランプド・トランジスタ、D、はレベルシフト用の
シmyトキ・バリア・ダイオードであり、抵抗R3゜、
R,4,R,、はそれぞれ5キロオーム、20キロオ
ーム、8キロオームに設定されている。駆動トランジス
タQ、のコレクタ信号は電圧増幅器としてのCMOSイ
ンバータを構成するPチャンネルMO8FET Mり
14とNチャンネhMO8FET Mnnの両ゲート
に印加され、両M08 FET MpI< 、Ml
+のドレイン信号は充電用出力トランジスタとし【のP
チャンネルMO8FET MpItのゲートに印加さ
れる。M p+a I M flea + M !’
++の各地W/Lはそれぞれ24/3.22/3.64
/3に設定されている。In the level converter 201 of FIG. 21, Q+rQ,
is a clamped transistor, D is a shift barrier diode for level shifting, and resistor R3゜,
R, 4, R, are set to 5 kilo ohms, 20 kilo ohms, and 8 kilo ohms, respectively. The collector signal of the drive transistor Q is applied to both gates of a P-channel MO8FET M14 and an N-channel hMO8FET Mnn, which constitute a CMOS inverter as a voltage amplifier, and both M08FETs MpI<, Ml
The + drain signal is used as a charging output transistor, and the
Applied to the gate of channel MO8FET MpIt. M p+a I M flea + M! '
++ local W/L is 24/3.22/3.64 respectively
/3.
かかる、第21図のレベル変換器201.の伝播遅延時
間およびその出力容量依存性が下記の通り確認された。Such a level converter 201 of FIG. The propagation delay time and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
tpuL(ただしC5=OpFの時)・−・2.02n
sectptu(ただしCs = Op Fの時) ”
・4.27 n5ecKHL
・−0,42n5ec/pFKLH・・4.32nse
c/pF
さらに、第21図の各レベル変換器201は、下記の理
由により希望の特性を得ることができる。tpuL (when C5=OpF) --- 2.02n
sectptu (when Cs = Op F)
・4.27 n5ecKHL
・-0,42n5ec/pFKLH・・4.32nse
c/pF Furthermore, each level converter 201 in FIG. 21 can obtain desired characteristics for the following reason.
(1) 第14図の場合と同様に、レベル変換器20
1の入力スレッシュホールド電圧vithを1.09乃
至1.15ボルトに設定することができる。(1) As in the case of Fig. 14, the level converter 20
The input threshold voltage of 1 can be set between 1.09 and 1.15 volts.
(2)レベル変換器201の出力容量C3の放電を実行
する出力トランジスタQ、は出力抵抗の小さなバイポー
ラ・トランジスタにより構成されているため、出力容量
放電時のスイッチング動作速度もしくは伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性を小さくすることができる。(2) Since the output transistor Q that discharges the output capacitance C3 of the level converter 201 is composed of a bipolar transistor with small output resistance, the switching operation speed or propagation delay time when discharging the output capacitance and its output Capacity dependence can be reduced.
(3)第14図の場合と同様に、トランジスタQ++Q
、の蓄積時間を小さくすることができる。(3) As in the case of Fig. 14, transistor Q++Q
, the accumulation time can be reduced.
第22図のレベル変換器201においてl1、Q。In the level converter 201 of FIG. 22, l1 and Q.
は放電用出力トランジスタとしてのクランプド・トラン
ジスタであり、入力端子IN、にはレベルシフト用のシ
目ットキ・バリア・ダイオードD10カンードが接続さ
れている。D、のアノードとQ。is a clamped transistor as an output transistor for discharging, and a level shift barrier diode D10 is connected to the input terminal IN. Anode of D and Q.
のベースとの間にはレベルシフト用のPN接合ダイオー
ドD、が接続され、電源電圧VccとDI。A PN junction diode D for level shifting is connected between the base of the power supply voltage Vcc and DI.
D、の両アノードとの間には10キロオームと等しい抵
抗値に定められた抵抗R2゜、 R,oが直列接続され
、入力端子IN、とQ、のベースとの間には、ベース電
荷放電用のシ璽ットキ・バリア・ダイオードD、が接続
されている。A resistor R2°, R,o having a resistance value equal to 10 kilohms is connected in series between both anodes of D, and a base charge discharge is connected between the input terminal IN and the base of Q. A switch barrier diode D is connected to the switch.
抵抗R+I e RlOの共通接続点は充電用出力トラ
ンジスタとしてのPチャンネルMO8FETMp目のゲ
ートに接続され、M p、、の比W/Lは64/3に設
定されている。A common connection point of the resistors R+I e RIO is connected to the gate of the P-channel MO8FETM Mp as a charging output transistor, and the ratio W/L of M p, , is set to 64/3.
かかる、第22図のレベル変換器の伝播遅延時間および
その出力容量依存性が下記の通り確認された。The propagation delay time of the level converter shown in FIG. 22 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
t PHL (ただしC5=QpFの時)−2,44n
sectpt、H(ただしC5=OpFの時) ・・・
5.41 n5ecKHL
…1.0nsec/pFKLH−5,3n5ec/pF
さらに、第22図のレベル変換器201は、下記の理由
により希望の特性を得ることができる。t PHL (when C5=QpF) -2,44n
sectpt, H (when C5=OpF)...
5.41 n5ecKHL
...1.0 nsec/pFKLH-5,3n5ec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 22 can obtain desired characteristics for the following reason.
(1)シ8ットキ・バリア・ダイオードD、の順方向電
圧V、は0.35乃至0.41ボルトに設定され、PN
接合ダイオードDsの順方向電圧V、は0.75ボルト
に、トランジスタQ、のベース・エミッタ間電圧VBg
lは0.75ボルトであるため、トランジスタQ、がオ
ンとなるためのレベル変換器2010入カスレツジ、ホ
ールド電圧Vithは下記のように設定される。(1) The forward voltage V of the switch barrier diode D is set to 0.35 to 0.41 volts, and the PN
The forward voltage V of the junction diode Ds is 0.75 volts, and the base-emitter voltage VBg of the transistor Q is
Since l is 0.75 volts, the input voltage and hold voltage Vith of the level converter 2010 for turning on the transistor Q is set as follows.
Vith=−VFI +VF5 +Vagx=1.09
乃至1.15ボルト
(2)出力容量Csの放電を実行する出力トランジスタ
Q、は出力抵抗の小さなバイポー2・トランジスタによ
り構成されているため、スイッチング時間もしくは伝播
遅延時間およびその出力容量依存性を小さくすることが
できる。Vith=-VFI +VF5 +Vagx=1.09
to 1.15 volts (2) Since the output transistor Q, which discharges the output capacitance Cs, is composed of a bipolar 2 transistor with small output resistance, the switching time or propagation delay time and its dependence on the output capacitance can be reduced. can do.
(3)トランジスタQ、はクランプド・トランジスタで
あるため、その蓄積時間を小さくすることができる。(3) Since transistor Q is a clamped transistor, its storage time can be reduced.
第23図のレベル変換器201においては、Q++Q、
はクランプド・トランジスタrDlはレベルシフト用の
シ璽ットキ・バリア・ダイオードであり、抵抗R8゜+
RI4 * RlBはそれぞれ5キロオーム、20キ
ロオーム、8キロオームに設定されている。駆動トラン
ジスタQ、のコレクタ信号は電圧増@器としてのCMO
Sインバータを構成するPチャンネルMO8FET
Ml)+4とNチャン4ルMO8PET Mn+nの
両ゲートに印加され、両MO8PETのドレイン出力は
スイッチ用のPチャンネルMO8FET Mptoの
ゲートに印加される。M pI4 、 M nra z
M pINの6比W/Lはそれぞれ24/3.32/
3.64/3に設定されている。In the level converter 201 of FIG. 23, Q++Q,
The clamped transistor rDl is a shuttling barrier diode for level shifting, and the resistor R8゜+
RI4*RlB are set to 5 kilohms, 20 kilohms, and 8 kilohms, respectively. The collector signal of the drive transistor Q is the CMO as a voltage intensifier.
P-channel MO8FET that constitutes the S inverter
The drain output of both MO8PETs is applied to the gate of the P-channel MO8FET Mpto for switching. MpI4, Mnraz
The 6 ratio W/L of M pIN is 24/3.32/ respectively.
It is set to 3.64/3.
MOS PET Mptoのドレイン出力は充電用
出力トランジスタとしてのパイ−ポーラ・トランジスタ
Q、のベースに印加されている。The drain output of MOS PET Mpto is applied to the base of a bi-polar transistor Q, which serves as a charging output transistor.
かかる、第23図のレベル変換器の伝播遅延時間および
その出力容量依存性が下記の通り確認された。The propagation delay time of the level converter shown in FIG. 23 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
t PHL (ただしC5=−QpFの時) ・・・5
.07 n5ect PLH(ただしC5=OpFO時
)−5,Q 9 n5ecKHL
・・・0.4 n5ec/pFKLH=0.4
n5ec/pF
さらに、第23図のレベル変換器201は、下記理由に
より希望の特性を得ることができる。t PHL (However, when C5=-QpF)...5
.. 07 n5ect PLH (when C5=OpFO) -5, Q 9 n5ecKHL
...0.4 n5ec/pFKLH=0.4
n5ec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 23 can obtain desired characteristics for the following reason.
(11第14図の場合と同様に、レベル変換器2010
入カスレクシユホールド電圧Vithを1,09乃至1
.15ボルトに設定することができる。(11 As in the case of Fig. 14, the level converter 2010
Input frequency hold voltage Vith from 1.09 to 1
.. It can be set to 15 volts.
(2)第14図の場合と同様に、出力容iCsの充放電
におけるスイッチング動作速度もしくは伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性を小さくすることができる。(2) As in the case of FIG. 14, the switching operation speed or propagation delay time in charging and discharging the output capacitor iCs and its dependence on the output capacitance can be reduced.
(3) 第14図の場合と同様に、トランジスタQ+
+Q、の蓄積時間を小さくすることができる。(3) As in the case of Fig. 14, transistor Q+
+Q, the accumulation time can be reduced.
(4)駆動トランジスタQ、のコレクタ電位が上昇して
充電用出力トランジスタQ、がオフからオンにスイッチ
動作するに際し、CMOSイイバータM pea r
M 1114はQ2のコレクタ電位変化を増幅してQ3
のベースに伝達するばかりではなく、MOS FET
Mp14 、Mnnのゲート入力インビーダンスが
極めて大きいことによりQ、のコレクタからQ、のベー
スへの大きなベース電流の直接流入を禁止するため、出
力トランジスタQaのスイッチング速度を向上すること
ができる。(4) When the collector potential of the drive transistor Q rises and the charging output transistor Q switches from off to on, the CMOS converter M pear
M1114 amplifies the collector potential change of Q2 and
In addition to transmitting data to the base of the MOS FET
The extremely large gate input impedance of Mp14 and Mnn prevents a large base current from flowing directly from the collector of Q to the base of Q, thereby improving the switching speed of the output transistor Qa.
第24図のレベル変換器201は充電用出力トランジス
タQ1のベース電荷放電用の10キロオームの抵抗RI
sがQ、のベース・エミッタ間に接続されている点のみ
が第23図のものと相違し、かかる第24図のレベル変
換器201についても、その伝播遅延時間およびその出
力容量依存性が下記の通り確認された。The level converter 201 in FIG. 24 is a 10 kilohm resistor RI for discharging the base charge of the charging output transistor Q1.
The only difference from the level converter 201 in FIG. 23 is that s is connected between the base and emitter of Q, and the propagation delay time and output capacitance dependence of the level converter 201 in FIG. 24 are as follows. It was confirmed as follows.
tpHL(ただしC5=QpF’の時戸・6.2nse
ctphn(ただしC5=OpFの時片”4.9nse
cK)IL ”・0.4
nsec/pFKLH−=0.4nsec/pF
さらに、第24図のレベル変換器201は、第23図の
場合と同様な理由により希望の特性を得ることができる
。tpHL (however, C5 = QpF' Tokito 6.2nse
ctphn (however, C5=OpF time block "4.9nse"
cK)IL”・0.4
nsec/pFKLH-=0.4 nsec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 24 can obtain desired characteristics for the same reason as in the case of FIG. 23.
第、25図のレベル変換器201は、放電用出力トラン
ジスタQ1のベース電荷放電回路の抵抗R1゜が1.5
キロオームの抵抗R1゜、3キロオームの抵抗R,,、
クランプド・トランジスタQ6によす構成されたアクテ
ィブ・プルダウン回路により置換され、充電用出力トラ
ンジスタQ3のベース電荷を放電するためのシ嘗ットキ
・バリア・ダイオ−)’ カQ sのベースとQ、のコ
レクタとの間に接続されている点のみが第24図のもの
と相違し、かかる第25図についても、その伝播遅延時
間およびその出力容量依存性が下記の通り確認された。In the level converter 201 shown in FIG. 25, the resistance R1° of the base charge discharging circuit of the discharging output transistor Q1 is 1.5°.
