JPH03162130A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH03162130A
JPH03162130A JP1302938A JP30293889A JPH03162130A JP H03162130 A JPH03162130 A JP H03162130A JP 1302938 A JP1302938 A JP 1302938A JP 30293889 A JP30293889 A JP 30293889A JP H03162130 A JPH03162130 A JP H03162130A
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JP
Japan
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transistor
circuit
emitter
current
ecl
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Pending
Application number
JP1302938A
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English (en)
Inventor
Takamichi Nawa
孝倫 名和
Naoki Mori
森 直己
Hideji Washimi
鷲見 秀司
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to US07/616,947 priority patent/US5130573A/en
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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
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
    • H03K19/086Emitter coupled logic
    • 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
    • H03K19/018Coupling arrangements; Interface arrangements using bipolar transistors only
    • H03K19/01825Coupling arrangements, impedance matching circuits
    • H03K19/01831Coupling arrangements, impedance matching circuits with at least one differential stage
    • 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
    • H03K19/018Coupling arrangements; Interface arrangements using bipolar transistors only
    • H03K19/01806Interface arrangements
    • H03K19/01812Interface arrangements with at least one differential stage

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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 [概要コ 半導体集積回路に係り、詳しくはECL回路間の配線負
荷に対する補償回路に関し、 消費電流の増大を抑えて配線負荷による遅延時間を小さ
くできるとともに、ひいては半導体集積回路の高集積化
を図ることができることを目的とし、 エミッタ結合された第1及び第2のトランジスタからな
る電流スイッチ回路部と、該第2のトランジスタのコレ
クタに接続されたベースを有するエミッタホロワトラン
ジスタからなる出力バッファ回路部とで構戊されたEC
L回路が複数段接続された半導体集積回路であって、そ
のECL回路間において、前段ECL回路のエミッタホ
ロワトランジスタに対してエミッタ結合した第3のトラ
ンジスタを含み、前記電流スイッチ回路部の出力に応じ
てエミッタホロワトランジスタと第3のトランジスタの
エミッタ結合による電流の切り替えを行う電流切替回路
と、電流切替回路の電流の切り替わりを検知し、その検
知信号を次段のECL回路に出力するバッファ回路とを
設けた。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体集積回路に係り、詳しくはECL回路間
の配線負荷に対する補償回路に関するものである。
[従来の技術] 近年、半導体集積回路において信号処理時間の高速化に
伴ってロジック回路としてECL回路が採用されている
。そして、第5図に示すように、一般にECL回路lは
抵抗Rl,R2.R3、互いにエミッタ結合されたトラ
ンジスタTr1、Tr2及び定電流源I1からなる電流
スイッチ回路部1aと、エミッタホロワトランジスタT
r3及び定電流源■2とからなる出力バッファ回路部l
bとで構成され、そのECL回路lを複数段接続した構
成が多数採用されている。
即ち、前段のECL回路lにおける入力電圧V inl
がレファレンス電圧Vreflより高<(Hレベル)な
って電流スイッチ回路部1aの出力電圧V efbがH
レベルとなると、出力バッフ7回路部lbの出力電圧V
outlは、V efbの電位からエミッタホロワトラ
