JPH0358620A - BiMOS型半導体集積回路 - Google Patents

BiMOS型半導体集積回路

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JPH0358620A
JPH0358620A JP1194775A JP19477589A JPH0358620A JP H0358620 A JPH0358620 A JP H0358620A JP 1194775 A JP1194775 A JP 1194775A JP 19477589 A JP19477589 A JP 19477589A JP H0358620 A JPH0358620 A JP H0358620A
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JP
Japan
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output
transistor
npn
current
high level
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Pending
Application number
JP1194775A
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English (en)
Inventor
Akira Denda
傳田 明
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/08112Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit in bipolar transistor switches

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  • 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】 [産業上の利用分野コ 本発明は半導体集積回路、例えはT T T..,出力
回路に関するものであり、特に、高レベル出力時におけ
る出力端子の接地電位短絡に対する電流制限に関するも
のである。
[従来の技術] デシタル集積回路における人出力インタフェースのレベ
ルとしては大きく分けてECLレJ\ル、TTLレI\
ルおよひCMOSレベルの3種類がある。従来これらの
レベルの適用区分としては、動作速度という観点からみ
ると、E C Lレベルは高速用、TTLレベルは中速
用、CMOSレベルは低速用とされていた。しかしなが
ら、近年トランジスタの高性能化に伴い、従来TTLレ
ベルとされていた領域はCMOSレベルにECLレベル
とされていた領域はTTLレペルに置き換わりつつある
。特に、近年バイポーラトランジスタとCMOSトラン
ジスタとを糺み合わせたBiCMOS回路の普及に伴い
、TTLレベルの高速化は顕著なものが見られる。
TTLレベルの出力回路の代表例を第3図に示す。この
回路において低レベルはNPN}ランシスタ4のベース
,エミッタ間順方向電圧(〜O.8V)とNPNトラン
ジスタのベース,コIノクタ間にIllj方向に接続さ
れたショツl・キーハリアタイオート(以下、SBD)
4’の順方向電圧(〜0.6V)の差(〜0.2V)で
決定される。一方、高し・\ルはターリントン接続され
た一対のNPNトランジスタ2,3のJ\−ス,エミツ
タ間順方向電圧2段分が電源電圧より降下した値(5.
  OVO.8X2V=3.4V)で決定される。
ところで、この出力回路においては高レベル出力時に出
力端子が接地電位に短絡された場合に、ダーリントン接
続されたNPNトランジスタ2,3に大電流が流れ、ひ
いてはホンデインクワイヤが溶融する等の不具合が発生
するおそれがあり、かかる不具合を回避するために抵抗
6か設けられている。すなわち高レベル出力時の出力端
子の接地電位短絡により流れたNPN}ランシスタ3の
コレクタ電流により抵抗6の電圧降下で八の電位を降下
させ、NPNトランジスタ3を飽和状態に陥れ、出力電
流の制限を行なおうとするものである。
[発明か解決しようとする問題点] 上述し・た従来の出力回路には以下の様な欠点かあった
。すなわちトランジスタの高性能化による高速化か具現
するに伴い、前述した高レベル出力時の出力短絡による
電流制限抵抗6が実動作時にNPNトランジスタ3の立
ち上がり時過渡電流までも制限してしまうという問題点
てある。この問題点を解決するための最も簡単な方法と