Kilohm resistance R1゜, 3kohm resistance R,...
The base of the capacitor Q s and the base of the capacitor Q s are replaced by an active pull-down circuit configured by a clamped transistor Q6 and a Schottky barrier diode for discharging the base charge of the charging output transistor Q3. The only difference from the one in FIG. 24 is that it is connected to the collector, and the propagation delay time and its output capacitance dependence in FIG. 25 were confirmed as follows.
LpiiL(ただしC5=OpFの時)・−・5,6n
sectrLu(ただしC5=OpFの時) −1・5
.3 nsecKHL
IT−0,4nsec/pFKLH…0.4nsec
/pF
さらに、第25図のレベル変換器201は、第23図の
場合と同様な理由により希望の特性を得ることができる
。LpiiL (however, when C5=OpF)・-・5,6n
sectrLu (when C5=OpF) -1・5
.. 3 nsecKHL
IT-0,4nsec/pFKLH…0.4nsec
/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 25 can obtain desired characteristics for the same reason as in the case of FIG. 23.
第26図のレベル変換器201は、第25図のアクティ
ブ・プルダウン回路R,,、l(、、。sQa と同じ
アクティブ・プルダウン回路によって放電抵抗几、。が
置換されている点のみが第24図のものと相違し、かか
る第26図についても、その伝播遅延時間およびその出
力容量依存性が下記の通り確認された。The level converter 201 in FIG. 26 is the same as the active pull-down circuit R,,,l(,,.sQa) in FIG. Unlike the one shown in the figure, the propagation delay time and its dependence on the output capacitance were confirmed as follows in FIG. 26 as well.
t PHL (ただしC5=OpFの時)−・・8.6
2nsectpLH(ただしC5=OpFの時)・・・
4,7nsecKHL ・・
・0.4 n5ec/pFKLH中0.4 n5ec/
pF
さらに、第26図のレベル変換器201は、第23図の
場合と同様な理由により希望の特性を得ることができる
。t PHL (However, when C5=OpF) --- 8.6
2nsectpLH (when C5=OpF)...
4.7nsecKHL...
・0.4 n5ec/in pFKLH
pF Further, the level converter 201 in FIG. 26 can obtain desired characteristics for the same reason as in the case of FIG. 23.
第27図のレベル変換器201においては、バイポーラ
・トランジスタQt 、Q−、Qsはそれぞれ放電用出
力トランジスタ、駆動トランジスタ。In the level converter 201 of FIG. 27, bipolar transistors Qt, Q-, and Qs are discharge output transistors and drive transistors, respectively.
充電用出力トランジスタであり、D、、D、はそれぞれ
レベルシフト用のシ璽ットキ・バリア・ダイオード、P
N接合ダイオードであり、R,、、R,、。It is an output transistor for charging, and D, , and D are respectively switch barrier diodes for level shifting, and P.
It is an N-junction diode, R,,,R,,.
R2,、R□はそれぞれ20キロオーム、8キロオーム
、10キロオーム、10キロオームの抵抗であり、M
p、6 、 M n+6はそれぞれPチャンネルMO8
FET、NチャンネルMO8FE’rであり、両MDI
6 +Misの比W/Lはともに32/3と等しい値に
設定されている。R2, and R□ are resistances of 20 kilohms, 8 kilohms, 10 kilohms, and 10 kilohms, respectively, and M
p, 6, M n+6 are each P channel MO8
FET, N channel MO8FE'r, both MDI
The ratio W/L of 6 +Mis is both set to a value equal to 32/3.
特に、M I)Ill r M ml$ l Qt +
Qaが低出力抵抗の準CMOSインバータ型の増幅器
である点に特徴がある。In particular, M I) Ill r M ml$ l Qt +
Qa is characterized in that it is a quasi-CMOS inverter type amplifier with low output resistance.
かかる第27図のレベル変換器201の伝播遅延時間お
よびその出力容量依存性が下記の通り確認された。The propagation delay time of the level converter 201 shown in FIG. 27 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
tpuL(ただしC5=OpFの時)・・・5.48n
secLpLa(ただしC5=OpFの時)”5.23
nsecKHL ・・・0.3
7nsec/pFKLH・・・0.38nsec/pF
さらに、第27図のレベル変換器201は、下記理由に
より希望の特性を得ることができる。tpuL (when C5=OpF)...5.48n
secLpLa (when C5=OpF)"5.23
nsecKHL...0.3
7 nsec/pFKLH...0.38 nsec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 27 can obtain desired characteristics for the following reason.
(1)シ、ットヤ・バリア・ダイオードD、のj一方向
電圧V、は0.35乃至0.41ボルト、トランジスタ
Q、のベース・エミッタ間電圧VBE2は0.75ボル
ト、PN接合ダイオードD、の順方向電圧VF8は0.
75ボルトに設定されているため、トランジスタQ、の
オン・オフ動作に関するレベル変換器201の入力スレ
ッジ−ホールド電圧Vj thは下記のように設定され
る。(1) The unidirectional voltage V of the barrier diode D is 0.35 to 0.41 volts, the base-emitter voltage VBE2 of the transistor Q is 0.75 volts, the PN junction diode D, The forward voltage VF8 is 0.
Since it is set to 75 volts, the input threshold-hold voltage Vj th of the level converter 201 regarding the on/off operation of the transistor Q is set as follows.
VIth=−VF1+VBE2+VF8=1.09乃至
1.15ボルト
(2)出力容量Csの放電もしくは充電を実行する出力
トランジスタQ、、Q、は出力抵抗の小さなバイポーラ
・トランジスタにより構成されているため、スイッチン
グ動作速度もしくは伝播遅延時間およびその出力容量依
存性を小さくすることができる。VIth = -VF1 + VBE2 + VF8 = 1.09 to 1.15 volts (2) The output transistors Q, , Q, which discharge or charge the output capacitance Cs are composed of bipolar transistors with small output resistance, so switching operation is possible. The speed or propagation delay time and its dependence on output capacity can be reduced.
(3)Qt 、Qtはクランプド・トランジスタである
ため、その蓄積時間を小さくすることができる。(3) Since Qt and Qt are clamped transistors, their storage time can be reduced.
(4)駆動トランジスタQ、のコレクタ電位変化は準C
MOS(yバータMp+a l MnIe l Qs
+ Qtにより増幅されて出力に伝達されているため、
出力波形変化速度を向上することができる。(4) The collector potential change of the drive transistor Q is quasi-C
MOS(yverter Mp+a l MnIe l Qs
+ Since it is amplified by Qt and transmitted to the output,
The output waveform change speed can be improved.
第28図のレベル変換器201は、トランジスタQ、の
コレクタ負荷が抵抗も。ではなく、PN接合ダイオード
D、、 D、。と5キロオームの抵抗R0により構成さ
れている点のみが第27図のものと相違し、かかる第2
8図のレベル変換器の伝播遅延時間およびその出力容量
依存性が下記の通り確認された。In the level converter 201 of FIG. 28, the collector load of the transistor Q is also a resistor. rather than a PN junction diode D,, D,. It differs from the one in FIG. 27 only in that it is composed of a resistor R0 of 5 kilohms,
The propagation delay time of the level converter shown in Figure 8 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
t PHL (ただしC5=OpFO時)−・5,65
nsectpLH(ただしC5=OpFの時)・−・4
.16nsecKHL ・0.
42nSeC/pFKLH・・・0.37nsec/p
F
さらに、6第28図のレベル変換器201は、第27図
の場合と同様な理由により希望の特性を得ることができ
る。t PHL (However, when C5=OpFO) -・5,65
nsectpLH (when C5=OpF)・-・4
.. 16nsecKHL ・0.
42nSeC/pFKLH...0.37nsec/p
F Furthermore, the level converter 201 shown in FIG. 6 can obtain desired characteristics for the same reason as the case shown in FIG. 27.
第29図のレベル変換器201は、トランジスタQAを
確実にオフさせるためのPN接合ダイオードD、が接続
され、トランジスタQ、のペース電荷を放電させるため
のシ冒ットキ・バリア・ダイオードD、が接続されてい
る点のみが第23図のものと相違し、かかる第29図の
レベル変換器201についても、その伝播遅延時間およ
びその出力容量依存性が下記の通り確認された。The level converter 201 in FIG. 29 is connected to a PN junction diode D to ensure that the transistor QA is turned off, and a shield barrier diode D to discharge the pace charge of the transistor Q. The only difference from the level converter 201 shown in FIG. 23 is that the level converter 201 shown in FIG.
tpHL(ただしC5=OpFO時)”1.72nse
ctpLH(ただしC5=OpFの時)−・5.44n
secKHLl−10,32nsec/pF
K LH= 0.29 n5ec/ pFさらに、第2
9図のレベル変換器201は、第23図の場合と同様な
理由により希望の特性を得ることができる。tpHL (when C5=OpFO)"1.72nse
ctpLH (when C5=OpF) - 5.44n
secKHLl-10,32nsec/pF K LH= 0.29 n5ec/pF Furthermore, the second
The level converter 201 in FIG. 9 can obtain desired characteristics for the same reason as in the case of FIG. 23.
第30図のレベル変換器は、第29図において抵抗RI
4が25キロオームの抵抗R14と5キロオームの抵抗
R□とによって置換され、抵抗R1,が比W/Lが24
/3に設定されたPチャンネルMO8FET ME)
I?によって置換されている点のみが第29図のものと
相違している。Mp、、はQ、の能動負荷素子として動
作するため、増幅器Q@ # M p+yの電圧利得は
極めて大きな値となる。The level converter of FIG. 30 has a resistor RI in FIG.
4 is replaced by a resistor R14 of 25 kilohms and a resistor R□ of 5 kilohms, and the resistor R1 has a ratio W/L of 24
P-channel MO8FET ME set to /3)
I? It differs from the one in FIG. 29 only in that it is replaced by . Since Mp, , operates as an active load element of Q, the voltage gain of the amplifier Q@#Mp+y becomes an extremely large value.
かかる第30図についても、伝播遅延時間およびその出
力容量依存性が下記の通り確認された。Regarding FIG. 30 as well, the propagation delay time and its dependence on output capacitance were confirmed as follows.
t PHL (ただしC5=OpFの時)−・2.2n
sectpLu(ただしC5=OpFの時)−5,2n
secKHL ・・・0.4
n5ec/pFKLH…0.3 n5ec/pF
さらに、第30図のレベル変換器201は、第23図の
場合と同様な理由により希望の特性を得ることができる
。t PHL (However, when C5=OpF) -・2.2n
sectpLu (when C5=OpF) -5,2n
secKHL...0.4
n5ec/pFKLH...0.3 n5ec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 30 can obtain desired characteristics for the same reason as in the case of FIG. 23.
第31図のレベル変換器201においては、トランジス
タQ、、Q、はり2/ブト・トランジスタ+Qsは充電
用出カド2/ジスタlQ4はPNPエミッタ・7オロワ
・トランジスタ、DIはレベルシフト用のシ買ットキ・
バリア・ダイオード。In the level converter 201 in FIG. 31, transistors Q, , Q, beam 2/button transistor +Qs are charging output 2/transistor 1Q4 is a PNP emitter 7 lower transistor, and DI is a level shift transistor. Toki・
barrier diode.
D、はレベルシフト用のPN接合ダイオード、D。D is a PN junction diode for level shifting.
はトランジスタQ、を確実にオフさせるためのPN接合
ダイオード、D6は入力端子の負のノイズをクランプす
るためのシ曹ットキ・バリア・ダイオードである。抵抗
も。、 R,、、R,6はそれぞれ5キロオーム、8キ
ロオーム、20キロオームに設定されている。駆動トラ
ンジスタQ、のコレクタ信号は電圧増幅器としてのCM
OSインバータを構成するPチャンネルMO8PET
Mp+aとNチャンネ、tbMO8FET Mn、
4の両ゲートに印加され、両M08 FE’I’のドレ
イン出力はスイッチ用のPチャンネルMO8FET
Mp、。is a PN junction diode to ensure that the transistor Q is turned off, and D6 is a Schottky barrier diode to clamp negative noise at the input terminal. Resistance too. , R, , R, and 6 are set to 5 kilo ohms, 8 kilo ohms, and 20 kilo ohms, respectively. The collector signal of the drive transistor Q is CM as a voltage amplifier.
P-channel MO8PET that constitutes the OS inverter
Mp+a and N channel, tbMO8FET Mn,
The drain output of both M08 FE'I' is applied to both gates of MO8FET for switching.
