JPH03207112A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH03207112A
JPH03207112A JP2002729A JP272990A JPH03207112A JP H03207112 A JPH03207112 A JP H03207112A JP 2002729 A JP2002729 A JP 2002729A JP 272990 A JP272990 A JP 272990A JP H03207112 A JPH03207112 A JP H03207112A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistors
nmos
input
bipolar
nmos transistors
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002729A
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English (en)
Inventor
Shuhei Yamaguchi
修平 山口
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu VLSI Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu VLSI Ltd
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Priority to US07/638,917 priority patent/US5134319A/en
Priority to KR1019910000268A priority patent/KR940010834B1/ko
Priority to EP19910400043 priority patent/EP0437402A3/en
Publication of JPH03207112A publication Critical patent/JPH03207112A/ja
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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〕 半導体集積回路装置に関し、 差動増幅回路としてより一層高速かつ低消費電力化を図
ることのできる半導体集積回路装置を提供することを目
的とし、入力信号を受ける能動素子を第1、2のNMO
Sトランジスタおよび第1、2のバイポーラトランジス
タで構威し、第1、20NMOSトランジスタのソース
は低電位電源線に接続し、第1、2のNMOS トラン
ジスタの各ゲートに入力信号を互いに反転して入力し、
第1、2のNMOSトランジスタの各出力側と高電位電
源線との間に、高電位電源線側から前記第1、2のバイ
ポーラトランジスタおよび第3、4のNMOSトランジ
スタを順次それぞれ介挿し、第3、4のNMOSトラン
ジスタの各ゲートはたすきがけして第2、1のバイポー
ラトランジスタの各エミノク側にそれぞれ接続し、第1
、2のバイポーラトランジスタの各ヘースには入力信号
を互いに反転して同時に入力するとともに、この入力関
係は第1、2のNMOSトランジスタの各ゲートに加え
る場合と逆の態様とし、第1、2のバイポーラトランジ
スタの各コレクタは高電位電源線に接続し、第1、2の
バイポーラトランジスタの各エミノクから出力信号を取
り出すように構威する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置に係り、詳しくは、差動
増幅回路として使用される半導体集積回路装置に関する
一般にIC内にコンデンサを作るのはスペースなどの面
で困難でため、直結回路が用いられることが多いが、ド
リフトが問題となる。そのため、トランジスタをベアに
した差動増幅回路を用いてトリフトの問題を解決してい
る。このよううな差動増幅回路には、近年、高速かつ低
消費電力が要求れれている。
〔従来の技術〕
差動増幅回路を構戒する従来の半導体集積回路装置とし
ては、例えば第3図に示すようなものが知られており、
これは、例えば半導体メモリのセンスアンプと出力ハソ
ファ回路との間に介挿されるもので、センスアンプのレ
ヘルを大キ<シて出力ハソファ回路に送るものである。
同図において、1、2は入力信号を受けるNMOSトラ
ンジスタ、3、4はクロス接続されたPMOSトランジ
スタであり、ノード21、22から出力信号を取り出し
ている。NMOSトランジスタ1、2の各ゲートには2
値レヘルのデイジタル信号INI、IN2が互いに反転
して入力されてあり、NMOSトランジスタl、2の各
ソースは接地(低電位電fi:Vssに接続)されてい
る。
いま、入力信号INI、IN2が互いに反転しながら、
4Vと3.1■との間で2値レベルを形或しているとき
、信号INIが“H”になると、NMOSトランジスタ
1がオンしてノード21が“L”(例えば、OV)にな
る。このとき、PMOSトランジスタ4のゲートに“L
”が加わるので、PMOSI−ランジスタ4がオンしノ
ード22は“H”(例えば、Vcc=5V)になる。こ
のようにして入力信号INI・、IN2のレヘルがQV
−Vcc間に増幅されてノード21、22から出力され
る。一方、信号INIが“L”になる場合は、上記と逆
の動作となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の半導体集積回路装置に
あっては、ある程度の高速化かつ低消費電力化を図るこ
とができるものの、これ以上の高速化を達或するために
は、改善の余地があることが判明した。
すなわち、MOSトランジスタを使用している以上、低