ンジスタTr3のベース・エミッタ電圧だけ下がったレ
ベル(Hレベル)となる。
反対に入力電圧V inlがレファレンス電圧Vref
lより低.く (Lレベル)なって電流スイッチ回路部
1aの出力電圧V efbがLレベルとなると、出力電
圧Voutlは、V efbの電位からエミッタホロワ
トランジスタTr3のベース・エミッタ電圧だけ下がっ
たレベル(Lレベル)となる。
そして、出力電圧VoutlがHレベルの時には、次段
のECL回路1における入力電圧Vin2、即ちトラン
ジスタTriのベース電圧はHレベルであって、レファ
レンス電圧Vref2より高い値となって次.段のEC
L回路1における出力バッファ回路部ibの出力電圧V
out2はHレベルとなる。
反対に、出力電圧VoutlがLレベルの時には、入力
電圧Vin2はLレベルとなり、レファレンス電圧Vr
ef2より低い値となって出力バッファ回路部1bの出
力電圧Vout2はLレベルとなる。
即ち、両ECL回路1間の信号伝達は出力電圧Vout
lによって行われ、ECL回路1間の配線が長くなり配
線負荷が大きくなると、遅延時間が大きくなり高速化を
図る上で問題となるために、従来では定電流源I2にて
(又は定電流源に代えて抵抗を設けた場合には抵抗値を
小さくして)エミッタホロワトランジスタTr3に流れ
る電流を大きくする方法が採られていた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、ECL回路においてはただでさえ大きな
消費電力がさらに大きくなり、半導体集積回路全体で電
源電流の増大につながっていた。
その結果、半導体集積回路の高集積化を図ることができ
なぐなるといった問題があった。
本発明は前記問題点を解消するためになされたものであ
って、その目的は消費電流の増大を抑えて配線負荷によ
る遅延時間を小さくでき、ひいては半導体集積回路の高
集積化を図ることができる半導体集積回路を提供するこ
とにある。
[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の原理説明図であって、前後2段のEC
L回路1はエミッタ結合された第1及び第2のトランジ
スタTr1、Tr2等で構成される電流スイッチ回路部
1aと、該第2のトランジスタTr2のコレクタに接続
されたベースを有するエミッタホロワトランジスタTr
3等で構成される出力バッファ回路部1bとからなる。
そして、両ECL回路1間において、前段ECL回路1
のエミッタホロワトランジスタTr3とエミッタ結合し
た第3のトランジスタTr4を含み、電流スイッチ回路
部1aの出力に応じてエミッタホロワトランジスタTr
3と第3のトランジスタTr4のエミッタ結合による電
流の切り替えを行う電流切替回路2を設けるとともに、
その電流切替回路2の電流の切り替わりを検知し、その
検知信号を次段のECL回路lに出力するバッファ回路
3を設けた。
[作用] 電流スイッチ回路部1aの出力に応じてエミッタ結合に
よりエミッタホロワトランジスタTr3と第3のトラン
ジスタTr4の動作の切り替わり、即ち電流の切り替え
が行われる。動作の切り替えが行われてもそのエミッタ
結合部に流れ込む電流は何れか一方のトランジスタから
切り替わって流れ込むだけなので、そのエミッタ結合部
(電流切替回路2側の接続点a)での電位の変動は小さ
い。
この変動が小さい分だけエミッタホロワトランジスタT
r3のエミッタ端子から延びる第3のトランジスタTr
4のエミッタ端子までの配線の配線負荷は小さくみえる
ことになる。従って、配線容量の影響は小さくなる。
一方、バッファ回路3はその電流の切り替わりを検知し
、その検知信号を次段のECL回路lに出力する。
[実施例] 以下、本発明を具体化したー実施例を第2図に従って説
明する。
尚、本実施例では説明の便宜上、第5図に示す従来の回
路と共通の素子は符号を同じにしてその詳細な説明を省
略する。
第2図においてトランジスタTr4はコレクタ側に接続
された抵抗R4とエミッタ側に接続された定電流源I4
とで電流切替回路を構成し、前段ECL回路lのエミッ
タホロワトランジスタTr3に対してエミッタ結合され
ている。そして、このトランジスタTr4を含む電流切
替回路は半導体集積回路中において次段ECL回路l側
に形或されている。従って、トランジスタTr4はエミ
ッタホロワトランジスタTr3とは長い配線Lでエミッ
タ結合されている。又、トランジスタTr4のベース端
子にはレファレンス電圧V ref3が印加されるよう
になっていて、その値は前段ECL回路■のエミッタホ
ロワトランジスタTr3のベース端子に印加される出力
電圧V efbの振幅幅の中間レベルに設定されている
トランジスタTr5はそのエミッタ端子に接続された定
電流源I5とで出力バッファ回路を構成し、そのベース
端子が前記トランジスタTr4のコレクタ端子に接続さ
れ、エミッタ端子が次段ECL回路lのトランジスタT
riのベース端子に接続されている。
次に、上記のように構成されたECL回路の作用につい
て説明すると、前段ECL回路lのエミッタホロワトラ
ンジスタTr3のベース端子に印加される出力電圧V 
efbがHレベルからLレベルになると、エミッタホロ
ワトランジスタTr3はオフ状態となり、トランジスタ
Tr4はオン状態となる。そして、定電流源I4に流れ
込む電流はエミッタホロワトランジスタTr3に代わっ
てトランジスタTr4から流れ込む。この時、定電流源
I4への流れ込みが切り替わるだけなので、両トラジス
タTr3,Tr4の接続点aの電位の変動はV efb
のHレベルとV ref3のレベル差の分だけであり、
従来技術(第5図)のVoutlの変動に対して小さく
なり配線容量の影響が少なくなることから、トランジス
タTr4の応答は非常に速くなる。
そして、トランジスタTr4がオン状態となり抵抗R4