Mp.
のゲートに印加される。M p14 r M nu +
M p+sの6比W/Lはそれぞれ24/3,32/
3,64/3に設定されている。MOS FB’r
Mp+sのドレイン出力は充電用出力トランジスタと
してのバイポーラ・トランジスタQ、のペースに印加さ
れている。is applied to the gate of M p14 r M nu +
The six ratios W/L of M p+s are 24/3 and 32/, respectively.
It is set to 3,64/3. MOS FB'r
The drain output of Mp+s is applied to the pace of a bipolar transistor Q, which serves as a charging output transistor.
かかる、第31図のレベル変換器201の伝播遅延時間
およびその出力容量依存性が下記の通り確認された。The propagation delay time of the level converter 201 shown in FIG. 31 and its output capacitance dependence were confirmed as follows.
t PHL (ただしC5=OpFの時) ・・・1.
94〜3.84 n5ectpx、ii(ただしC5=
OpFの時) ・・・4.64〜5.44 n5ecK
HL、 ・・・0.38 n5
ec/pFKLH・・・0.30nsec/pF
さらに、第31図のレベル変換器201は、下記理由に
より希望の特性を得ることができる。t PHL (However, when C5=OpF)...1.
94-3.84 n5ectpx, ii (however, C5=
OpF)...4.64~5.44 n5ecK
HL, ...0.38 n5
ec/pFKLH...0.30 nsec/pF Furthermore, the level converter 201 in FIG. 31 can obtain desired characteristics for the following reason.
(1)シ買ットキ・バリア・ダイオードD、の順方向電
圧VFt0.35乃至0.41ボルト、PN接合ダイオ
ードD、の順方向電圧VF2は約0.75ボルト、トラ
ンジスタQ、、Q、、Q、のペース・エミy タ間を圧
Vngx * Vngz * VBK4 ハ約0.75
ボルトであるため、トランジスタQ、、Q、がオンとな
る入力スレッジ1ホールド電圧vtthは下記のように
なる。(1) Forward voltage VFt of switching barrier diode D, 0.35 to 0.41 volts, forward voltage VF2 of PN junction diode D, approximately 0.75 volts, transistors Q, , Q, , Q The pressure between the pace and emitter of Vngx * Vngz * VBK4 is approximately 0.75
Since it is volt, the input sledge 1 hold voltage vtth at which transistors Q, , Q, are turned on is as follows.
Vjth=−VBx4+Vr*+Vag2+Vagt=
1.5ボルト
(2)出力容量Csの放電もしくは充電を実行する出力
トランジスタQ、、Q、は出力抵抗の小さなバイポーラ
・トランジスタにより構成されているため、スイッチン
グ動作速度もしくは伝播遅延時間およびその出力容量依
存性を小さくすることができる。Vjth=-VBx4+Vr*+Vag2+Vagt=
1.5 volts (2) The output transistors Q, , Q, which discharge or charge the output capacitance Cs, are composed of bipolar transistors with small output resistance, so the switching operation speed or propagation delay time and its output capacitance Dependency can be reduced.
(3)Q+ 、Qtはり2ンプド・トランジスタである
ため、その蓄積時間を小さくすることができる。(3) Since Q+ and Qt are double-amped transistors, their storage time can be reduced.
(4)駆動トランジスタQ、のコレクタ電位が上昇して
充電用バイポーラ出力トランジスタQ島がオフからオン
にスイッチ動作するに際し、CMOSインバータMp1
4 、 MnI4はQ、のコレクタ電位変化を増幅して
Q、のベースに伝達するばかりでハナク、MO8F E
T Mp142Mn++のゲート入力インピーダンス
が極めて大きいことによりQ、のコレクタからQ、のベ
ースへの大キナベース電流の直接流入を禁止するととも
に、Ml)tsの小さなオン抵抗を介してQ、のベース
にベース電流が供給されるため、出力トランジスタQ、
のスイッチング速度を向上することができる。第3図に
は、第14図、第19図、第22図、第33図のレベル
変換器の伝播遅延時間の出力容量依存性が一点鎖線によ
り示されており、第1図と第2図の伝播遅延時間のいず
れか一方の出力容量依存性が改善されていることが理解
できる。(4) When the collector potential of the driving transistor Q rises and the charging bipolar output transistor Q switches from off to on, the CMOS inverter Mp1
4. MnI4 just amplifies the change in the collector potential of Q and transmits it to the base of Q.
The extremely large gate input impedance of T Mp142Mn++ prohibits the direct flow of a large kina base current from the collector of Q to the base of Q, and the base current flows to the base of Q through the small on-resistance of Ml)ts. is supplied, so the output transistor Q,
switching speed can be improved. In FIG. 3, the dependence of the propagation delay time on the output capacitance of the level converters shown in FIGS. 14, 19, 22, and 33 is shown by a dashed line, and It can be seen that the dependence of either one of the propagation delay times on the output capacitance has been improved.
次に、第6図の出力バッファ22の複数の0MO8−T
TLvペル変換器221,222−22mについて説明
する。これらのレベル変換器221゜222・・・22
mの本質的特徴は下記の通りである。Next, a plurality of 0MO8-Ts of the output buffer 22 in FIG.
The TLv Pel converters 221, 222-22m will be explained. These level converters 221° 222...22
The essential characteristics of m are as follows.
以下余白
(1)各レベル変換器221.222・・・・・・22
mの入力スレッシュホールド電圧VithはCMOSロ
ーレベル出力電圧0.6ボルトのハイレベル出力電圧4
.4ボルトとの間に設定されている。Margin below (1) Each level converter 221.222...22
The input threshold voltage Vith of m is the high level output voltage 4 of the CMOS low level output voltage 0.6 volts.
.. It is set between 4 volts.
(2)その入力端子に供給される入力信号に応答して各
レベル変換器221.222・・・・・・22mの出力
負荷容量CXの放[を笑行する出力トランジスタハパイ
ボーラ・トランジスタによジ構成されている。(2) An output transistor Hapai Bora transistor which discharges the output load capacitance CX of each level converter 221, 222...22m in response to the input signal supplied to its input terminal. It is structured differently.
さらに、出力バッファ22のレベル変換6221.22
2・・・・・・22mの好ましい実施形態上の好適な特
徴は下記の通りである。Furthermore, the level conversion 6221.22 of the output buffer 22
The preferred features of the preferred embodiment of 2...22m are as follows.
(3)放電用出力トランジスタQ+oのベースを駆動す
る駆動トランジスタQi1のベースと内部論理ブロック
21の出力との間には高入力インピーダンス回路が接続
されている。(3) A high input impedance circuit is connected between the base of the drive transistor Qi1 that drives the base of the discharge output transistor Q+o and the output of the internal logic block 21.
(4)上記(3)の高入力インピーダンス回路は内部論
理ブロック21の複数の出力信号を論理処理する機能を
有する。(4) The high input impedance circuit in (3) above has a function of logically processing a plurality of output signals of the internal logic block 21.
(5) 放電用出力トランジスタQ、。と駆動トラン
ジスタQttとは、シックトキ・バリア・ダイオード付
きのクランプド・トランジスタにより構成されている。(5) Discharge output transistor Q. and the drive transistor Qtt are constituted by a clamped transistor with a thick barrier diode.
(6)出力負荷容量Cxを充電する出力トランジスタQ
11はバイポーラ・トランジスタにより構成されている
。(6) Output transistor Q that charges the output load capacitance Cx
Reference numeral 11 is composed of a bipolar transistor.
(力 制御信号に応答して放電用出力トランジスタQ、
。と充電用出力トランジスタQI!とを同時にオフする
ことにより出力端子OUT、をフローテインク状態に、
コントロールする機能を有する。(output transistor Q for discharging in response to a control signal,
. and charging output transistor QI! By turning off the output terminal OUT at the same time, the output terminal OUT becomes a floating state.
It has the function of controlling.
(8) レベル変換器221 、222−・・・22
mは、オープン・コレクタ出力形式となっている。(8) Level converters 221, 222-...22
m has an open collector output format.
第32図乃至第34図および第36図は、本発明の実施
例忙よる出力バッファ20のレベル変換器2210種々
の回路例を示し、これら全てのレベル変換器は上記(1
)および(2)の本質的特徴を有している。さらに、こ
れらのレベル変換器は上記(3)乃至(8)の好適な特
徴のうち少なくとも一個を有している。32 to 34 and 36 show various circuit examples of the level converter 2210 of the output buffer 20 according to the embodiment of the present invention, and all of these level converters are shown in (1) above.
) and (2). Furthermore, these level converters have at least one of the preferred features (3) to (8) above.
第32図のレベル変換器221において、QI0は出力
負荷容it Cxを放電する之めの出力トランジスタ+
Q++はQ、。を駆動するための駆動トランジスタ+Q
uは出力負荷容量Cxを充電する念めの出力トランジス
タpQtsはQttのコレクタ信号変化をQI!のペー
スに伝達するための電流増幅トランジスタs Rso
t Rs+ t Ql4はQCsのべ・−スミ荷を放電
するためのアクティブ・プルダウン回路。In the level converter 221 of FIG. 32, QI0 is the output transistor + for discharging the output load capacitance it Cx.
Q++ is Q. Drive transistor +Q to drive
u is a precautionary output transistor pQts that charges the output load capacitance Cx. QI! Current amplifying transistor s Rso for transmitting the pace of
tRs+tQl4 is an active pull-down circuit for discharging the base charge of QCs.
Q 、* ’riマルチ・エミ、り・トランジスタ、R
oはQllのコレクタ抵抗、RljはQl!のペース電
荷を放電させるための抵抗、DI。はQl、のペース電
荷を放電させるためのシ四ットキ・バリア・ダイオード
、 Rs4はQtt + Qtsのコレクタ電流を制限
するための抵抗、R8,はQssのペース抵抗である。Q, *'ri multi-emi, ri-transistor, R
o is the collector resistance of Qll, Rlj is Ql! A resistor for discharging the pace charge, DI. is a Schittky barrier diode for discharging the pace charge of Ql, Rs4 is a resistor for limiting the collector current of Qtt + Qts, and R8 is a pace resistor of Qss.
さらに、内部論理ブロック21のPチャンネルMO8F
ET M、、M、とNチャンネルMO8FETM、、M
、 とによMl成された0MO8−NANDゲート21
1の出力はマルチ・エミッタ・トランジスタQrsの第
1エミツタ忙印加され、0MO8−NANDゲート21
2の出力はQCsの第2エミツタに印加され、0MO8
−NANDゲ−)213の出力はQssの第3エミツタ
に印加されている。従って1.レベル変換器221はレ
ベル変換機能を有するだけでなく、3人力NANDゲー
トとしての論理処理機能を有する。Furthermore, P channel MO8F of internal logic block 21
ET M,,M, and N-channel MO8FETM,,M
, 0MO8-NAND gate 21 made by Ml
The output of 1 is applied to the first emitter of multi-emitter transistor Qrs, and the output of 0MO8-NAND gate 21
The output of 0 MO8 is applied to the second emitter of the QCs.
The output of the -NAND gate) 213 is applied to the third emitter of Qss. Therefore 1. The level converter 221 not only has a level conversion function but also a logic processing function as a three-man NAND gate.
さらに、第32図のレベル変換器221は、下記の理由
により希望の特性を得ることかで・きる。Furthermore, the level converter 221 of FIG. 32 can obtain desired characteristics for the following reasons.
(1) )ランジスタQ t sのペース・エミッタ
間電圧VBE15は約0.75ボルト、Q□のペース・
コレクタ間の電圧VBCは約0.55ボルト、トランジ
スタQ、。eQuのペース・エミッタ間電圧V B z
tZ 。(1)) The pace-emitter voltage VBE15 of transistor Qts is approximately 0.75 volts, and the pace-emitter voltage VBE15 of transistor Q
The voltage across the collector, VBC, is approximately 0.55 volts, transistor Q. eQu pace-emitter voltage V B z
tZ.
VBE、11はそれぞれ約0.75ボルトであるため、
レベル変換器221の入力スレッシュホールド電圧vt
thは下記のように設定される。Since VBE, 11 are about 0.75 volts each,
Input threshold voltage vt of level converter 221
th is set as follows.
Vi th =−Vents +VBC111+VBE
11 +Vngt。Vi th =-Vents +VBC111+VBE
11 +Vngt.
=−0,75+O15!5+0.75+0.75=1.
3ボルト
(2)レベル変換器221の出力負荷容量Cxの放電も
しくは充電を実行する出力トランジスタQto+Q1f
fiは出力抵抗の小さなバイポーラ・トランジスタによ
V構成されているため、スイッチング動作速度もしくは
伝播遅延時間およびその出力容量依存性を小さくするこ
とができる。=-0,75+O15!5+0.75+0.75=1.