消費電力化には有利であるが、動作速度には限界があり
、他の能動素子であるバイポーラトランジスタの高速動
作特性を活用できる余地のあることを本発明者は見出し
た。
そこで本発明は、差動増幅回路としてより一層高速かつ
低消費電力化を図ることのできる半導体集積回路装置を
提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による半導体集積回路装置は上記目的達或のため
、入力信号を受ける能動素子を第1、2のNMOSトラ
ンジスタおよび第1、2のバイポーラトランジスタで構
威し、第1、2のNMO Sトランジスタのソースは低
電位電源線に接続し、第1、2のNMOSトランジスタ
の各ゲートに入力信号を互いに反転して入力し、第1、
2のNMOSトランジスタの各出力側と高電位電源線と
の間に、高電位電源線側から前記第1、2のバイポーラ
トランジスタおよび第3、4のNMOSトランジスタを
順次それぞれ介挿し、第3、4のNMOSトランジスタ
の各ケートはたすきがけして第2、lのバイポーラトラ
ンジスタの各エミッタ側にそれぞれ接続し、第1、2の
バイポーラトランジスタの各ヘースには入力信号を互い
に反転して同時に入力するとともに、この入力関係は第
1、2の,’JMOSトランジスタの各ゲートに加える
場合と逆の態様とし、第1、2のバイポーラトランジス
タの各コレクタは高電位電#線に接続し、第1、2のバ
イポーラトランジスタの各エミッタから出力信号を取り
出すように構威している。
〔作用〕
本発明では、入力側のデイジタル信号は互いに反転して
第1、2のNMOSI−ランジスタのゲートおよび第1
、2のバイポーラトランジスタのベースに入力されるが
、この入力関係は第1、2のNMOSI−ランジスタに
加える場合と逆の態様で第1、2のバイポーラトランジ
スタに供給される。
このため、まず、第1、2のバイポーラトランジスタが
入力信号に応答して直ちに動作し、この動作により第3
、4のNMOSトランシスタの各ゲート電位が変化して
これらの第3、4のNMO Sトランジスタがオン/オ
フ動作する。また、第1、2のN M O S トラン
ジスタはバイポーラトランジスタの動作には遅れるが、
入力信号を応答して動作しており、第3、4のN M 
O S トランジスタがオン/オフ動作した時点で出力
信号のレヘルが2値的に“H”又は“L”に変化する。
一方、第1、2のN M O S トランジスタの何れ
かがオフするタイミングは、第3、4のNMOSトラン
ジスタがオフ動作するタイ壽ングよりも早く、これによ
り消費電力が低減する。
したがって、従来例に対してバイポーラトランジスタの
高速動作特性を活用でき、差動増幅回路としてより一層
高速かつ低消費電力化が図れる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第{、2区は本発明に係る半導体集積回路装置の一実施
例を示す図であり、本発明を半導体メモリ (SRAM
)に適用した例である。
第1図は半導体メモリにおけるレヘル変換回路40の回
路図であり、この図において、11、12は入力側のデ
イジタル信号(以下、車に入力信号という)IN2、I
NIを受ける能動素子としての第1、2のN M O 
S トランジスタ、13、14は同しく入力側のデイジ
タル信号INI、IN2を受ける能動素子としての第1
、2のバイボーラトランジスタ、15、16は・第3、
4のNMOSトランジスタである。第1、2のNMOS
I−ランジスタ11、12のソースは接地(低電位電f
i:Vssに接続)され、その各ゲートには入力信号I
N2、■Nlが互いに反転してそれぞれ入力されている
。すなわち、I N 2 = I N 1の関係にある
。第1、2のNMOSトランジスタ11、12のドレイ
ンと高電位電源Vccとの間には、高電位電源Vcc側
から第1、2のバイポーラトランジスタ13、14およ
び第3、4のNMOSI−ランジスタ15、I6が順次
それぞれ介挿され、第3、4のNMOSトランジスタ1
5、l6の各ゲートにたすきがけして第2、1のバイポ
ーラトランジスタl4、l3の各エミッタにそれぞれ接
続されている。また、第1、2のバイポーラトランジス
タ、13、14の各ベースには入力信号INI、IN2
が互いに反転してそれぞれ第1、2のNMOSトランジ
スタII、{2への入力と同時に入力されており、この
入力関係は第1、2のNMOSトランジスタ11、12
の各ゲートに加える場合と逆の態様になっている。第1
、2のバイポーラトランジスタ、15、16の各コレク
タは高電位電源Vccに接続され、これらのエミッタか
ら出力側のデイジタル信号を取り出すようになっている
上記レヘル変換回路40は第2図に示すように、センス
アンプ回路4Iと出力回路42の間に設けられており、
センスアンプ回路41はメモリセルからデータを読み出
して増幅し、レベル変換回路40は、これを大きな振幅
に増幅して出力回路42に出力する。出力回路42はレ
ベル変換回路40の出力信号をハノファ増幅して外部に
出力する。
以上の構戒において、レヘル変換回路40の動作5よ次
のように行われる。
入力側のデイジタル信号INI、IN2は互いに反転し
て第2、1のNMOSトランジスタ12、l1のゲート
および第1、2のバイポーラトランジスタ13、14の
ヘースに入力される。いま入力信号I N 1が”H”
、入力信号IN2が“L”になると、第1、2のバイポ
ーラトランジスタ13、14が入力信号に応答して直ち
に動作し、第1のバイポーラトランジスタ13は直ち6
こにオンしてノード31が“H″二二なり・、これは第
4のNMOSトランジスタ16のゲートに供給されて第
4のNMOShランジスタ16がオンする。このとき、
入力信号INlが“H”になることにより、第2のNM
OSトランジスタ12がオンし、ノード32は“L”に
ダウンする。一方、第2のバイポーラトランジスタ14
