JPH0222918A - インバータ回路 - Google Patents

インバータ回路

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Publication number
JPH0222918A
JPH0222918A JP63173231A JP17323188A JPH0222918A JP H0222918 A JPH0222918 A JP H0222918A JP 63173231 A JP63173231 A JP 63173231A JP 17323188 A JP17323188 A JP 17323188A JP H0222918 A JPH0222918 A JP H0222918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
voltage
input terminal
base
npn
Prior art date
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Pending
Application number
JP63173231A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Yamazaki
亨 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0222918A publication Critical patent/JPH0222918A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータ回路に関し、特にMOSトランジ
スタと、バイポーラトランジスタとを複合させたインバ
ータ回路に関する。
〔従来の技術〕
MOSトランジスタと、パイボーラトランジス夕とを複
合させたインバータ回路は、従来より高速動作が可能で
あることから広く利用されている。
第3図は従来のインバータ回路の一例を示す回路図であ
る。同図に示すように、NPr’lランジスタフのコレ
クタは電源端子9に、エミッタは出力端子2に、ベース
はPチャネルトランジスタ3のドレインに接続される。
NPNトランジスタ8のコレクタは出力端子2及びNチ
ャネルトランジスタ5のドレインに、ベースはNチャネ
ルトランジスタ5のソースに、エミッタは接地電位に接
続される。Pチャネルトランジスタ3のドレインはNP
Nトランジスタ7のベース及びNチャネルトランジスタ
4のドレインに、ソースは電源端子9に、ゲートは入力
端子1に接続される。Nチャネルトランジスタ4のドレ
インはPチャネルトランジスタ3のドレイン及びNPN
トランジスタ7のベースに、ソースは接地電位に、ゲー
トは入力端子1に接続される。Nチャネルトランジスタ
5のドレインは出力端子2に、ソースはNPNトランジ
スタ8のベース及び抵抗6に、ゲートは入力端子1に接
続される。これによりPチャネルトランジスタ3とNチ
ャネルトランジスタでC−MOSインバータを構成して
いる。次に、この回路の動作を説明する。
Nチャネルトランジスタ4は、Pチャネルトランジスタ
3がオフし、Nチャネルトランジスタ5がオンした時、
NPNトランジスタ7のベースに充電されていた電荷を
引き抜き、NPNトランジスタ7をオフ状態にするため
のトランジスタである。一方、抵抗端の一方がNチャネ
ルトランジスタ5のソースに、他方が接地電位に接続さ
れる抵抗6は、Pチャネルトランジスタ3がオンし、N
チャネルトランジスタ5がオフした時、NPNトランジ
スタ8のベースに充電されていた電荷を引き抜き、NP
N)ランジスタ8をオフ状態にするための抵抗である。
入力端子1への入力レベルがローレベルにスイッチする
と、出力レベルは、はぼ接地電位から電源電圧近くまで
になるが、完全には電源電圧VCCまで上がらず、NP
Nトランジスタ7のベース・エミッタ間のビルトイン電
圧V、、分だけ下がった電圧、すなわちV Cc−V 
@11までしか上がらない。
通常、・VBgは0.6〜0.8vである。一方、入力
レベルがハイレベルにスイッチすると、出力レベルは、
はぼ接地電位近くになるが、この時も完全には接地電源
にはならず、NPNトランジスタ8のベース・エミッタ
間のビルトイン電圧VBE分だけ下がった電圧までにし
か上がらない。例えば、電源電圧が5V、ベース・エミ
ッタ間のビルトイン電圧vlII!が0.7Vとする。
入力レベルがハイレベル(5V)からローレベル(設置
電位)ヘスイッチすると、出力レベルはハイレベル(4
,3V)からローレベル(0,7V)まで変化すること
になる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のインバータ回路の例において、入力電圧
の振幅が5vであるのに対して、出力電圧の振幅は3.