Output transistor Qto+Q1f that discharges or charges the output load capacitance Cx of the 3 volt (2) level converter 221
Since fi is constituted by a bipolar transistor with a small output resistance, the switching operation speed or propagation delay time and its dependence on output capacitance can be reduced.
(3)トランジスタQ+o r Qtt + QCs
+ Ql4 * QCsはクランプド・トランジスタで
あるため、その蓄積時間を小さくすることができる。(3) Transistor Q+or Qtt + QCs
+Ql4* Since QCs is a clamped transistor, its storage time can be reduced.
(4) マルチ・エミッタ・トランジスタQCsは論
理処理機能を有しているので、マスタースライス方式又
はゲートアレイ方式の論理用半導体集積回路装置ICの
設計自由度が向上する。(4) Since the multi-emitter transistor QCs has a logic processing function, the degree of freedom in designing a master slice type or gate array type logic semiconductor integrated circuit device IC is improved.
しかしながら、かかる第32図のレベル変換器221に
おイテは、0MO8−NANDゲート211の出力が口
゛−レベルの場合には抵抗Rss 4 QCsのペース
・エミッタ接合を介して電源電圧VCCから0MO8−
NANDゲート211の出力に0.4ミリアンペアとい
う大きな電流が常に流れこむため、0MO8−NAND
ゲート211のNチャンネルMO8FETM、、M4の
比W/Lを100/3と大きな値としてオン抵抗ROM
を小さな値としなければならない。これは集積回路装置
ICの集積密度の低下をも次らすばかりでなく、両MO
8FETM、、M4のゲート容量も増大するなめ、0M
O8−NANDゲート211のスイッチング速度が低下
するという問題が本発明者の検討により明らかとされた
。However, when the output of the 0MO8-NAND gate 211 is at the low level, the level converter 221 of FIG.
Since a large current of 0.4 milliamps always flows into the output of the NAND gate 211, 0MO8-NAND
The on-resistance ROM is set by setting the ratio W/L of N-channel MO8FETM, M4 of the gate 211 to a large value of 100/3.
must be a small value. This not only leads to a decrease in the integration density of the integrated circuit device IC, but also
8FETM, 0M because the gate capacitance of M4 also increases.
The inventor's study revealed that the switching speed of the O8-NAND gate 211 decreases.
第33図は、上記問題を解決する之めに開発されたレベ
ル変換器221の回路図を示し、・第32図のマルチ・
エミッタ・トランジスタQI6は下記に説明する高入力
インピーダンス回路によって置換されている。FIG. 33 shows a circuit diagram of a level converter 221 developed to solve the above problem.
Emitter transistor QI6 has been replaced by a high input impedance circuit described below.
す々わち、第33図においてかかる高入力インピーダン
ス回路はPNP入力入力トランジスタウ4.、、NPN
エミッタ・フォロワ・トランジスタQ+a+シ曹ットキ
・バリア・ダイオードDIt e DIt 。In other words, such a high input impedance circuit in FIG. 33 consists of a PNP input transistor U4. ,,NPN
Emitter follower transistor Q+a+Silicon barrier diode DIt e DIt.
抵抗R,,,R□、R1−によって構成されている。It is composed of resistors R, , R□, and R1-.
さらにレベル変換器221は、PNP)ランジスタQ、
、、NPN)ランジスタQto−PN接合ダイオードD
、、、’抵抗R,,によって構成されるとともに出力端
子0UT1を70−ティング状態に制御する九めの制御
回路を含む。Further, the level converter 221 includes a PNP) transistor Q,
,,NPN) transistor Qto-PN junction diode D
, , 'Resistors R, , and includes a ninth control circuit for controlling the output terminal 0UT1 to the 70-Ting state.
この制御回路のPNP)ランジスタQ、。のベースは、
内部論理ブロック21内のPチャンネルM’ 08FE
TM、とNチャンネルMO8F’ETM。PNP) transistor Q of this control circuit. The base of
P channel M'08FE in internal logic block 21
TM, and N-channel MO8F'ETM.
とくよって構成された0MO8−NANDゲート21!
のイネーブル信号ENによって駆動される。0MO8-NAND gate 21 constructed by special arrangement!
It is driven by the enable signal EN of.
尚、かかる0MO8−NANDゲート211の入力釦は
反転イネーブル信号ENが印加されている。Note that an inverted enable signal EN is applied to the input button of the 0MO8-NAND gate 211.
さらに、この制御回路がレベル変換器221に付加され
たために、上述の高入力インピーダンス回路にさらrc
PNP入力トラ入力トランジスタン璽ットキ・バリア・
ダイオードI)+sとが付加されている。Furthermore, since this control circuit is added to the level converter 221, the rc
PNP input transistor input transistor barrier
A diode I)+s is added.
従って、イネーブル信号ENがローレベルとなるとレベ
ル変換器221のトランジスタQ1゜#QlllQB
p Qtsが同時にオフになるため、その出力端子OU
’l’、はフローティング状態となる。Therefore, when the enable signal EN becomes low level, the transistor Q1゜#QllllQB of the level converter 221
Since p Qts is turned off at the same time, its output terminal OU
'l' is in a floating state.
一方、イネーブル信号ENがハイレベルとなると、レベ
ル変換器221は2人力NANDゲートとしては論理処
理機能も同様に有しているため、集積回路装置ICの設
計自由度が向上する。On the other hand, when the enable signal EN becomes high level, the level converter 221 also has a logic processing function as a two-man NAND gate, so the degree of freedom in designing the integrated circuit device IC is improved.
さらに1シ璽ツトキ・バリア・ダイオードD111D、
、 、 D、、+7)791方no’を圧Vro、 v
F121 VF13 ハ0.35乃至0.41ボルト
、PNP入カ入力ンジスl Ql? + QCs t
Qt。のベース・エミッタ間電圧VBIC17参VBi
18 m VBKI9は約0.75ボルト、NPN)?
ンジスタQ、。+ Qls + QCsのベース・エミ
ッタ間電圧VBEIOe VlgZl 1 VaguF
i約0..75ボルトであるため、例えばPNP トラ
ンジスタQl?のベースに印加されるCMOI9 、N
ANDゲート211の出力電圧に関してトランジスタQ
1゜、Q、。Furthermore, one block barrier diode D111D,
, , D, , +7) 791 direction no' is pressure Vro, v
F121 VF13 0.35 to 0.41 volts, PNP input input Ql? + QCs t
Qt. Base-emitter voltage VBIC17 reference VBi
18 m VBKI9 is approximately 0.75 volts (NPN)?
Njista Q. + Qls + Base-emitter voltage of QCs VBEIOe VlgZl 1 VaguF
i about 0. .. Since it is 75 volts, for example, a PNP transistor Ql? The CMOI applied to the base of 9, N
Regarding the output voltage of AND gate 211, transistor Q
1°, Q,.
がオンとなる入力スレッシュホールド電圧Vi thは
下記のようになる。The input threshold voltage Vi th at which V is turned on is as follows.
Vi th = −VBK17 +Vagta +Va
g11 +Vagt。Vi th = −VBK17 +Vagta +Va
g11 +Vagt.
=1.5ボルト
さらに、出力負荷容量Cxの放電もしくは充電を実行す
る出力トランジスタQ、。*Qttは出力抵抗の小さな
バイポーラ・トランジスタにより構成されているため、
スイッチング速度もしくは伝播遅延時間およびその出力
容量依存性を小さくすることができる。また、トランジ
スタQ、。# Qll #Qll e Ql4 s Q
l。はクランプド・トランジスタであるため、その遅延
時間を小さくすることができる。= 1.5 volts. Additionally, an output transistor Q, which performs discharging or charging of the output load capacitance Cx. *Qtt is composed of a bipolar transistor with small output resistance, so
Switching speed or propagation delay time and its dependence on output capacitance can be reduced. Also, transistor Q. #Qll #Qll e Ql4 s Q
l. Since it is a clamped transistor, its delay time can be reduced.
しかしながら、第33図のレベル変換器221において
も同様に、0MO8・NANDゲート211の出力がロ
ーレベルの場合に、PNP入力入力ンジスタQ0のベー
スから無視でき々い電流がこのゲート211の出力に流
れ込むため、上述の問題が完全には解決できないことが
本発明者の検討により明らかとされた。However, in the level converter 221 of FIG. 33 as well, when the output of the 0MO8 NAND gate 211 is at a low level, a negligible current flows from the base of the PNP input input transistor Q0 to the output of this gate 211. Therefore, the inventor's studies have revealed that the above-mentioned problem cannot be completely solved.
第34図はかかる問題をほぼ完全に解決するなめに最終
的に解決されたレベル変換器211t−示し、fJ、3
2図のマルチ・エミッタ・トランジスタQlは下記に説
明するようにMO8FETKよって構成された高入力イ
ンピーダンス回路によって置換されている。FIG. 34 shows a level converter 211t, fJ, 3, which is finally solved to almost completely solve this problem.
The multi-emitter transistor Ql in Figure 2 has been replaced by a high input impedance circuit constructed from MO8FETKs as explained below.
すなわち、第34図においてかかる高入力インピーダン
ス回路FiNチャンネルMO8FETM11Ms* −
Mxs −P Ni1合ダイオードD0によりて構成さ
れている。M、1.Ml、、Mlのドレイン・ソース径
路は並列接続され、各ゲートは内部論理プロ、り21の
0M08−NANDゲート211,212゜213にそ
れぞれ接続され、またこれらのドレイン・ソース径路に
はPN接合ダイオードD9が直列に接続されている。That is, in FIG. 34, such a high input impedance circuit FiN channel MO8FETM11Ms* −
It is composed of a Mxs-P Ni1 combination diode D0. M, 1. The drain-source paths of Ml, , Ml are connected in parallel, and each gate is connected to the internal logic processor 0M08-NAND gate 211, 212゜213, respectively, and a PN junction diode is connected to these drain-source paths. D9 are connected in series.
ま次、抵抗R3o、R,,,几m! + Rml +
R!4 *几、、は、それぞれ2キロオーム、4キロオ
ーム、10キロオーム、4キロオーム、50〜75オー
ム、16キロオームに設定されている。トランジスタQ
1゜。Maji, resistance R3o, R,,, 几m! + Rml +
R! 4 *几, , are set to 2 kilo ohms, 4 kilo ohms, 10 kilo ohms, 4 kilo ohms, 50 to 75 ohms, and 16 kilo ohms, respectively. transistor Q
1°.
QII + Qts r Ql4の各エミッタ面積は、
それぞれ、672pn、132pmI、363μrn”
、187μm”。The area of each emitter of QII + Qts r Ql4 is
672pn, 132pmI, 363μrn” respectively.
, 187 μm”.
242μrrr&c設定されている。242μrrr&c is set.
さらに、かかるレベル変換器221においてはその論理
処理機能をさらに向上するため、駆動トランジスタQ1
1と同一エミッタ面積を有する第2駆動トランジスタQ
、。がQIIと並列忙接続され、上記高入力インピーダ
ンス回路と同様にNチャンネルMO8FETM、4.M
、、、M、、、PN接合ダイオードD1.、抵抗几31
によシ構成された第2高入力インピーダンス回路を構成
し、このレベル変換器221を6人カコンプレックス・
ゲート回路としての論理処理機能を有している。Furthermore, in order to further improve the logic processing function of the level converter 221, the drive transistor Q1
a second drive transistor Q having the same emitter area as 1;
,. are connected in parallel with the QII, and like the high input impedance circuit above, an N-channel MO8FETM, 4. M
, ,M, , PN junction diode D1. , resistance 31
A second high input impedance circuit is constructed, and this level converter 221 is connected to a six-person complex.
It has a logic processing function as a gate circuit.
さらに、このレベル変換器221には、内部論理ブロッ
ク21からローレベルのイネーブル信号ENが供給され
た場合に、その出力端子OUT。Furthermore, when the level converter 221 is supplied with a low-level enable signal EN from the internal logic block 21, its output terminal OUT.
をフローティング状態に制御するための制御回路が同様
忙付加されている。この制御回路は、NチャンネルMO
8PETM、、 トランジスタQ□。A control circuit for controlling the floating state is also added. This control circuit is an N-channel MO
8PETM,, Transistor Q□.
Qtt e Q!s e抵抗R4゜、 R,、、R,、
、R,、、シ田ットキ・バリア・ダイオードDIll
+ D I4 + DIS rDl、によりて構成され
ている。Qtte Q! s e resistance R4゜, R,,,R,,
, R, , Shitatki Barrier Diode DIll
+ DI4 + DIS rDl.
