JPH0286318A - レベル変換回路 - Google Patents

レベル変換回路

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JPH0286318A
JPH0286318A JP63236459A JP23645988A JPH0286318A JP H0286318 A JPH0286318 A JP H0286318A JP 63236459 A JP63236459 A JP 63236459A JP 23645988 A JP23645988 A JP 23645988A JP H0286318 A JPH0286318 A JP H0286318A
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JP
Japan
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circuit
level
output
channel
transistor
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Pending
Application number
JP63236459A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromi Tsukada
塚田 啓視
Goro Kitsukawa
橘川 五郎
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP63236459A priority Critical patent/JPH0286318A/ja
Publication of JPH0286318A publication Critical patent/JPH0286318A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/017509Interface arrangements
    • H03K19/017518Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET]
    • H03K19/017527Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET] with at least one differential stage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Logic 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〕 この発明は、レベル変換回路に関し、特にECL(エミ
ッタ・カップルド・ロジック)信号を0MO3(相補型
MO3)レベルに変換するものに利用して有効な技術に
関するものである。
〔従来の技術〕
バイポーラ型トランジスタを用いたことによる動作の高
速化と、0M03回路を用いたことによる低消費電力、
高集積化を実現したBi−CMO8回路がある。このよ
うなりi−0M03回路の例として、1982年2月1
2日「アイニスニスシーシー’82  セラ’/a7X
”1JPP、24B−249(I 5SCC’82 5
ESSION X■)がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
Bi−0M03回路において、ECL回路と0M03回
路とを組み合わせた場合、ECLレベルの信号をCMO
Sレベルの信号に変換するレベル変換回路が必要になる
。このようなレベル変換回路として、ECLレベルの信
号をエミッタフォロワ出力回路を介してレベルシフトし
、CMOSインバータ回路のロジックスレッシタルト電
圧に対シテハイレベルとロウレベルになるような信号を
形成することが考えられる。
しかしながら、このようにすると、CMOSインバータ
回路のロジックスレッシッルド電圧がPチャンネルMO
3FETとNチャンネルMOSFETとのコンダクタン
ス比に従って比較的大きなバラツキを持つため動作が不
安定になる。また、ECLレベルの信号振幅が比較的小
さいため、そのハイレベル/ロウレベルにおいてもPチ
ャンネルMO8FET又はNチャンネルMOSFETを
完全にオフ状態にでいないため、両MO3FETを通し
て直流電流が流れてしまうという問題が生じる。
この発明は、簡単な構成で動作の安定と低消費電力化を
実現したレベル変換回路を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔課題を解決するための手段〕
本願において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。