しては、抵抗6を削除(すなわち節点Aを電源電圧の電
位に短絡)すれは良いが、この方法では結局高レベル出
力時の出力短絡による電流制限が不可能となるため根本
的な解決策となり得なかった。
[問題点を解決するための手段コ 本願第1発明の要旨は、バイポーラトランジスタと電界
効果型トランジスタとを同一チップ上に集積したBiM
OS型半導体集積回路において、ダーリントン接続ざれ
出力ノードに高レベル出力を供給する一対のNPNトラ
ンジスタと、上記ダーリントン接続された一対のNPN
 }ランシスタのうぢの前段のN P N l・ランシ
スタのJ\−スにソースが接続され、後段のNPN }
ランシスタのエミッタにケートとドレインとが共通接続
されており、上記高レベル出力時に上記出力ノードか接
地電位に短絡した状態になると導通して上記一対のNP
N}ランシスタに流れる電流を制限するPチャンネル型
電界効果トランジスタと、上記出力ノードに低レベル出
力を供給する低レベル出力供給回路とを有することであ
る。
本願第2発明の要旨は、ハイボーラトランジスタと電界
効果型トランジスタとを同一チップ上に集積したBiM
OS型半導体集積回路において、ダーリントン接続され
出力ノードに高レベル出力を供給する一対のNPNトラ
ンジスタと、ドレインとゲートが上記ダーリントン接続
された一対のNPNトランジスタのうちの前段のNPN
トランジスタのベースに、ソースが後段のNPNトラン
ジスタのエミッタにそれぞれ接続されたNチャンネル型
電界効果トランジスタと、」二記出力ノードζこ低レ・
\ルH]力を1共給する圓レベル出力供給回路とを有す
ることである。
[発明0作用] 上記構成に係るBiMOS半導体集積回路では、Pチャ
ンネル型電界効果トランジスタまたはNチャンネル型電
界効果トランジスタか、大電流の発生を防止している。
一方、ターリントン接続の後段トランジスタは直接(す
なわち抵抗体なしで)電源電位に接続されており、通常
動作時に、その立ち上がり電流が制限されず、高速動作
か実現される。
[発明のIX来技術に刻する相違点コ 上述した従来の出力回路に対し、本発明は通常の動作時
には、ダーリントン接続されたNPN}ランシスタには
ほとんど影響せず、 ゛高レベル出力時″てかつ″出力
端子が接地電位に短絡″という特殊な条件下においての
み分流経路を生し出力電流を制限する回路形式を、MO
Sトランジスタ1素子を1′:J加し7たのみて実現さ
せるという相違点を有し・ている。
[実施例] 次に本発明の実施例について説明する。
第1図に本発明の第1実施例を示す。TTL出力回路の
高速化をはかるため、出力電流の制限用抵抗(第3図−
6)及ひSBD7を削除し、第3図で示すところの節点
Aを電源電圧の電位に短絡している。出力電流の制限用
抵抗のかわりにPチャンネルMOSトランジスタ6か挿
入されている。
まず通常の動作におけるPチャンネルMOS+−ランジ
スタ6の動作について説明する。高レベル出力時、NP
Nトランジスタ2,3かオンし、Aの電位はほぼVCC
まて上昇し、出力の高レベル(VB)は、 VB=VCC−2XVF’ #3.8Vとなる。ここて
VF’ζ.tNPNトランジスタ2,3の低電流域にお
けるベース,エミツタ間順方向電圧(〜0.6V)を示
す。この状態においてPチャシネルM0s}ランシスタ
6は、 VGSl=lVDSl=1.2V となり、VTR (PチャンネルM O S トランジ
スタの閾値電圧)=−0.8Vてあるため、一見オンし
ているように見えるがPチャンネルMOS}ランシスタ
の駆動電流小及び線形領域かNチャンネルMasトラン
ジスタに比へ広いことにより、電流はほとんど6を流れ
ない。一方、低レベル出力時にはNPNトランジスタ1
,4がオンし、Aの電位は、 VA=2XVF−VF (SBD) :1.OVとなる
。ここてVF (SBD)はSBD 1 ’の順方向電
圧(〜0.6V)を示す。
また、この時Bの電位は、 VB=VF−VF (SBD)ξ0.2Vとなる。この
状態においてPチャンネルMOS+−ランジスタ6は、 VGS  l  =  l  VDS  l  =0.
  8Vとなり、VTP=−0.8Vてあるためオンし
ない(あるいは弱反転状態となっている)。
一〇一 ここて高レベル出力時に出力か接地電位に短絡した場合
を考える。N P N l−ランシスタ2の王−ミッタ
面積を出力短絡時の電流領域てVFか充分大きくなるよ
うに設計すれは、出力短絡状態の時のみPチャンネルM
OSトランジスタ6をオンさぜることかてきる。すなわ
ち、 VF (2) =1.  5V, VF (3)=1.OV→VA−VB=2.5V.゜.