さらに、第34図のレベル変換器221においては、6
つのMO8FETM、、・旧・・M H6の各ゲートに
おける入力スレッシュホールドll圧’icMOSロー
レベル出力電圧0.6ボルトとCMOSハイレベル出力
電圧4.4ボルトとの間の中間値2.5ボルトに設定す
る九め、M□・・・・・・M16の比W/Lは下記の如
く設定されている。尚、この時、M、、・・・・・・M
、。のしきい値電圧VTHは約0.75ボルトに設定さ
れ、PN接合ダイオードDI4の順方向電圧VF14は
0.75ポル)K設定され、またM、・・・・・・M、
60チヤンネル・コンダクタンスβ。は60X10−’
[1/オームコに設定されている。Furthermore, in the level converter 221 of FIG.
The input threshold voltage at each gate of the MO8FETM, old... MH6, is set to an intermediate value of 2.5 volts between the icMOS low level output voltage of 0.6 volts and the CMOS high level output voltage of 4.4 volts. The ratio W/L of the ninth setting, M□...M16, is set as follows. Furthermore, at this time, M......M
,. The threshold voltage VTH of the PN junction diode DI4 is set to approximately 0.75 volts, the forward voltage VF14 of the PN junction diode DI4 is set to 0.75 pol)K, and the
60 channel conductance β. is 60X10-'
[1/It is set to Ohmco.
MO8FETM、1のみがオンしている場合を考え、そ
のゲート電圧VX、ゲート・ンース間電圧VG8+ドレ
イン電流より、ドレイン電圧Vy等について計算する。Consider the case where only MO8FETM,1 is on, and calculate the drain voltage Vy, etc. from its gate voltage VX, gate-to-source voltage VG8+drain current.
尚、この時M、は飽和領域にバイアスされているものと
考える。It is assumed that M is biased in the saturated region at this time.
Vx = V as + VFI a
”・(1)VY””VCCass ’ ID
(1)式と(2)式より、
・・・(3)
ところで、Vxが上昇することによりVyが低下し、ト
ランジスタQ+o * Qs+がオフとなることに対応
するVXが入力スレッシュホールド電圧として考えられ
る。Vx = V as + VFI a
``・(1)VY''''VCCass' ID From formulas (1) and (2), ...(3) By the way, as Vx increases, Vy decreases and transistor Q+o*Qs+ turns off. VX corresponding to is considered as the input threshold voltage.
トランジスタQ、。+QIlがオフとなるドレイン電圧
VyFi、下記のように求められる。Transistor Q. The drain voltage VyFi at which +QIl is turned off is determined as follows.
V y ”” V B E 11 + V B g 1
0(3)式と(5)式とから、
・・・(5)
(4)式と(6)式より、
L R,、βo (VX VFI4−V
TH)”・・・(力
Vcc2>f 5 ホルト* VBEII (!: V
BEIOトカ0.75ボルト、R8,が16キロオーム
、I0が60 X 10−’[1/オームコ、Vxが2
.5ボルトl VFI4が0175ボルト*VTHが0
゜75ボルトの条件を上記(方式に入れると、
W 5−0.75−0.75 2X10’
IL 16X10” 60 (2,
5−0,75−0,75)”960
1”
=−xio”
=7.29−−
かくして、M、、・・・・・・M8.の比W/Lは22
/3Ilc設定することにより、レベル変換器221の
入力スレッシュホールド電圧を2.5ボルトに設定でき
る。V y ”” V B E 11 + V B g 1
0 From equations (3) and (5), ... (5) From equations (4) and (6), L R,, βo (VX VFI4-V
TH)”...(Force Vcc2>f 5 Holt* VBEII (!: V
BEIO voltage 0.75 volts, R8, 16 kilo ohms, I0 60 x 10-' [1/ohmco, Vx 2
.. 5 volts VFI4 is 0175 volts * VTH is 0
If we put the condition of 75 volts into the above (method), W 5-0.75-0.75 2X10'
IL 16X10” 60 (2,
5-0,75-0,75)”960
1"=-xio" =7.29-- Thus, M,...M8. The ratio W/L is 22
By setting /3Ilc, the input threshold voltage of the level converter 221 can be set to 2.5 volts.
以上の構成を有する第34図の実施例においては、下記
の伝播遅延時間およびその出力容量依存性を有すること
が本発明者によシ確認された。The inventor has confirmed that the embodiment shown in FIG. 34 having the above configuration has the following propagation delay time and its output capacitance dependence.
tpHL(ただしC5=OpFの時) −−8,8n5
ectpLH(ただしC5=OpF’の時) = −7
,8n5ecKHL = O: H
n5ec / pFKLH= 0;01 n5ec /
pF第5図には、第34図の実施例のレベル変換器の
伝播遅延時間の出力負荷容量依存性が一点鎖線により示
されており、第1と第2の伝播遅延時間tPHL 、
(PLHのそれぞれの出力容量依存性KHL。tpHL (when C5=OpF) --8,8n5
ectpLH (when C5=OpF') = -7
,8n5ecKHL=O:H
n5ec/pFKLH=0;01 n5ec/
pF In FIG. 5, the output load capacitance dependence of the propagation delay time of the level converter of the embodiment of FIG. 34 is shown by a dashed line, and the first and second propagation delay times tPHL,
(Each output capacitance dependence KHL of PLH.
KLHが改善されていることが理解できる。It can be seen that KLH has been improved.
また、第34図のレベル変換器221は、下記の理由に
より希望の特性を得ることができる。Further, the level converter 221 shown in FIG. 34 can obtain desired characteristics for the following reason.
(1) 上述し九如く、トランジスタQ1o+Q+t
のベース・エミッタ間電圧■B E 10 r VB
E 11 K関し1電源電圧Vcc+抵抗几、、、MO
8FETM、、−M、。(1) As described above, transistor Q1o+Q+t
Base-emitter voltage of B E 10 r VB
E 11 K 1 power supply voltage Vcc + resistance ⇠, MO
8FETM, -M,.
のチャンネル・コンダクタンスβ。およびしきい値電圧
VTR+ダイオードDI4の順方向電圧VP14に対応
して、MO8FETM、、・・・MI、の比W/Lを設
定することにより、レベル変換器221の入力スレッシ
ェホールド電圧を0.6ボルトと4.4ボルトの間の2
.5ボルトに設定することができる。channel conductance β. By setting the ratio W/L of MO8FETM, . 2 between 6 volts and 4.4 volts
.. It can be set to 5 volts.
(2)出力負荷容量Cxを放電と充電を実行する出力ト
ランジスタQ、。、Q、1は出力抵抗の小さなバイポー
ラ・トランジスタにより構成されているため、スイッチ
ング動作速度もしくは伝播遅延時間およびその出力容量
依存性を小さくすることかできる。(2) An output transistor Q, which discharges and charges the output load capacitance Cx. , Q,1 are constructed of bipolar transistors with small output resistance, so that the switching operation speed or propagation delay time and its dependence on output capacitance can be reduced.
(3)駆動トランジスタQ1mのベースと内部論理ブロ
ック21の出力との間にはMO113FETM、1によ
#〕す1構成された高入力インピーダンス回路が接続さ
れているため、M08FE’I”M、、のゲートから内
部論理ブロック21へ0MO8−NANDゲーノ
ト211の出力に流入する電流を無視できるレベルまで
低減することができ、0MO8−NANDゲート211
のNチャンネルMO8FETの比W/Lの著しい増大を
防止することができる。(3) Since a high input impedance circuit configured with MO113FETM,1 is connected between the base of the drive transistor Q1m and the output of the internal logic block 21, The current flowing into the output of the 0MO8-NAND gate 211 from the gate of the 0MO8-NAND gate 211 to the internal logic block 21 can be reduced to a negligible level.
A significant increase in the ratio W/L of the N-channel MO8FET can be prevented.
(4)高入力インピーダンス回路のMO8FETM、、
。(4) MO8FETM high input impedance circuit,
.
Ml、、M、sは3人力OR論理を実行するため、レベ
ル変換器221の論理処理機能が向上する。Since Ml, , M, and s perform three-man OR logic, the logic processing function of the level converter 221 is improved.
(5)2つの駆動トランジスタ’;L+ e Qt。も
AND論理を実行する次め、レベル変換器221の論理
処理機能がさらに向上する。(5) Two drive transistors'; L+ e Qt. If the level converter 221 also performs AND logic, the logic processing capability of the level converter 221 is further improved.
(6)トランジスタQIa r Qu t Qu p
Qt4 + Qt。(6) Transistor QIa r Qu t Qu p
Qt4 + Qt.
はクランプド・トランジスタであるため、その蓄積時間
を小さくすることができる。Since it is a clamped transistor, its storage time can be reduced.
(7)イネーブル信号ENiローレベルとすることによ
りレベル変換器221の出力トランジスタQ+o+QI
tが同時にオフとなって出力端子0TJT、がフローテ
ィング状態となり、この出力端子OUT。(7) By setting the enable signal ENi to low level, the output transistor Q+o+QI of the level converter 221
t is turned off at the same time, the output terminal 0TJT becomes a floating state, and this output terminal OUT.
と他の図示しない論理回路の出力端子とを接続した並列
運転に際し、この出力端子OUT、の信号することがで
きる。During parallel operation in which the output terminal and the output terminal of another logic circuit (not shown) are connected, a signal can be output from this output terminal OUT.
第36図は本発明の他の実施例によるレベル変換器22
1の回路例を示し、その出力端子0LJT。FIG. 36 shows a level converter 22 according to another embodiment of the invention.
An example of circuit No. 1 is shown below, and its output terminal 0LJT.
はオープン・コレクタ出力形の他のTTLレベル論理論
理用半導体集積回路装置IC用力端子と共通接続され、
この共通接続点は2キロオー・ムの負荷抵抗R1,oo
を介して5ボルトの電源電圧Vccに接続されている。is commonly connected to other open collector output type semiconductor integrated circuit device IC power terminals for TTL level logic,
This common connection point is a 2 kilohm load resistor R1,oo
It is connected to a 5 volt power supply voltage Vcc via a power supply voltage Vcc of 5 volts.
オープン・コレクタ出力形のT ’1’ Lレベル回路
装置IC’は、特に限定されないが、ショットキ・バリ
ア・ダイオードD、、D、、D、、マルチ・エミッタ・
トランジスタQao+クラングド・トランジスタQas
乃至Q、4.抵抗R4゜乃至R44,PN接合ダイオー
ドD4により構成されている。しかし、出力トランジス
タQ4.のコレクタn 、f −7’ y・コレクタ出
力として出力端子としての43番端子に接続されるー、
方、回路装置IC/の内部においてはいかなる回路素子
も電源電圧Vccと出力トランジスタQnsのコレクタ
との間に接続されていない。The open collector output type T'1' L level circuit device IC' includes, but is not particularly limited to, Schottky barrier diodes D, D, D, multi-emitter
Transistor Qao + Cranked transistor Qas
to Q, 4. It is composed of resistors R4° to R44 and a PN junction diode D4. However, output transistor Q4. Collector n, f −7' y is connected to terminal 43 as output terminal as collector output.
On the other hand, inside the circuit device IC/, no circuit element is connected between the power supply voltage Vcc and the collector of the output transistor Qns.
第36図のレベル変換器221においても、回路装置I
Cの内部においていかなる回路素子も電源電圧Vccと
出力トランジスタQ、。のコレクタとの間に接続されて
いない点を除けば、第34図のレベル変換器221と全
く同様に形成されている。In the level converter 221 of FIG. 36, the circuit device I
Any circuit elements inside C include the power supply voltage Vcc and the output transistor Q. The level converter 221 is formed exactly the same as the level converter 221 shown in FIG. 34, except that it is not connected to the collector of the level converter 221 of FIG.
かくして、回路装置ICの出力端子と回路装置IC’の
出力端子とは、いわゆるワイヤード・OR回路の形態に
接続されている。また、イネーブル信号ENをローレベ
ルとすることによりレベル変換器221の出力トランジ
スタQ+oを強制的にオフせしめ、出力端子OUT、の
レベルを内部論理ブロック21の出力と無関係にするこ
とができる。Thus, the output terminal of the circuit device IC and the output terminal of the circuit device IC' are connected in the form of a so-called wired OR circuit. Further, by setting the enable signal EN to a low level, the output transistor Q+o of the level converter 221 is forcibly turned off, and the level of the output terminal OUT can be made independent of the output of the internal logic block 21.
第37図は、本発明の実施例による論理用半導体集積回
路装置ICの半導体チップ表面における各回路ブロック
のレイアウトを示している。FIG. 37 shows the layout of each circuit block on the surface of the semiconductor chip of the logic semiconductor integrated circuit device IC according to the embodiment of the present invention.