に電流が流れると、トランジスタTr5のベース端子の
電位は下がり同トランジスタTr5のエミッタ端子の電
位も下がるため、次段ECL回路lのトランジスタTr
iのベース端子に入力される入力電圧V in2はレフ
ァレンス電圧Vref2より低いLレベルとなる。そし
て、次段ECL回路lの出力バッファ回路部1bはLレ
ベルの出力電圧Vout2を出力する。
一方、前記出力電圧V efbがLレベルからHレベル
になると、エミッタホロヮトランジスタTr3はオン状
態となり、トランジスタTr4はオフ状態となる。そし
て、定電流源I4に流れ込む電流はトランジスタTr4
に代わってエミッタホロヮトランジスタTr3から流れ
込む。この時、前記と同様に定電流源I4への流れ込み
が切り替わるだけなので、接続点aの電位の変動は前述
同様に小さく、配線容量の影響が少なくなるため、この
場合もトランジスタTr4の応答は非常に速くなる。
そして、トランジスタTr4がオフ状態となり抵抗R4
に電流が流れなくなると、トランジスタTr5のベース
端子の電位は上がり同トランジスタTr5のエミッタ端
子の電位も上がるため、前記入力電圧Vin2はレファ
レンス電圧V ref2より高いHレベルとなる。そし
て、次段ECL回路lの出力電圧Vout2はHレベル
となる。
このように、本実施例においては次段ECL回路l側に
設けたトランジスタTr4と前段ECL回路lのエミッ
タホロワトランジスタTr3とをエミッタ結合して前段
ECL回路lから次段ECL回路lへの信号伝達を電流
の切り替えによって行うようにしたので、エミッタホロ
ワトランジスタTr3と接続点a間に長い配線Lがある
にもかかわらず接続点aにおける電位の変動は非常に小
さくなる。従って変動が小さい分だけ配線負荷は小さく
みえることになり配線容量の影響は非常に小さくなる。
その結果、従来のようにその次段ECL回路1への信号
伝達を配線容量の影響を大きく受ける電圧によって行う
のに較べて応答性がよく高速化が図れる。しかも、本実
施例では従来のものと較べて定電流源の電流値を大きく
しないで高速化を図ることができるので、他方からみれ
ば消費電力を抑えたことになり、その分だけ高集積化を
図ることができる。
尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、例
えば前記トランジスタTr4のベース端子に印加するレ
ファレンス電圧V ref3を第3図に示すように前段
ECL回路lにおける電流スイッ千回路部1aの逆相レ
ベルVefb2としてもよい。
従って、この場合には新たにトランジスタTr4のレフ
ァレンス電圧V ref3を作る必要もなくなる。
しかも、レファレンス電圧V ref3 ( = V 
efb2)はエミッタホロワトランジスタTr3に入力
される出力電圧レベルV efbとは逆相なので、電流
が切り替わっても接続点aにおける電位は常に両出力電
圧レベルV efb及びその逆相レベルVefb2のH
レベルで決まることから、その変動はより小さくなり応
答性もより向上する。
又、この場合においてトランジスタTr4のベース端子
と前段ECL回路lの電流スイッチ回路部1aとを結ぶ
配線Laの配線負荷を考慮する場合にはその配線負荷に
対処するために第4図に示すように前段ECL回路1に
エミッタホロワトランジスタTr6と定電流源■6から
なる新たなバッファ回路部を設けそのバッファ回路部か
ら逆相レベルVefb2を入力させるようにしてもよい
。このとき、一方のエミッタホロワトランジスタTr3
のエミッタ端子側には電圧調整用のダイオードDを設け
る必要がある。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明は消費電流の増大を抑えて
配線負荷による遅延時間を小さくでき、ひいては半導体
集積回路の高集積化を図ることができる優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明を具体化したー実施例のEC回路図、 第3図は本発明を具体化した別の実施例のEL回路図、 第4図は同じく別の実施例のECL回路図、第5図は従
来のECL回路図である。 L C 図中、 lはECL回路、 1aは電流スイッチ回路部、 1bは出力バッファ回路部、 2は電流切替回路、 3はバッファ回路、 Tri−Tr4はトランジスタである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 エミッタ結合された第1及び第2のトランジスタ(Tr
    1、Tr2)からなる電流スイッチ回路部(1a)と、
    該第2のトランジスタ(Tr2)のコレクタに接続され
    たベースを有するエミッタホロワトランジスタ(Tr3
    )からなる出力バッファ回路部(1b)とで構成された
    ECL回路(1)が複数段接続された半導体集積回路で
    あって、 そのECL回路(1)間において、前段ECL回路(1
    )のエミッタホロワトランジスタ(Tr3)に対してエ
    ミッタ結合した第3のトランジスタ(Tr4)を含み、
    前記電流スイッチ回路部(1a)の出力に応じてエミッ
    タホロワトランジスタ(Tr3)と第3のトランジスタ
    (Tr4)のエミッタ結合による電流の切り替えを行う
    電流切替回路(2)と、 電流切替回路(2)の電流の切り替わりを検知し、その
    検知信号を次段のECL回路(1)に出力するバッファ
    回路(3)と を設けたことを特徴とする半導体集積回路。
JP1302938A 1989-11-21 1989-11-21 半導体集積回路 Pending JPH03162130A (ja)

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