6Vと約30%振幅が減少することになる。トランジス
タの微細化に伴なって生じてくるホットキャリアや、耐
圧延下等の諸問題を解決するため、電源電圧の低電圧化
が行なわれると、従来例で述べた出力電圧の振幅の減少
は大きな問題となる。例えば、電源電圧を5Vから3V
に低くすると、出力電圧はハイレベル(2,3V)から
ローレベル(0,7V)まで変化し、振幅は1.6vと
なる。このような場合、駆動バイポーラトランジスタの
ベース・エミッタ間のビルトイン電圧が電源電圧に比べ
て無視することができなくなり、ベース・エミッタ間容
量の充電時間が増大してしまう、このため、NPNトラ
ンジスタ7あるいはNPNトランジスタ8が導通して、
出力レベルが確定するまでの遅延時間が大きくなってし
まう、又、出力の次段にMOS回路が接続された場合、
入力電圧の振幅が1.6vと非常に小さいため、MOS
回路の動作スピードが遅くなるばかりでなく、ノイズマ
ージンも小さくなってしまう欠点があった。
本発明の目的は、出力レベルを接地電位まで下げ、振幅
や消費電力をC−MOSのみで構成した回路と等しく、
且、バイポーラトランジスタ回路の高速、高負荷駆動能
力を備えたインバータ回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のインバータ回路は、コレクタが第1の電位入力
端子にエミッタが出力端子に接続された第1のバイポー
ラトランジスタと、コレクタが前記出力端子にエミッタ
が第2の電位入力端子に接続された第2のバイポーラト
ランジスタと、ゲートが入力端子にソースが第3の電位
入力端子にドレインが前記第1のバイポーラトランジス
タのベースに接続されたPチャネルMOSトランジスタ
と、ゲートが前記入力端子にドレインが前記第1のバイ
ポーラトラン・ジスタのベースにソースが接地電位に接
続された第1のNチャネルMOSトランジスタと、ゲー
トが前記入力端子にドレインが前記出力端子にソースが
前記第2のパイボーラド\ ランジスタのベースに接続された第2のNチャネルMO
Sトランジスタと、一方の抵抗端が前記第2のNチャネ
ルMO3)ランジスタのソースに他方の抵抗端が前記第
2の電位入力端子に接続された抵抗とを含んで構成され
る。
さらに、上述したインバータ回路において、第1のバイ
ポーラトランジスタ、PチャネルMOSトランジスタ及
び第1のNチャネルMOSトランジスタをPチャネルM
O3)ランジスタのみにおきかえ、前記PチャネルMO
Sトランジスタのソースが第1の電位入力端子にゲート
が入力端子にドレインが出力端子に接続されて構成され
る。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図である。同
図に示すように、NPNトランジスタ7のコレクタは第
1の電源入力端子9に、エミッタは出力端子2に、ベー
スはPチャネルトランジスタ3のドレインに接続される
。NPNトランジスタ8のコレクタは出力端子2及びN
チャネルトランジスタ5のドレインに、ベースはNチャ
ネルトランジスタ5のソースに、エミッタは第2の電位
入力端子14に接続される。Pチャネルトランジスタ3
のドレインはNPNトランジスタ7のベース及びNチャ
ネルトランジスタ4のドレインに、ソースは第3の電位
入力端子13に、ゲートは入力端子1に接続される。N
チャネルトランジスタ4のドレインはPチャネルトラン
ジスタ3のドレイン及びNPN)ランジスタフのベース
に、ソースは接地電位に、ゲートは入力端子1に接続さ
れる。Nチャネルトランジスタ5のドレインは出力端子
2に、ソースはNPN トランジスタ8のベース及び抵
抗6に、ゲートは入力端子1に接続される。これにより
Pチャネルトランジスタ3とNチャネルトランジスタで
CMOSインバータを構成している。Nチャネルトラン
ジスタ4は、Pチャネルトランジスタ3がオフし、Nチ
ャネルトランジスタ5がオンした時、NPNトランジス
タ7のベースに充電されていた電荷を引き抜き、NPN
トランジスタ7をオフ状態にするためのトランジスタで
ある。一方、抵抗端の一方がNチャネルトランジスタ5
のソースに、他方が第2の電位入力端子14に接続され
る抵抗6は、Pチャネルトランジスタ3がオンし、Nチ
ャネルトランジスタ5がオフした時、NPN)ランジス
タ8のベースに充電されていた電荷を引き抜き、NPN
トランジスタ8をオフ状態にするための抵抗である。こ
こで、第2の電位は、接地電位よりもNPNトランジス
タ8のベース・エミッタ間のビルトイン電圧骨だけ低い
電圧で、第3の電位は、所望出力電圧のハイレベルより
もNPN)ランジスタフのベース・エミッタ間のビルト
イン電圧骨だけ高い電圧でそれぞれ印加し、第1の電位
は第3の電位と同じかそれより高い電圧を印加する。
次に、本実施例のインバータ回路の動作を説明する。入
力レベルがハイレベルからローレベルにスイッチすると
、Nチャネルトランジスタ4及びNチャネルトランジス
タ5がオフとなり、Pチャネルトランジスタ3がオンと
なるため、NPN)ランジスタフのベースはハイレベル
にスイッチし、トランジスタ7がオンする。従って出力
レベルは、ローレベルからハイレベルにスイッチする。
この時、NPNトランジスタ8のベースは抵抗8を通し
て接地され、ベース領域の寄生電荷を速やかに放電する
。このため、NPN)−ランジスタ8のターンオフが速
やかに行われ、NPNトランジスタ7から流れる電流は
すべて負荷容量15の充電電流になり、高速に充電が行
なわれる。ここで、第3の電位入力端子13に電圧Vc
cを印加すると、出力のハイレベルは、NPNトランジ
スタ7のベース・エミッタ間のビルトイン電圧VB分だ