半導体チップ300の中央部(破線!。に囲まれた領域
)Kは0M08回路(純CMOS回路、又は準CMOS
回路)によって構成された内部論理ブロック21が配線
され、半導体チップ300の上辺部(破線l、によって
囲まれ次領域)には第31図の入力レベル変換器(内部
が斜線を施された三角形で示す)が複数個さら九第34
図の出力レベル変換器(内部が白の三角形で示す)が複
数個それぞれ交互に配置され、同様に半導体チップ30
0の右辺部(破線ltによって囲まれた領域)、下辺部
(破Hisによって囲まれ之領域へ左辺部(破i/4に
よって囲まれた領域)にはそれぞれ第31図の入力レベ
ル変換器が複数個さらに934図の出力レベル変換器が
複数個交互に配置されている。The central part (area surrounded by broken lines!) of the semiconductor chip 300 K is a 0M08 circuit (pure CMOS circuit or quasi-CMOS circuit).
An internal logic block 21 configured by a circuit) is wired, and an input level converter (inside a triangle with diagonal lines) shown in FIG. (shown) is 9th 34th
A plurality of output level converters shown in the figure (indicated by white triangles) are arranged alternately, and the semiconductor chip 30 is similarly arranged.
The input level converter shown in FIG. 31 is located on the right side of 0 (the area surrounded by the broken line lt), the bottom side (the area surrounded by the broken His), and the left side (the area surrounded by the broken i/4). Further, a plurality of output level converters shown in FIG. 934 are arranged alternately.
上辺部!、の上KFi人カシカレベル変換器数に対応し
た個数の入力用ポンディングパッド(来い実線の四角形
で示す)と出力レベル変換器の個数に対応した個数の出
力用ポンディングパッド(#lい実線の四角形で示す)
とが配置され、各入力レベル変換器の入力部は各入力用
ポンディングパッドと対面し、各入力レベル変換器の出
力部は内部論理ブロック21と対面し、各出力レベル変
換器の入力部は内部論理ブロック21と対面し、各出力
レベル変換器の出力部は各出力用ボンディングバットと
対面している。Upper part! , the number of input bonding pads corresponding to the number of level converters (indicated by solid line rectangles) and the number of output bonding pads corresponding to the number of output level converters (indicated by solid line rectangles). (represented by a square)
are arranged, the input part of each input level converter faces each input bonding pad, the output part of each input level converter faces the internal logic block 21, and the input part of each output level converter faces each input bonding pad. Facing the internal logic block 21, the output section of each output level converter faces each output bonding butt.
右辺Mltの右の複数の入力用ポンディングパッドと複
数の出力用ポンディングパッド、下辺部l、の下の複数
の入力用ポンディングパッドと複数の出力用ポンディン
グパッド、左辺部!、の左の複数の入力用ポンディング
パッドと複数の出力用ポンディングパッドは、上辺部!
、の場合と同様に配置されている。A plurality of input bonding pads and a plurality of output bonding pads on the right side of the right side Mlt, a plurality of input bonding pads and a plurality of output bonding pads under the lower side l, the left side! , the multiple input pads and multiple output pads on the left are on the top!
, are arranged in the same way as in .
右辺部1tp下辺部13r 左辺部14内の入力レベ
ル変換器の入・出力部の方位と出力レベル変換器の入・
出力部の方位とはそれぞれ、上辺部!。Right side part 1tp Lower side part 13r The direction of the input/output part of the input level converter in the left side part 14 and the input/output part of the output level converter
The direction of the output part is the upper part! .
の場合と同様である。The same is true for .
[源亀圧Vccを供給する之めの電源用ボンティングパ
ッド30け半導体チップ300の四つのエッヂ部のうち
少なくともひとつに配置され、接地型1位点に接続する
ための接地用ポンディングパッド31は上記四つのエッ
チ部のうち少なくともひとつ九装置されている。[30 power bonding pads for supplying the source voltage Vcc; 30 grounding bonding pads 31 disposed on at least one of the four edges of the semiconductor chip 300 and connecting to the first grounding point; At least one of the above four etched parts is formed.
かかる第37図に示しtレイアウトの半導体チップ30
0の裏面は、第38図の金属リードフレームL、のタブ
リードLTの表面に物理的か′)′1!気的に密着して
接続される。The semiconductor chip 30 having the T layout shown in FIG.
0 is physically attached to the surface of the tab lead LT of the metal lead frame L shown in FIG. 38')'1! connected in close contact with each other.
第38図のリードフレームL、においては、このリード
フレームLPは半導体チップ300の右上部に対応した
リード部分L1〒L、6.わく部分り。。In the lead frame L in FIG. 38, this lead frame LP has lead portions L1, L, 6. The opening part. .
斜線を付したダム部分LDを有している。しかし、実際
は半導体チップの右下部、左下部、左上部に対応した部
分についてもこれと同様であるため、リードフレームL
、は斜線を付したダム部分によってわく部分Lo +
’)−ド部分り、〜L64.タブリードLTが互いに
連結された荷造の金属被カD工薄板である。It has a dam portion LD with diagonal lines. However, in reality, the same applies to the parts corresponding to the lower right, lower left, and upper left of the semiconductor chip, so the lead frame L
, is the part Lo + defined by the shaded dam part
')-do part, ~L64. This is a metal D-processed thin plate for packaging in which tab leads LT are connected to each other.
半導体チップ300の裏面がタブリードLTの表面に接
続された後に、下記のボンディングワイヤ(例えば金線
又はアルミニウム線など)の配線が行なわれる。After the back surface of the semiconductor chip 300 is connected to the front surface of the tab lead LT, wiring of bonding wires (eg, gold wire, aluminum wire, etc.) described below is performed.
市販のワイヤボンデイン装置i1’e用いることKより
、ワイア1.により電源用ポンディングパッド30とリ
ード部分LS4とが電気的に接続され、さらVCM次し
て、ワイアJ、により入力用パッドとリード部り、とが
、ワイアl?により出力用パット′とリード部分り、と
が、ワイアl、により人カッζツドとリード部分り、と
が、ワイアl*vcより出力用パッドとリード部分l!
s とが、ワイアl、。By using a commercially available wire bonding device i1'e, wire 1. The power supply bonding pad 30 and the lead portion LS4 are electrically connected by the VCM, and then the input pad and the lead portion are connected by the wire J, and the wire L? The output pad' and the lead part are connected by the wire L, and the output pad and the lead part are connected by the wire L*vc.
s and wire l.
により入力用パッドとリード部分り、とか、ワイア1I
IVCより接地用ポンディングパッドとタブリードLT
との間がそれぞれ電気的に接続される。Depending on the input pad and lead part, wire 1I
Grounding pad and tab lead LT from IVC
are electrically connected to each other.
」・述のワイアの配線が完了した後のリードフレームL
Tと半導体チップ300とは樹脂封止用の金型に納入さ
れ、リードフレームL、のタ゛ム部LDの内側に液状の
樹脂が注入される。かかるダム部LDはその外部に樹脂
が流出することをさまたげる。・Lead frame L after the wire wiring described above is completed.
T and the semiconductor chip 300 are delivered to a mold for resin sealing, and liquid resin is injected into the inside of the time portion LD of the lead frame L. This dam portion LD prevents the resin from flowing out.
かかる樹脂が固化し念後、一体の構造となったリードフ
レームLPと半導体テップ300と樹脂とは金型から取
り出され、さらに7レス機械等によってダム部LDを除
去するこ七により各リード部分り、%L、4の間が電気
的に分離されることができる。After the resin has solidified, the lead frame LP, the semiconductor tip 300, and the resin, which have become an integrated structure, are taken out of the mold, and each lead portion is removed by removing the dam portion LD using a 7-less machine or the like. , %L, 4 can be electrically isolated.
固化樹脂の外部に突出した各リードL、〜L64は必要
に応じて下側にまげられ、第39図の完成図に示すよう
に樹脂301によりて封止された論理用半導体集積回路
装置ICが完成する。同図に示すように、かかる回路装
置ICFi半導体テップ300より発生する熱を封止構
造外部に積極的に逃がすtめの特別な放熱フィンを具備
していない。The leads L, -L64 protruding outside the solidified resin are bent downward as necessary, and as shown in the completed diagram of FIG. 39, the logic semiconductor integrated circuit device IC sealed with the resin 301 is completed. Complete. As shown in the figure, no special heat dissipation fins are provided to actively dissipate the heat generated by the circuit device ICFi semiconductor chip 300 to the outside of the sealing structure.
もし、かかる放熱フィンを取りつけると、回路装置IC
のコストが不所望に増大する。If such heat dissipation fins are installed, the circuit device IC
costs increase undesirably.
また、半導体チップの封止方法としては、上述の樹脂封
止方法のほかに、セラミック封正方法と金属ケースを用
いる方法が考えられるが、回路装置ICのコストの点か
ら考えると、上述の樹脂封止方法が最も有利である。In addition to the above-mentioned resin encapsulation method, there are also ceramic encapsulation methods and methods using a metal case as a method for encapsulating semiconductor chips, but from the viewpoint of the cost of the circuit device IC, the above resin encapsulation method The sealing method is the most advantageous.
第37図乃至第39図の図面を用いた実施例による論理
用半導体集積回路装置ICにおいては、入力バッファ2
0としての入力レベル変換器201゜202・・・・・
・20nの総数が18〜50+内部論理ブロック21と
してのCMOSゲート211゜212・・・・・・21
Jの総数が200〜1530 、出力バッファ30とし
ての出力レベル変換器221゜222・・・・・・22
mの総数が18〜50と半導体チップ300が大規模半
導体集積回路装置となっている罠もかかわらず、下記の
理由により回路装置ICを放熱フィン・レス構造とする
ことができ次。In the logic semiconductor integrated circuit device IC according to the embodiment using the drawings of FIGS. 37 to 39, the input buffer 2
Input level converter 201゜202 as 0...
・Total number of 20n is 18 to 50 + CMOS gate 211゜212...21 as internal logic block 21
The total number of J is 200 to 1530, the output level converter 221゜222...22 as the output buffer 30
Despite the fact that the total number of m is 18 to 50 and the semiconductor chip 300 is a large-scale semiconductor integrated circuit device, the circuit device IC can have a structure without heat dissipation fins for the following reasons.
すなわち、内部論理ブロック21としての各CMOSゲ
ート211 、212・・・・・・211!の、ゲート
当九りの消費電力は0.039ミリワツトと極めて小さ
い念め、ゲート数200〜1530の内部論理ブロック
21全体の消費電力は7.8〜59,67ミリワツトと
極めて小さい。第31図の実施例による入力パッ772
0としての各入力レベル変換器201.202・・・・
・・20nは多くのバイポーラ・トランジスタを含んで
いるので、各変換器1個当りの消費電力は2.6 ミI
Jワットと大きく、変換器数18〜50の入力バッファ
20全体の消費電力j−t46.8〜130ミリワット
と大きい。第34図の実施例による出力バラ2ア20と
しての各出力レベル変換器221.222・・・・・・
22mも多くのバイポーラ・トランジスタを含んでいる
ので、各変換器1個当りの消費電力は3.8ミリワツト
と大きく、変換器数18〜50の出力バッファ22全体
の消費電力!r168.4〜190ミリワットと大きい
。That is, each CMOS gate 211, 212...211! as the internal logic block 21! The power consumption per gate is extremely low at 0.039 milliwatts, and the power consumption of the entire internal logic block 21 having 200 to 1530 gates is extremely low at 7.8 to 59.67 milliwatts. Input pad 772 according to the embodiment of FIG.
Each input level converter 201, 202 as 0...
...20n contains many bipolar transistors, so the power consumption per converter is 2.6 μI
The total power consumption of the input buffer 20 with 18 to 50 converters is as large as 46.8 to 130 milliwatts. Each output level converter 221, 222 as the output rose 2a 20 according to the embodiment of FIG.
Since 22m contains many bipolar transistors, the power consumption per converter is as large as 3.8 milliwatts, which is the power consumption of the entire output buffer 22 with 18 to 50 converters! It is large at r168.4 to 190 milliwatts.
上述のデータから、変換器数18の入力バッファ20.
ゲート数200の内部論理ブロック21゜変換器数18
の出力バッ7ア220回路装置ICにおいては、第37
図の半導体チップ表面の中央部!。では全体の6.4パ
ーセントの熱が発生されるのに対し、較辺部1+、l*
−1s、J4合計で93.6/<−セントの熱が発生さ
れる。From the above data, the input buffer 20. of converters is 18.
21° internal logic block with 200 gates and 18 converters
In the output buffer 220 circuit device IC, the 37th
The center of the semiconductor chip surface in the figure! . In contrast, 6.4% of the heat is generated in the comparative part 1+, l*
-1s, J4 total heat of 93.6/<-cents is generated.