すなわち、ECLレベルの入力信号を受ける差動トラン
ジスタ回路と、そのエミッタフォロワ出力トランジスタ
と、そのトランジスタのベースにゲートが共通接続され
たCMOS出力回路を構成する第1導電型のMOS F
 ETと、上記出力トランジスタのエミッタ側の出力信
号を受けるCMOS出力回路を構成する第2導電型のM
OS F ETとを設ける。
〔作 用〕
上記した手段によれば、0M03回路を構成するPチャ
ンネルMOS F ETとNチャンネルMOSFETと
のゲートに供給される駆動電圧として、少なくとも出力
トランジスタのベース、エミッタ間電圧骨だけオフセッ
トが設けられるから、その分論理レベルを安定にでき、
かつ直流電流の発生を抑えることができる。
〔実施例1〕 第1図には、この発明に係るレベル変換回路の一実施例
の回路図が示されている。同図の各回路素子は、公知の
B i−CMOS回路技術によって、特に制限されない
が、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上におい
て形成される。
差動トランジスタT1、T2のベースには、図示しない
ECL回路で形成された相補信号dl。
diが供給される。これらのトランジスタT1、T2の
共通エミッタには、定電流源1oが設けられる。上記ト
ランジスタT1とT2のコレクタ側には、負荷抵抗R1
,R2が設けられる。
上記トランジスタTIとT2のコレクタ出力信号は、そ
れぞれエミッタフォロワ出力トランジスタT3.74の
ベースと、CMOS出力回路を構成するPチャンネルM
O3FETQIとQ3のゲートに供給される。言い換え
ると、上記エミッタフォロワ出力トランジスタT3とT
4のベースと、PチャンネルMOS F ETQ 1と
Q3のゲートとはそれぞれ共通に接続される。
上記出力トランジスタT3とT4のエミッタには、特に
制限されないが、レベルシフト用の抵抗R3とR4、動
作電流を流す定電流源IOが直列に接続される。上記抵
抗R3とR4の抵抗値と、それに流れる定電流源Ioの
定電流値に応じてレベルシフト量が設定される。上記レ
ベルシフト用の抵抗R3とR4を介した出力信号は、上
記PチャンネルMO3FETQIとQ3とそれぞれ直列
形態に接続されたCMOS回路出力回路を構成するNチ
ャンネルMO3FETQ2とQ4のゲートに供給される
上記CMOS出力回路を構成するPチャンネルMO3F
ETQI、Q3とNチャンネルMO3FETQ2とQ4
のそれぞれの接続点から、CMOSレベルに変換された
出力信号d’o、doを得るものである。
この実施例におけるECL回路は、通常のECL回路と
動作電圧を異にする。すなわち、通常のECL回路おい
ては、ハイレベル側の電圧を接地電位とし、−5,2V
のような負極性の電圧を用いる。これに対して、この実
施例でいうECL回路は、ハイレベル側の電圧を約5■
のような電源電圧Vccとし、ロウレベル側の電圧とし
て接地電位を用いる。これは、動作電圧を通常のCMO
S回路側に合わせて設定したことに起因している。上記
ECL側回路としての差動トランジスタ回路及びエミッ
タフォロワ出力回路の電圧v0は回路の接地電位にされ
る。また、CMOS回路側のロウレベル側電位Vssは
、回路の接地電位にされ、ハイレベル側の電圧は上記電
源電圧Vccを共通に用いるものである。それ故、上記
構成では両回路のロウレベル側の電位VatとVssと
は共通に接続される。
このようなレベル変換回路は、上記差動回路をメインア
ンプとするダイナミック型RAMに用いることができる
。すなわち、差動トランジスタ回路に供給される入力信
号di、diは、共通相補データ線(又は共通入力出力
線)に伝えられるダイナミンク型メモリセルの読み出し
電圧である。
この場合、差動トランジスタ回路の定電流源IOはメイ
ンアンプ動作タイミング信号により活性化させることに
よって、メモリセルが結合された相補データ線の微小信
号を増幅するセンスアンプが動作し、カラム選択動作に
よって上記相補データ線が共通相補データ線に結合され
た後に、その増幅動作を開始するように、される。
このようなメインアンプに利用する場合、その入力信号
di、diは厳密な意味でのECLレベルとは言えない
が、共通相補データ線にレベル制限回路等を設けること
によって、ECLレベルとみなすことができる。このよ
うに共通相補データ線のレベル振幅を制限する構成では
、共通相補データ線における比較的大きな寄生容量のチ
ャージ/ディスチャージを高速に行えるため、上記メイ
ンアンプを差動トランジスタ回路を用いることと相俟っ
て高速動作化が可能になる。
上記実施例のレベル変換回路では、差動トランジスタ回
路の出力信号に対して、−PチャンネルMO3FETQ
I、Q3のゲートとNチャンネルMO3FETQ2.Q