には“L”が印可されるのでオフし、第3のNMOSト
ランジスタ15はオフする。したがって、ノ一ド31は
“L”になる。なお、このとき第1のNMOSトランジ
スタl1はオフする。
ここで、本実施例では第1のバイポーラトランジスタ1
3が入力信号に応答して直ちにオン動作し、この動作に
よりノード31が“H”になるとともに、第4のNMO
Sトランジスタ■6がオンとなる。また、第1、2のN
MOSトランジスタIL 12はバイポーラトランジス
タl3、l4の動作には遅れるが、入力信号に応答して
動作しており、第3、4のNM O S トランジスタ
15、16のオフ/オン動作より早く動作している。ま
た、このとき第1、2のNMOSトランジスタl1がオ
フするタイ兆ングは、第3のNMOSトランジスタ15
がオフ動作するタイミングよりも早く、これにより出力
レベルの切り換わり時の消費電流が最小に抑えられて消
費電力を低減することができる。また、入力信号に応答
する初期に高速動作するバイポーラトランジスタを用い
ているので、従来に比してより一層動作速度を高めるこ
とができる。本発明者の実験では従来に比較して動作速
度は20%速くなり、消費電流:よ77%に低減できた
ことが確認されている。
なお、入力信号INIが“L”、入力信号IN2が“H
”になる場合は上記と逆の動作となり、同様の効果が得
られるのは、勿論である。
上記実施例は本発明を半導体メモリに適用した例である
が、本発明の適用はこれに限るものではなく、差動増幅
回路こして応用できるものであれは、他の半導体集積回
路装置にも適用できる。
〔発明の効果: 本発明によれば、差動増幅回路としてより一層高速かつ
低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1、2図:よ本発明に係る半導体集積回路装置の一実
施例を示す図であり、 第1図はそのレヘル変換回路の回路図、第2図はそのレ
ベル変換回路を含む主要部のブロソク図、 第3図は従来の差動増幅回路の回路図である。 1l、12・・・・・・第1、2のNMOSI−ランジ
スタ、13、14・・・・・・第■、2のバイポーラト
ランジスタ、l5、l6・・・・・・第3、4のN M
 O S トランジスタ、40・・・・・・レヘル変換
回路、 4l・・・・・・センスアンプ回路、 42・・・・・・出力回路。 VSS 一実施例のレベル変換回路の回路図 第 1 図 従来の差動増幅回路の回路図 第 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  入力信号を受ける能動素子を第1、2のNMOSトラ
    ンジスタおよび第1、2のバイポーラトランジスタで構
    成し、 第1、2のNMOSトランジスタのソースは低電位電源
    線に接続し、 第1、2のNMOSトランジスタの各ゲートに入力信号
    を互いに反転して入力し、 第1、2のNMOSトランジスタの各出力側と高電位電
    源線との間に、高電位電源線側から前記第1、2のバイ
    ポーラトランジスタおよび第3、4のNMOSトランジ
    スタを順次それぞれ介挿し、第3、、4のNMOSトラ
    ンジスタの各ゲートはたすきがけして第2、1のバイポ
    ーラトランジスタの各エミッタ側にそれぞれ接続し、 第1、2のバイポーラトランジスタの各ベースには入力
    信号を互いに反転して同時に入力するとともに、この入
    力関係は第1、2のNMOSトランジスタの各ゲートに
    加える場合と逆の態様とし、第1、2のバイポーラトラ
    ンジスタの各コレクタは高電位電源線に接続し、 第1、2のバイポーラトランジスタの各エミッタから出
    力信号を取り出すように構成したことを特徴とする半導
    体集積回路装置。
JP2002729A 1990-01-10 1990-01-10 半導体集積回路装置 Pending JPH03207112A (ja)

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JP2002729A JPH03207112A (ja) 1990-01-10 1990-01-10 半導体集積回路装置
US07/638,917 US5134319A (en) 1990-01-10 1991-01-09 Bicmos differential amplifier having improved switching speed
KR1019910000268A KR940010834B1 (ko) 1990-01-10 1991-01-10 반도체 집적회로장치
EP19910400043 EP0437402A3 (en) 1990-01-10 1991-01-10 Semiconductor integrated circuit device

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JP2002729A JPH03207112A (ja) 1990-01-10 1990-01-10 半導体集積回路装置

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01273417A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Citizen Watch Co Ltd レベルシフト装置

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01273417A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Citizen Watch Co Ltd レベルシフト装置

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