また、変換器500Åカパクファ20.ゲート数153
0の内部論理ブロック21.変換器数50の出力バッ7
ア22の回路装置ICにおいては、第37図の半導体チ
ップ表面の中央部10では全体の15.8パーセントの
熱が発生され、各辺部ノオ、12.!1,14合計で8
4.2パーセントの熱が発生される。In addition, the converter 500 Å capacufa 20. Number of gates: 153
0 internal logic block 21. 7 output batteries with 50 converters
In the circuit device IC of A 22, 15.8% of the total heat is generated at the central portion 10 of the semiconductor chip surface shown in FIG. ! 1,14 total 8
4.2 percent heat is generated.
ところで、第37図に示すようにわずかの熱を発生する
内部論理ブロック21はチップの中央部70に配置され
大量の熱を発生する入力バッファ20と出力バッ7ア2
2とはデツプの各辺部l、。By the way, as shown in FIG. 37, the internal logic block 21 that generates a small amount of heat is arranged in the central part 70 of the chip, and the input buffer 20 and output buffer 21 that generate a large amount of heat are located in the central part 70 of the chip.
2 means each side l of the depth.
it −Is 、 14 に配置される次め、第38図
から各辺部It 、 l! 、In 、 14の大量の
熱はタブリードLTと接地用リードとしてのリード部分
り、を介して回路装置ICの外部(%にプリント基板K
ICが実装された場合、プリント基板のアースライン)
K取り出されるばか夕ではなく、多数のボンディングワ
イアと各リード部分L1・・・・・・Laaとを介して
回路装置ICの外部(特にプリント基板にICが実装さ
れた場合、プリント基板の信号ラインと電源ライン)に
取り出されることができる。It −Is, 14 Then, from FIG. 38, each side It, l! , In, 14, a large amount of heat is transferred to the outside of the circuit device IC (% to the printed circuit board K) via the tab lead LT and the lead part as a grounding lead.
If an IC is mounted, the ground line of the printed circuit board)
Instead of just taking out K, it is connected to the outside of the circuit device IC (particularly when the IC is mounted on a printed circuit board, the signal line of the printed circuit board and power line).
上記実施例とけ反対にチップの中央部10に大量の熱を
発生する入力バッファ20と出力バッファ22を配直し
、中央部!。の周辺に内部論理ブロック21を配置した
゛場合は、中央部10の大量の熱が回路装置ICの外部
に容易に取り出されないことが、本発明者による計算よ
シ確認された。In contrast to the above embodiment, the input buffer 20 and output buffer 22, which generate a large amount of heat in the central part 10 of the chip, are rearranged, and the central part 10 is re-arranged. . It has been confirmed through calculations by the inventor that if the internal logic block 21 is arranged around the central part 10, a large amount of heat in the central part 10 is not easily extracted to the outside of the circuit device IC.
上記の理由によシ、上記実施例の回路装置ICを放熱フ
ィン・レス構造とすることができ友。また、かかる回路
装置ICを樹脂封止構造としたため、ICのコストを大
幅に低減することが可能となった。For the above reasons, the circuit device IC of the above embodiment can have a structure without heat dissipation fins. Furthermore, since the circuit device IC has a resin-sealed structure, it has become possible to significantly reduce the cost of the IC.
第40図は、第37図乃至第39因の図面を用いた実施
例による論理用半導体集積回路装置ICと他の’l’T
Lレベルの論理用半導体集積回・略装置401.402
”=4On、501乃至505゜600とをプリント基
板に実装することにより構成された電子システムのブロ
ックダイアグラムを示している。FIG. 40 shows the logic semiconductor integrated circuit device IC according to the embodiment using the drawings in FIGS.
L-level logic semiconductor integrated circuit/device 401.402
"=4On, 501 to 505°600 are mounted on a printed circuit board to form a block diagram of an electronic system.
同図において、T’I’Lレベルの出力を有する装置4
01,402・・・・・・40nの各出力は回路装置I
Cの入力IN、、IN、・・・・・・INnにそれぞれ
供給され、回路装置ICの出力はTTL入カシカレベル
置501・・・・・・505の入力に供給されている。In the figure, a device 4 having an output at the T'I'L level
Each output of 01, 402...40n is connected to circuit device I.
The outputs of the circuit device IC are supplied to the inputs of the TTL input level circuits 501 . . . 505, respectively.
さらに、回路装置ICの出力OUT、と装置600の出
力とが共通接続されることにより、固装置IC,600
は並列運転を実行する〇回路装置ICの入力バッファ2
0と出力バッファ22とに大量に発生する熱はプリント
基板のアースライン、電源ライン、入力信号ライン、出
力信号ラインに放散されることができる。Furthermore, by commonly connecting the output OUT of the circuit device IC and the output of the device 600, the output of the circuit device IC, 600
is the input buffer 2 of the circuit device IC that executes parallel operation.
A large amount of heat generated in the output buffer 22 and the output buffer 22 can be dissipated to the ground line of the printed circuit board, the power line, the input signal line, and the output signal line.
また、出力バック722に供給されるイネーブル信号E
Nt−ローレベルに設定するとその出力0UT1.OU
T、・・・・・・OUTmitフローテ・インク状態と
なり、装置501,502.503の入力レベルは装置
600の出力レベルによって設定される。Also, an enable signal E provided to output back 722
When set to Nt-low level, its output 0UT1. OU
T, . . . OUTmit is in the floating ink state, and the input levels of the devices 501, 502, and 503 are set by the output level of the device 600.
また、入力バッファ20と装置401,402・・・・
・・40nとの間のインターフェースで高速度が得られ
、内部論理ブロック21と入力バッファ20との間のイ
ンターフェースで高速度が得られ、出力バッファ22の
内部論理ブロック21との間ツインター7エースで高速
度が得られ、装置1501・・−・・・505と出力バ
ッファ20との間のインターフェースでも高速度が得ら
れる。In addition, the input buffer 20 and the devices 401, 402...
...40n, high speed is obtained at the interface between the internal logic block 21 and input buffer 20, and twinter 7 ace is obtained between the internal logic block 21 of the output buffer 22. High speeds are obtained, and also at the interface between the devices 1501...505 and the output buffer 20.
[効果]
以上の実施例によれば、下記の如く理由より、好ましい
効果を得ることができる。[Effects] According to the above embodiments, favorable effects can be obtained for the following reasons.
(1) 入力レベル変換器201の出力容量Csの充
電もしくは放電を実行する出力トランジスタをバイポー
ラ・トランジスタによりて構成することにより、MOS
FETと比較してバイポーラ・トランジスタは小さな素
子寸法でもその出力抵抗が小さくその電流増幅率が大き
く、大きな充電電流もしくは放電電流が得られるという
作用により、入力レベル変換器の伝播遅延時間およびそ
の出力容量依存性を小さくすることができる。(1) By configuring the output transistor that charges or discharges the output capacitor Cs of the input level converter 201 with a bipolar transistor, the
Compared to a FET, a bipolar transistor has a small output resistance and a large current amplification factor even with a small element size, and a large charging or discharging current can be obtained, which reduces the propagation delay time of an input level converter and its output capacitance. Dependency can be reduced.
(2)入力レベル変換器201においては、飽和領域に
駆動されるバイポーラ・トランジスタのペースとコレク
タとの間には多数キャリア動作を実行するシ璽、)キ畠
バリアーダイオードが接続されているため、コレクタ層
からベース層中への少数キャリアの注入を低減できるた
め、その蓄積時間を小さくすることができる。(2) In the input level converter 201, a barrier diode that performs majority carrier operation is connected between the base and collector of the bipolar transistor driven into the saturation region. Since the injection of minority carriers from the collector layer into the base layer can be reduced, the accumulation time can be reduced.
(3) 好ましい実施例による入力レベル変換器20
1においては、高入力インピーダンスおよび電圧増幅機
能を有するMOBバッファを介して駆動トランジスタQ
、のペース信号又はコレクタ信号が充電用バイポーラ出
力トランジスタQ、のペースに伝達することにより、こ
のMO8バッファの高入力インピーダンスおよび電圧増
幅機能の作用により、出力トランジスタQ、の動作速度
が向上される。(3) Input level converter 20 according to a preferred embodiment
1, the drive transistor Q is connected via a MOB buffer with high input impedance and voltage amplification function.
By transmitting the pace signal or collector signal of , to the pace of the charging bipolar output transistor Q, the operating speed of the output transistor Q is improved due to the high input impedance and voltage amplification function of this MO8 buffer.
(4)好ましい実施例による入力レベル変換器201に
おいては、入力端子IN、 と駆動トランジスタQt
との閲5citPNPエミッタ・7オロワ・トランジ
スタQsとPN接合ダイオードD、とを接続することに
より、入力レベル変換器201の入力スレ、シュホール
ド電圧を適正に設定できるばかりでなく、PNPトラン
ジスタQ、の電流増幅作用によりそのペースにおける入
力インピーダンスが向上するため、入力端子IN、に接
続されるTTLレベルの信号源の出力インピーダンスの
影響を低減することができる。(4) In the input level converter 201 according to the preferred embodiment, the input terminal IN and the drive transistor Qt
By connecting the 5cit PNP emitter/7lower transistor Qs and the PN junction diode D, not only can the input level converter 201 input threshold and hold voltage be set appropriately, but also the PNP transistor Q can be set properly. Since the current amplification effect improves the input impedance at that pace, it is possible to reduce the influence of the output impedance of the TTL level signal source connected to the input terminal IN.
(5)出力レベル変換器221の出力負荷容量Cxの充
電もしくは放電を実行する出力トランジスタをバイポー
ラ・トランジスタによって構成することにより、MOS
FETと比較してバイボー2・トランジスタは小さな素
子寸法でもその出力抵抗が小さくその電流増幅率が大き
く、大き々売買電流もしくは放電電流が得られるという
作用により、出力レベル変換器の伝播遅延時間およびそ
の出力容量依存性を小さくする・ことができる。(5) By configuring the output transistor that charges or discharges the output load capacitance Cx of the output level converter 221 with a bipolar transistor
Compared to a FET, the Bibo2 transistor has a small output resistance and a large current amplification factor even though its element size is small, and a large buying/selling current or discharge current can be obtained, which reduces the propagation delay time of the output level converter and its Output capacitance dependence can be reduced.
(6)出力レベル変換器221においては、1!2域に
駆動されるバイポーラ・トランジスタCスとコレクタと
の間には多数キャリア動作をするシ冒ットキ豐バリア・
ダイオードが接続ているため、コレクタ層からペース層
中へのキャリアの注入を低減できるため、その蓄積時間
を小さくすることができる。(6) In the output level converter 221, there is a barrier between the bipolar transistor C driven in the 1!2 range and the collector that operates as a majority carrier.
Since the diode is connected, injection of carriers from the collector layer into the space layer can be reduced, so that the accumulation time can be reduced.
(7)好ましい実施例による出力レベル変換器221に
おいては、内部論理ブロック21の出力と駆動トランジ
スタQllのペースとの間には高入力インピーダンスM
O8回路を接続することにより、このMO8回路のMO
SFETのゲートから内部論理ブロック21の出力に流
入する電流を無視できるレベルまで低減することができ
るため、内部論理ブロック21の出力回路の集積密度の
低下およびスイッチング速度の低下を防止することがで
きる。(7) In the output level converter 221 according to the preferred embodiment, there is a high input impedance M between the output of the internal logic block 21 and the pace of the drive transistor Qll.
By connecting the O8 circuit, the MO of this MO8 circuit
Since the current flowing from the gate of the SFET to the output of the internal logic block 21 can be reduced to a negligible level, it is possible to prevent a reduction in the integration density and switching speed of the output circuit of the internal logic block 21.
(8)好ましい実施例による出力レベル変換器221に
おいては、高入力インピーダンスMO8回路に内部論理
ブロック21の複数の出力信号を論理処でより、マスタ
ースラ
方式の論理用半導体集
り自由度を向上することが
7、好ましい実施例による出力レベル変換器221にお
いては、イネーブル信号ENによって出力端子0UT1
を70−ティング状態に制御するための制御回路が配置
されているため、この出力端子OUT、 と他の論理
回路の出力端子とが共通接続され九場合に、この共通出
力端子のレベルを他の論理回路の出力によって設定する
ことができる。(8) In the output level converter 221 according to the preferred embodiment, the multiple output signals of the internal logic block 21 are processed by a logic processor in the high input impedance MO8 circuit, thereby improving the degree of freedom in assembling logic semiconductors using the master slurry method. 7, in the output level converter 221 according to the preferred embodiment, the enable signal EN causes the output terminal 0UT1 to
Since a control circuit is arranged to control the output terminal to a 70-setting state, when this output terminal OUT and the output terminal of another logic circuit are commonly connected, the level of this common output terminal is set to 70-. It can be set by the output of the logic circuit.