4との対応するゲートには、トランジスタT3.T4の
ベース、エミッタ間電圧v0及び抵抗R3とR4におけ
る電圧降下(R3XIo、R4XIo)だけレベル差(
オフセット)を持って入力信号が供給される。それ故、
レベル変換すべきECLレベルが中点電位にあるときで
も、上記オフセットによってPチャンネルMO3FET
QI、Q3とNチャンネルMO8FETQ2、Q4のコ
ンダクタンスが比較的小さ(なり、両MO3FETQI
とQ2、Q3とQ4を通して流れる直流電流を制限する
。したがって、例えば、トランジスタT3のベースに供
給される入力信号がロウレベルのときでも、Nチャンネ
ルMO3FETQ2のゲートには、そのレベルから上記
トランジスタT3のベース、エミッタ間電圧V)と抵抗
R3における上記電圧降下分かけ低い電位が供給される
ことになって、実質的にオフ状態に近い状態にすること
ができる。これより、上記ロウレベルによってオン状態
にされるPチャンネルMO3FETQIとのコンダクタ
ンス比を太き(採れるため、動作の安定化を図ることが
できる。
このことは、トランジスタT4のベースに供給される入
力信号がロウレベルときでも同様である。
なお、上記入力信号がハイレベルのときには、Pチャン
ネルMO3FETQI又はQ3のゲートとソースとがV
ccの同電位となって完全にオフ状態になるため、安定
したロウレベルの信号を得ることができる。
〔実施例2〕 第2図には、この発明に係るレベル変換回路の他の一実
施例の回路図が示されている。
この実施例では、差動トランジスタ回路がECL回路を
構成している。すなわち、複数の入力信号diNdnを
受けるトランジスタTIO〜Tlnが並列接続にされ、
これに対して基準電圧Vrefを受けるトランジスタT
2が差動形態に設けられる。そして、負荷抵抗R1とR
2には、レベルリミッタとしての直列ダイオードDI、
D2及びD3.D4が並列形態に設けられる。この構成
では、差動トランジスタ回路により形成されるロウレベ
ルの出力信号は、その動作定電流源1oや抵抗R1,R
2の抵抗値にかかわらず上記ダイオードD1.D2 (
D3.D4)<7>順方向電圧2vyにより制限される
。これにより、差動トランジスタの飽和を防止でき、差
動トランジスタにおいて高速な電流切り換え動作を行う
ものとなる。なお、上記ダイオードDIないしD4は、
ダイオード形態のトランジスタ又はショットキーダイオ
ードに置き換えることができる。
上記差動トランジスタ回路は、ECL回路そのものであ
ってもよい、ただし、レベル変換機能を持たせるために
、エミッタフォロワ出力回路には、前記のようなレベル
シフト手段が付加される。こノ実施例では、レベルシフ
ト手段として前記のような抵抗R3,R4に代え、順方
向ダイオードD5、D6が用いられる。このダイオード
D5.D6は、ダイオード形態のトランジスタであって
もよいことはいうまでもない。
レベル変換動作を行うCMOS出力回路を構成する直列
MOS F ETQ 1とQ2及びQ3とQ4に対して
、ゲートに定電圧vGが供給されることによって定電流
源として動作するNチャンネルMO3FETQ5とQ6
がそれぞれ直列に設けられる。
この実施例においても、前記同様に差動トランジスタ(
ECL)回路の出力信号がハイレベルのとき、Pチャン
ネルMO3FETQI又はQ3がオフ状態になり、Nチ
ャンネルMOS F ETQ 2又はQ4がオン状態に
なるため、それに対応したCMOS出力レベルは回路の
接地電位のようなロウレベルになる。このとき、上記P
チャン、ネルMO3FETQI又はQ3のオフ状態によ
って、直流電流が流れないから低消費電力となる。
また、上記出力信号がロウレベルのとき、それに応じて
オン状態にされるPチャンネルMO3FETQ1又はQ
3のコンダクタンスを比較的大きくシ、そのとき上記ロ
ウレベルから更にレベルシフトされたより低い電位をN
チャンネルMO3FETQ2又はQ4に供給し、そ0コ
ンダクタンスを小さく設定する。これにより、そのコン
ダクタンス比も大きくなり、所望のCMOSハイレベル
を高速に得ることができる。また、上記レベルシフト作
用によって、NチャンネルMO3FETQ2又はQ4を
通して流れる不要な直流電流(リーク電流)も小さ(す
ることできる。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 <11 E CLレベルの入力信号を受ける差動トラン
ジスタ回路のエミッタフォロワ出力トランジスタと、そ
のベースにゲートが共通接続されたCMOS出力回路を
構成するPチャンネルM<)SFETと、上記出力トラ
ンジスタのエミッタ側の出力信号を受けるNチャンネル
MOS F ETとを設けることにより、少なくとも出
力トランジスタのベース。
エミッタ間電圧分だけ両MO3FETのゲート電圧にオ