 I VGS I = l VDS I =2.  5
VこのときPチャンネルMOS+−ランジスタ6のソー
ス電位はウェル電位(=VCC)よりも低いため、基板
効果によりl VTP l〜1.5V程度になっている
。しかしl VGS l及びIVDsIが充分大きいの
てN P N トランジスタ2のベース電流を制限し、
従って出力電流を制限することができる。
次に第2図に本発明の第2実施例を示す。第1図と同様
その動作について説明する。
高レベル出力時NPN}ランシスタ2,3がオンし、八
の電位はほぼ■CCまて上昇し出力のハ=10 イレl\ルは第1図と同様に、 VB=VCC−2XVF’ 共3.8Vとなる。このと
きNチャンネルM (J S l−ランシスタ6のソー
スかウエル電位( = O V )よりも高いため基板
効果によりVTN〜2.0■となるため、VGS l 
= l VDS l = 1.  2Vより、MOS}
ランシスタ6はオンしない。一方、低レベル出力時には
第1図と同様、 VAξ1.OV,VBξ0.2V .゛、lVGsl=lVDsl=0.8Vとなり、VT
N=0.7Vであるため、NチャンネルMOS}ランシ
スタ6はほとんどオンしない。
ここで高レベル出力時に出力が接地電位に短絡した場合
を考える。第1図と同様NPrトランジスタ2のエミッ
タ面積を出力短絡時の電流領域て■Fが充分大きくなる
ように設計ずれは出力短絡状態の時のみNチャンネルM
OS}ランシスタ6をオンさせることができる。すなわ
ち、 VF (2) =1.  5V, VF (3)=1.OV→VA−VB=2.5V11− .’.l  VGS  l  =  l  VDS  
l  =2.  5V二〇ときNチャンネルrVf O
 S l−ランシスタ6のソース電位はOVなので基板
効果は存在せずV T N=C].7Vのため6は充分
オンし、N F’ N +−ランシスタ2のベース電流
を制限し、従って出力電流を制限することができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明は、高レベル出力状態で出力
端子が接地電位に短絡した場合にのみオンするよう;こ
MOSトランジスタを接続することにより、通常動作に
影響を与えず、出力短絡時の電流制限回路を具備し、か
つT T L,出力の高速化をはかることが可能となる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す回路図、第2図は本
発明の第2実施例を示す回路図、第3図は従来例を示す
回路図である。 一12一 第1図において、 1.  2.  3.  .1・・・・・・N F’ 
N トランジスタ、]’,4’  ・・・・・・・・シ
ョットキーハリアタイオート、 5・・ ・ ・・・・・・ ・・ ・抵抗、6・・・・
・・・・・・・・PチャンネルMOSトランジスタ、 第2図において、 1,  2,  3.  4・・・・・・NPN}ラン
シスタ、1’,4’  ・・・・・・・・ショットキー
バリアダイオード、 5・・・・・・・・・・・・抵抗、 6・・・・・・・・・・・・NチャンネルMOSトラン
ジスタ、 第3図において、 1,  2,  3,  4・・・・NPN トランジ
スタ、1’,4’,7・・・・ショットキーパリアダイ
オード、 13− 5 ・ ・抵抗、 6 ・高レl\ル出力時 出力短絡電流制駅用抵抗。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バイポーラトランジスタと電界効果型トランジス
    タとを同一チップ上に集積したBiMOS型半導体集積
    回路において、 ダーリントン接続され出力ノードに高レベル出力を供給
    する一対のNPNトランジスタと、上記ダーリントン接
    続された一対のNPNトランジスタのうちの前段のNP
    Nトランジスタのベースにソースが接続され、後段のN
    PNトランジスタのエミッタにゲートとドレインとが共
    通接続されており、上記高レベル出力時に上記出力ノー
    ドが接地電位に短絡した状態になると導通して上記一対
    のNPNトランジスタに流れる電流を制限するPチャン
    ネル型電界効果トランジスタと、上記出力ノードに低レ
    ベル出力を供給する低レベル出力供給回路とを有するこ
    とを特徴とするBiMOS型半導体集積回路。
  2. (2)バイポーラトランジスタと電界効果型トランジス
    タとを同一チップ上に集積したBiMOS型半導体集積
    回路において、 ダーリントン接続され出力ノードに高レベル出力を供給
    する一対のNPNトランジスタと、ドレインとゲートが
    上記ダーリントン接続された一対のNPNトランジスタ
    のうちの前段のNPNトランジスタのベースに、ソース
    が後段のNPNトランジスタのエミッタにそれぞれ接続
    されたNチャンネル型電界効果トランジスタと、 上記出力ノードに低レベル出力を供給する低レベル出力
    供給回路とを有することを特徴とするBiMOS型半導
    体集積回路。
JP1194775A 1989-07-27 1989-07-27 BiMOS型半導体集積回路 Pending JPH0358620A (ja)

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