α0 好ましい実施例によれば、純CMOS回路又は準
CMOS回路によって構成することによりその消費電力
が低減され念内部論理ブロック21を半導体チップ表面
の中央部に配置し、複数のバイポーラ・トランジスタを
含みその消費電力の大きな入力レベル変換器201・・
・・・・と出力レベル変換器221とを半導体チップ表
面の周辺部に配置することにより、熱放散が容易となり
7’h7’11−め、論理用半導体集積回路装置ICを
放1tフィン・レス構造としてのコストを低減すること
ができ念。α0 According to a preferred embodiment, the internal logic block 21 is arranged in the center of the semiconductor chip surface, and includes a plurality of bipolar transistors, and its power consumption is reduced by constructing it with a pure CMOS circuit or a quasi-CMOS circuit. Input level converter 201 with large power consumption...
... and the output level converter 221 on the periphery of the semiconductor chip surface, heat dissipation is facilitated. It is possible to reduce the cost as a structure.
αυ 好ましい実施例によれば、論理用半導体集積回路
装置ICを樹脂封止構造とした念め、そのコストを低減
することができ念。αυ According to the preferred embodiment, the logic semiconductor integrated circuit device IC has a resin-sealed structure, which makes it possible to reduce its cost.
αり 一方、入力レベル変換器201の入力端子IN、
ViM08FETのゲートに印加されるのではなくシ
璽ットキ・バリア・ダイオードD、のカンードもしくは
PNP )ランジスタQ、のペースに印加されているた
め、入力端子IN、に印加されるサージ電圧に対する破
壊強度を向上することができ念。α On the other hand, the input terminal IN of the input level converter 201,
Since the voltage is not applied to the gate of the ViM08FET, but to the cand of the switch barrier diode D, or the pace of the PNP transistor Q, the breakdown strength against the surge voltage applied to the input terminal IN is reduced. Just in case you can improve.
以上本発明者によやてなされ比発明を実施例にもとづき
具体的に説明し九が、本発明の上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。Although the specific invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, the present invention is not limited to the above-mentioned Examples, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. Needless to say.
例えば、第6図においては、入力バッファ20のレベル
変換器201,202・・・・・・20nはECL−0
MO8レベル変換を実行し、出力バッファ22のレベル
変換器221.222・・・・・・22mは0MO8−
ECLレベル変換を実行するよ・うに構成することも可
能である。このためには、入力パッファ20.内部論理
ブロック21.出力バッファ22をグランドレベルと負
の電源醒圧−VERで動作させれば良いことは言うまで
もない、。さらに同様に、第6図においては、入力バッ
ファ20のレベル変換器201,202・・・・・・2
0nはit、 L−CMOSレベル変換を実行し、出力
バッファ22のレベル変換器221 、222−”=2
2mViCMOS−i”Lレベル変換を実行するように
構成することも可能である。For example, in FIG. 6, the level converters 201, 202...20n of the input buffer 20 are ECL-0
MO8 level conversion is executed, and the level converters 221, 222...22m of the output buffer 22 are 0MO8-
It may also be configured to perform ECL level translation. For this purpose, an input buffer 20. Internal logic block 21. It goes without saying that it is sufficient to operate the output buffer 22 at the ground level and the negative power supply voltage -VER. Similarly, in FIG. 6, the level converters 201, 202...2 of the input buffer 20
0n executes L-CMOS level conversion, and level converters 221 and 222-'' of the output buffer 22 = 2
It is also possible to configure it to perform 2mViCMOS-i''L level conversion.
さらに1第14図乃至第21図、第23図乃至第26図
、第29図乃至第30図の実施例において、第31図の
PNP・エミッタ・7オロワ・トランジスタQ4.PN
接合ダイオードDz f付加しても良い。Furthermore, in the embodiments shown in FIGS. 14 to 21, 23 to 26, and 29 to 30, the PNP emitter 7 lower transistor Q4 of FIG. P.N.
A junction diode Dzf may be added.
ま九、MOSFETの比W/Lの分銀りを3としている
のは、MOSFETのチャンネル長りを3μmとしてい
る之めであり、現在ホトリソグラフィーの改良によりこ
のチャンネル長LFi2μm。The reason why the ratio W/L of the MOSFET is set to 3 is because the channel length of the MOSFET is 3 μm, and currently, due to improvements in photolithography, this channel length LFi is 2 μm.
1.5μmさらに1μm以下に微細化が進められ、これ
に対応して比W/Lの分銀りは小さくなるであろう。As miniaturization progresses from 1.5 μm to 1 μm or less, the ratio W/L will correspondingly become smaller.
また、この微細化に伴ってバイポーラ・トランジスタの
素子寸法の縮小化を進められ、回路内の抵抗の抵抗値の
変更も生じるであろう。Further, along with this miniaturization, the element dimensions of bipolar transistors will continue to be reduced, and the resistance values of resistors in the circuit will also change.
the封止樹脂301よりの多数のリードL、・・・L
64の取り出し方法も第39図の実施例に限定され々い
。封止樹脂301の外形を長方形ではなくほぼ正四角形
とし、全4辺から多数のリードL。A large number of leads L,...L from the sealing resin 301
The method for taking out 64 is also limited to the embodiment shown in FIG. The outer shape of the sealing resin 301 is not rectangular but almost square, and there are many leads L from all four sides.
・・・L64を取り出す方が、リードフレームLTと回
路装置ICの小型化に適切であり、プリント基板上での
実装密度が向上される。... Taking out L64 is more appropriate for downsizing the lead frame LT and circuit device IC, and improves the mounting density on the printed circuit board.
[利用分野]
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
を論理用半導体集積回路装置に適用した場合について説
明し念が、それに限定されるものではない。[Field of Application] The above description mainly describes the case where the invention made by the present inventor is applied to a logic semiconductor integrated circuit device, but the present invention is not limited thereto.
例えば、半導体チップ上には入力バッファ20゜内部論
理ブロック21.出力バッファ22だけではなく、必要
に応じてバイポーラ・アナログ回路。For example, on a semiconductor chip there may be an input buffer 20° internal logic block 21 . Not only the output buffer 22 but also bipolar analog circuitry as required.
MOS・アナログ回路、PチャンネルMO8・ロジック
、NチャンネルMO8・ロジック izL回路、ECL
回路のいずれかが半導体チップ上に配置されることも可
能であることは言うまでもない。MOS/analog circuit, P channel MO8/logic, N channel MO8/logic izL circuit, ECL
It goes without saying that it is also possible for any of the circuits to be placed on a semiconductor chip.
第1図は本発明に先立って本願発明者によって検討され
たところの論理用半導体集積回路装置ICのブロック図
を示し、
第2図は本発明に先立って本願発明者によって検討され
た入力バッファの回路図を示し、第3図は第2図の入力
バッファの伝播遅延時間の出力容量依存性を示し、
第4図は本発明に先立って本願発明者によって検討され
た出力バッ7アの回路図を示し、第5図は第4図の出力
バッ7アの伝播遅延時間の出力負荷容量依存性を示し、
第6図は本発明の実施例による論理用半導体集積回路装
置のブロック図を示し、
第7図と第8図とは第6図の回路装置の0MO8−NA
、NDゲート211の回路例を示し、第9図と第10図
とは第6図の回路装置CMOS−NORゲート211の
回路例を示し、第11図と第12図とは第6図の回路装
置の内部論理ブロック21内の0MO8−R−87リツ
プ・70ツグの回路例を示し、
第13図は第6図の回路装置の内S論理ブロック21内
の0MO8・ゲーテイドR−Sクリップ・70ツグの回
路0例を示し、
第14図乃至第31図は本発明の実施例による入力ハッ
7ア20のレベル変換器201の種々の回路図を示し、
第32図乃至第34図および第36図は本発明の実施例
による出力バッファ21のレベル変換器221の種々の
回路図を示し、
第35図は第1と第2の伝播遅延時間1PHL。
1PLIHを定義するための入出力の波形図を示し、第
37厘は本発明の実施例によるMIf#L用半導体集積
回路装置の半導体チップ表面における各回路ブロックの
レイアウトを示し、
第38図は本発明の実施例による論理用半導体集積回路
装置の半導体チップのリードフレームL。
のタブリードLTへの接続およびボンディングワイアの
接続の状態を示す構造図を示し、第39図は本発明の実
施例による回路装置の樹脂封止後の完成図を示し、
第40図は本発明の実施例による回路装置と他の回路装
置とをプリント基板に実装することにより構成された電
子システムのブロックダイアグラムを示している。
第
図
第
図
第
図
ばD−
第
図
第
図
第
16図
第
図
第
図
第
■
図
第
図
第
図
第
■
図
第
20図
第
図
第22
図
第23
図
第24
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第25
図
第32
図
第
図
第
34図
第
図
第
図
第37
図
第
39図
第
40図FIG. 1 shows a block diagram of a logic semiconductor integrated circuit device IC that was studied by the inventor of the present invention prior to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an input buffer that was studied by the inventor of the present invention prior to the present invention. 3 shows the output capacitance dependence of the propagation delay time of the input buffer of FIG. 2, and FIG. 4 is a circuit diagram of the output buffer studied by the inventor prior to the present invention. 5 shows the output load capacitance dependence of the propagation delay time of the output buffer 7 in FIG. 4, and FIG. 6 shows a block diagram of a logic semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. Figures 7 and 8 are 0MO8-NA of the circuit device in Figure 6.
, FIG. 9 and FIG. 10 show a circuit example of the circuit device CMOS-NOR gate 211 of FIG. 6, and FIGS. 11 and 12 show a circuit example of the circuit device CMOS-NOR gate 211 of FIG. FIG. 13 shows an example of the circuit of the 0MO8-R-87 lip 70 in the internal logic block 21 of the device, and FIG. 14 to 31 show various circuit diagrams of the level converter 201 of the input hacker 20 according to embodiments of the present invention, and FIGS. 32 to 34 and 36 The figures show various circuit diagrams of the level converter 221 of the output buffer 21 according to embodiments of the invention, and FIG. 35 shows the first and second propagation delay times 1PHL. Figure 37 shows the input/output waveform diagram for defining 1PLIH, Figure 37 shows the layout of each circuit block on the semiconductor chip surface of the semiconductor integrated circuit device for MIf#L according to the embodiment of the present invention, and Figure 38 shows the layout of each circuit block on the semiconductor chip surface of the semiconductor integrated circuit device for MIf#L according to the embodiment of the present invention. A lead frame L of a semiconductor chip of a logic semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the invention. 39 shows a completed diagram of the circuit device according to the embodiment of the present invention after resin sealing, and FIG. 40 shows the state of connection of the circuit device to the tab lead LT and the bonding wire. 1 shows a block diagram of an electronic system configured by mounting the circuit device according to the embodiment and other circuit devices on a printed circuit board. Figure Figure Figure Figure D- Figure Figure Figure Figure 16 Figure Figure ■ Figure Figure Figure Figure ■ Figure Figure 20 Figure 22 Figure 23 Figure 24 Figure 25 Figure 32 Figure 34 Figure 37 Figure 39 Figure 40
Claims (1)
論理ブロックの入力を駆動するためのバイポーラトラン
ジスタを含む入力回路とを具備してなる半導体集積回路
装置であって、上記内部論理ブロックには記憶手段が存
在してなることを特徴とする半導体集積回路装置。1. A semiconductor integrated circuit device comprising an internal logic block including a CMOS circuit and an input circuit including a bipolar transistor for driving an input of the internal logic block, wherein the internal logic block includes a storage means. A semiconductor integrated circuit device characterized by the presence of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016014A JPH02223221A (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016014A JPH02223221A (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Semiconductor integrated circuit device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58012711A Division JPH0773204B2 (en) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02223221A true JPH02223221A (en) | 1990-09-05 |
Family
ID=11904717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016014A Pending JPH02223221A (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02223221A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517236A (en) * | 1999-12-14 | 2003-05-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Electronic device with reduced inductive coupling |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55147009A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-15 | Nat Semiconductor Corp | Wide band cmos class *a* amplifier |
| JPS5650630A (en) * | 1979-10-01 | 1981-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor integrated circuit |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2016014A patent/JPH02223221A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55147009A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-15 | Nat Semiconductor Corp | Wide band cmos class *a* amplifier |
| JPS5650630A (en) * | 1979-10-01 | 1981-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor integrated circuit |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517236A (en) * | 1999-12-14 | 2003-05-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Electronic device with reduced inductive coupling |
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