フセットが設けられるから、その分論理レベルを安定に
でき、かつ直流電流の発生を抑えるこができるという効
果が得られる。
(2)上記TI)により、不要な直流電流を大幅に減少
させることができるから、低消費電力化を図ることがで
きるという効果が得られる。
(3)上記エミッタフォロワ出力トランジスタのエミッ
タ側に適当なレベルシフト手段を設けて、Pチャンネル
MO3FETとNチャンネルMO3FETとのゲート電
圧により大きなオフセット電圧を持たせることによって
、動作の安定を図りつつ、不要なリーク電流を大幅に減
少させることができるという効果が得られる。
(4)上記(1)ないしく3)により、電源電圧Vcc
の変動に対する動作マージンの拡大を図ることができる
という効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本願発明は前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0例えば、動作電St圧
は、通常のECL回路に合わせて、ハイレベル側の電位
を接地電位として、負極性の電源電圧を用いるものであ
ってもよい。すなわち、この構成では第1図、第2図の
実施例回路における電圧Vccは回路の接地電位が与え
られ、電圧■。やVssは−5,2vや一5V(7)よ
うな負電圧が与えられる。
レベルシフト手段としては、前記のような抵抗と定電流
源を用いる、ダイオードを用いるもの他、ダイオード形
態のMOSFETを用いるものであってもよい。
この発明は、ECLのような比較的小さな信号振幅の入
力信号をCMOSレベルのような大きな信号振幅に変換
するレベル変換回路として、0M08回路とバイポーラ
型トランジスタ回路とが混在する半導体集積回路装置等
に広(利用することができるものである。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、ECLレベルの入力信号を受ける差動トラ
ンジスタ回路のエミッタフォロワ出力トランジスタと、
そのベースにゲートが共通接続されたCMOS出力回路
を構成するPチャンネルMO3FETと、上記出力トラ
ンジスタのエミッタ側の出力信号を受けるNチャンネル
MO3FETとを設けることにより、少なくとも出力ト
ランジスタのベース、エミッタ間電圧骨だけ両MOS 
F ETのゲート電圧にオフセットが設けられるから、
その分論理レベルを安定にでき、かつ直流電流の発生を
抑えるこができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係るレベル変換回路の一実施例を
示す回路図、 第2図は、この発明に係るレベル変換回路の他の一実施
例を示す回路図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ECLレベルの入力信号を受ける差動トランジスタ
    回路、この差動トランジスタ回路の出力信号を受けるエ
    ミッタフォロワ出力トランジスタと、上記出力トランジ
    スタのベースにゲートが共通接続されたCMOS出力回
    路を構成する第1導電型のMOSFETと、上記出力ト
    ランジスタのエミッタ側の出力信号を受け、上記第1導
    電型のMOSFETとともにCMOS出力回路を構成す
    る第2導電型のMOSFETとを含むことを特徴とする
    レベル変換回路。 2、上記第2導電型のMOSFETのゲートには、レベ
    ルシフト手段を介したエミッタ側出力信号が供給される
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のレベル変換回路。 3、上記差動トランジスタ回路には、出力レベルリミッ
    タ回路が設けられるものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載のレベル変換回路。
JP63236459A 1988-09-22 1988-09-22 レベル変換回路 Pending JPH0286318A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0590246A3 (en) * 1992-09-29 1994-08-17 Motorola Inc Power supply dependent input buffer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0590246A3 (en) * 1992-09-29 1994-08-17 Motorola Inc Power supply dependent input buffer

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