け下がった電圧、すなわちvo。−vBEとなる0例え
ば、Vcc=4.OV、VBE=0.7Vとすると、出
力のハイレベルは3.3vとなる。この時、NPN)ラ
ンジスタフのコレクタに印加する電圧は、NPN)ラン
ジスタフの飽和を防ぐため、VCCと等しいか又は高い
電圧、例えば、4V又は5Vを印加する0次に、入力レ
ベルがローレベルからハイレベルにスイッチすると、P
チャネルトランジスタ3はオフし、Nチャネルトランジ
スタ4はオンとなり、NPNトランジスタ7のベースは
ベース領域の電荷を放出し、ローレベルとなるためNP
Nトランジスタ7がオフとなる。−方、Nチャネルトラ
ンジスタ5がオンとなるため、負荷容量15から抵抗6
を通して接地電位へ流れる電流の一部がNPN8のベー
スに流れるためNPNトランジスタ8は高速ターンオン
する。
これにより、出力レベルはハイレベルからローレベルに
スイッチする。この時、NPNトランジスタ8のエミッ
タはあらかじめ接地電位よりもVIH分だけ低い第2の
電位入力端子14に接続されているので、出力のローレ
ベルは完全に接地電位まで下がる。又、第1の電位を、
第3の電位より高い電圧で印加すると、出力の低振幅動
作が可能となる。
第2図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。同
図に示すように、第1の実施例におけるNPNトランジ
スタ7、Pチャネルトランジスタ3及びNチャネルトラ
ンジスタ4をPチャネルMO3)ランジスタ10のみに
おきかえ、Pチャネルトランジスタ10のソースが第1
の電位入力端子9に、ゲートが入力端子1に、ドレイン
が出力端子2に接続される。
入力レベルがハイレベルからローレベルにスイッチする
と、Nチャネルトランジスタ5がオフになり、Pチャネ
ルトランジスタ10がオンとなるため、出力レベルはロ
ーレベルからハイレベルにスイッチする。次に、入力レ
ベルがローレベルからハイレベルにスイッチすると、N
チャネルトランジスタ5がオンとなり、Pチャネルトラ
ンジスタ10がオフとなるため、出力レベルはハイレベ
ルからローレベルにスイッチする。この時、NPNトラ
ンジスタ8のエミッタは、あらかじめ接地電位よりもV
IH,分だけ低い第2の電位に接続されているため、出
力レベルは接地電位まで下がることになる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、インバータ回路を構成
するNPNトランジスタ8及び抵抗6に接地電位よりも
NPNトランジスタ8のベース・エミッタ間のビルトイ
ン電圧VBB分だけ低い第2の電圧を、Pチャネルトラ
ンジスタ3のソースに所望する出力のハイレベル電圧よ
りもNPN)ランジスタフのベース・エミッタ間のビル
トイン電圧VBB分だけ高い第2の電圧をそれぞれ印加
することにより、出力レベルを完全に接地電位まで下げ
ることができるため、振幅や消費電力がC−MOSのみ
で構成した回路と等しくなるばかりでなく、バイポーラ
トランジスタ回路の高速、高負荷駆動能力も有すること
が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す回路図、第3図は従来のイ
ンバータ回路の一例を示す回路図である。 1・・・・・・入力端子、2・・・・・・出力端子、3
・・・・・・Pチャネルトランジスタ、4.5・・・・
・・Nチャネルトランジスタ、6・・・・・・抵抗、7
,8・・・・・・NPN トランジスタ、9・・・・・
・第1の電位入力端子、10・・・・・・Pチャネルト
ランジスタ、13・・・・・・第3の電位入力端子、 14・・・・・・第2の電位入力端子、5・・・・・・
負 荷容量。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コレクタが第1の電位入力端子にエミッタが出力
    端子に接続された第1のバイポーラトランジスタと、コ
    レクタが前記出力端子にエミッタが第2の電位入力端子
    に接続された第2のバイポーラトランジスタと、ゲート
    が入力端子にソースが第3の電位入力端子にドレインが
    前記第1のバイポーラトランジスタのベースに接続され
    たPチャネルMOSトランジスタと、ゲートが前記入力
    端子にドレインが前記第1のバイポーラトランジスタの
    ベースにソースが接地電位に接続された第1のNチャネ
    ルMOSトランジスタと、ゲートが前記入力端子にドレ
    インが前記出力端子にソースが前記第2のバイポーラト
    ランジスタのベースに接続された第2のNチャネルMO
    Sトランジスタと、一方の抵抗端が前記第2のNチャネ
    ルMOSトランジスタのソースに他方の抵抗端が前記第
    2の電位入力端子に接続された抵抗とを含むことを特徴
    とするインバータ回路。
  2. (2)請求項(1)記載のインバータ回路において、第
    1のバイポーラトランジスタ、PチャネルMOSトラン
    ジスタ及び第1のNチャネルMOSトランジスタをPチ
    ャネルMOSトランジスタのみにおきかえ、前記Pチャ
    ネルMOSトランジスタのソースが第1の電位入力端子
    にゲートが入力端子にドレインが出力端子に接続されて
    なることを特徴とするインバータ回路。
JP63173231A 1988-07-11 1988-07-11 インバータ回路 Pending JPH0222918A (ja)

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